《Food and Bioprocess Technology》：Combined Effects of Peracetic Acid and Pulsed Light on Salmonella Typhimurium Inactivation
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摘要：鉴于致病性沙门氏菌（Salmonella）在污染食品中，尤其是新鲜和即食产品中可能造成的严重后果，需要替代性微生物干预方法。本研究调查了非热处理方法脉冲光（PL）与新兴消毒剂过氧乙酸（PAA）联合灭活鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimur
摘要：鉴于致病性沙门氏菌（Salmonella）在污染食品中，尤其是新鲜和即食产品中可能造成的严重后果，需要替代性微生物干预方法。本研究调查了非热处理方法脉冲光（PL）与新兴消毒剂过氧乙酸（PAA）联合灭活鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的有效性，并评估潜在的协同效应。研究人员分别测试了25–800 ppm（pH 5–7）的PAA浓度单独使用以及与PL联用。评估了PAA浓度、PL施加时机和光能量对处理效果的影响。作为参考，为隔离pH效应，还进行了无机盐酸（HCl）处理。使用接种了鼠伤寒沙门氏菌的酸化琼脂模型评估在有机表面上处理的效果。Weibull模型拟合了所有浓度下PAA的灭活动力学数据（R2 ≥ 0.99）。PL + PAA联合处理比单独处理产生更大的灭活效果。有机PAA无论是单独使用还是与PL联用，均始终显示出比无机HCl更大的灭活效果（p < 0.05）。通过协同指数（S）量化了PL与PAA之间的协同作用，所有组合均观察到协同效应（S > 1）。这些发现表明联合处理增强了鼠伤寒沙门氏菌的灭活，提供了一种有效且节能的抗菌策略，并为未来在食品相关基质中的验证和优化研究奠定了基础。
**论文解读：过氧乙酸与脉冲光协同灭活鼠伤寒沙门氏菌的研究**
**研究背景与目的**
沙门氏菌（Salmonella）是全球范围内最常见的食源性致病菌之一，每年报告超过2亿例感染病例，约85%与食用污染食品相关，尤其对新鲜和即食产品构成严重威胁。传统氯基消毒剂（如次氯酸钠）虽广泛使用，但在有机物存在下灭活效力下降，且易产生致癌副产物（如三卤甲烷）。因此，亟需开发替代性微生物干预方法。过氧乙酸（Peracetic Acid, PAA）作为一种新兴消毒剂，具有广谱抗菌活性、无副产物残留、商业易得等优势，已获美国食品安全检验局（FSIS）批准用于肉、禽、蛋产品（50–2000 ppm）。脉冲光（Pulsed Light, PL）是一种非热处理方法，通过短时高强度脉冲（200–1100 nm）产生光化学效应，破坏微生物DNA，同样获FDA批准用于食品表面消毒（最大累积剂量12 J/cm2）。然而，PL在不规则表面存在遮蔽效应，PAA成本较高。研究人员假设，PAA与PL具有不同的灭活机制（PAA靶向细胞膜和代谢，PL靶向核酸），两者联用可能产生协同效应，提高整体灭活效率并降低各自用量。本研究旨在在标准化琼脂模型上评价PAA与PL联合处理对鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）的灭活效果，并量化协同指数，为后续食品基质验证提供基础。论文发表在《Food and Bioprocess Technology》。
**主要技术方法**
1. **菌株与接种**：采用环境来源的鼠伤寒沙门氏菌（FSL S90123，由康奈尔大学食品安全实验室提供），经两次传代后制备约10 Log CFU/mL的菌悬液。
2. **酸化琼脂模型制备**：将PAA（25–800 ppm，pH 7.02–4.50）或等pH的HCl直接混入冷却的胰蛋白胨大豆琼脂（TSA）中，制成酸化琼脂平皿，以模拟有机表面并控制酸度和体积。
3. **脉冲光处理**：使用Xenon X-1100脉冲光设备，样品距灯管13 cm，设置低能量（2000 V，单脉冲75 μs，0.072 J/cm2）和高能量（2000 V，单脉冲150 μs，0.155 J/cm2）两种参数。
4. **联合处理方案**：按酸暴露时间（0、30、60 min）及PL施加时机（酸暴露0或30 min后）组合为AC0PL0、AC30PL0、AC30PL30、AC60PL30四种处理组。
5. **灭活动力学建模与协同指数计算**：采用非线性Weibull模型拟合PAA灭活曲线，计算尺度参数α和形状参数β；协同指数S = 观察到的PL+酸联合灭活对数值 / 预期灭活对数值（单独PL+单独酸），S>1视为协同。
**研究结果**
**1. 酸单独处理对鼠伤寒沙门氏菌的灭活**
- **PAA与HCl的比较**：在相同pH（6.34、6.07、5.08）和暴露时间（30、60 min）下，有机酸PAA对鼠伤寒沙门氏菌的灭活效果显著优于无机酸HCl（p<0.05）。例如，pH 5.08暴露30 min时，PAA灭活比HCl高2.60 Log CFU；暴露60 min时差异达5.5 Log CFU。PAA的优越性归因于其可透过细胞膜并产生胞内活性氧，而HCl仅通过质子活性破坏细胞，且对有机物敏感性更高。
- **PAA浓度与动力学**：Weibull模型拟合良好（R2≥0.99）。在低浓度（pH≥6.07）下，灭活曲线呈下凹形（β>1），显示初始缓慢阶段（可能为酸扩散和细胞保护机制）；在高浓度（pH≤5.78）下，曲线呈上凹形（β<1），表明更快的灭活速率。达到3 Log和5 Log灭活所需时间（T3d、T5d）随PAA浓度增加而显著缩短。
**2. PL与PAA联合处理的灭活效果**
- **低能量PL（0.072 J/cm2）**：所有PL+PAA联合处理的灭活效果均显著高于单独PL或单独PAA。在pH 6.82时，AC60PL30（PL在酸暴露30 min后施加，总酸暴露60 min）达到最高灭活（3.52±0.5 Log CFU）。随pH降低（6.34→5.08），各处理组间差异减小，因酸灭活速率加快使灭活快速接近检测限。PL+HCl联合处理未呈现类似趋势，且灭活水平始终低于PAA组合。
- **高能量PL（0.155 J/cm2）**：整体灭活值高于低能量组，但各处理组间差异更小。在pH 6.82和6.34下，先PL后酸（AC30PL0）的灭活效果优于先酸后PL（AC30PL30），可能因PL可光解PAA产生羟基自由基增强氧化损伤。增加PL能量与降低pH均可提高灭活，但两者相对重要性依处理条件而定，无单一主导因素。
**3. 协同效应定量分析**
- 所有PL+PAA组合均显示协同效应（S>1），而PL+HCl组合的S值不稳定。最佳协同指数（6.8±0.1）出现在AC0PL0处理（接种后立即施加PL）与PAA（pH 5.08，低能量PL）。协同效应在低pH下更显著，且酸预暴露时间并非始终提高协同指数，例如AC0PL0在低pH时协同指数高于AC30PL0。
**总结与讨论**
本研究首次在标准化琼脂模型上证明PL与PAA联合处理对鼠伤寒沙门氏菌具有增强的协同灭活效应。协同机制源于两者互补的靶点：PL诱导DNA嘧啶二聚体，PAA破坏细胞膜并产生胞内活性氧，且PL可直接光解PAA产生更多自由基，使亚致死损伤细胞难以修复。该组合策略可降低各自剂量，提高能效，减少对食品品质的影响。未来需在真实食品表面（如肉类、农产品）和食品接触表面上验证，并优化工艺参数（如喷雾液滴均匀性、翻滚避免遮蔽）以确保实际应用效果。
**结论翻译**：本研究证明了PL和PAA联合作为协同方法对模型有机表面上鼠伤寒沙门氏菌细胞进行去污的潜力。PAA无副产物且易于在食品生产过程中应用，结合有效且高效的PL处理，凸显了该组合作为食品安全应用中有前景的抗菌策略。数据首次表明，PL和PAA的组合对琼脂中鼠伤寒沙门氏菌细胞的灭活具有增强的协同效应。最佳协同指数（6.8±0.1）由AC0PL0处理（在PAA酸化琼脂上接种细菌后立即施加PL）与pH 5.08的PAA及低PL剂量（2000 V，单脉冲75 μs）获得。PL能量和介质酸度均对联合灭活有贡献，其相对重要性取决于处理条件，而非某一因素普遍占主导。然而，未来研究应在食品表面测试PL+PAA栅栏处理，然后才能将其大规模应用于食品工业操作。
