综述：香料和草药的紫外线-C处理：关于微生物安全性和品质保持的综述

《Food Research International》：Ultraviolet-C treatment of spices and herbs: A critical review on microbial safety and quality retention

　　• 近期UV-C LED技术的进步提高了香料去污效率。
• 反应器设计的改进减少了阴影效应，增强了紫外线照射的均匀性。
• UV-C能够保留香料中的挥发油、抗氧化剂和感官特性。
• 不同类型香料中的微生物灭活过程受到基质特性的影响。
• 标准化的剂量测量对于工业应用至关重要。

引言
世界卫生组织（WHO，2021年）报告称，每年有超过6亿例疾病病例和大约42万人因食物污染而死亡。香料和烹饪香草是受微生物和真菌污染的主要食品之一。这些产品因其风味和香气以及抗氧化和功能性生物活性成分而在食品系统中具有重要意义（图1）。除了在烹饪中的重要性外，香料还广泛用于传统医药、营养保健品配方和化妆品中。因此，全球香料市场的规模显著扩张，目前价值约为150-160亿美元，年增长率约为5-6%（TraceX Technologies，2026年）。印度是香料的主要生产和出口国，其次是越南、印度尼西亚、中国、孟加拉国、斯里兰卡、巴基斯坦、土耳其、德国和荷兰。这从2023-2024年度印度香料出口量从154万吨（价值44.6亿美元）增加到2024-2025年度的179.9万吨（价值47.2亿美元）可以看出（Spices Board India，2026年）。这清楚地表明了全球贸易的规模以及微生物污染对食品安全和经济的影响。（见表1。）

尽管香料的含水量较低，但它们并不天然无菌。多项研究表明，沙门氏菌、大肠杆菌和产气荚膜梭菌等病原体以及曲霉菌和青霉菌等产毒霉菌可以长期存在于香料中（Gabriel, Melo等人，2020年；McKee，1995年；SAGOO等人，2009年；Van Doren等人，2013年）。2022年，欧洲食品安全局（EFSA）报告称，在欧盟内有超过223,000例食源性疾病病例，其中沙门氏菌是最常见的致病菌之一（EFSA & ECDC，2024年）。2024年至2025年间，从快速食品和饲料警报系统（RASFF）收集的数据表明，有超过1000起与香料和种子中的微生物或霉菌毒素污染相关的事件，占同期所有食品安全警报的约30%（RASFF，2026年）。2000年至2022年的RASFF报告显示，香草和香料主要受到微生物危害和霉菌毒素污染的影响，其次是农药残留和成分问题。图2总结了这些趋势以及欧盟当局采取的监管措施，强调了对于不符合标准的货物所实施的严格监管措施。香料在供应链的多个阶段都可能受到污染，从种植和收获到加工和储存。例如，使用的水源、日光干燥过程中的土壤接触、收获过程中的卫生条件不佳等都可能导致污染。此外，细菌孢子和生物膜即使在极端条件下（如营养缺乏和干燥环境中）也能存活（Gabriel, Melo等人，2020年）。尽管传统微生物去污方法被广泛使用，但它们也有局限性。在香料行业中，常采用蒸汽处理进行微生物去污和减少微生物负荷。然而，高温处理可能会导致化学成分和感官特性的不良变化，如挥发性物质的损失、色素褪色或氧化/酚类化合物的降解（Pathare等人，2013年；Suresh等人，2007年）。这些变化会降低香料的风味、香气和营养价值。用于香料微生物去污的化学熏蒸剂（如环氧乙烷）因担心残留物毒性和对环境的危害而受到限制（Castell-Perez & Moreira，2021年）。同样，伽马辐照也因高昂的操作成本、消费者接受度低和监管障碍而受到阻碍。因此，研究人员被鼓励探索更安全、无化学物质的香料微生物去污方法，同时保持其感官和整体质量。

紫外C（UV-C）辐照是一种有前景的非热处理技术。紫外C发光二极管（UV-C LEDs）已广泛用于清洁医疗工具、消毒水和减少空气中的微生物，证明了其安全性和有效性（Dasalkar等人，2025年）。紫外光的波长在100至400纳米之间，可分为UV-A（315–400纳米）、UV-B（280–315纳米）和UV-C（200–280纳米），其中UV-C被认为在杀菌应用中最有效。UV-C在常温下工作且不会留下化学残留物，使其适用于低水分含量的食品（如香料），因为高温或水分可能导致问题。研究表明，UV光可以灭活多种微生物，包括藻类、酵母、细菌、病毒和孢子，同时基本保持食品的营养和感官特性（Dasalkar等人，2025年）。Gabriel等人（2020年）报告称，在3942 mJ·cm?2的剂量下，干月桂叶上的总微生物数量减少了3.9个对数单位（CFU·g?1），且没有明显的颜色或香气变化。Hinds等人（2021年）证明，将黑胡椒粒与光源保持1厘米的距离并暴露于UV-C LEDs（280纳米）5-20分钟后，可减少微生物负荷，并改变挥发性和酚类化合物的组成。

尽管有这些有希望的发现，但技术挑战仍限制了UV-C技术在香料去污中的应用。香料是光学复杂的材料，导致来自光源的光分布不均匀。由于颗粒形状不规则、聚集和表面粗糙，会产生阴影区域，使微生物免受紫外线照射，从而实际接受的紫外线剂量远低于照射到香料表面的剂量。此外，许多研究缺乏关于灯距、强度、样品光学特性或标准化剂量测量的数据，这限制了结果的可重复性（Dogu-Baykut & Gunes，2022年；Nyhan等人，2021年）。除了技术限制外，监管因素也影响了UV-C在香料和香草中的商业化应用。在美国，食品的UV处理受联邦法规第21篇（21 CFR）§179.39的监管，其中规定了允许的应用和处理条件；然而，UV-C对干香料的去污并未被明确提及（U.S. FDA，2024年）。在欧洲，接受UV处理的食品需要根据新食品法规进行产品安全评估（EFSA NDA Panel，2015年）。因此，缺乏明确的、一致的规定以及针对香料和香草的验证过的UV-C处理指南，仍然是广泛商业应用的挑战。

尽管如此，UV-C LED技术的最新进展引发了食品行业的广泛关注。与传统汞蒸气灯相比，UV-C LEDs可以定制为发射特定杀菌波长（如265–280纳米），它们体积小、能效高、环保且不含汞。此外，LED可以集成到输送带、滚筒和流化床系统中，实现多方向照射，从而提高紫外线照射的均匀性。研究还将UV-C与其他非热处理方法（如冷等离子体、臭氧和红外线处理）结合使用，证明可以更有效地减少微生物，同时避免风味和香气的显著损失（Bang等人，2020年；Hwang等人，2023年）。因此，这些研究支持UV-C作为一种可持续和环保的技术，并满足了对清洁处理技术的全球需求。

两篇最近的综述讨论了基于光的香料及相关产品的去污方法。Pravallika等人（2025年）综述了紫外线和脉冲光技术在微生物和酶失活、生物活性保留及保质期延长方面的应用，而Arcos-Limi?ana、Maestre-Pérez等人（2025年）评估了不同波长的UV处理对去污效果及化学和感官品质的影响。虽然这些综述建立了基于光处理的潜力，并指出了处理效果和规模化应用的局限性，但本综述更专注于UV-C，仅考虑200–280纳米的杀菌波长。重点在于通过结合基质特性、微生物敏感性、波长、剂量测量和照射配置来解释处理结果的差异，而不是单独比较标称的UV-C剂量。这些因素进一步与质量保持、颗粒运动、反应器设计、剂量均匀性和工艺放大联系起来，提供了UV-C处理的综合安全-质量评估，以确定目前限制其可重复性和商业规模应用的瓶颈。

方法
通过Google Scholar（https://scholar.google.com/）、ScienceDirect（https://www.sciencedirect.com/）和PubMed（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/）等数据库进行了结构化的文献搜索，以寻找关于UV-C处理香料、香草和烹饪香草的研究。搜索方法根据各部分的重点进行了调整，主要搜索工作于2025年12月完成。

UV-C微生物灭活的基础和机制
UV-C（200–280纳米）辐射具有强烈的杀菌活性，越来越多地被用作非热食品去污技术（Bintsis等人，2000年；Singh等人，2021年）。其抗菌作用主要源于微生物核酸吸收光子，形成环丁烯嘧啶二聚体和6-4光产物。这些脱氧核糖核酸（DNA）损伤干扰了微生物的正常复制和转录，从而限制了其生长。

UV-C在香料和香草中的应用
本节重点评估了有关香料和香草中细菌和真菌灭活的现有证据，探讨了微生物敏感性、基质结构、波长、照射剂量和处理条件如何共同影响UV-C处理的效果。由于不同研究中的实验条件和剂量测量方法差异较大，因此报告的减少效果需要在各自的实验背景下进行解释，而不能直接相互比较。

UV-C对香料品质属性的影响
虽然UV-C主要用于微生物去污，但它也会影响香料的物理化学、营养和感官特性，因为不同产品对UV-C照射的反应因基质结构、含水量和照射强度的不同而有所不同。本节讨论了UV-C处理对香料和香草品质属性的影响，理解这些品质变化对于平衡微生物安全与品质至关重要。

UV-C反应器设计和工程考虑
反应器配置直接影响有多少入射UV-C辐射能够到达受污染的表面。这对于香料和香草尤为重要，因为有限的穿透力、不规则的表面积和颗粒重叠可能导致产品内部UV-C照射不均匀。主要的工程挑战是在不损失产品装载量、处理速度的情况下，提供足够的照射。

限制和技术挑战
尽管实验室研究表明UV-C在微生物减少方面表现良好，但处理香料仍然具有挑战性，因为它们的干燥不透明结构会限制UV-C的照射。裂缝、缝隙、表面不规则性和颗粒重叠可能导致某些区域暴露不足，从而影响某些研究中的微生物灭活效果（Ferriccioni等人，2019年；Nyhan等人，2021年）。这对于整颗香料（如黑胡椒粒和月桂叶）尤其重要。

未来展望和研究方向
要将UV-C技术应用于大规模工业香料去污，需要更加专注和系统的研究策略。一个主要目标是改进复杂香料材料中的剂量传递，同时了解微生物对更高UV-C剂量的反应。研究人员还应探索结合多种方法以增强微生物灭活效果，而不影响重要品质属性。还需要考虑香料的物理和光学特性。

结论
紫外C辐照已成为一种有前景的非热处理方法，可以在保持香料和香草的感官和品质特性的同时对其进行去污。所回顾的研究表明，UV-C照射能够显著减少沙门氏菌属和大肠杆菌等植物病原体的数量，在某些情况下效果非常明显，同时通常不会影响产品的颜色、挥发性化合物、抗氧化能力和感官品质。然而，处理效果因具体情况而异。

在撰写本手稿的过程中，作者仅使用ChatGPT来改进语言表达和可读性，并未利用该工具进行数据生成、科学解释或分析。作者对所有内容进行了审核和编辑，并对最终的手稿负全责。

**作者贡献声明：**
- Sandeep Sarkar：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、数据可视化、验证、方法论制定、调查、形式分析、数据整理、概念构建。
- Akshay H. Dasalkar：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、数据可视化、验证、方法论制定、形式分析、概念构建。
- Sudheer Kumar Yannam：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、数据可视化、验证、项目管理、方法论制定。

**未引用的参考文献：**
- Arcos-Limi?ana, Maestre-Pérez 和 Prats-Moya, 2025
- Arcos-Limi?ana, Prats-Moya 和 Maestre-Pérez, 2025
- Gabriel, Melo 和 Michelena, 2020
- Sagoo 等, 2009
- U.S. FDA, 2024

**利益冲突声明：**
作者声明没有已知的可能影响本文研究成果的财务冲突或个人关系。

**致谢：**
作者感谢印度中央食品技术研究所（CSIR-CFTRI, Mysuru）提供的必要设施和机构支持。Sandeep Sarkar 非常感谢印度科学与创新研究院（AcSIR）的学术指导，以及印度新德里的大学资助委员会（UGC）以奖学金形式提供的财务支持。

**作者名单：**
Sandeep Sarkar | Akshay H. Dasalkar | Sudheer Kumar Yannam