蓝光辅助二氧化氯脱除罗勒叶表面沙门氏菌的效力研究：灭活动力学、品质保持与微生物群落动态

《Food Control》：Efficacy of blue light-assisted ClO 2 for Salmonella decontamination on basil leaves: inactivation kinetics, quality preservation, and microbiota dynamics

　　

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  常规烹饪方法无法消除罗勒叶上的高载量沙门氏菌。
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  蓝光辅助二氧化氯（COM）处理的效果优于传统化学消毒剂。
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  15分钟的COM处理可将沙门氏菌减少4.83个对数级，并抑制主要腐败菌。
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  COM将ClO₂残留量降至最低（0.01 mg/kg），同时保持了罗勒的品质。

引言

罗勒（Ocimum basilicum）常被称为"香草之王"，是全球烹饪中最重要的芳香类香草之一。罗勒以其独特的风味特征和可观的营养价值而著称，尤其是在其广泛的酚类抗氧化物质方面（Kwee和Niemeyer，2011）。然而，全球罗勒供应链的扩张加剧了人们对微生物安全的担忧。联合国粮食及农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）已认定，叶类新鲜香草（包括香菜、罗勒、欧芹）在微生物危害方面具有最高优先级（FAO和WHO，2008）。高风险的主要原因是罗勒通常在温暖潮湿的环境中种植，这有利于病原微生物的生长繁殖（Olaimat和Holley，2012）。此外，作为即食香草，新鲜罗勒经常被用作沙拉、烤比萨和汤类的配料或点缀。这种生食或轻度烹饪的食用习惯决定了，一旦罗勒被病原菌污染，将对公共健康构成严重威胁。2006年，一所丹麦高中约200名师生在食用了被沙门氏菌污染的香蒜酱（主要成分为罗勒）后，爆发了急性胃肠炎（Pakalniskiene等，2009）。2008年，以色列一起与罗勒叶相关的沙门氏菌爆发事件波及至少四个国家，导致55例病例，其中1人死亡（Pezzoli等，2008）。2020年，欧洲食品和饲料快速预警系统（RASFF）报告了三起因沙门氏菌污染而导致的罗勒叶边境拒收事件，2021至2025年间还报告了另外八起类似案例（RASFF，2025）。2024年4月，美国疾病控制与预防中心（CDC）报告了一起涉及沙门氏菌污染罗勒叶的食品安全事故，波及14个州，感染36人（CDC，2024）。尽管源头预防是防止污染的首要防线，但与沙门氏菌污染相关的持续爆发事件迫切需要开展采后新鲜罗勒叶的去污处理。

对于罗勒叶等新鲜农产品，食品行业通常依赖常规单一化学微生物消毒剂，如氯、二氧化氯（ClO₂）和过氧化氢（H₂O₂），作为主要的去污手段。然而，这些传统化学微生物消毒剂的杀菌效果往往受到严重限制，通常只能达到低于2个对数级的减少量（Chinchkar等，2022）。相反，使用高浓度的这些单一化学物质容易引发不可逆的生理损伤，如酶促褐变和组织软化（Joshi等，2013；Kaczmarek等，2019），同时还可能留下不可接受的残留物（Chinchkar等，2022；Wei等，2023）。亚致死氧化性消毒剂的暴露可诱发保护性应激反应，如生物膜形成，从而增强细菌在氧化胁迫下的存活能力（Shemesh等，2010），使得在不损害产品质量的前提下确保微生物安全变得极其困难。因此，开发一种创新的非热去污技术，能够同时实现高效去污并保持罗勒叶的品质，具有重要的科学和工业价值。

近年来，结合ClO₂与光照射（如紫外线或可见光）的新型光化学高级氧化工艺（AOPs）因其高效和清洁而备受关注（Wei等，2026b）。AOPs通过紫外线与活化氧化剂的结合产生自由基，已被广泛应用于水污染物的降解（Chuang等，2022；Peng等，2022）。与传统单一化学氧化剂相比，AOPs具有更强的氧化能力和更快的反应速率等优势。然而，紫外线照射对操作人员构成潜在的职业健康风险（如皮肤损伤）。此外，传统紫外线汞灯和高能紫外线LED设备需要较高的资本投入和运营成本，限制了其在某些开放式食品加工环境中的应用（Wei等，2026b）。相比之下，蓝色LED作为一种替代光源，具有成本低、能耗小、使用寿命长和安全性高等显著优势（Lena等，2024）。ClO₂的活化可被蓝光有效激发，因为ClO₂在UVA边界附近（320–400 nm）具有较高的吸收系数（Peng等，2022）。因此，将405 nm LED与ClO₂相结合，为新鲜农产品提供了一种有前景的高级氧化去污技术。这种协同作用通过将ClO₂的天然氧化强度与蓝光诱导的活性氧物种（ROS）相结合，增强了微生物灭活效果（Cao等，2024）。此外，蓝光还能促进残留ClO₂的快速降解（Xu等，2022），这对于产品安全性和消费者接受度至关重要。这种双重机制使其能够在较低的化学浓度下实现高效的去污，并且可能保持农产品的感官和营养完整性。

尽管蓝光辅助ClO₂技术近期已在水产品保鲜（Wei等，2026b）和低水分芝麻籽（Wei等，2026a）中进行了探索，其中先顺序施用气态ClO₂再进行405 nm蓝光照射，产生了协同沙门氏菌灭活效果并减少了ClO₂残留，但作为新鲜叶类香草（如罗勒叶）定向去污技术的潜力仍未得到系统表征。与主要侧重于通过温和处理延缓腐败和抑制微生物生长的水产保鲜不同，罗勒叶是一种即食产品，通常生食或轻度烹饪食用。因此，确保其微生物安全性需要更强的杀菌效力，以灭活叶面上的食源致病菌。此外，尽管部分消费者可能认为加热可以确保微生物安全，但罗勒在典型食用场景下的实际安全性缺乏全面评估。此外，目前文献中对于这种协同技术针对典型食源致病菌（特别是沙门氏菌）的灭活动力学和预测模型存在明显的空白。这种缺失使该技术缺乏实际工业应用设计所需的理论基础。然而，尚不清楚这种联合处理是否能够克服传统单一化学微生物消毒剂的局限性，在降低化学残留的同时实现有效的微生物控制，并最大限度减少品质劣化（如酶促褐变、叶绿素降解和总酚类物质损失）。

因此，本研究的目标为：（1）评估模拟食用场景下罗勒的微生物安全性；（2）开发一种有效的蓝光辅助ClO₂去污工艺，用于罗勒叶，并通过预测数学模型阐明微生物灭活动力学；（3）在微生物安全性、最终产品质量、化学残留和微生物群落动态等方面，系统对比评估蓝光辅助ClO₂与传统单一化学微生物消毒剂的效果。

章节片段

菌株与接种物制备

本研究选用肠杆菌鸡沙门氏菌（Salmonella enterica subsp. enterica Enteritidis）PT30菌株，因其具有较高的环境耐受性且被广泛用作多种食品基质中的挑战微生物（Uesugi等，2006；Chen等，2025）。制备沙门氏菌接种物的步骤类似于Wei等（2025）的方法。细菌培养物以冻存库存形式保存在-80 °C，培养基为胰蛋白胨大豆肉汤（TSB；Hopebio，中国），添加0.6%（w/v）酵母浸粉（YE；Oxoid Limited，英国）

罗勒接种与稳定性试验

如图1所示，初始沙门氏菌种群达到9.9 ± 0.1 log CFU/g，以良好的接种均匀性实现了目标高污染负荷。使用高接种量是作为保守的挑战条件，以评估在最坏情况污染场景下的工艺能力。该方法在新鲜农产品去污研究中被广泛采用（Barikgugjlu等，2016；Klintham等，2017）。该水平比……高出约6 log CFU/g

结论

本研究表明，常见的食用场景不足以将罗勒叶上的高载量沙门氏菌威胁降至检测限以下，这凸显了在收获前污染防控不足的情况下，有效的采后去污仍然至关重要。基于对杀菌效果、残留和副产物关注以及处理后品质的综合评估，确定了100 mg/L COM组为最佳去污方法

CRediT作者贡献声明

Yi Lian：撰写—初稿，调查，数据整理。Songlin Liu：方法学，调查。Samet Ozturk：验证，概念化。Xinyao Wei：撰写—审阅与编辑，监督，资金获取

未引用参考文献

FAO/WHO，2008；Wei等，2021。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本论文所报告的工作。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本论文所报告的工作。

致谢

本工作得到国家自然科学基金（编号：32402262）和福州大学岐山学者研究基金（编号：XRC-22025）的支持。

Yi Lian|Songlin Liu|Samet Ozturk|Xinyao Wei