光动力技术及其在生鲜食品保鲜中的应用研究进展

檀茜倩， 麻冰玉， 王 丹， 崔方超， 李学鹏， 孙 彤， 葛永红， 励建荣

（渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121013）

生鲜食品产量很大，然而由于物理损伤、化学变化、内源性酶和微生物的作用，生鲜食品在贮藏运输过程中极易发生腐败变质，从而引发食用安全风险并造成经济损失。 其中微生物及其生命活动所产生的代谢物是造成腐败的主要原因[1]。 因此，如何有效地控制微生物对保证生鲜食品的新鲜度和安全性具有重要意义。

热杀菌虽然是目前应用比较广泛的一种杀菌方式，但会对生鲜食品的风味、色泽和营养成分等造成一定程度的破坏，并不适用于新鲜果蔬、生鱼片等生食物料的杀菌。 为了解决这个问题，研究人员开发了一系列的非热杀菌技术，如冷等离子体杀菌[2]、高压脉冲电场杀菌、高静水压杀菌[3]、超声波杀菌[4]等，但是这些杀菌方法存在杀菌成本高或对食品品质影响较大等缺点。光动力技术（photodynamic technology）是一种新型环保的非热杀菌技术，其利用光敏剂在被某些波长的光激活并吸收光子的能量后产生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）等物质杀死微生物，整个杀菌过程不会造成邻近组织和细胞的损伤[5]，已经应用于义齿消毒[6]、口腔念珠菌病治疗[7]、细菌性角膜炎治疗[8]、肿瘤抑制[9]等医疗领域。 近年来，针对光动力技术对生鲜食品的杀菌和安全控制也开展了一些研究[10]，相比于其他非热杀菌技术，该技术有成本低、对食品品质影响小等优点，具有很好的应用前景。 作者首先概述了光动力杀菌技术的基本原理及影响因素，总结了其对细菌、 真菌和病毒的杀灭作用和可能的作用机制，随后对其在水产品、果蔬、乳制品和肉制品等主要生鲜食品中的应用以及对这些食品品质的影响研究进展进行了探讨，以期对光动力杀菌技术在生鲜食品的品质和安全控制领域的应用提供一定的借鉴和参考。

1 光动力技术概述

光动力反应是由不同波长的光驱动的一系列物理、化学和生物反应，当生物组织中被光激发的光敏剂被激发时会触发光动力反应的发生。 目前主要有两种类型的光动力反应（见图1）。 第一种类型是在光照下，光敏剂（PS）吸收光子由基态（1PS0）转变为激发单重态（1PS*），随后这种激发单重态的光敏剂一部分通过荧光发射失去能量返回基态，其余部分则可以通过系统间穿越转换为寿命更长的三重态（3PS*），三重态光敏剂大部分会与周围的有机物和基态氧反应生成I 型的ROS，包括超氧阴离子（·O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟自由基（·OH）和单线态氧（1O2）等，这些ROS 可使靶细胞失活，而光敏剂在这个过程中被消耗并无法再生；第二种类型是当光敏剂处于三重态时会与三线态氧分子反应生成单线态氧，在这个过程中光敏剂不会被消耗而是会返回基态参与下一个反应循环[11]。 这两个反应过程在光动力反应中可同时存在， 并且都需要氧的参与，因此氧是光动力反应过程的一个很重要的因素。

图1 光动力杀菌原理示意图Fig. 1 Schematic diagram of the principle of photodynamic inactivation

另外两个光动力反应中的重要因素是光源和光敏剂。 常见的照射光源包括紫外线 （200~380 nm）、可见光（380~780 nm）和红外线（760~2 000 mm）等，发光二极管（light emitting diodes，LED）常被用于产生激发光。 光源波长与光敏剂吸收峰的接近程度会影响光动力杀菌效果，当光源波长越接近光敏剂的吸收峰时，杀菌效果越好。 常见光敏剂按来源可分为内源性光敏剂和外源性光敏剂。 内源性光敏剂是指细菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）在细胞质中产生的内源性物质，如尿卟啉、原卟啉等[12]；外源性光敏剂是指一些天然产物或人工合成物质，包括姜黄素（curcumin，Cur）、核黄素（riboflavin，RI）、金丝桃素等。 光敏剂还可以按照其结构分为三代，第一代为以血卟啉衍生物为代表的卟啉水溶性混合物，如photofrin[13]；第二代为卟啉类化合物的衍生物，如卟吩、金属酞菁、稠环醌类等；第三代为基于第二代光敏剂进行化学结构或基团修饰的物质[14]。常见的天然光敏剂如姜黄素、核黄素等是第二代光敏剂。 目前的研究多采用姜黄素和核黄素作为光敏剂。 姜黄素是姜黄的活性成分，为二芳基庚酸化合物，有苦味，外观呈橙黄色，易溶于乙醇、二甲基亚砜等极性溶剂， 仅在碱性条件下微溶于水，能够吸收波长为400~475 nm 的光[15-16]。核黄素是B 族维生素的一种，可从植物或中草药中提取，其吸收波长在375 nm 左右[17]。另外微生物种类和环境因子等也会对光动力杀菌效果有影响。

2 光动力技术对细菌的杀灭作用

在使用光动力技术对细菌进行杀灭的过程中，其杀菌效果与细菌的类型（革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌）和存在状态（浮游态或生物被膜态）有关。其中生物被膜是附着在有生命或没有生命物体表面的一种复杂微生物群落[18]，是细菌为了应对极端环境而采取的一种自我保护机制，与浮游态的细菌相比，生物被膜使得细菌的清除变得更加困难。 生物被膜的形成是一个动态且复杂的过程，受到细胞内多个调控系统的控制[19]。 光动力技术可通过影响某些与细菌运动有关的基因来抑制生物被膜的形成[20]。 光动力杀菌的效果也同时受到LED 发射波长、光敏剂吸收波长、光敏剂类型、环境因子（pH、温度）、光照时间和光照剂量等因素的影响。

2.1 对革兰氏阴性菌的杀灭作用

大肠杆菌（Escherichia coli）是食品中常见的革兰氏阴性菌，能够在生物或者非生物表面形成生物被膜，造成食品污染以及食品品质劣化[21]。为了应对大肠杆菌给食品工业和人类健康带来的危害，研究人员针对光动力技术对大肠杆菌的杀灭效果进行了研究。 Ghate 等证实光动力技术可以有效杀灭大肠杆菌， 并且其杀菌效果受到光照波长的影响，研究发现虽然461 nm 和521 nm 两种波长的光均能有效杀灭浮游状态下的大肠杆菌O157：H7，但相同条件下461 nm 比521 nm 的杀菌效果更好，其可能与461 nm 的发射光与大肠杆菌的内源性光敏化合物卟啉的吸收光谱更为接近有关；同时研究还发现在碱性条件下的杀菌效果更好，pH 9.5 的条件下进行杀菌时菌落数减少（4.1±0.42） lg（CFU/mL），而在pH 4.5 和pH 7.3 的杀菌条件下菌落只减少2~3 lg（CFU/mL）[22]。 光敏剂类型也对杀菌效果有影响，Lourenço 等在酞菁（Pc）（属于第二代光敏剂，对红光具有较强的吸收能力，其在红光照射下可产生大量单线态氧）的基础上开发出一种新型光敏剂——锌酞菁的衍生物（ZnPc 1a 和ZnPc 2a），这两种新合成的光敏剂带有阳离子取代基，能够通过静电相互作用与带有负电荷的细菌细胞壁紧密结合，改变了酞菁因缺乏有效的静电作用或范德华力而限制其作为光敏剂应用的劣势，可在短时间内将单线态氧作用于细菌细胞造成细胞损伤。 相比于不加入光敏剂和加入光敏剂酞菁，这种新型光敏剂介导的光动力技术的杀菌效果更显著， 不仅可以杀灭浮游细菌， 对已形成的生物被膜也有很强的清除能力，在红光照射下，其对浮游态和生物被膜态大肠杆菌的灭活率分别高达99.99%和99.00%[23]。

鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）也是一种常见的食源性致病菌， 感染后会引发腹痛、胃肠炎等多种疾病甚至导致死亡[24]。 鼠伤寒沙门氏菌存在内源性卟啉类化合物，可作为光敏剂，光照波长和环境温度会影响光动力杀菌对鼠伤寒沙门氏菌的抑制效果。 Ghate 等研究了不同波长（461、521、642 nm）的可见光在不同温度（10、15、20 ℃）下对鼠伤寒沙门氏菌的抑制效果，研究发现，与光动力技术对大肠杆菌的杀灭效果类似， 在经过7.5 h 的处理后，461 nm 波长的光照射下在10 ℃和15 ℃菌落数减少4.6~5.2 lg（CFU/mL）；相同温度条件时521 nm 波长的光照射下菌落数只减少了1.0~2.0 lg（CFU/mL）， 而在642 nm 波长的光照射下菌落数没有变化[25]。 实验结果证实，相同波长光照射时10 ℃和15 ℃下的光动力杀菌处理比20 ℃杀菌效果更好，其原因可能为细菌细胞在较低的环境温度下会改变细胞膜中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例以保持适当的膜流动性，在较低温度下细胞膜中的不饱和脂肪酸的比例会有所增加，而不饱和脂肪酸可能更容易与光照射产生的ROS 发生氧化反应，因此，在光照期间暴露于较低温度下的细菌细胞膜更容易被光照射破坏，因此显示出光动力杀菌效果增强。 细菌在光动力技术处理时还可能发生一些关键代谢物和代谢途径的改变。 研究发现采用460 nm波长的光在25 ℃照射处理1 h 后，鼠伤寒沙门氏菌的代谢物11-脱氧皮质醇下调， 表明其类固醇的代谢途径受到影响；同时N-戊基泛酰胺（与辅酶A 合成有关的物质）水平下调，随之会影响辅酶A 的合成，辅酶A 合成的减少会降低细菌对一氧化氮的生物利用度，从而会增加ROS 的形成，加剧细胞损伤；此外，代谢物L-酵母氨酸和苯氧基自由基VI 增多，这些物质参与ROS 或其前体物的合成，ROS 的增多也会进一步加剧细胞损伤[26]。

副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）可通过鱼、贝类等海产品从环境传染给人类，其产生的黏附因子有助于其在物体表面形成生物被膜[27]。 光动力技术对副溶血性弧菌浮游态的抑制和生物被膜态的清除均有明显效果。Chen 等研究了姜黄素介导的光动力技术对浮游态和生物被膜态副溶血性弧菌的杀灭和清除效果，结果表明，在5 min 内（光照剂量1.14 J/cm2）用1.0 μmol/L 姜黄素处理后，已无法明显检测到处于浮游态的副溶血性弧菌，而随着光照剂量和姜黄素浓度的增加，通过共聚焦荧光显微镜的观察发现其生物被膜的粗糙度随着时间的延长逐渐下降，在60 min 内（光照剂量13.68 J/cm2）用20.0 μmol/L 姜黄素处理基本可以达到清除其生物被膜的效果[28]。 研究发现光动力杀菌可影响细菌的群体感应（quorum sensing，QS）信号通路。QS 信号通路是细菌内部和细菌间采用的依靠信号分子调节群体密度和生物行为的一种调控方式[29]。 分子生物学分析结果发现在一定波长的光照射处理后副溶血弧菌的毒力因子基因（tdh、toxR）以及生物被膜形成基因（oxyR、aphA、luxR和opaR）均出现显著下调。 光动力杀菌同样可以显著降低铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）与QS 信号通路有关的基因（rh1R、rh1I、lasI、lasR）表达，其毒力因子基因（phzH、lasB）表达也显著下调[30]。

2.2 对革兰氏阳性菌的杀灭作用

金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是典型的革兰氏阳性食源性致病菌，可产生多种毒力因子。 研究发现，405、460、461、521 nm 波长的光照射处理可不同程度降低金黄色葡萄球菌的数量[25-26]。光动力杀菌不易使金黄色葡萄球菌产生耐受性[31]。光敏剂的浓度有可能决定了光动力杀菌对金黄色葡萄球菌的清除效果。 Winter 等利用姜黄素和聚乙烯吡咯烷酮合成聚乙烯吡咯烷酮姜黄素 （PVP-C）（这种方法可在不添加有机溶剂的情况下， 增加姜黄素的水溶性，并克服姜黄素自然条件下快速衰变导致浓度降低的缺点），随后采用435 nm 波长的光照射处理， 在光敏剂为2.7 mmol/L 的作用浓度下，能使金黄色葡萄球菌菌落数减少6 lg（CFU/mL），在50 μmol/L 的浓度下处理15 min 到25 min， 则可以对其完全根除；温度对光动力杀灭金黄色葡萄球菌的效果也有影响， 在20 ℃下同等光动力杀菌条件处理对金黄色葡萄球菌造成的亚致死损伤细胞数量远远小于10 ℃下的数量[32]，其产生原因与低温条件下光动力杀菌会提高大肠杆菌的杀灭作用类似，也是与不饱和脂肪酸和一些代谢产物和通路的变化有关[25]。

单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）可在低温下正常生长繁殖，通过污染食物传播[33]。不同温度下光动力技术对单增李斯特菌表现出不同的杀灭效果[34]，与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌类似，低温比室温更易导致其失活；但是单增李斯特菌在酸性条件（pH 4.5）下比碱性条件（pH 9.5）下对光动力杀菌更敏感，这与光动力杀菌在碱性条件下对大肠杆菌的杀菌效果正好相反[25]，其机制有待进一步研究。

另外也有研究人员研究了光动力技术对植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）的杀灭效果。Kumar等对比了在不同温度（4、10、25 ℃）、不同波长（405、460、520 nm）的光照射对浮游态植物乳杆菌活性的影响，研究结果发现，与520 nm LED 照射相比，405 nm 和460 nm 波长的光照射能够更有效地杀灭浮游态植物乳杆菌； 在相同的光照剂量水平下，405 nm 波长的光照射显示出最大的灭菌效果， 这与其光敏剂为内源性卟啉类物质 （最佳光吸收范围在400~430 nm）有关；植物乳杆菌在所选温度范围内菌落数的变化很小（少于10%），与温度升高或下降并没有一致的趋势，研究结果显示相比于在4 ℃和10 ℃，在25 ℃的D10值处于中等水平，并且发现这个温度和致死光照射剂量的组合有可能会促进在405 nm 和460 nm 波长的光照射下细菌细胞进入活的非可培养（viable but non culturable，VBNC）状态，但其具体原因还有待进一步研究[35]。

3 光动力技术对真菌的杀灭作用

真菌广泛存在于果蔬等生鲜食品中，导致水果的腐败，产生不良气味，引起营养素流失，还可能产生真菌毒素（黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、展青霉素等），不仅造成经济损失，还对人体健康有严重影响[36]。

真菌中不含有内源性的光敏剂，所以在应用光动力杀菌的过程中需要外源添加光敏剂。 姜黄素介导的光动力技术能够使霉菌以及酵母的孢子和细胞的存活率显著降低[37]，并且其杀菌效果与真菌种类、光敏剂浓度、光照剂量等密切相关。 相关研究表明，在姜黄素浓度为100~1 000 μmol/L、光照剂量为24、48、72 、96 J/cm2时， 光动力处理对溶液中的黑曲霉、黄曲霉、灰黄青霉、黄青霉和白酵母分别有99.0%、88.9%、78.0%、99.7%、99.2%的抑制率； 同一研究还验证了光动力杀菌对平板上生长的霉菌的抑制效果，在姜黄素的喷洒剂量为800 μmol/L 以及光照剂量为360 J/cm2时，可以完全抑制黑曲霉、尖孢镰刀菌、白色念珠菌和白酵母，对黄曲霉、灰黄青霉、 黄青霉则分别有75%、80.4%、88.5%的抑制率；虽然有其他研究表明姜黄素可以破坏白色念珠菌的细胞膜和细胞壁[38-39]，但是此研究证实在辐照前用姜黄素溶液浸泡孢子或细胞对各种真菌的抑制效果没有显著性影响，说明其抑制作用是光照和光敏剂共同作用的结果，姜黄素本身并不是主要的抑菌因素。 还有学者研究了另一种光敏剂赤藓红（一类呫吨的环状化合物， 常用的一种牙菌斑显示剂，吸收可见光后会引发光动力反应）介导的光动力杀菌对于酵母菌的杀灭效果，研究发现使用3 mmol/L赤藓红在50 J/cm2光照剂量的处理下， 可使白色念珠菌的菌落数减少近4 lg（CFU/mL）[40]。

4 光动力技术对病毒的杀灭作用

光动力技术对病毒也有一定的杀灭效果。 诺如病毒（noroviurs）是一种常存在于牡蛎、贝类等水产类的食源性病毒，会导致急性肠胃炎，引起腹泻等。光动力杀菌对病毒的抑制效果与病毒种类、光敏剂种类、光照剂量和时间等因素相关。 光敏剂姜黄素本身对病毒也有抑制作用。 Yang 等研究发现，暴露于姜黄素3 d 后，鼠诺如病毒（MNV）的感染性降低了91%，且感染降低的效果呈现剂量依赖性；并利用携带有人诺如病毒（human-norovirus，HuNoV）基因复制子的HG23 细胞系评估姜黄素对HuNoV 复制的影响作用发现， 姜黄素并不会对HuNoV 复制产生抑制作用，推测其抗病毒机制可能不是影响了病毒RNA 的复制， 而是通过影响病毒进入宿主细胞或者是影响了病毒的其他生命周期阶段[41]。 另一项研究关于姜黄素介导的光动力杀菌对猫病毒（FCV）和鼠诺如病毒（这两种病毒都可以作为诺如病毒的代替物）的抗病毒活性影响发现，单纯采用13.5~1 358.0 μmol/L 的姜黄素处理后， 两种病毒的滴度分别有6~7 lg（TCID50/mL）的下降；而在蓝光照射、光照剂量为3 J/cm2时，添加5 μg/mL 的姜黄素在37 ℃孵育30 min 后就可以使FCV 滴度降低1.75 lg（TCID50/mL），添加50 μg/mL 的姜黄素在37 ℃孵育30 min 时， 则可使FCV 的滴度下降近5 lg（TCID50/mL），虽然同等光动力杀菌条件处理对MNV 的活性抑制能力较低，但MNV 病毒滴度降低了0.73 lg（TCID50/mL）[42]；光动力杀菌对病毒的抑制效果同时受到初始病毒滴度的影响，在初始病毒滴度较低的情况下抑制效果更好，其可能的机制与病毒浓度和ROS 之间的比率大小以及ROS 对病毒成分的非特异性作用有关，当病毒浓度较低时，ROS会与较少量的病毒颗粒发生反应， 从而产生更大的氧化损伤。

5 光动力技术在生鲜食品保鲜中的应用

5.1 在水产品保鲜中的应用

水产品味道鲜美营养价值很高，在人们的膳食中占了很大的比例，而且由于受到日式和地中海饮食方式的影响，水产品尤其是生食水产品（鲑鱼、鲟鱼、金枪鱼、牡蛎、甜虾）的消费量逐渐增高[3]，因此研究人员对这类水产品的光动力杀菌开展了很多研究，见表1。

表1 光动力杀菌在水产品保鲜中的应用Table 1 Application of photodynamic inactivation technology in the preservation of aquatic products

Huang 等采用蓝光照射，以姜黄素作为光敏剂，研究了光动力杀菌对人工接种于鲑鱼表面的单增李斯特菌的抑制效果，通过相关分析发现，在室温（25 ℃） 条件下光动力杀菌对其表面的单增李斯特菌抑制率可达到99.99%[43]。 曹斌斌等也证实光动力杀菌能抑制牡蛎中的细菌（主要来源于肠道），其中嗜冷杆菌、速生嗜冷杆菌被部分灭活，迪茨氏菌、枯草芽孢杆菌被完全灭活，大肠杆菌和副溶血性弧菌也被很好地控制[44]。 这一结果证明了光动力处理对牡蛎中存在的食源性致病菌具有广泛杀菌性。 同时以姜黄素作为光敏剂， 在470 nm 和3.6 J/cm2的光照剂量处理下， 对牡蛎中的鼠诺如病毒有1~3 lg（PFU/mL）的抑制[45]。

光动力杀菌还可以保持或在一定程度上提高水产品的品质。Gong 等发现光动力杀菌能够将鲟鱼的货架期延长3 d 且不会对鲟鱼鱼肉的质构产生影响。 研究发现，在贮藏终点时，处理组的总游离氨基酸和总不饱和脂肪酸的含量明显高于对照组，同时鱼肉的氧化程度、劣变程度以及腐败代谢物的产生都比对照组低[46]。 另一项研究证实缢蛏肉在姜黄素介导的蓝光照射后， 可达到99.99%的细菌抑制率，且在处理后其外观、色泽能得到很好地保持[47]。Chen等也研究了在4 ℃和10 ℃贮藏时光动力杀菌对煮熟牡蛎肉中的副溶血弧菌的杀灭效果和对熟牡蛎肉品质的影响，发现没有经过光动力杀菌的熟牡蛎肉的总色差值（ΔE）大幅上升，而经过光动力杀菌的熟牡蛎肉的ΔE上升程度较小， 证明光动力杀菌能够在一定程度上延缓熟牡蛎肉外观和颜色的变化；利用磁共振成像（MRI）对贮藏期间经过杀菌和未杀菌的熟牡蛎肉的新鲜度进行评价发现，光动力杀菌显著延缓水分的流失，因此保证了熟牡蛎肉较好的食用品质[48]。 姜黄素介导的光动力杀菌对即食海蜇品质也能起到保护和一定程度的提升作用[49]，研究发现经LED 光照处理后即食海蜇的水分、 脂肪、蛋白质、 碳水化合物和灰分等成分没有发生明显变化，同时硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、颜色、气味等质地特性和感官品质相比于对照组有一定提升。

5.2 在果蔬保鲜中的应用

果蔬富含多酚、有机酸、维生素，具有调节免疫，改善肠道菌群的作用。 但是果蔬的高水分、高糖量的特点使其极易滋生微生物[54]，光动力杀菌在果蔬保鲜中也有很多应用研究（见表2）。研究发现，采用姜黄素作为光敏剂，460 nm 波长的光照射60 min可使鲜切哈密瓜表面需氧微生物总数减少1.8 lg（CFU/g）[55]；405 nm 波长的光照射下，可以抑制低温环境中鲜切芒果表面的大肠杆菌O157：H7、单增李斯特菌以及沙门氏菌的生长[56]；鲜切马铃薯表面的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落总数也在光动力处理后显著减少[57]。同时研究发现，其对浆果表面存在的病毒也具有灭活潜力， 在姜黄素介导405 nm波长的光照处理下可使人工接种在蓝莓表面的杜兰病毒失活[58]。

表2 光动力杀菌在果蔬保鲜中的应用Table 2 Application of photodynamic inactivation technology in the preservation of fruits and vegetables

光动力杀菌对果蔬品质基本不会产生很大影响。 Zhang 等比较了光动力杀菌在7 d 的贮藏时间内对葡萄品质的影响， 研究发现与贮藏第1 天相比，未经光动力杀菌处理的葡萄在保质期结束时弹性显著降低，而经过处理的葡萄没有表现出明显变化；未经处理的葡萄表面在第7 天出现真菌木霉的大量生长，导致葡萄酸败现象的发生，而经过处理的葡萄在保质期结束时没有表现出明显的腐败，葡萄的腐败率比对照组低17.7%， 所以葡萄的外观在处理后能得到更好地保持[59]。 光动力技术也可以在一定程度上减轻果实的褐变，研究发现光动力杀菌处理可以延缓鲜切哈密瓜的褐变速率，并且可以保持可溶性固形物含量、色泽、含水量、硬度等优良感官品质[55]。

5.3 在乳品保鲜中的应用

乳品营养丰富，但是容易受到各种病原微生物和腐败微生物的污染，乳品中比较常见的食源性微生物有大肠杆菌O157：H7、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌等。 光动力杀菌技术在乳品中的应用目前也有一定研究（见表3）。 Srimagal 研究了光动力杀菌对牛奶中微生物数量和牛奶颜色变化的影响，发现与未经处理的牛奶相比， 采用不同浓度的姜黄素， 经405 nm LED 照射处理后牛奶的大肠杆菌数显著下降， 并将其在4 ℃贮藏条件下的保质期从5 d 延长到9 d，LED 光照处理对牛奶中的水分、脂肪、蛋白质、碳水化合物含量，以及酸度、黏度、颜色的影响并不显著[63]。对于奶酪来说，制作奶酪采用的牛奶是否经过巴氏杀菌会对光动力杀菌结果产生影响，采用巴氏杀菌牛奶制成的奶酪对于光动力杀菌更敏感， 其中的金黄色葡萄球菌能够得到有效控制，奶酪贮藏的货架期得以延长；而光动力杀菌对未经巴氏杀菌的牛奶制成的奶酪则无明显货架期延长的效果，其原因可能是未经高温消毒的牛奶制成的奶酪样品中存在对姜黄素作为光敏剂的光动力杀菌方式更具有耐受的微生物，具体原因还有待于进一步研究[64]。 Hyun 等也证实460~470 nm 波长的光照射可以在4 ℃下抑制定向聚丙烯（0.03 mm）包装切片奶酪表面的单增李斯特菌和荧光假单胞菌，从而延长包装切片奶酪的保质期，将其食源性疾病的风险降至最低，同时不会导致奶酪颜色的变化[65]。

5.4 在肉制品保鲜中的应用

肉制品种类丰富，富含蛋白质、脂肪等营养成分，易被金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单增李斯特菌和大肠杆菌等微生物污染（见表3）。Tortik 等将金黄色葡萄球菌接种至鸡腿表面， 经435 nm 波长的光照射后鸡腿表面的细菌数量减少1.5 lg（CFU/cm2），同时鸡腿外观无明显变化[60]。 Gao 等研究了时间和光照剂量影响姜黄素介导的光动力处理对鸡皮表面的单增李斯特菌和沙门氏菌的抑制效果，结果表明光动力杀菌可以在较短时间内杀灭细菌，鸡皮表面的单增李斯特菌和沙门氏菌在光照射后分别减少2.9 lg（CFU/cm2）和1.5 lg（CFU/cm2），且鸡皮颜色没有显著变化[66]。 另有研究证实，蓝光（405 nm 和464 nm）对人工接种于即食肉制品表面的单增李斯特菌具有69.55%~85.25%的杀灭率[67]；同时在不同参数下蓝光（405 nm）照射对接种在热狗表面的大肠杆菌也可达到75.61%~96.34%的抑制率[68]。

表3 光动力杀菌在其他生鲜食品保鲜中的应用Table 3 Application of photodynamic inactivation technology in the preservation of other fresh foods

6 展 望

目前关于光动力杀菌在生鲜食品中的保鲜和安全性控制中的研究已取得了一定进展，但是仍然存在一些问题（比如光敏剂的稳定性、杀菌的有效性等）限制了其在生鲜食品杀菌中的应用。 未来的研究可以考虑以下几个方面：1）针对光敏剂容易受食品种类以及其他条件影响，并且部分光敏剂存在的溶解性和稳定性差的缺点，可以考虑开发受食品物料影响小、 溶解性和稳定性高的新型光敏剂；2）虽然光动力杀菌技术不容易使细菌产生耐药性但是却有可能使细菌进入VBNC 状态，这会使得某些病原菌无法检测，增加了消费者感染食源性疾病的风险，探明在不同光动力杀菌条件下促使不同细菌形成VBNC 状态的机制以及如何优化杀菌条件避免这种现象的发生十分重要；3）因为光动力杀菌效果受到多种环境因素的影响，所以可以考虑和其他杀菌方式结合（例如添加化学或生物保鲜剂等），以综合提高光动力杀菌对多种类型食源性微生物的杀灭效果。