新型非热杀菌技术能消灭大肠杆菌细胞

近日，中国热带农业科学院加工研究所食品加工研究室团队在ε-聚赖氨酸联合姜黄素对大肠杆菌的光动力灭活机制研究取得新进展。该团队研发了以ε-聚赖氨酸(ε-PL)与姜黄素(Cur)联用为介导的光动力对大肠杆菌的协同杀菌技术，并揭示了其杀菌机制，为新型非热杀菌技术在食品安全方面的控制提供了新的思路与参考。相关研究成果发表于《轻工食品科学与技术》(LWT-Food Science and Technology)。

致病性大肠杆菌对食品的质量安全造成重大威胁，高温杀菌技术虽能有效控制微生物，但对食品品质维持往往会造成负面影响，因此开发非热杀菌技术是当前技术研发的热点方向。光动力技术(Photodynamic technology，PDT)作为一种新型非热杀菌技术，因其操作简便、安全可靠、绿色环保、成本低等特点而受到多领域学者的广泛关注。如何开发杀菌效果强的光敏剂以及揭示其杀菌机制是其走向产业化需要解决的基础科学问题。

该研究通过ε-聚赖氨酸与姜黄素的不同组合方式，表征其在光动力驱动下对大肠杆菌的杀灭效果，结合细胞摄入水平、活性氧(ROS)生成、细菌细胞膜变化、微观形态变化等分析，解析了ε-聚赖氨酸与姜黄素联用为介导的光动力协同杀菌的关键作用靶点和作用方式。

结果表明，ε-聚赖氨酸可显著增强姜黄素的光动力杀菌效果，尤其在蓝光照射下，其杀菌效果随光照时间延长更为显著。利用扫描电子显微镜(SEM)观察发现，(Cur&ε-PL)-LED处理组对细胞形态和超微结构造成了最严重的破坏，ε-PL增强了目标细胞与光敏剂之间的相互作用，从而在蓝光照射下触发了细胞内大量ROS的产生。

通过氧化损伤、膜电位去极化及膜成分化学键变化实现多级杀菌效应，阐释了ε-PL增强对大肠杆菌细胞协同杀菌效应的关键原因。研究构建了一种 ε-PL强化姜黄素介导的 PDT 新系统，为食品安全领域提供了一种新型高效的抗菌策略，有望在保障食品微生物安全方面发挥重要作用。

该研究依托农业农村部热带作物产品加工重点实验室，得到了国家重点研发计划项目课题等项目的资助。