《食品科学》：河北科技大学韩俊华教授等：姜黄素联合乙二胺四乙酸对荧光假单胞菌的光动力灭活作用

荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）属于假单胞菌属，广泛分布于自然界中，在4 ℃条件下能快速生长繁殖，是果蔬、乳、肉等食品中一种常见的嗜冷性腐败菌。它能够产生极耐热的蛋白酶和脂肪酶，这些酶即使在高温下也难以灭活，在食品贮藏过程中严重影响食品的风味、口感、组织状态等，并能在食品、食品加工设备及包装材料等表面形成生物膜，对食品持续进行污染，严重危害食品质量与安全。

河北科技大学食品与生物学院的王 洋、赵瑜玲、韩俊华*等探究以姜黄素为光敏剂的PDI技术对果蔬、乳品及肉品中的优势嗜冷菌——荧光假单胞菌的灭活效果；分析乙二胺四乙酸（EDTA）对姜黄素介导PDI的协同增效作用；采用自行研制的小型光动力设备进行新鲜猪肉的PDI处理，初步分析自制设备的保鲜效果，从而为姜黄素介导的PDI在食品领域中的应用提供理论参考和技术支持。

1、PDI对荧光假单胞菌的灭活作用

姜黄素浓度对PDI作用的影响

姜黄素浓度对荧光假单胞菌的PDI作用的影响如图1所示。随着姜黄素浓度的增加，荧光假单胞菌的菌落数明显降低。当姜黄素浓度为5 μmol/L时，与对照组相比，荧光假单胞菌菌落数对数值减小1.84（lg（CFU/mL））（P＜0.05）；随着姜黄素浓度的增大，对荧光假单胞菌的PDI效果也随之增强，当姜黄素浓度增加至75 μmol/L时，PDI效果达到最大，荧光假单胞菌菌落数对数值减小7.46（lg（CFU/mL）），灭活效果显著强于其他组（P＜0.05）。姜黄素浓度为100 μmol/L时，对荧光假单胞菌的灭活效果不再增强，反而略有降低。

光照时间对PDI作用的影响

光照时间对荧光假单胞菌的PDI作用的影响如图2所示。光照时间对荧光假单胞菌的PDI效果影响显著，且呈现出随光照时间延长先增强后减弱的趋势。光照时间为20 min时，光动力杀菌效果达到最佳，选择此条件进行后续实验。与对照组相比，荧光假单胞菌菌落数对数值显著减小6.40（lg（CFU/mL））（P＜0.05）。随着光照时间的继续延长，灭活效果反而减弱。

EDTA质量分数对PDI作用的影响

如图3所示，EDTA对PDI的协同增效作用随着其质量分数的增加呈先增强后减弱的趋势。与对照组相比，当EDTA质量分数分别为0.1%、0.3%时，荧光假单胞菌菌落数对数值分别显著降低了0.37、0.91（lg（CFU/mL））（P＜0.05）；当EDTA质量分数增加至0.5%时，PDI协同促进效果最佳，荧光假单胞菌菌落数对数值显著下降2.29（lg（CFU/mL））（P＜0.05）；之后随着EDTA质量分数的增加，其对PDI的协同效果反而逐渐减弱。

2、荧光假单胞菌生物膜的形成

图4A～H分别为培养0、6、12、24、36、48、60、72 h后的荧光假单胞菌生物膜经结晶紫染色后的显微图片。图4A无生物膜形成；图4B、C的荧光假单胞菌稀疏分散，随着培养时间的延长，菌体分布逐渐密集；图4D的菌体数量明显增多，菌体之间相互聚集；培养至60 h时，生物膜已经相对成熟，菌体之间更加密集（图4G）；培养至72 h，荧光假单胞菌已经将盖玻片完全覆盖（图4H）。

3、姜黄素介导的PDI对荧光假单胞菌生物膜的破坏效果

对玻璃表面荧光假单胞菌生物膜的破坏效果

姜黄素介导的PDI对玻璃表面荧光假单胞菌生物膜的破坏效果如表1所示。与空白组相比，光照条件下的姜黄素对荧光假单胞菌生物膜有显著的破坏效果，菌落数对数值减小3.44（lg（CFU/mL）），加入EDTA后菌落数对数值减小4.57（lg（CFU/mL）），EDTA显著提高了姜黄素的PDI作用（P＜0.05）。而无光照条件下的姜黄素对荧光假单胞菌生物膜的破坏作用有限，加入EDTA溶液后，灭活效果仍未得到改善。

对ABS板表面荧光假单胞菌生物膜的破坏效果

由表2可知，姜黄素介导的PDI处理使其表面生物膜菌落数对数值下降4.42（lg（CFU/mL））；加入0.5% EDTA溶液后，菌落数对数值减小约6.60（lg（CFU/mL）），显著提高了PDI效果（P＜0.05）。

4、PDI处理对新鲜猪肉的保鲜效果

荧光假单胞菌菌落数变化

不同猪肉4 ℃贮藏期间荧光假单胞菌的菌落数变化如图5所示。贮藏0 d，与空白组相比，PDI处理猪肉表面荧光假单胞菌菌落数对数值减小了2.68（lg（CFU/g）），添加0.5% EDTA后，猪肉表面菌落数对数值减少3.23（lg（CFU/g）），表明PDI处理对新鲜猪肉表面的荧光假单胞菌具有良好的灭活效果，而且EDTA能够进一步提高其灭活效果。随贮藏时间的延长，空白组猪肉表面的荧光假单胞菌快速生长，第3天时菌落数增长至7.90（lg（CFU/g）），而经PDI处理后的猪肉中荧光假单胞菌生长缓慢，第3天时PDI组的菌落数为5.00（lg（CFU/g）），显著低于空白组（P＜0.05）；第10天时，空白组猪肉的荧光假单胞菌菌落数增长至8.99（lg（CFU/g）），而PDI组的菌落数为6.57（lg（CFU/g）），PDI＋EDTA组猪肉中荧光假单胞菌菌落数仅为5.94（lg（CFU/g）），显著低于其他处理组（P＜0.05），表明PDI＋EDTA处理对新鲜猪肉表面的荧光假单胞菌具有更好的抑菌效果。

质量损失率的变化

如图6所示，在经过PDI处理后的当天，PDI组质量损失率最大，为2.14%；PDI＋EDTA组的质量损失率为1.79%。壳聚糖对照组及PDI组猪肉的质量损失率随着贮藏时间的延长逐渐增大。猪肉经一定时间的光照处理后，表面温度出现短暂、轻微的升高，这可能与猪肉质量损失有一定的关系。这也提示本实验所用PDI处理设备需要增加冷却装置或提高光照强度以缩短光照时间。

色泽的变化

光照处理前后不同浓度的姜黄素溶液颜色如图7A所示，光照20 min后，不同浓度的姜黄素溶液颜色均较光照前明显变浅。为了进一步探明不同浓度姜黄素在猪肉上的使用效果，采用色差仪分别测定不同浓度姜黄素PDI处理后猪肉的色泽，并计算ΔE，结果如图7B所示，新鲜猪肉的ΔE与姜黄素浓度总体呈现正相关关系。75 μmol/L的姜黄素溶液处理猪肉经光照后，第0天ΔE为3.03，显著高于对照组（P＜0.05），但感官上可以接受。姜黄素浓度越大，ΔE越大。同时，随着新鲜猪肉贮藏时间的延长，ΔE没有呈现出明显的变化规律，且同一浓度姜黄素处理的猪肉无显著性差异（P＞0.05）。

pH值的变化

如图8所示，随着贮藏时间的延长，各处理组猪肉的pH值逐渐升高，这主要是由于猪肉中细菌数量的增加其蛋白质和氨基酸发生降解，形成氨和胺类等碱性物质。在10 d的贮藏期内，PDI＋EDTA组猪肉pH值从5.87增加至6.17，与空白组及其他处理组相比，pH值增加相对平缓。由此可以看出，PDI＋EDTA作用能够减缓猪肉在贮藏过程中的腐败速率，更好地保持猪肉的新鲜程度。

结 论

本研究结合光敏剂姜黄素浓度、光照时间、协同剂EDTA，优化了对荧光假单胞菌PDI作用的最佳条件，明确了姜黄素协同EDTA的PDI作用对荧光假单胞菌生物膜的去除效果。应用实验室自行研制的光动力杀菌装置，尝试分析EDTA联合姜黄素的PDI作用对新鲜猪肉的保鲜效果。结果表明，姜黄素联合EDTA的PDI作用对优势嗜冷性腐败菌-荧光假单胞菌及其生物膜均具有良好的灭活效果，并能显著抑制新鲜猪肉表面的荧光假单胞菌，改善猪肉感官品质，延长猪肉的保鲜期。

本文《姜黄素联合乙二胺四乙酸对荧光假单胞菌的光动力灭活作用》来源于《食品科学》2022年43卷21期8-15页，作者：王洋，赵瑜玲，陈孟涵，张锦锦，臧明伍，赵紫华，郝建雄，韩俊华。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211127-335。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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