热超声处理技术在食品工业中的新应用：高效灭活产气荚膜梭菌孢子

       随着纳米技术和超声技术的不断进步，食品工业中微生物控制的方法也在不断创新。最近，一种结合了热处理和超声波技术的热超声处理（Thermosonication, TS）技术在灭活食品中的产气荚膜梭菌孢子方面显示出巨大潜力。产气荚膜梭菌是一种常见的食品病原体，其形成的孢子具有极强的抵抗力，难以通过传统的灭菌方法消除。

       实验方法

       研究人员采用了不同超声功率（600和800 W）和温度（70°C、80°C、90°C）处理产气荚膜梭菌孢子，并评估了处理时间和功率密度对孢子灭活的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和激光共聚焦拉曼光谱分析等技术，研究了TS处理对孢子形态和内部结构的影响。

       TS 处理对孢子形态和内部结构的影响

       TEM结果显示，未经处理的孢子具有完整的内部结构，如孢子核心、内膜、皮层和外壳。TS处理后，孢子的核心区域扩张，内膜和皮层向内收缩，结构变得更为紧凑，且孢子内部物质流失，严重破坏了内膜、皮层和外壳的结构。

图一不同处理后孢子的 TEM 图像。（A） 和 （a）：未处理组;（B） 和 （b）：超声处理组;（C） 和 （c）：热处理组;（D） 和 （d）：TS 处理组^[1]

       TS 处理对孢子材料组成和结构的影响

       通过拉曼光谱分析，TS处理后，孢子内部的某些物质如钙二吡啶酸（Ca2+-DPA）、蛋白质和核酸等发生了泄漏。这表明TS处理增加了孢子膜的通透性，破坏了其保护性结构。

       并且还发现TS处理改变了孢子蛋白质的二级结构。特别是，α-螺旋结构的比例降低，而β-折叠和β-转角结构的比例增加，这反映了蛋白质稳定性的降低和孢子抵抗力的减弱。

图二（A） 不同处理后孢子的拉曼光谱;（B） 不同处理后产气孢子的蛋白质二级结构。A：未处理组;B：超声处理组;C：热处理组;D：TS 处理组^[1]

       关键发现

     （1）TS处理对产气荚膜梭菌孢子具有显著的灭活效果，且在较高温度下效果更为明显。

     （2）TS处理改变了孢子蛋白质的二级结构，降低了蛋白质结构的稳定性，从而降低了孢子的抵抗力。

     （3）TS处理对孢子的灭活效果具有协同作用，比单独使用超声或热处理更有效。

       结论

       这项研究证明了热超声处理技术在灭活产气荚膜梭菌孢子方面的有效性，为食品工业提供了一种新的微生物控制策略。TS技术的应用有望提高食品的安全性和延长保质期，同时减少对化学防腐剂的依赖。未来的研究将进一步探索TS处理对不同食品病原体的灭活效果及其在实际食品加工中的应用潜力。

       参考来源：[1]Liang, Dong, et al. "The Effect of Thermosonication Treatment on the Inactivation of Clostridium perfringens Spores." Food and Bioprocess Technology (2024): 1-11.