冷等离子体突破：生米灭菌不惧“耐热孢子”！

蜡样芽孢杆菌是威胁米制品安全的主要病原体，其孢子可抵抗常规烹饪，易引发呕吐或腹泻。传统热杀菌易损伤食品品质。最新一项研究表明，低压冷等离子体技术能高效灭活生米中的蜡样芽孢杆菌营养细胞及顽固孢子，为谷物安全提供非热杀菌新方案。

营养细胞更易清除，孢子是核心难题

研究发现，使用氧气作为电离气体的低压冷等离子体，能有效灭活蜡样芽孢杆菌。营养细胞对等离子体更为敏感，在米粒基质中，最高功率（300W）处理仅需12.5分钟即可实现接近4个对数周期的显著减少，接近检测限。而孢子因其多层保护结构，表现出更强的抵抗力。在相同处理条件下，灭活效率远低于营养细胞，这是保障食品安全需要攻克的核心难点。

 图一Weibull 分布函数适合米粒内蜡样芽孢杆菌营养细胞 （A） 和蜡样芽孢杆菌孢子 （B）。灭活作为功率的函数（100 W （黑色正方形）、200 W （ 粉色三角形） 和 300 W （绿色圆形））。图标显示试验值和模型获得的线预测^[1]

 破解基质效应：米粒竟是孢子的“防空洞”

研究揭示了一个关键现象：食物基质本身对微生物具有保护作用。

在惰性基质（玻片）中，孢子直接暴露在等离子体活性物质下，灭活效果相对较好。300W处理20分钟可实现约2个对数周期的减少。而在米粒基质中，孢子灭活效果显著降低。即使使用300W处理50分钟，仅能实现约1.4个对数周期的减少。

原因在于米粒表面多孔且富含有机成分。孢子可能陷入孔隙中被物理屏蔽，米粒成分也可能吸收或阻挡关键的紫外光和活性氧粒子，为孢子提供了额外的保护层，极大降低了等离子体的灭活效率。因此，食品的“内在环境”成为技术应用必须考虑的核心变量。

功率是关键：高功率才能穿透食物屏障

研究明确显示，提高等离子体处理功率是提升灭活效率（尤其对孢子）的核心驱动力。对于米粒中的孢子，功率从100W提升到300W，在特定处理时间下，灭活效果显著增强。高功率能产生更高密度的活性粒子（如原子氧、羟基自由基），增强对孢子坚硬外壳的破坏力，并可能破坏其内部的二硫键，削弱其抵抗能力。

功率不足，难以撼动深藏于食物基质中的顽固孢子。

结语

全球米制品产业正密切关注这项创新。欧盟食品安全局报告显示，蜡样芽孢杆菌毒素引发的食物中毒事件近年激增超250%，其中8.33%的疫情与包括大米在内的非动物源性加工食品相关。

低压冷等离子体作为一种非热、低能耗技术，展现出作为生米等低水分活度食品预处理手段的广阔前景。通过在加工或烹饪前预先显著降低米粒上初始孢子的载量，可大大提高后续步骤的安全性。

未来研究将聚焦于优化工艺参数，探索与微波、天然抗菌剂等其他技术的协同效应，加速该技术在复杂食品基质中的规模化应用。

参考来源：[1]Valdez-Narváez M I, Fernández-Felipe M T, Martinez A, et al. Inactivation of Bacillus cereus spores and vegetative cells in inert matrix and rice grains using low-pressure cold plasma[J]. Foods, 2024, 13(14): 2223.