ε-聚赖氨酸+热超声：巴氏奶的“细胞级”灭菌黄金搭档！

全球液态奶年消费量超1.9亿吨，其中99%为巴氏杀菌奶。然而，传统75℃、15秒的巴氏杀菌（HTST）无法彻底灭活牛奶中的蜡样芽孢杆菌，其检出率高达36.4%，是导致牛奶腐败、引发食源性疾病的“隐形杀手”。

沈阳农业大学研究团队突破传统技术局限，首次将天然抗菌肽——ε-聚赖氨酸与热超声技术联用，打造出针对蜡样芽孢杆菌的“细胞级”精准打击方案。 这项协同处理技术不仅能高效灭菌，更将巴氏奶的冷藏保质期显著延长，为高品质乳制品生产开辟了新路径。

协同增效：1+1>2的灭菌实力碾压

研究表明，单一的ε-聚赖氨酸或热超声处理对蜡样芽孢杆菌的抑制效果有限。但当两者结合（HTST-e-PL-TS），则展现出惊人的协同杀菌效应。

生长曲线停滞： 经联合处理后，细菌的生长被完全抑制，生长曲线近乎一条平线，显著优于任何单一处理。

膜损伤飙升23倍： 通过荧光染色检测细胞膜通透性发现，联合处理组的荧光强度达到对照组的23.32倍，意味着细胞膜被大规模破坏，为抗菌成分侵入打开通道。

泄漏最高： 处理后的菌液在260nm和280nm处的吸光度值最高，表明细胞内的DNA和蛋白质大量泄漏，细胞完整性彻底崩溃。

ε-聚赖氨酸与热超声的结合，在物理破坏（超声空化）和化学攻击（聚赖氨酸正电荷吸附）上实现了完美互补，产生了“破壁”与“渗漏”的双重致命打击。

图1 不同灭活方法对蜡样芽孢杆菌生长曲线的影响

对蜡样芽孢杆菌生长曲线的影响^[1]

图2 不同灭活方法对蜡样芽孢杆菌细胞膜通透性变化的影响^[1]

结构崩解：从细胞壁到细胞器的全面摧毁

透射电镜观测直观揭示了联合处理的毁灭性效果：

单一热超声： 细胞膜肿胀、细胞壁出现裂痕，但轮廓尚存。

单一ε-聚赖氨酸： 细胞壁结构变得模糊，完整性受损。

联合处理： 细胞形态发生剧变，细胞壁轮廓模糊不清，表面出现明显凹陷，细胞内出现大面积空泡。这表明联合处理不仅破坏了外层屏障，更引发了细胞内部结构的“塌方”，导致不可逆的死亡。

机制透视： ε-聚赖氨酸作为阳离子多肽，能吸附于带负电的菌体表面，扰乱膜结构；热超声产生的空化效应则产生强烈的剪切力和局部高温，两者协同，由外至内彻底“拆解”细菌。

代谢斩首：切断能量链，引发氧化风暴

联合处理的致命性更深层体现在对细菌核心代谢功能的“斩首”：

能量代谢瘫痪： 处理后，细菌体内关键的ATP酶活性下降80.3%，三羧酸循环中的苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性分别下降70.5%和72.5%。这意味着细胞的“能量货币”ATP合成和主要供能途径被同时切断。

抗氧化防御崩溃： 负责清除活性氧的过氧化氢酶和过氧化物酶活性下降42.5%和48.7%。这使得细菌在受到胁迫时，无法应对内部累积的氧化损伤，最终死于自身爆发的“氧化风暴”。

双重绝杀： 联合处理既物理破坏了细胞的“厂房”（结构），又化学阻断了“供电系统”（能量代谢）并摧毁了“消防系统”（抗氧化防御），让细菌彻底失去生机。

实战应用：巴氏奶保质期延长一倍

将这项技术应用于实际巴氏杀菌牛奶的保鲜中，效果显著：

对照组： 在4℃冷藏下，仅9天后菌落总数即超标。

单一处理组： 使用热超声或ε-聚赖氨酸单独处理，保质期可延长至15天左右。

联合处理组： 经ε-聚赖氨酸与热超声联合处理的牛奶，在4℃下储存20天后菌落总数才超标，保质期延长了一倍以上。

行业价值： 该技术在不引入化学防腐剂的前提下，仅通过物理与天然生物抗菌剂的协同，即可大幅提升巴氏奶的微生物安全性与货架期，完美契合市场对“清洁标签”和高端乳品的需求。

结语

ε-聚赖氨酸与热超声的联合，代表了非热杀菌技术的一个精巧方向——它不依赖极端条件，而是通过多靶点、多机制的协同作用，实现对特定致病菌的高效、精准清除。这项研究不仅为控制乳制品中的蜡样芽孢杆菌污染提供了创新方案，其“结构破坏+代谢干扰”的协同机制，也为开发其他食品的绿色保鲜技术提供了宝贵思路。

参考来源：[1]Yang S, Li X, Cang W, et al. Combined treatment of ε-polylysine and thermosonication to inactivate Bacillus cereus and their application in pasteurized milk[J]. Food Bioscience, 2023, 55: 102896.