导读：食品加工与冷链体系中，设备表面污染是微生物传播的重要环节。附着于不锈钢等材料表面的微生物可长期存留，并通过生产过程实现持续污染，成为食品安全风险的重要来源。传统化学消毒方式虽然广泛应用，但在复杂基质和低温环境下效果易受限制，同时可能带来耐受性及环境副产物问题。在此背景下，基于光催化材料构建的抗菌表面逐渐受到关注，通过在材料表面引入功能性涂层，在光照条件下实现持续抑制，为食品接触表面消毒提供了一种新的技术路径。

一、生物污染控制的关键在于表面环节

在食品工业环境中，微生物极易在设备表面定植并形成复杂的附着结构，这种结构可显著增强其对外界胁迫的耐受能力，使其在低温、干燥或消毒剂存在条件下仍能保持活性。尽管相关研究多以细菌为模型，但其表面附着、生存策略及环境适应机制，对于病毒同样具有参考意义。尤其是在冷链体系中，病毒可通过污染表面实现间接传播，并在适宜条件下保持感染性，从而使表面成为关键控制节点。因此，从“去除污染”向“抑制附着与存活”的策略转变，成为当前食品安全控制的重要方向。

二、TiO₂光催化涂层构建功能性抗菌表面

光催化技术以半导体材料为核心，其中二氧化钛（TiO₂）因其稳定性高、成本低及安全性良好，被广泛应用于抗菌材料研究。在紫外光照射下，TiO₂能够产生电子-空穴对，并进一步与水和氧反应生成多种活性氧物种，这些物质具有极强的氧化能力，可对附着微生物产生持续作用。将TiO₂以薄膜形式沉积于不锈钢表面，可在不改变设备结构的前提下赋予其抗菌功能，同时避免游离纳米颗粒可能带来的迁移风险。研究表明，通过引入金属过渡层可显著增强涂层附着力，而沉积温度则直接影响材料晶型及其光催化活性，从而决定整体功能表现。

三、活性氧驱动的非特异性失活机制

在光照条件下，TiO₂涂层通过产生活性氧实现对附着微生物的有效抑制，其作用机制具有典型的非特异性氧化特征（见图1）。

图1 观察单核细胞增生李斯特菌 ScotA 在不同表面上的粘附细菌：（A）不锈钢（UV-）（B）不锈钢（UV+），（C）TiO₂-4（UV-）；（D）TiO₂-4（UV+）。

活性氧首先作用于微生物表面结构，导致细胞壁或包膜受损，进而引发膜完整性破坏和内容物泄漏。同时，脂质过氧化反应的发生进一步削弱膜功能，使微生物失去正常代谢能力。此外，氧化应激还可影响蛋白质及核酸结构，干扰关键生命过程。从作用路径来看，光催化过程中产生的空穴（h⁺）被认为是主要活性因子，其次为羟基自由基和超氧阴离子，这种多途径协同的氧化机制，使其在理论上对不同类型微生物均具有抑制潜力，包括在食品环境中具有较高稳定性的病毒。

参考文献：

[1] Aboudalle A, Barthomeuf M, Castel X, et al. Antibacterial activity of photocatalytic titanium dioxide (TiO2) thin films for Listeria monocytogenes biofilms disinfection[J]. Photochemistry and Photobiology, 2026, 102(1): 93-104.