微生物對(duì)新鮮農(nóng)產(chǎn)品的污染和交叉污染貫穿整個(gè)供應(yīng)鏈，美國(guó)2014-2022 年約22%的細(xì)菌性食源性疾病爆發(fā)由食品交叉污染導(dǎo)致。當(dāng)前食品行業(yè)常用的清潔消毒方法缺乏持久抑制微生物污染的能力，且現(xiàn)有抗菌涂層使用的聚合物粘合劑并非食品級(jí)，還存在應(yīng)用受限和成本高的問(wèn)題。
在此背景下，該研究旨在開(kāi)發(fā)食品級(jí)抗菌涂層配方。研究選用疏水釀酒酵母菌株 S. cerevisiae UCD580，以聚丙烯（PP）為模型底物，添加非離子表面活性劑 Tween 20 增強(qiáng)酵母細(xì)胞制劑在 PP 表面的鋪展性。
圖 1：展示了疏水酵母細(xì)胞（hYC）和非疏水酵母細(xì)胞（nhYC）在表面疏水性、氯負(fù)載能力及活性氯儲(chǔ)存穩(wěn)定性上的差異。
研究人員對(duì)疏水酵母細(xì)胞（hYC）和相對(duì)疏水性較低的酵母細(xì)胞（nhYC）進(jìn)行了全面表征。hYC 的細(xì)胞表面疏水性顯著高于 nhYC，且 hYC 的氯負(fù)載能力更強(qiáng)，在與 NaOCl 溶液孵育 1 小時(shí)內(nèi)，每108個(gè) hYC 細(xì)胞可結(jié)合約 4.80±0.15 μmol 活性氯，而 nhYC 為 4.07±0.13 μmol。此外，兩種細(xì)胞結(jié)合的氯在 4℃儲(chǔ)存 4 周內(nèi)，活性氯含量無(wú)顯著下降。
圖 2：呈現(xiàn)了噴涂 nhYC@Cl 和 hYC@Cl 的 PP 表面的光學(xué)圖像、活性氯含量、儲(chǔ)存穩(wěn)定性及 SEM 圖像特征。
通過(guò)噴涂法將氯化后的 hYC（hYC@Cl）和 nhYC（nhYC@Cl）沉積在 PP 表面后發(fā)現(xiàn)，二者在 PP 表面分布均勻，且噴涂法能使 nhYC@Cl 和 hYC@Cl 懸浮液在 PP 表面沉積等量活性氯。在 22℃儲(chǔ)存 4 周后，PP@nhYC@Cl 和 PP@hYC@Cl 表面仍分別有 8.7% 和 11.7% 的活性氯。
圖 3：對(duì)比了 PP@nhYC@Cl 和 PP@hYC@Cl 對(duì)大腸桿菌 O157:H7 和無(wú)害李斯特菌的抗菌活性隨時(shí)間的變化。
PP@hYC@Cl 和 PP@nhYC@Cl 對(duì)大腸桿菌 O157:H7 和無(wú)害李斯特菌均表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗菌活性，接觸 5 分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn) 5 個(gè)對(duì)數(shù)級(jí)的減少，且 PP@hYC@Cl 在高有機(jī)物含量下仍能保持抗菌活性。在機(jī)械抗性測(cè)試中，PP@hYC@Cl 在干磨 30 個(gè)循環(huán)（480 次單通道）后，活性氯含量和抗菌活性均顯著優(yōu)于 PP@nhYC@Cl。
圖 4：體現(xiàn)了 PP@nhYC@Cl 和 PP@hYC@Cl 在干磨不同循環(huán)后的活性氯含量和對(duì)大腸桿菌 O157:H7 抗菌活性的變化。
模擬交叉污染測(cè)試表明，PP@hYC@Cl 能有效防止菠菜葉表面的細(xì)菌交叉污染，接觸后未在新鮮菠菜葉上檢測(cè)到大腸桿菌 O157:H7 細(xì)胞，同時(shí)該涂層還具有強(qiáng)自清潔活性。
圖 5：說(shuō)明了 PP@hYC@Cl 防止菠菜葉表面大腸桿菌 O157:H7 交叉污染的實(shí)驗(yàn)流程及各接觸階段細(xì)菌數(shù)量情況。
這種新型抗菌配方可直接噴涂在現(xiàn)有食品接觸表面，且基于 hYC 的疏水性，能在 PP 表面持久存在，機(jī)械抗性強(qiáng)，不失抗菌性能。不過(guò)，研究人員指出，未來(lái)還需進(jìn)一步評(píng)估單菌株和多菌株釀酒酵母培養(yǎng)物對(duì)配方疏水性和機(jī)械穩(wěn)定性的影響，并探索如冷凍干燥或噴霧干燥等策略，以增強(qiáng)配方的穩(wěn)定性和可行性。
參考文獻(xiàn)：Kim Y, Doh H, Nitin N. Development of a sprayable antimicrobial formulation using hydrophobic yeast for one-step deposition on plastic surfaces and prevention of bacterial cross-contamination of baby spinach[J]. Postharvest Biology and Technology, 2025, 228: 113633.
來(lái)源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~徐禮龍。
