CN113331337A - 一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 - Google Patents
一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113331337A CN113331337A CN202110411210.XA CN202110411210A CN113331337A CN 113331337 A CN113331337 A CN 113331337A CN 202110411210 A CN202110411210 A CN 202110411210A CN 113331337 A CN113331337 A CN 113331337A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- salmonella
- calcined
- driven
- melamine sponge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 27
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 23
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims description 10
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 abstract description 61
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 30
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 19
- 241000186779 Listeria monocytogenes Species 0.000 abstract description 16
- 241000863430 Shewanella Species 0.000 abstract description 16
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 14
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 14
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 8
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 6
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 6
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 5
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 5
- 235000020379 cucumber juice Nutrition 0.000 description 5
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 description 5
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 239000001974 tryptic soy broth Substances 0.000 description 4
- 108010050327 trypticase-soy broth Proteins 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000019331 Foodborne disease Diseases 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 231100000225 lethality Toxicity 0.000 description 3
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 210000003495 flagella Anatomy 0.000 description 2
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 206010004022 Bacterial food poisoning Diseases 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000006008 Brassica napus var napus Nutrition 0.000 description 1
- 206010016952 Food poisoning Diseases 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001138501 Salmonella enterica Species 0.000 description 1
- 241001354013 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis Species 0.000 description 1
- 241000293869 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001977 bismuth sulfite agar Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002390 cell membrane structure Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000011174 green composite Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229940056960 melamin Drugs 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 description 1
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 235000015277 pork Nutrition 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/26—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
- A23L3/3454—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
- A23L3/3463—Organic compounds; Microorganisms; Enzymes
- A23L3/3526—Organic compounds containing nitrogen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
- A23L3/34—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals
- A23L3/3454—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
- A23L3/358—Inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
Abstract
本发明属于食品安全领域,提供了一种复合光敏剂,成分包括煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐。这种复合光敏剂在蓝光照射下照射可以对沙门氏菌进行光驱动杀菌处理。本发明还公开了一种杀灭致病菌和腐败菌的方法,步骤包括:(1)将可溶性二价铁盐、煅烧三聚氰胺海绵与待处理样品混合在黑暗中孵育;(2)用蓝光照射,对沙门氏菌进行光驱动杀菌处理。本发明的复合光敏剂和方法能够提升光驱动杀菌效果,有效杀灭多种食源性致病菌例如沙门氏菌、单增李斯特菌,和腐败菌如希瓦氏菌,处理时间短,操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及食品安全领域,具体为杀灭致病菌(沙门氏菌、单增李斯特菌等)和腐败菌(希瓦氏菌)的方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高,人们在饮食上更加注重食品安全,食品安全已成为全球性的公共安全卫生热点话题。在众多食品安全事故中,食源性致病菌是引起食源性疾病的首要原因,其对人类安全健康造成极大威胁,是食品安全问题的重大隐患。沙门氏菌是全球范围内危害公众健康的主要食源性致病菌,
据统计在世界各国的种类细菌性食物中毒中,沙门氏菌引起的食物中毒常列榜首,其裂解后可释放耐热力很强的内毒素。沙门氏菌主要存在与肉类,奶类,果蔬等食物中。在肉及其制品的沙门氏菌检出率美国为20%—25%、日本检查进口家禽的污染率为10.3%,国内肉类沙门氏菌检出率在1.1%—39.5%。因此,沙门氏菌给食源性疾病的控制和预防带来了新的挑战。
目前食品行业的杀菌手段主要分为两类,即传统的热杀菌技术和新型的非热杀菌技术(如超高压、脉冲电场、脉冲强光、辐照和微波等技术)。传统的热杀菌技术在食品行业中应用早、技术成熟且杀菌较彻底,能保证食品在微生物方面的安全,但会破坏食品的营养成分、组织结构、色泽和食品产品的风味。虽然现有的一些非热杀菌技术满足了消费者对食品安全与品质的双重要求,但它们往往存在着设备投入和运行成本高、能源消耗过大以及对冷链运输条件要求较高等缺点。因此,研发具有经济环保、绿色安全、广谱高效,并且能最大限度保持食品营养成分、组织结构和产品色泽等特性的光驱动杀菌技术正逐渐成为食品工业研究热点。
有研究认为现有的技术缺点为光驱动技术对革兰氏阴性菌的杀灭效果不理想。例如Zehao Li等人以煅烧三聚氰胺海绵(AMS)为光敏剂,使用300w的氙灯作为光源,在使用60mw/cm2的辐照度照射40min后,观察到沙门氏菌的去除率为98.1%,降低1-2Log CFU/mL(Zehao Li,Xinling Wang,Ningning Xu,Yao Xiao,Lili Ma,Jinyou Duan.Cost-effective and visible-light-driven melamine-derived sponge for tetracyclinesdegradation and Salmonella inactivation in water[J].Chemical EngineeringJournal,2020,394.)。除了上述的一点外,现有技术使用的光照波长还会对人体造成伤害。例如,Buchovec等人以ALA为光敏剂,以400nm波长的LED灯为光源,在使用20mw/cm2的辐照度提供24J/cm2的剂量时,观察到沙门氏菌种群减少了4到6log CFU/mL(Buchovec I,Vaitonis Z,Luksiene Z.Novel approach to control Salmonella enterica by modernbiophotonic technology:Photosensitization[J].Journal of Applied Microbiology,2009,106(3):748-754.),但其使用的400nm波长的光源,会对人体有很大的伤害。
因此,开发普通可见波长光源照射下绿色安全、低碳环保的新型光动力技术,大幅度提高光驱动杀菌效果,符合新时代条件下我国经济社会发展需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足,提供一种基于绿色的复合光敏剂,高效杀灭的致病菌(例如沙门氏菌、单增李斯特菌等)和腐败菌(例如希瓦氏菌)的光驱动杀菌方法,尤其是用于食品杀菌。LED灯由于其性能稳定,结构简单,操作方便,安全可靠,成本低廉,且不受外界光照干扰,光照均匀,光热效应小,光照时间可精确控制的优良特性,已被广泛应用。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种复合光敏剂,其成分包括煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐。
所述煅烧三聚氰胺海绵的制备方法为,三聚氰胺海绵在300-450℃下煅烧,优选的,煅烧温度为350-375℃,本发明的一个优选实施方式中,煅烧温度为350℃。
煅烧时间1-5h,优选为2h;升温速率为5-15℃/min,优选为10℃/min。
所述煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐中铁离子的重量比为1:0.4-12.5,优选的,重量比为30:7-2:3;更优选为1:0.3-0.4。
上述复合光敏剂用于灭菌,尤其是杀灭致病菌(例如沙门氏菌、单增李斯特菌等)和腐败菌(例如希瓦氏菌)。经过对普通可见波长光源的优化,发现在波长为455-460nm的蓝光驱动下复合光敏剂光动力有效地杀灭了食源性致病菌(沙门氏菌等)和食品腐败菌等。
一种光驱动杀菌的方法,步骤包括:
(1)将二价铁离子(可溶性二价铁盐)、煅烧三聚氰胺海绵与待处理样品混合在黑暗中孵育;
(2)用蓝光照射,对沙门氏菌进行光驱动杀菌处理。
优选的,步骤(1),在黑暗中孵育的时间为20-60分钟,更优选为35-45分钟;在本发明的一个优选实施方式中,在黑暗中孵育时间为40分钟。
步骤(2)所述光照时间为30-120分钟;优选为40-90分钟,更优选为40-60min。
优选的,步骤(2)所述蓝光波长范围为455-460nm。
优选的,步骤(2)蓝光的光能量密度为45-65mW/cm2,优选为50-60mW/cm2,本发明的一个优选实施方式中,光能量密度为56mW/cm2。
优选的,步骤(2)中,以蓝色LED灯为光源。
待处理样品为固体时,将待处理样品与含有二价铁离子、煅烧三聚氰胺海绵的溶液混合。
待处理样品为液体时,将待处理样品与含有二价铁离子、煅烧三聚氰胺海绵的溶液混合,或者向待处理样品中加入二价铁离子和煅烧三聚氰胺海绵。
步骤(2)的混合体系中的二价铁离子浓度为0.4-2mg/mL,更优选为0.7-1.5mg/mL;在本发明的一个优选实施方式中,混合体系中的二价铁离子浓度为0.7mg/mL。
步骤(2)的混合体系中的煅烧三聚氰胺海绵浓度为1-5mg/mL,优选为1-3mg/mL;在本发明的一个优选实施方式中,混合体系中的煅烧三聚氰胺海绵浓度为2mg/mL。
所述煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐中铁离子的重量比为1:0.4-12.5,优选的,重量比为30:7-2:3;更优选为1:0.3-0.4。
所述煅烧三聚氰胺海绵的制备方法为,三聚氰胺海绵在300-450℃下煅烧,优选的,煅烧温度为350-375℃,本发明的一个优选实施方式中,煅烧温度为350℃。
煅烧时间1-5h,优选为2h;升温速率为5-15℃/min,优选为10℃/min。
杀菌处理后,光敏剂可以通过洗涤、过滤、抽滤或者压滤的方法去除。
本发明的复合光敏剂和方法能够提升光驱动杀菌效果,有效杀灭沙门氏菌,降低约6Log CFU/mL,去除率可达到99.9999%,对于单增李斯特菌和希瓦氏菌降低7Log CFU/mL以上,基本上可以完全杀灭。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明的有益效果在于,以二价铁离子耦合煅烧海绵AMS为复合光敏剂,制备方法简单;以蓝色LED灯为光源,不需要特殊设备,就能够有效控制沙门氏菌等菌带来的风险,处理时间短,操作简便。经过上述方法处理后,可彻底杀灭沙门氏菌,并有一定的控制和预防效果。
本发明创新地将二价铁离子耦合煅烧海绵AMS与455-460nm的蓝色LED灯相结合,构建了一种新的用于杀灭致病菌和腐败菌的光驱动杀菌技术,以服务于食品工业,为降低沙门氏菌等致病菌或腐败菌的患病风险,维护公共卫生提供强有力的技术支持。
附图说明
图1为LED照明系统结构原理图
1—LED光源,2—24孔板,3—升降台,4—LED拍照摄影灯箱
图2为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵中,海绵煅烧温度对沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图3为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵中,二价铁离子浓度对沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图4为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵中,照射时间对沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图5为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵杀灭油菜根茎中沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图6为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵杀灭鸡蛋壳表面沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图7为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵杀灭鲜榨黄瓜汁中沙门氏菌存活的影响(P<0.05)。
图8为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵,不同照射时间对沙门氏菌外膜的影响。照射时间分别为0、20、40、60min,对沙门氏菌外膜的影响。
图9为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵中,照射时间对单增李斯特菌存活的影响(P<0.05)。
图10为二价铁离子耦合光驱动煅烧海绵中,照射时间对希瓦氏菌存活的影响(P<0.05)。
图2-图7中的字母表示显著性。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明,但本发明的实施并不限于以下各实施例。本发明的保护范围包括蓝光但不限于这一种光源照射,光驱动抑菌复合光敏剂杀灭致病菌和腐败菌顶范围包括沙门氏菌、单增李斯特菌、希瓦氏菌,但不限于这三种。
(一)菌种及培养:
鼠伤寒沙门氏菌CICC 21484购自中国工业微生物菌种保藏管理中心(ChinaCenter of Industrial Culture Collection,CICC);肠炎沙门氏菌CMCC 50041,购自中国医学微生物菌种保藏管理中心(China Medical Culture Collection,CMCC)。单增李斯特菌(ATCC19115、ATCC13932、ATCC7644、4bLM)从本实验室原猪肉中分离得到。希瓦氏菌(SP05、SP08)从本实验室腐败鱼头部样品中分离得到。
菌液培养条件:以革兰氏阳性单增李斯特菌、革兰氏阴性沙门氏菌代表食源性致病菌,希瓦氏菌代表食源性腐败菌。所有菌株保存在-80℃,25%的甘油中,单增李斯特菌和沙门氏菌分别在37℃条件下在BHI和TSB中活化培养12h,希瓦氏菌在TSB中活化培养12h。将获得的稳定初期的菌体培养液离心5min(4℃,4000g),用0.85%无菌生理盐水溶液对菌体进行重悬,调整单增李斯特菌和希瓦氏菌菌体浓度为~8Log CFU/mL,沙门氏菌菌体浓度为~7Log CFU/mL。
(二)培养基、试剂与仪器:
脑心浸液琼脂(BHI)、PALCAM琼脂培养基、铁脂培养基、胰蛋白酶大豆肉汤(TSB)、亚硫酸铋琼脂培养基(BSA)、胰蛋白胨大豆琼脂培养基(TSA)北京陆桥技术有限公司;白色三聚氰胺海绵(Melamine sponge,MS)购自郑州丰泰纳米材料有限公司;FeSO4、NaCl等化学试剂均为分析纯。
Carbolite Gero-301马弗炉;PTR-60多功能垂直旋转混合器Grant-bio;9272隔水式恒温培养箱上海一恒科技有限公司。
LED组合灯箱即光驱动设备的组装:蓝色LED(455-460nm,18*14cm,20W)从中国广东中山吉达照明公司购买。如图1所示,LED光源1被一个LED拍照摄影灯箱4包围,以防止外部光线进入,LED光源1置于LED拍照摄影灯箱4顶部内侧,24孔板2置于升降台3上。
将LED光源1与24孔板(直径14mm)中细菌溶液之间的距离调整为5.0cm。蓝色LED的照明能量(光辐射强度)是56mW/cm2,使用装有光电二极管功率传感器(S130C)(美国牛顿)的能量计控制台(PM100D)测量。使用以下公式计算获得的每个样品的剂量:
E=Pt
其中E=剂量(能量密度),单位为J/cm2,p=辐照度(功率密度),单位为W/cm2,t=时间,单位为s。
(三)实验方法
煅烧后的AMS和FeSO4与菌液或者待处理样品混合于5ml离心管中。在PTR-60多功能垂直旋转混合器中以2r/min的转速黑暗孵育一段时间(温度为室温:22~25℃)。
吸取500μL混合液于24孔板中,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射一定时间。然后用0.85%无菌生理盐水进行稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
(四)数据分析
运用OriginPro 9.1、SPSS17.0软件包(SPSS Inc.,Chicago,USA)对实验数据进行处理和分析。采用最小显著极差法(LSD)对数据间的显著性进行比较(p=0.05)。
实施例1光催化剂AMS制备
为了制备光催化剂AMS,将白色三聚氰胺海绵(MS)原料放入马弗炉中,加热至300~450℃,煅烧2h,升温速率为10℃/min,冷却至室温后,制得煅烧温度分别为300℃、350℃、375℃、400℃、450℃的AMS样品,以备进一步使用。
实施例2不同煅烧温度AMS的效果
将不同煅烧温度下获得的AMS和FeSO4与菌液混合于5ml离心管中,混合液中AMS浓度为2mg/mL,Fe2+浓度为1mg/mL。在PTR-60多功能垂直旋转混合器中以2r/min的转速黑暗孵育40min(温度为室温:22~25℃)。
吸取500μL混合菌液于24孔板中,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射40min(光辐射强度56mW/cm2)。然后用0.85%无菌生理盐水进行稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
体系中沙门氏菌的最初接种量为6.51Log CFU/mL。
图2中显示了不同煅烧温度的AMS和1mg/mL二价铁离子耦合处理后沙门氏菌的灭活情况。在孵育时间为40min,光照时间为40min时,在1mg/mL二价铁离子耦合不同煅烧温度MS、AMS-300、AMS-350、AMS-375、AMS-400、AMS-450下,最多分别能减少沙门氏菌的量为0.8、1.08、4.91、3.98、2.60、2.24Log CFU/mL。
随煅烧温度的增加,AMS和二价铁离子耦合处理后,光驱动对沙门氏菌的致死率提高,当煅烧温度达到350℃时,致死率最大。当继续提高煅烧温度时,对沙门氏菌的致死率明显下降。可能原因是过高的煅烧温度,改变了MS的化学结构和物理性质,从而减少了菌体与煅烧海绵AMS的接触面积,因此细菌的致死率降低。说明,合适煅烧温度的AMS和1mg/mL二价铁离子耦合处理后对沙门氏菌有较强的杀菌效果。
实施例3不同铁离子浓度对杀菌效果的影响
将AMS和不同浓度的FeSO4与菌液混合于5ml离心管中,混合液中AMS浓度为2mg/mL,Fe2+浓度分别为0、0.4、0.7、1.0和1.5mg/mL。在PTR-60多功能垂直旋转混合器中以2r/min的转速黑暗孵育40min(温度为室温:22~25℃)。
吸取500μL混合菌液于24孔板中,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射40min(光辐射强度56mW/cm2)。然后用0.85%无菌生理盐水进行稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
不同浓度二价铁离子与2mg/mL的AMS-350耦合光驱动处理后沙门氏菌的失活情况如图3所示。显然,随着二价铁离子浓度的增加,对沙门氏菌的杀灭效果也在增加。考虑到二价铁离子在食品中的添加量,选择浓度为0.7mg/mL的二价铁离子与2mg/mlAMS-350耦合用于后续的杀菌实验。
体系中沙门氏菌的最初接种量为6.37Log CFU/mL。
实施例4不同照射时间对杀菌效果的影响
AMS和FeSO4与菌液混合于5ml离心管中,混合液中AMS浓度为2mg/mL,Fe2+浓度为0.7mg/mL,黑暗孵育时间为40min,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射不同的时间(光辐射强度56mW/cm2)。
不同照射时间处理后沙门氏菌的失活情况如图4所示。随着照射时间的增加,对沙门氏菌的杀灭效果也显著增加。体系中沙门氏菌的最初接种量约为6.44Log CFU/mL。在孵育时间为40min,二价铁离子浓度为0.7mg/ml,AMS-350添加量为2mg/mL时,在不同照射时间20、40、60min下分别能减少沙门氏菌量为0.27、4.70和6.44Log CFU/mL。
实施例5光驱动方法处理油菜根茎中的沙门氏菌
将含有2mg/mL的AMS-350和0.7mg/mL的Fe2+的溶液与被100uL菌液污染的1g油菜根茎混合于24孔板中,在黑暗中孵育40min(温度为室温:22~25℃)。之后用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射90min(光辐射强度56mW/cm2)。然后用10mL 0.85%无菌生理盐水进行振荡稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
如图5所示,结果表明,起始油菜根茎中沙门氏菌菌落数为6.78Log CFU/g,光驱动杀菌处理后的菌落数为3.05Log CFU/g,对照组的菌落数为5.75Log CFU/g,通过多次实验发现,使用二价铁离子耦合煅烧海绵为光敏剂的光驱动杀灭沙门氏菌方法对油菜根茎的杀菌效果可以达到3.73Log CFU/g,其杀菌效果明显。
实施例6光驱动方法处理鸡蛋壳表面的沙门氏菌
将含有2mg/mL的AMS-350和0.7mg/mL的Fe2+的溶液与被50uL菌液污染的0.1g鸡蛋壳混合于24孔板中,在黑暗中孵育40min(温度为室温:22~25℃)。之后用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射60min(光辐射强度56mW/cm2)。然后用5ml 0.85%无菌生理盐水进行振荡稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
如图6所示,结果表明,起始蛋壳表面中沙门氏菌菌落数为6.41Log CFU/g,光驱动杀菌处理后的菌落数为3.34Log CFU/g,对照组的菌落数为5.17Log CFU/g,通过多次实验发现,使用二价铁离子耦合煅烧海绵为光敏剂的光驱动杀灭沙门氏菌方法对蛋壳表面的杀菌效果可以达到3.07Log CFU/g,其杀菌效果明显。
实施例7光驱动方法处理鲜榨黄瓜汁中的沙门氏菌
将AMS-350和FeSO4与被菌液污染的鲜榨黄瓜汁混合于5ml离心管中,混合液中AMS-350浓度为2mg/mL,Fe2+浓度为0.7mg/mL;在PTR-60多功能垂直旋转混合器中以2r/min的转速黑暗(温度为室温:22~25℃)孵育40min。吸取500μL混合菌液于24孔板中,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射600min。然后用0.85%无菌生理盐水进行稀释,选择合适稀释度,取100μL的稀释液进行涂布,将平板在37℃条件下培养36h,计算菌落数。每个处理均做3个平行样本,每个稀释度重复3次。
结果如图7所示,起始鲜榨黄瓜汁中沙门氏菌菌落数为6.86Log CFU/mL,光驱动杀菌处理后的菌落数为1.55Log CFU/mL,对照组的菌落数为5.13Log CFU/mL。通过多次实验发现,使用二价铁离子耦合煅烧海绵为光敏剂的光驱动杀灭沙门氏菌方法对鲜榨黄瓜汁的杀菌效果可以达到5.31Log CFU/ml,其杀菌效果明显。
实施例8光驱动杀菌方法对沙门氏菌外膜的影响
扫描电镜观察细菌形态的实验,是将12ml细菌悬浮液组成的样品以3,000rpm离心10分钟。弃去上清液,将沉淀物与1ml戊二醛(2.5%)吹打均匀,在4C下过夜固定。然后,在4℃下以8,000rpm离心5分钟,弃去上清,PBS洗涤三次。在连续稀释的乙醇溶液(30%、50%、70%、90%和100%)中脱水10min,离心(8000rpm,5min)用500ul无水乙醇重新悬浮,滴加10ul与载玻片上,风干。用热场发射扫描电镜(日立SU5000)对样品进行喷金观察。
结果如图8所示,无任何处理时,沙门氏菌细胞丰满,呈杆状,细胞膜光滑,细菌的鞭毛几乎没有损坏。AMS-350与Fe2+光照20min后,细菌开始皱缩,细菌鞭毛逐渐消失,且有少量AMS粘附在细菌周围。在光驱动处理照射40min后,沙门氏菌细胞膜结构明显塌陷,细菌周围有大量的孔隙。在光驱动处理照射60min后,沙门氏菌细胞已完全破裂,细菌周围有大量的渗出液,且有大量AMS粘附在细菌周围。说明在光驱动处理过程中,AMS-350与Fe2+在蓝光的照射下产生了大量的活性氧,具有强氧化作用的活性氧会导致细菌发生损伤,随后细胞壁疏松出现破洞,破坏细菌的生化结构,细菌随之裂解死亡。
实施例9不同照射时间对单增李斯特菌杀菌效果的影响
AMS和FeSO4与菌液混合于5ml离心管中,混合液中AMS浓度为2mg/mL,Fe2+浓度为0.7mg/mL,黑暗孵育时间为40min,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射不同的时间(光辐射强度56mW/cm2)。
不同照射时间处理后单增李斯特菌的失活情况如图9所示。随着照射时间的增加,对单增李斯特菌的杀灭效果也显著增加。体系中单增李斯特菌的最初接种量约为7.62LogCFU/mL。在孵育时间为40min,二价铁离子浓度为0.7mg/ml,AMS-350添加量为2mg/mL时,在不同照射时间20、40、60min下分别能减少沙门氏菌量为0.78、4.89和7.62Log CFU/mL。
实施例10不同照射时间对希瓦氏菌杀菌效果的影响
AMS和FeSO4与菌液混合于5ml离心管中,混合液中AMS浓度为2mg/mL,Fe2+浓度为0.7mg/mL,黑暗孵育时间为40min,用波长为455-460nm的蓝色LED灯照射不同的时间(光辐射强度56mW/cm2)。
不同照射时间处理后希瓦氏菌的失活情况如图10所示。随着照射时间的增加,对希瓦氏菌的杀灭效果也显著增加。体系中希瓦氏菌的最初接种量约为7.45Log CFU/mL。在孵育时间为40min,二价铁离子浓度为0.7mg/ml,AMS-350添加量为2mg/mL时,在不同照射时间20、30、40min下分别能减少沙门氏菌量为1.86、4.175和7.45Log CFU/mL。
通过以上分析可知,用二价铁离子耦合煅烧海绵为杀菌材料,455-460nm波长的蓝色LED灯为光驱动的光源,是一种可有效提升食品中杀灭致病菌和腐败菌效率的方法。
需要指出的是,上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项目技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合光敏剂,其特征在于,成分包括煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐。
2.权利要求1所述的复合光敏剂,其特征在于,所述煅烧三聚氰胺海绵的制备方法为,三聚氰胺海绵在300-450℃下煅烧,煅烧时间为1-5h,升温速率为5-15℃/min。
3.权利要求2所述的复合光敏剂,其特征在于,所述的煅烧温度为350-375℃。
4.所述煅烧三聚氰胺海绵和可溶性二价铁盐中铁离子的重量比为1:0.4-12.5。
5.权利要求1-4任一项所述的复合光敏剂用于杀灭致病菌或腐败菌。
6.一种光驱动杀菌的方法,其特征在于,步骤包括:
(1)将可溶性二价铁盐、煅烧三聚氰胺海绵与待处理样品混合在黑暗中孵育;
(2)用蓝光照射,对待处理样品进行光驱动杀菌处理。
7.权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(1),在黑暗中孵育的时间为20-60分钟,步骤(2)所述光照时间为30-120分钟。
8.权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述蓝光波长范围为455-460nm,蓝光的光能量密度为45-65mW/cm2。
9.权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(2)的混合体系中的二价铁离子浓度为0.4-2mg/mL,煅烧三聚氰胺海绵浓度为1-5mg/mL。
10.权利要求6或9所述的方法,其特征在于,所述的煅烧三聚氰胺海绵的制备方法为,三聚氰胺海绵在300-450℃下煅烧1-5h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110411210.XA CN113331337B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110411210.XA CN113331337B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113331337A true CN113331337A (zh) | 2021-09-03 |
CN113331337B CN113331337B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=77468028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110411210.XA Active CN113331337B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113331337B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113197211A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 南京师范大学 | 光动力微生物消杀剂 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110496219A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-26 | 西北工业大学 | 一种新型水铁矿纳米光敏剂的合成方法及其在抗癌抗菌中的应用 |
CN111067007A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-28 | 上海海洋大学 | 一种光动力杀灭沙门氏菌的方法 |
CN111960499A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-20 | 广东工业大学 | 一种杀灭压舱水中细菌的光催化-芬顿原位耦合方法 |
CN112293643A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-02 | 佛山科学技术学院 | 一种食品光动力杀菌装置及其应用 |
-
2021
- 2021-04-16 CN CN202110411210.XA patent/CN113331337B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110496219A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-26 | 西北工业大学 | 一种新型水铁矿纳米光敏剂的合成方法及其在抗癌抗菌中的应用 |
CN111067007A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-28 | 上海海洋大学 | 一种光动力杀灭沙门氏菌的方法 |
CN111960499A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-20 | 广东工业大学 | 一种杀灭压舱水中细菌的光催化-芬顿原位耦合方法 |
CN112293643A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-02 | 佛山科学技术学院 | 一种食品光动力杀菌装置及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ZEHAO LI ET AL: "Cost-effective and visible-light-driven melamine-derived sponge for tetracyclines degradation and Salmonella inactivation in water", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》, pages 1 - 12 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113197211A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-03 | 南京师范大学 | 光动力微生物消杀剂 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113331337B (zh) | 2024-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210195924A1 (en) | Photodynamic inactivation method of salmonella | |
Bari et al. | Effectiveness of electrolyzed acidic water in killing Escherichia coli O157: H7, Salmonella Enteritidis, and Listeria monocytogenes on the surfaces of tomatoes | |
Hakkinen et al. | Efficacy of a commercial competitive exclusion product against Campylobacter jejuni | |
Wang et al. | Retention of Vibrio parahaemolyticus in oyster tissues after chlorine dioxide treatment | |
Koch et al. | Pulsed light treatment for the reduction of Salmonella Typhimurium and Yersinia enterocolitica on pork skin and pork loin | |
Isohanni et al. | Use of ultraviolet irradiation to reduce Campylobacter jejuni on broiler meat | |
Unal et al. | Inactivation of Escherichia coli O157: H7, Listeria monocytogenes, and Lactobacillus leichmannii by combinations of ozone and pulsed electric field | |
CN112293643A (zh) | 一种食品光动力杀菌装置及其应用 | |
Zhao et al. | Reduction of Campylobacter jejuni on chicken wings by chemical treatments | |
Al-Qadiri et al. | Effect of acidic electrolyzed water-induced bacterial inhibition and injury in live clam (Venerupis philippinarum) and mussel (Mytilus edulis) | |
CN113331337B (zh) | 一种复合光敏剂及光驱动杀菌的方法 | |
CN105581219A (zh) | 一种枸杞干果微生物的复合杀菌方法 | |
CN101608205A (zh) | 微生物发酵法猪血清蛋白抗氧化肽的方法及其产品 | |
CN106880842A (zh) | 一种硫化铜纳米材料的制备方法及应用 | |
JP4236087B2 (ja) | 抗菌作用および抗酸化作用を有する乳酸菌培養液で処理された魚介類 | |
Prabakaran et al. | Effect of ozonation on pathogenic bacteria | |
Wang et al. | Dual‐phasic inactivation of Escherichia coli O157: H7 with peroxyacetic acid, acidic electrolyzed water and chlorine on cantaloupes and fresh‐cut apples | |
Rodgers et al. | Reduction of microbial pathogens during apple cider production using sodium hypochlorite, copper ion, and sonication | |
CN113198494A (zh) | 一种光催化抗菌氯氧化铋/石墨烯二维异质结及其制备方法与应用 | |
Barnhart et al. | Evaluation of potential disinfectants for preslaughter broiler crop decontamination | |
Djurdjevic-Milosevic et al. | The survival of Escherichia coli upon exposure to irradiation with non-coherent polychromatic polarized light | |
Trigo et al. | Effect of gamma radiation on microbial population of natural casings | |
Capita et al. | Efficacy of trisodium phosphate solutions in reducing Listeria monocytogenes populations on chicken skin during refrigerated storage | |
KR100889922B1 (ko) | 살균 및 항균성을 가지는 신선제의 제조방법 | |
Wang et al. | Optimization of cold plasma combined treatment process and its effect on the quality of Asian sea bass (Lates calcarifer) during refrigerated storage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |