食品营养与安全团队在光动力杀菌保鲜研究领域取得新成果

发表时间：2023-12-25

佛山科学技术学院食品营养与安全团队王敬敬副教授指导的2021级食品加工与安全研究生何甜甜、胡迪分别在中科院一区期刊《International Journal of Food Microbiology》（IF=5.9）、《LWT-Food Science and Technology》（IF=6.0）发表了题为“Antibacterial efficiency of the curcumin-mediated photodynamic inactivation coupled with L-arginine against Vibrio parahaemolyticus and its application on shrimp”和“Curcumin-loaded emulsions stabilized by the succinylated Antarctic krill proteins: Establishment of photodynamic inactivation to preserve salmon”的光动力杀菌保鲜水产品的最新研究成果。

光动力（PDI）是近年来食品工业领域新兴的一种绿色低碳、安全有效的杀菌方法，其主要由光源、光敏剂和氧气三部分构成。在光源照射下，光敏剂受光源激发经过系列反应产生了以单线态氧（¹O₂）为主的活性氧（ROS），ROS氧化损伤细胞微结构、蛋白质、核酸、脂质等引起细胞死亡。目前，天然光敏剂姜黄素（Cur）是广泛研究和使用的食品级光敏剂，但是其¹O₂产率较低。并且，包括¹O₂在内的ROS在溶液中的半衰期极短，往往只能存在μs级时间，而在细胞和组织中的半衰期更短只能达到ns级水平。在此背景下，食品营养与安全团队成功构建了L-精氨酸耦合Cur介导PDI杀菌保鲜的新方法，并充分证实当Cur结合L-Arg共同处理细菌时，L-Arg通过螯合细胞膜上的金属离子以及紊乱膜磷脂功能，破坏了细胞结构，提高了细胞膜通透性，促进了姜黄素与细胞的相互作用；在蓝色发光二极管（LED）照射下，姜黄素介导PDI产生ROS，产生的ROS在L-Arg驱动下转化为半衰期较长、氧化能力极强的活性氮（RNS）杀菌因子，高效地杀灭了虾仁表面的细菌，有效维持了虾仁的贮藏品质。

为了进一步拓展光动力（PDI）的应用模式和范畴，食品营养与安全团队以低附加值的南极磷虾蛋白为原料对其进行琥珀酰化改性，制备溶解度高、荷载能力强的琥珀酰化南极磷虾蛋白（SAKP）。在此基础上，成功制备了SAKP高效荷载Cur的蛋白质乳液，开展了PDI介导SAKP-Cur蛋白乳液涂层保鲜三文鱼的研究，发现该PDI系统能有效抑制贮藏过程中三文鱼的色泽和pH的变化，保持了三文鱼肌纤维的完整性和SOD酶活性，减缓了肌肉组织软化以及蛋白质和脂质氧化降解的程度，有效控制了三文鱼水分的流失。研究成果开辟了新型海洋蛋白质资源结合非热杀菌技术在保鲜水产品质量安全领域的应用路径。

此外，2023年以来以佛山科学技术学院为通讯单位、王敬敬副教授为通讯作者联合上海海洋大学、安徽工程大学在中科院一区TOP期刊《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》（IF=14.8）（doi: 10.1111/1541-4337.13215）、《Food Chemistry》（IF=8.8）（doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134388）、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（IF=6.1）（doi.org/10.1021/acs.jafc.2c08340）等发表了系列有关PDI杀菌保鲜、PDI防控生物被膜、PDI抗菌包装膜研发等领域的重要研究成果，获得国内外同行的广泛引用和关注。以上研究得到了“十三五”国家重点研发计划、国家自然科学基金青年项目、广东省自然科学基金面上项目、广东省粤佛联合基金青年项目、佛山科学技术学院高层次人才启动项目等支持。

（食品科学与工程学院）