紫外線是波長(zhǎng)為200～400 nm的電磁波，其波長(zhǎng)介于X射線與可見光之間。食品紫外輻照技術(shù)是利用紫外線對(duì)食品體系進(jìn)行加工處理，根據(jù)波長(zhǎng)范圍的不同，可以細(xì)分為短波紫外線（UVC）（200～280 nm）、中波紫外線（UVB）（280～320 nm）和長(zhǎng)波紫外線（UVA）（320～400 nm）輻照技術(shù)。UVA因具有較強(qiáng)的穿透能力及對(duì)微生物、化學(xué)污染物的溫和去除效果，在食品加工中逐漸受到關(guān)注。

如圖1所示，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院的肖杰、高幸幸、張洪超*等主要概述UVA輻照技術(shù)在微生物污染物和化學(xué)危害物控制等方面的應(yīng)用研究，討論其在食品工業(yè)應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)，并展望其發(fā)展趨勢(shì)，以期為UVA輻照技術(shù)在食品不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。

01

UVA輻照技術(shù)

1.1 UVA輻照技術(shù)基本特性

UVA輻照是使用波長(zhǎng)為320～400 nm的紫外線對(duì)食品進(jìn)行處理，可用于食品中微生物的滅活和化學(xué)污染物降解。相比于UVC，UVA能量較低，殺菌能力較弱，但穿透力更強(qiáng)，更適合處理具有高吸收率系數(shù)的不透明液體和生物材料。此外，UVA在特定條件下能夠誘導(dǎo)活性基團(tuán)（如活性氧或活性氮）的產(chǎn)生，導(dǎo)致微生物死亡或目標(biāo)分子降解。表1總結(jié)了3種紫外線的物理特性、安全風(fēng)險(xiǎn)、作用機(jī)制及應(yīng)用。

1.2 UVA輻照光源裝置

UVA的產(chǎn)生光源主要包括低壓汞燈、中壓汞燈、低壓汞齊燈以及發(fā)光二極管（LED）。汞燈通過(guò)電極與外界電路連接，內(nèi)部填充汞和惰性氣體（如氬氣），但由于體積較大、能耗高、熱量散發(fā)多以及含有有害物質(zhì)汞等因素，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。近年來(lái)，具有靈活性和更廣處理參數(shù)范圍的LED光源開始被用于食品去污。LED由半導(dǎo)體二極管制成，能將電能高效轉(zhuǎn)化為光能，體積小、壽命長(zhǎng)（超過(guò)50 000 h）、無(wú)汞危害，但成本較高，且多個(gè)LED組合時(shí)易產(chǎn)生顆粒狀光。其他替代燈源，如準(zhǔn)分子燈和脈沖紫外燈也正在逐漸開發(fā)中。這些光源裝置不受環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，并在較短的處理時(shí)間內(nèi)能夠極好地控制熱量的釋放，尤其適用于食品處理。

1.3 UVA輻照的主要影響因素

輻照處理的強(qiáng)度通常以輻照劑量表示，是影響UVA處理效果的關(guān)鍵參數(shù)。輻照劑量由光照強(qiáng)度（單位為W/cm2）與輻照時(shí)間（單位為s）的乘積所決定。通常，增加輻照劑量能增強(qiáng)UVA的殺菌能力及污染物降解效率。例如，當(dāng)UVA的劑量從0.5 J/cm2增加到30 J/cm2時(shí)，大腸桿菌菌落減少量從＜1（lg（CFU/mL））提升至2.82（lg（CFU/mL））。

食品的光學(xué)特性如渾濁度、顏色、光密度、黏度和表面粗糙程度等也會(huì)影響輻照效果。食物基質(zhì)中的懸浮固體和可溶性成分會(huì)引起光的散射、吸收和反射，降低輻射效果。例如，在UVA和UVB聯(lián)合照射時(shí)，澄清蘋果汁中大腸桿菌（Escherichia coli）減少了4.00（lg（CFU/mL）），而在渾濁蘋果汁中僅減少了1.63（lg（CFU/mL））。

環(huán)境pH值能夠影響UVA誘導(dǎo)活性氧的生成效率，進(jìn)而影響其殺菌能力和污染物降解效果。例如，在酸性環(huán)境（pH 3.0）中，UVA的活性氧生成速率較高，可使三價(jià)砷的去除率達(dá)到95.52%；而在中性（pH 7.0）和堿性（pH 9.0）條件下，去除率分別為76.78%和81.05%。

因此，在開發(fā)和優(yōu)化UVA輻照處理工藝時(shí)，應(yīng)根據(jù)食品基質(zhì)的特性和環(huán)境條件（如pH值和表面光學(xué)特性）合理設(shè)計(jì)輻照劑量和操作條件，并全面評(píng)估系統(tǒng)性能以確保最佳效果。

02

UVA輻照技術(shù)在食品微生物安全控制方面的研究進(jìn)展

細(xì)菌、真菌和病毒等微生物對(duì)食品安全和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響，既縮短食品貨架期，也直接威脅消費(fèi)者健康，是食源性疾病頻發(fā)的主要誘因之一。國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心報(bào)告指出，2021年中國(guó)大陸發(fā)生的食源性疾病暴發(fā)事件中，微生物性病原體引起的病例占比高達(dá)53.05%。研究證實(shí)，UVA輻照技術(shù)在多種食品體系中具有顯著的微生物滅活效果，不僅能有效降低蘋果汁、生菜、番茄、奶酪和草莓等食品的微生物污染水平，還能保持食品原有的感官和營(yíng)養(yǎng)特性。此外，UVA與光敏劑聯(lián)合使用可能進(jìn)一步增強(qiáng)微生物消殺效果，有較大的防控潛力。

2.1 UVA輻照技術(shù)對(duì)細(xì)菌的滅活效果及其機(jī)制

研究表明，UVA對(duì)沙門氏菌（Salmonella）、大腸桿菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）以及金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等多種食源性致病菌具有顯著滅活作用。在氧氣存在時(shí)，UVA可誘導(dǎo)活性氧（如單線態(tài)氧）產(chǎn)生，導(dǎo)致DNA的無(wú)堿基位點(diǎn)和環(huán)丁烷嘧啶二聚體形成，最終引發(fā)細(xì)菌死亡。例如，Du Lihui等利用395 nm波長(zhǎng)LED光源照射小麥面粉60 min后，其沙門氏菌減少了2.91（lg（CFU/mL））。Subedi等發(fā)現(xiàn)，在等量能量輸入（1 199 J/cm2）條件下，UVA（365 nm和395 nm）滅活面粉中沙門氏菌的效果（2.22、2.48（lg（CFU/mL）））明顯優(yōu)于可見光（455 nm）的效果（1.61（lg（CFU/mL）））。此外，UVA對(duì)其他食源性致病菌同樣有效。在波長(zhǎng)為365 nm的LED照射下，粉末調(diào)味品中的單核細(xì)胞增生李斯特菌、大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌分別減少了1.07、0.83（lg（CFU/mL））和1.12（lg（CFU/mL）），但該處理未對(duì)枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）的數(shù)量產(chǎn)生顯著影響。因此，不同微生物對(duì)UVA的敏感性存在差異，加工時(shí)應(yīng)根據(jù)微生物種類選擇合適的處理強(qiáng)度。

為提高UVA的滅活效率，研究人員將UVA與外源光敏劑或其他物理加工技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)低濃度光敏劑與UVA聯(lián)合使用即可達(dá)到理想滅活效果。例如，de Oliveira等使用超聲波將10 mg/mL姜黃素均勻霧化在菠菜、生菜和番茄表面，隨后進(jìn)行10 min UVA照射，總輻照能量為20.4 kJ/m2，結(jié)果使大腸桿菌O157:H7和單核細(xì)胞增生李斯特菌的數(shù)量從初始6（lg（CFU/cm2））減少到約3（lg（CFU/cm2））。此外，該方法對(duì)新鮮農(nóng)產(chǎn)品洗滌廢水中的細(xì)菌也具有抑制作用，僅需10 min即可將大腸桿菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌的數(shù)量減少超過(guò)5（lg（CFU/mL）），降低了微生物交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。不同微生物對(duì)光敏劑與UVA聯(lián)合處理的反應(yīng)存在差異。如圖2A、B所示，3 mmol/L咖啡酸與5 J/cm2的UVA聯(lián)合處理導(dǎo)致沙門氏菌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，但細(xì)胞外形沒(méi)有顯著變化。而0.5%檸檬酸與0.16 J/cm2的UVA聯(lián)合處理則使單核細(xì)胞增生李斯特菌產(chǎn)生顯著的細(xì)胞膜皺縮和結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致細(xì)胞膜完整性嚴(yán)重受損（圖2C、D）。這種差異可能歸因于兩種細(xì)菌細(xì)胞壁和膜結(jié)構(gòu)的差異性。單核細(xì)胞增生李斯特菌的細(xì)胞壁可能對(duì)光敏劑和UVA的聯(lián)合作用更敏感，導(dǎo)致細(xì)胞膜的快速破壞。

值得注意的是，當(dāng)1 mmol/L阿魏酸溶液分別與UVA、溫?zé)崽幚砑俺邏郝?lián)合處理時(shí)，盡管溫?zé)崽幚砗统邏涸谳^短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到與UVA相似的滅活效果，但3種聯(lián)合處理均能在10 min內(nèi)將蘋果汁中的大腸桿菌降低至檢測(cè)限，有效減少因加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而對(duì)蘋果汁品質(zhì)的不利影響。表2總結(jié)了多項(xiàng)研究中UVA與不同光敏劑聯(lián)合使用對(duì)細(xì)菌的滅活作用?？傮w而言，這些滅活作用源于光敏劑在UVA下發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)，從而誘導(dǎo)胞內(nèi)氧化應(yīng)激，破壞細(xì)菌膜以及其他關(guān)鍵位點(diǎn)，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。

含光敏劑的食品包裝材料在UVA激活下可有效去除產(chǎn)品表面致病菌并控制采后污染。Tosati等采用含姜黃殘留的明膠水凝膠及添加純化姜黃素的木薯淀粉-明膠涂層包裹熟食香腸，在4 ℃條件下經(jīng)UVA照射后，姜黃素被激活產(chǎn)生活性氧，使香腸上的單核細(xì)胞增生李斯特菌數(shù)量從初始的6（lg（CFU/mL））降至檢測(cè)限以下（1（lg（CFU/mL）））。Ramesh等在玻璃片上涂覆P25 TiO2改性的TiO2-二氧化硅膜，制備了能夠在UVA照射下高效滅活白葡萄汁中大腸桿菌的光敏劑。在UVA激發(fā)下，TiO2產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)導(dǎo)致了大量活性氧的形成，使白葡萄汁中的大腸桿菌數(shù)量在20 min內(nèi)減少3.2（lg（CFU/mL））。類似地，TiO2薄膜及涂層技術(shù)在其他研究中也對(duì)大腸桿菌存在1～2 （lg（CFU/mL））的去除效果。

對(duì)于致腐菌，UVA結(jié)合光敏劑的處理同樣展現(xiàn)出顯著的滅活效果。例如，在UVA輻照下，TiO2光催化產(chǎn)生的活性氧（如羥自由基、超氧陰離子自由基和過(guò)氧化氫）可以破壞熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）和溶酪大球菌（Macrococcus caseolyticus）的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，引發(fā)脂質(zhì)氧化和細(xì)胞內(nèi)K+大量泄漏，導(dǎo)致熒光假單胞菌減少4（lg（CFU/mL）），溶酪大球菌減少超過(guò)7（lg（CFU/mL））。革蘭氏陰性菌熒光假單胞菌由于其外膜結(jié)構(gòu)具有一定抵御活性氧攻擊的能力，因此在面對(duì)TiO2光催化處理時(shí)表現(xiàn)出較高的耐受性。相比之下，革蘭氏陽(yáng)性菌溶酪大球菌因缺乏這種外膜保護(hù)機(jī)制，在相同的處理?xiàng)l件下顯示出更高的敏感性。此外，其他研究也報(bào)道了TiO2和阿魏酸對(duì)其他腐敗菌（如霉實(shí)假單胞菌（Pseudomanas fragi）和蠟樣芽孢桿菌（Bacillus cereus））有顯著的光催化滅活作用，滅活量均超過(guò)3（lg（CFU/mL））。

此外，研究人員也開始探索將UVA和其他物理加工技術(shù)相結(jié)合以增強(qiáng)UVA的殺菌能力。然而，這一聯(lián)合作用是否能顯著提升滅活效率，目前存在爭(zhēng)議。例如，365 nm波長(zhǎng)LED和脈沖歐姆加熱技術(shù)的結(jié)合在3 min內(nèi)即可誘導(dǎo)大量活性氧的產(chǎn)生，引發(fā)細(xì)菌脂質(zhì)過(guò)氧化及膜結(jié)構(gòu)損傷，使牛奶中的致病菌大腸桿菌O157:H7和鼠傷寒沙門氏菌減少2～3（lg（CFU/mL））；而在果汁體系中，該聯(lián)合處理的殺菌效果更為顯著，能達(dá)到4～5（lg（CFU/mL））的減少量。但并非在所有條件下，UVA聯(lián)合其他技術(shù)都能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的增效效果。例如，Akgün等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)40 min處理后，UVA（365 nm）與UVB（280 nm）聯(lián)合照射渾濁蘋果汁，可使大腸桿菌K12數(shù)量減少超過(guò)2（lg（CFU/mL）），與單獨(dú)的UVB照射相比并無(wú)顯著差異。其他關(guān)于UVA聯(lián)合不同波長(zhǎng)的研究也報(bào)道了類似結(jié)果，但也有研究表明該聯(lián)合處理能增強(qiáng)殺菌效應(yīng)。因此，UVA與其他物理加工技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用仍處于探索階段，需要更多研究明確這種聯(lián)合是否具有顯著的增效作用。

總體而言，UVA輻照技術(shù)在減輕食品中細(xì)菌污染方面展示出巨大的應(yīng)用潛力。尤其是與其他物理殺菌技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，因其無(wú)需化學(xué)添加劑、環(huán)境友好且易于集成的優(yōu)勢(shì)，在食品加工行業(yè)中展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用前景。

2.2 UVA輻照技術(shù)對(duì)真菌的滅活效果及其機(jī)制

食品中真菌的大量生長(zhǎng)不僅導(dǎo)致食品腐敗，還可能產(chǎn)生毒素，嚴(yán)重威脅人類健康。相比UVC，關(guān)于UVA在食品基質(zhì)中抑制真菌的研究相對(duì)較少。已有研究表明，UVA輻照技術(shù)能有效減少緩沖溶液中真菌的數(shù)量。然而，單獨(dú)使用UVA的效果有限，通常需要結(jié)合光敏劑以增強(qiáng)殺菌效果。利用UVA（350～385 nm）照射1 mg/mL阿魏酸溶液，當(dāng)輻照能量達(dá)到10 J/cm2，面包酵母（Saccharomyces cerevisiae）和純黃絲衣霉（Byssochlamys fulva）的存活數(shù)量顯著減少，面包酵母幾乎被完全清除；而枝孢菌（Cladosporium cladosporioides）和石青霉（Eupenicillium lapidosum）的存活數(shù)量與單獨(dú)使用光敏劑或UVA的處理組相比無(wú)顯著差異。在光敏劑存在時(shí)，UVA處理后的真菌未表現(xiàn)出明顯的形態(tài)破裂。365 nm波長(zhǎng)LED與10% TiO2聯(lián)合處理24 h后，盡管鐮刀菌（Fusarium monoliforme）已徹底失活，但細(xì)胞形態(tài)保持相對(duì)完整，僅細(xì)胞壁的電子致密層受到一定損傷。研究者推測(cè)是由于光催化過(guò)程產(chǎn)生的羥自由基等擴(kuò)散距離極短，攻擊范圍有限，僅破壞電子致密層，未穿透到內(nèi)部電子傳輸層，但這一推測(cè)尚未得到證實(shí)。目前，UVA聯(lián)合光敏劑致真菌死亡的分子機(jī)制仍處于初步探索階段，有待深入研究。此外，TiO2和阿魏酸等光敏劑與UVA聯(lián)合使用可有效滅活多種真菌，如面包酵母、煙曲霉（Aspergillus fumigatus）、白色念珠菌（Candida albicans）和黑曲霉（A. niger）。

2.3 UVA輻照技術(shù)對(duì)病毒的滅活效果及其機(jī)制

食源性病毒（如諾如病毒與甲型肝炎病毒）因其在食品加工鏈中的高度傳播能力及其對(duì)公共衛(wèi)生的威脅，成為食品安全管理的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。研究表明，UVA結(jié)合光敏劑可有效抑制病毒的活性，且滅活效率隨輻照時(shí)間延長(zhǎng)而顯著提高。例如，摻雜質(zhì)量比為1∶7.7的Cu/TiO2與373 nm-LED聯(lián)合處理48 min能使諾如病毒數(shù)量下降2.89（lg（PFU/mL）），而未經(jīng)LED輻照的Cu/TiO2未顯示滅活效果。然而，在模擬藍(lán)莓的凝固瓊脂基質(zhì)中，使用帶有TiO2涂層的UVA燈處理10 min后，諾如病毒數(shù)量未顯著減少。這可能是由于基質(zhì)保護(hù)使病毒對(duì)UVA更具耐受性，需要更大的輻照劑量才能有效滅活。此外，碳材料C60/二氧化硅在UVA輻照過(guò)程中也能充當(dāng)光敏劑產(chǎn)生自由基攻擊病毒，在照射80 min后，可將MS2噬菌體數(shù)量減少約3.5（lg（PFU/mL））。目前，大多數(shù)研究表明，UVA的病毒滅活機(jī)制是由于光催化產(chǎn)生的自由基（如羥自由基和單線態(tài)氧等）直接攻擊病毒的核酸和蛋白結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致病毒死亡。

2.4 UVA輻照技術(shù)對(duì)微生物的滅活機(jī)制

如圖3所示，以細(xì)菌為例，其內(nèi)源性光敏劑（如黃酮類化合物）可吸收UVA，誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生。這一光誘導(dǎo)過(guò)程通常以電子轉(zhuǎn)移開始，同時(shí)產(chǎn)生空穴，將水轉(zhuǎn)化為羥自由基，將氧氣轉(zhuǎn)化為超氧陰離子自由基。之后，這些自由基進(jìn)一步引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生更多種類和數(shù)量的自由基，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激持續(xù)加劇，最終不可逆地破壞細(xì)菌的新陳代謝。外源性光敏劑同樣可以吸收UVA，產(chǎn)生大量活性氧，增強(qiáng)細(xì)菌滅活效果。部分外源性光敏劑能穿透細(xì)胞膜，在細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生活性氧，迅速攻擊核酸和蛋白質(zhì)，加速細(xì)菌死亡。對(duì)于真菌和病毒，活性氧同樣能夠加劇氧化應(yīng)激，但攻擊位點(diǎn)因結(jié)構(gòu)不同而有所差異。病毒通常由蛋白質(zhì)外殼和核酸組成，活性氧主要攻擊蛋白質(zhì)和核酸，影響其結(jié)構(gòu)完整性和復(fù)制能力。真菌則具有更為復(fù)雜的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，包括由幾丁質(zhì)、葡聚糖和脂蛋白組成的細(xì)胞壁，提供額外保護(hù)，使其能更好地抵御活性氧的攻擊。

03

UVA輻照技術(shù)在化學(xué)危害物控制方面的研究進(jìn)展

3.1 真菌毒素

黃曲霉毒素（AF）廣泛存在于花生油、糧食及其制品中，具有高毒性和高致癌性，已被世界衛(wèi)生組織劃為I類致癌物。其中，AFB1是毒性最強(qiáng)的一種，對(duì)人和動(dòng)物的肝臟造成極大損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致肝出血、肝硬化、肝壞死和肝癌等疾病。研究表明，365 nm波長(zhǎng)UVA處理含AFB1的花生油樣品25 min，AFB1降解率可達(dá)85%以上。由于花生油中存在大量的蛋白質(zhì)、氨基酸或者其他小分子，AFB1的光降解途徑非常復(fù)雜，涉及一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。Mao Jin等通過(guò)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析光降解產(chǎn)物，提出了可能降解途徑。如圖4所示，AFB1在365 nm波長(zhǎng)輻照下發(fā)生內(nèi)酯環(huán)C＝O鍵的斷裂，生成C16H14O4。隨后，C16H14O4與花生油中含氮化合物光解后產(chǎn)生的R—NH2、—NH2等小分子發(fā)生加成或取代反應(yīng)，形成中間體C19H33N3O4。C19H33N3O4進(jìn)一步失去甲氧基（—OCH3）生成C18H33N3O3，最終生成C12H22N2O2。此外，UVA輻照技術(shù)可持續(xù)處理食用植物油，并在15 min內(nèi)降解植物油中超過(guò)95%的AFB1，且油品質(zhì)未發(fā)生劣變。對(duì)于罐頭食品、精麥和小麥粉，UVA同樣能顯著降低其AFB1水平。這些研究表明，適當(dāng)?shù)淖贤庹丈鋾r(shí)間和強(qiáng)度是決定AFB1降解效率的關(guān)鍵因素，且該技術(shù)在不同食品類型和AFB1濃度下均展現(xiàn)出良好的適用性和有效性。UVA輻照技術(shù)在去除其他毒素上同樣具有潛力，石墨烯/氧化鋅復(fù)合材料在365 nm波長(zhǎng)UVA照射下可在30 min內(nèi)使水中嘔吐毒素降解率超過(guò)99%。研究發(fā)現(xiàn)，盡管羥自由基在降解過(guò)程中有一定作用，但超氧陰離子自由基和空穴的直接氧化才是毒素降解的主要機(jī)制。

3.2 食品加工廢水

UVA通過(guò)觸發(fā)高級(jí)氧化過(guò)程，如結(jié)合過(guò)硫酸鹽和Fenton試劑，引發(fā)大量自由基的產(chǎn)生，促進(jìn)難降解有機(jī)物的礦化，并滅活加工廢水中的有害微生物。在橄欖油廢水處理中，光-Fenton過(guò)程可去除72%的溶解有機(jī)碳，使化學(xué)需氧量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。UVA與過(guò)硫酸鹽及過(guò)渡金屬（如Fe(II)或Co(II)）聯(lián)合使用可生成硫酸根自由基，有效滅活葡萄酒廢水中的大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌，并去除高達(dá)85%的化學(xué)需氧量。在實(shí)際葡萄酒廢水中，0.5 mmol/L的過(guò)硫酸鹽和金屬激活劑在pH 5.0的條件下，經(jīng)370 nm波長(zhǎng)LED燈照射120 min，盡管化學(xué)需氧量去除效果不如模擬廢水，但仍能完全滅活廢水中的微生物。在對(duì)奶酪乳清廢水處理中，摻硼金剛石/鉑電極結(jié)合UVA照射在pH 3.0條件下可去除49.1%的有機(jī)碳，將乳白色渾濁的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍宄旱狞S色溶液。盡管UVA對(duì)食品色素的降解速率略低于UVC，但兩者均能在1 h內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全降解。值得注意的是，UVA和UVC的LED光源在食品色素降解方面效率顯著優(yōu)于傳統(tǒng)汞燈，且能耗更低。因此，相較于汞燈，LED燈在食品加工廢水處理中具有更高的能效和環(huán)境友好性。表3總結(jié)了UVA輻照技術(shù)在食品加工廢水降解研究的成果。

3.3 農(nóng)藥殘留

類似于處理加工廢水中的有機(jī)物，UVA誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧可以加速農(nóng)產(chǎn)品表面殘留農(nóng)藥的降解。例如，SnO2-ZnO/煤矸石復(fù)合物在UVA輻照下，產(chǎn)生的價(jià)帶空穴和導(dǎo)帶電子分別作為氧化劑和還原劑，能夠有效降解多種有機(jī)磷農(nóng)藥，樂(lè)果和馬拉硫磷在光照3 h后幾乎完全降解。摻雜C、N、S元素的SnO2/ZnO在UVA-LED照射下對(duì)敵敵畏的降解率約為53%，顯著降低了溶液毒性。有機(jī)磷農(nóng)藥的光降解速率在初始階段較快，隨后逐步減慢。催化劑負(fù)載量、pH值和光照強(qiáng)度等因素也會(huì)影響光催化效率。例如，調(diào)整ZnO-TiO2的催化劑濃度和混合速率有利于提高光催化效率。此外，相比自然光，UVA照射下Fe(III)-乙二胺-N,N’-二琥珀酸對(duì)農(nóng)藥的光降解效果更好。優(yōu)化光敏劑濃度與光照強(qiáng)度后，降解效率進(jìn)一步提升。在新鮮農(nóng)產(chǎn)品表面，UVA光源也能降解一定量的農(nóng)藥。例如，噴灑不同濃度溴氰菊酯和氯氟氰菊酯的花椰菜樣品，在添加薄荷提取物或核黃素作為光敏劑并暴露于UVA 180 min后，兩種農(nóng)藥的降解率均達(dá)到40%～50%，且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和抗氧化活性受影響較小。

04

UVA輻照技術(shù)在食品工業(yè)應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

4.1 對(duì)食品品質(zhì)影響的系統(tǒng)性研究不足

UVA在食品安全控制方面的效果顯著，但其是否會(huì)導(dǎo)致食品氧化或品質(zhì)指標(biāo)下降仍需進(jìn)一步探究。通常，UVA處理對(duì)食品顏色和質(zhì)地的影響有限，但對(duì)小麥粉和果汁顏色的影響較大，可能與類胡蘿卜素或酚類物質(zhì)的氧化和降解有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面，UVA輻照可能導(dǎo)致維生素、酚類物質(zhì)及類胡蘿卜素等成分降解，例如，果汁經(jīng)6 d輻照后，VC完全降解，總酚含量最高下降了26.5%。然而，在某些果汁和富含類胡蘿卜素的食品中，UVA反而可能促進(jìn)多酚和抗氧化劑的積累，這可能歸因于UVA在不同食品基質(zhì)中與特定成分的相互作用機(jī)制，從而激活了不同的生物合成或降解途徑，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)成分增加或降低。具體機(jī)制仍缺乏實(shí)驗(yàn)性證據(jù)和理論支持，需進(jìn)一步探究。

盡管已有研究涉及UVA對(duì)食品品質(zhì)的影響，但指標(biāo)較單一、分析方法精度較低，大多僅作為輔助驗(yàn)證。因此，需針對(duì)不同類別食品的理化品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)特性，在不同處理?xiàng)l件和貯藏期的動(dòng)態(tài)變化后進(jìn)行系統(tǒng)分析，明確UVA在食品安全控制和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)保留方面的最優(yōu)條件。

4.2 食品專用加工設(shè)備的開發(fā)不足

目前市面上食品包裝、流體食品以及食品餐具表面消毒的紫外消毒設(shè)備光源以UVC為主，而UVA紫外設(shè)備多用于光固化。通過(guò)更換光源即可實(shí)現(xiàn)UVA輻照，設(shè)備結(jié)構(gòu)改造相對(duì)便利。國(guó)內(nèi)碧池品牌制備的UVA系列紫外線殺菌消毒器表現(xiàn)出高達(dá)99.9%的殺菌率，尤其適用于小流量流體消毒。同時(shí)，國(guó)外公司研發(fā)的50 W 390 nm波長(zhǎng)紫外燈可以照射農(nóng)作物以促進(jìn)其生長(zhǎng)。然而，適用于食品連續(xù)化處理或嵌入現(xiàn)有食品加工生產(chǎn)線中的專用裝備還較缺乏。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模且連續(xù)化的食品殺菌、消毒和去污，需開發(fā)耐用性高、輻照均勻且成本優(yōu)化的新型UVA設(shè)備。

4.3 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與安全評(píng)估體系尚未完善

目前，國(guó)際上已有針對(duì)UVC輻照技術(shù)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局、加拿大衛(wèi)生部和歐盟均批準(zhǔn)UVC用于果汁和海鮮病原體控制。我國(guó)也在2012年規(guī)范了UVC燈的輻照效率及最低輻照照度等參數(shù)。相比之下，UVA的輻照劑量和微生物殺滅效果等關(guān)鍵參數(shù)尚無(wú)明確標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，盡管相比于UVC處理，UVA導(dǎo)致的降解副產(chǎn)物通常毒性水平較低，但在某些情況下，UVA生成的光降解中間體可能反而具有更高的毒性。例如，Sudrajat使用Cu(II)/Bi2O3降解水中的除草劑阿特拉津時(shí)發(fā)現(xiàn)，光降解時(shí)形成的羥基阿特拉津等中間體可能比阿特拉津的毒性更大。因此，對(duì)UVA降解產(chǎn)物的安全性進(jìn)行全面評(píng)估至關(guān)重要，應(yīng)涵蓋細(xì)胞毒性、遺傳毒性和對(duì)細(xì)胞功能的影響。在此基礎(chǔ)上，制定關(guān)于UVA殺菌等關(guān)鍵應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)要求，或拓展已有紫外輻照的標(biāo)準(zhǔn)至UVA波段，以便設(shè)備制造商以更快的速度和更低的成本將其產(chǎn)品和技術(shù)推向市場(chǎng)。

05

結(jié) 語(yǔ)

基于UVA輻照技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用挑戰(zhàn)，未來(lái)研究應(yīng)聚焦以下重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)：1）進(jìn)一步提高UVA輻照的殺菌和化學(xué)物降解效率：探索其與光敏劑或者其他諸如超高壓技術(shù)、脈沖電場(chǎng)、冷等離子體等非熱物理加工技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化工藝參數(shù)，以提高處理效果的同時(shí)最大化地保持食品品質(zhì)，推動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程；2）系統(tǒng)研究UVA輻照對(duì)食品品質(zhì)的影響：系統(tǒng)性分析該技術(shù)在不同食品矩陣（如固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)食品）中的作用機(jī)制，明確其對(duì)感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分和功能特性的影響，制定針對(duì)性的加工參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)；3）制定和完善UVA輻照技術(shù)的法律法規(guī)：推動(dòng)國(guó)際和地區(qū)層面監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定明確的應(yīng)用規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)，確保技術(shù)使用時(shí)的安全和規(guī)范性；4）監(jiān)測(cè)和評(píng)估潛在有害副產(chǎn)物：利用高效液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)監(jiān)測(cè)UVA輻照食品中的光化學(xué)副產(chǎn)物，如脂質(zhì)過(guò)氧化物和糖化終產(chǎn)物，并建立毒理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)評(píng)估其健康風(fēng)險(xiǎn)，確保食品安全；5）開發(fā)連續(xù)化處理設(shè)備：結(jié)合流體力學(xué)和自動(dòng)化控制技術(shù)，設(shè)計(jì)均勻輻照、適用于不同食品形態(tài)的大規(guī)模UVA輻照設(shè)備，促進(jìn)技術(shù)的商業(yè)化和工業(yè)化應(yīng)用；6）研發(fā)高效、低成本的UVA輻照光源：創(chuàng)新和改進(jìn)UVA光源（如LED光源），提升輻照效率、能量利用率和設(shè)備穩(wěn)定性，降低運(yùn)行成本，為大規(guī)模應(yīng)用提供支持。

綜上，UVA輻照技術(shù)在食品殺菌、農(nóng)殘去除、毒素降解和廢水處理等食品安全控制領(lǐng)域均展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，但仍需深入研究和完善安全法規(guī)。未來(lái)應(yīng)聚焦于提升輻照效率、深化食品品質(zhì)影響研究、健全法規(guī)框架、確保食品安全性、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)以及降低成本，以推動(dòng)該技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高效、安全、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

引文格式：

肖杰, 高幸幸, 雷玉勤, 等. 長(zhǎng)波紫外線輻照技術(shù)在食品安全控制中的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(12):357-366. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241025-179. http://www.spkx.net.cn

XIAO Jie, GAO Xingxing, LEI Yuqin, et al. Progress on ultraviolet A irradiation in food safety control[J]. Food Science, 2025,46(12): 357-366. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241025-179. http://www.spkx.net.cn

實(shí)習(xí)編輯：李雄；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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