《Chemical Engineering and Processing - Process Intensification》：Process Intensification in Soybean Processing with Safe 222?nm UVC: A Sustainable Approach to Fungal Decontamination and Quality Preservation during Long-Term Storage
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遠(yuǎn)紫外（222 nm）輻照可有效抑制大豆儲(chǔ)存期間真菌污染，降低總真菌計(jì)數(shù)74.7%-89.6%，完全消除曲霉和青霉，并顯著減少鐮刀菌等污染。處理后大豆酸度、脂酶活性等指標(biāo)下降15%-25%，蛋白質(zhì)溶出和發(fā)芽率僅輕微降低，驗(yàn)證了該技術(shù)兼顧殺菌與品質(zhì)保留的潛力。
Silvia Leticia Rivero Meza | Lázaro da Costa Ca?izares | Larissa Alves Rodrigues | André Tozello | Maurício de Oliveira
巴西南里奧格蘭德州佩洛塔斯聯(lián)邦大學(xué)農(nóng)業(yè)工業(yè)科學(xué)與技術(shù)系，郵編96010-900
摘要
大豆中的真菌污染對食品安全和工業(yè)加工構(gòu)成了重大威脅，因此迫切需要安全且可持續(xù)的消毒技術(shù)，這些技術(shù)能夠在提高加工效率的同時(shí)減少對化學(xué)處理的依賴。本研究評估了遠(yuǎn)紫外光（222納米）照射（T1：2.24 W m?2，806.4 J m?2；T2：6.22 W m?2，2239.2 J m?2）在消毒儲(chǔ)存180天的大豆以及保持其物理化學(xué)性質(zhì)方面的有效性。遠(yuǎn)紫外光照射使總真菌數(shù)量分別減少了74.7%（T1）和89.6%（T2）。曲霉菌和青霉菌被完全抑制，而T2處理對鐮刀菌（減少了80–100%）、根霉菌（減少了73.3–88.9%）和枝孢菌（減少了76.9–85.7%）的抑制效果更為顯著。180天后，與未處理對照組相比，T2處理的樣品酸度降低了約27%，脂肪酶活性降低了15%，電導(dǎo)率降低了17%，浸出固形物降低了25%，表明其儲(chǔ)存穩(wěn)定性得到了改善�？扇苄缘鞍踪|(zhì)和發(fā)芽率僅略有影響（4%），大豆顏色保持不變，根長增加了約30%。這些結(jié)果表明，遠(yuǎn)紫外光（222納米）能夠在保持大豆物理化學(xué)和生理特性的同時(shí)有效控制真菌。
引言
巴西是世界上最大的大豆生產(chǎn)國，在全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要地位。2024/25種植季，該國種植了4735萬公頃大豆，平均產(chǎn)量為每公頃3621公斤，總產(chǎn)量達(dá)到1.7147億噸[1]。這些數(shù)據(jù)不僅反映了種植面積的擴(kuò)大，也體現(xiàn)了近幾十年來技術(shù)和管理方面的進(jìn)步，從而提高了生產(chǎn)效率，進(jìn)而增加了在儲(chǔ)存過程中有效控制真菌的需求。此外，氣候變化給生產(chǎn)鏈帶來了新的挑戰(zhàn)，直接影響了大豆質(zhì)量。干旱或降雨過多，加上成熟期間的高濕度和溫度波動(dòng)，促進(jìn)了真菌生長，加速了代謝過程，并增強(qiáng)了水解酶和氧化酶的活性，導(dǎo)致大豆中含有較高水平的污染物[2][3][4]。因此，迫切需要開發(fā)安全可持續(xù)的技術(shù)來確保大豆在儲(chǔ)存過程中的品質(zhì)和安全性。
真菌污染是全球食品安全和質(zhì)量的重大威脅之一。絲狀真菌不僅在收獲前后會(huì)破壞農(nóng)產(chǎn)品，還會(huì)產(chǎn)生霉菌毒素，對人類和動(dòng)物健康造成危害，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的控制方法依賴于殺菌劑和化學(xué)防腐劑。然而，隨著對化學(xué)物質(zhì)使用的限制以及對清潔標(biāo)簽和可持續(xù)食品需求的增加，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新、非熱處理且環(huán)保的消毒技術(shù)。近年來，物理方法（如冷等離子體、脈沖光和紫外線照射）在控制多種食品中的真菌和霉菌毒素方面顯示出潛力[5]。
其中，222納米的紫外線-C輻射因其抗菌效果和對人體安全的雙重優(yōu)勢而成為特別有吸引力的選擇[6,7]。222納米的紫外線照射主要影響人體角膜的上皮層，表明其適用于有人員存在的食品環(huán)境中[8][9][10]。因此，222納米的遠(yuǎn)紫外光可以作為一種有前景的食品消毒工具，符合通過確保生產(chǎn)安全、消除化學(xué)物質(zhì)需求、簡化下游操作以及保持食品品質(zhì)來提高加工效率的原則[11,12]。
大多數(shù)關(guān)于222納米遠(yuǎn)紫外光的研究集中在空氣、水和表面的消毒上，特別是針對細(xì)菌和病毒的滅活[6,7]。遠(yuǎn)紫外光（222納米）對多種病原體有效，包括耐甲氧西林的
金黃色葡萄球菌、
銅綠假單胞菌和
肺炎克雷伯菌，無論是在硬質(zhì)表面（如不銹鋼和塑料）還是多孔材料（如醫(yī)院織物）上，以及在手術(shù)環(huán)境中[13][14][15]。此外，該技術(shù)還被用于醫(yī)院消毒（對抗SARS-CoV-2）和通過降解微量污染物來處理廢水[16][17][18]。
然而，其在食品系統(tǒng)中的應(yīng)用仍然有限。迄今為止，222納米遠(yuǎn)紫外光主要在草莓上進(jìn)行了測試，結(jié)果表明其效果是傳統(tǒng)254納米紫外線-C的3到10倍，能有效抑制真菌病原體（灰葡萄孢、無色盤孢菌、膠孢殼菌屬）和節(jié)肢動(dòng)物害蟲[19,20]。遠(yuǎn)紫外光在食品系統(tǒng)中的有效性主要取決于照射時(shí)間和劑量，需要優(yōu)化這些參數(shù)以確保持續(xù)的抗菌效果同時(shí)保持食品品質(zhì)。222納米的遠(yuǎn)紫外光被蛋白質(zhì)和核酸強(qiáng)烈吸收，在生物材料中的穿透深度極淺。這一特性對于糧食儲(chǔ)存非常有利，因?yàn)檎婢廴局饕l(fā)生在糧食表面，從而能夠高效滅活微生物，同時(shí)將內(nèi)部種子結(jié)構(gòu)和生化儲(chǔ)備的損傷降到最低[7]。因此，本研究旨在探索使用222納米遠(yuǎn)紫外光進(jìn)行糧食儲(chǔ)存的創(chuàng)新方法，這是一種清潔、安全且可擴(kuò)展的技術(shù)，適用于大豆產(chǎn)業(yè)，以評估其在真菌消毒方面的效果及其對儲(chǔ)存糧食物理化學(xué)性質(zhì)的影響。
從工藝工程的角度來看，遠(yuǎn)紫外光（222納米）照射是一種可擴(kuò)展且模塊化的技術(shù)，可以很容易地集成到現(xiàn)有的糧食處理基礎(chǔ)設(shè)施中。由于準(zhǔn)分子燈的緊湊結(jié)構(gòu)，這種方法特別適合在輸送糧食到儲(chǔ)存設(shè)施的傳送帶上進(jìn)行在線應(yīng)用，無需化學(xué)物質(zhì)、熱處理或額外的加工步驟。
實(shí)驗(yàn)樣本
本實(shí)驗(yàn)使用了Glycine max品種P95R95大豆。這些大豆在巴西南里奧格蘭德州Santa Vitória do Palmar的Granja Agropecuária Canoa Mirim S/A手工收獲。收獲后，對大豆進(jìn)行清洗以去除雜質(zhì)和異物，并干燥至水分含量均勻?yàn)?3%。干燥后的大豆被均質(zhì)化并分成四份，以獲得具有代表性的樣品，然后進(jìn)行遠(yuǎn)紫外光（222納米）處理。遠(yuǎn)紫外光（222納米）照射
222納米紫外線-C對儲(chǔ)存大豆中真菌消毒的效果
對儲(chǔ)存的大豆進(jìn)行了兩種遠(yuǎn)紫外光（222納米）處理（T1和T2）。在T1處理中，大豆暴露在2.24 W m?2的輻照強(qiáng)度和806.4 J m?2的劑量下；在T2處理中，大豆暴露在6.22 W m?2的輻照強(qiáng)度和2239.2 J m?2的劑量下。表1顯示了儲(chǔ)存開始時(shí)、90天和180天時(shí)，經(jīng)過遠(yuǎn)紫外光（222納米）處理和未處理的大豆中的真菌菌落數(shù)量。圖1a用于可視化這些數(shù)據(jù)
結(jié)論
本研究表明，與未處理樣品相比，222納米紫外線-C照射在長期儲(chǔ)存過程中有效減少了真菌數(shù)量，并保持了大豆的物理化學(xué)品質(zhì)。遠(yuǎn)紫外光（222納米）處理使總真菌數(shù)量分別減少了74.7%（T1）和89.6%（T2），在所有處理組中均完全消除了曲霉菌和青霉菌。在T1處理中，鐮刀菌減少了84.4%，而在T2處理中在90天和180天時(shí)被完全消除。根霉菌也表現(xiàn)出...
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
Silvia Leticia Rivero Meza：研究、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整理、撰寫（審閱和編輯）、初稿撰寫。
Lázaro Ca?izares：研究、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整理、初稿撰寫。
Larissa Rodrigues AlvesAndré TozelloMaurício de Oliveira資助
本研究得到了EMBRAPII InovaAgro Unit/UFPEL（EMBRAPII，項(xiàng)目編號(hào)PINV-2207.0002）和巴西國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展委員會(huì)（CNPq，項(xiàng)目編號(hào)140569/2023-5）的支持。
