微生物對新鮮農(nóng)產(chǎn)品的污染和交叉污染貫穿整個供應鏈，美國2014-2022 年約22%的細菌性食源性疾病爆發(fā)由食品交叉污染導致。當前食品行業(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，還存在應用受限和成本高的問題。
在此背景下，該研究旨在開發(fā)食品級抗菌涂層配方。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 增強酵母細胞制劑在 PP 表面的鋪展性。
圖 1：展示了疏水酵母細胞（hYC）和非疏水酵母細胞（nhYC）在表面疏水性、氯負載能力及活性氯儲存穩(wěn)定性上的差異。
研究人員對疏水酵母細胞（hYC）和相對疏水性較低的酵母細胞（nhYC）進行了全面表征。hYC 的細胞表面疏水性顯著高于 nhYC，且 hYC 的氯負載能力更強，在與 NaOCl 溶液孵育 1 小時內(nèi)，每108個 hYC 細胞可結合約 4.80±0.15 μmol 活性氯，而 nhYC 為 4.07±0.13 μmol。此外，兩種細胞結合的氯在 4℃儲存 4 周內(nèi)，活性氯含量無顯著下降。
圖 2：呈現(xiàn)了噴涂 nhYC@Cl 和 hYC@Cl 的 PP 表面的光學圖像、活性氯含量、儲存穩(wěn)定性及 SEM 圖像特征。
通過噴涂法將氯化后的 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：對比了 PP@nhYC@Cl 和 PP@hYC@Cl 對大腸桿菌 O157:H7 和無害李斯特菌的抗菌活性隨時間的變化。
PP@hYC@Cl 和 PP@nhYC@Cl 對大腸桿菌 O157:H7 和無害李斯特菌均表現(xiàn)出強大的抗菌活性，接觸 5 分鐘內(nèi)可實現(xiàn) 5 個對數(shù)級的減少，且 PP@hYC@Cl 在高有機物含量下仍能保持抗菌活性。在機械抗性測試中，PP@hYC@Cl 在干磨 30 個循環(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大腸桿菌 O157:H7 抗菌活性的變化。
模擬交叉污染測試表明，PP@hYC@Cl 能有效防止菠菜葉表面的細菌交叉污染，接觸后未在新鮮菠菜葉上檢測到大腸桿菌 O157:H7 細胞，同時該涂層還具有強自清潔活性。
圖 5：說明了 PP@hYC@Cl 防止菠菜葉表面大腸桿菌 O157:H7 交叉污染的實驗流程及各接觸階段細菌數(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，機械抗性強，不失抗菌性能。不過，研究人員指出，未來還需進一步評估單菌株和多菌株釀酒酵母培養(yǎng)物對配方疏水性和機械穩(wěn)定性的影響，并探索如冷凍干燥或噴霧干燥等策略，以增強配方的穩(wěn)定性和可行性。
參考文獻：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.
來源：微生物安全與健康網(wǎng)，作者~徐禮龍。
