222 nm紫外灯和254 nm低压汞灯
同时作用的协同杀菌机理[1]
摘要：本研究旨在探讨222 nm 紫外灯（KrCl激发灯）和254 nm低压汞灯同时处理对大肠杆菌O157:H7、肠道沙门氏菌亚种的协同杀菌作用，并确定其协同杀菌机制。接种病原体的无菌自来水分别或同时用254 nm低压汞灯或222 nm 紫外灯处理。总体而言，对于所有病原体，两种灯同时进行处理的对数去除率相比分别处理有额外的增加。为了确定这种协同杀菌作用的机理，本文对膜损伤的形式和原因进行了分析，并测定了总活性氧（ROS）和超氧化物生成以及ROS防御酶的活性，总体机制描述如下。当暴露于254 nm低压汞灯后，对于ROS防御酶的失活，222 nm 紫外照射会诱导额外的ROS产生（协同产生），导致细胞膜的脂质过氧化。结果是细胞膜渗透性协同增加，从而导致协同杀菌效果。222 nm 紫外灯和254 nm低压汞灯组合消毒系统具有协同杀菌作用，对其基本机理的确定可为今后进一步的相关研究或工业应用提供重要的基础数据。
重要性：水中的污染病原微生物通过引起食物中的交叉污染，在食源性疾病的爆发中起着重要作用。因此在用于食品生产之前，进行适当的水体消毒对于防止食源性疾病的爆发至关重要。随着能够选择紫外辐射波长的技术（例如紫外发光二极管和紫外灯）的发展，广泛用于水体消毒系统的紫外辐射波长组合处理正在积极研究。在这方面，我们已经证实了222 nm和254 nm波长的协同杀菌效果，并确定了其机制。该研究清楚地分析了通过波长组合处理的协同杀菌作用的机理，这是其他研究未曾尝试的。因此，也期望这些结果能作为有效波长组合的消毒策略的未来研究以及工业应用的基线数据发挥重要作用。
关键词：组合波长、食源性病原体、协同效应机制、紫外照射、水体消毒
1.正文
污染的水是致病微生物的一个主要来源，其可以通过直接饮用或在存在于洗涤食物材料和食物接触面上，对人类健康造成严重威胁[1]。在大多数发展中国家，特别是在农村地区，用水安全是一个重要的问题。据世界卫生组织称，全世界每年有数百万人死于水体污染[2]，2015年仍有6.63亿人无法获得经处理改善的饮用水[3]。因此，开发可靠的水处理技术以有效地灭活病原微生物对人类健康和福祉具有重要意义。
紫外照射可有效灭活水中的各种微生物，并已广泛用作水处理中的消毒步骤[4,5]。紫外消毒有许多优点，例如没有消毒剂残留物；消毒副产物的形成可以忽略不计；没有引入对细菌的消毒剂抗性；与常规化学处理相比，有利于改造现有工艺[6-9]；因此，它被推荐作为控制水中病原微生物的化学添加剂的替代品[4,10]。
紫外技术具有吸引力的的特征之一是可以优选波长，该波长可以有效地用于控制目标病原体以及其他专门的应用，原理是紫外光源可以产生各种单色波长。一些典型的能够产生各种波长的紫外光源包括紫外发光二极管和放电（DBD）驱动的准分子灯（紫外灯）。紫外发光二极管是一种紫外辐射源，根据半导体的带隙，它可以发射210 nm至可见光的辐射[4,11]，介质阻挡紫外灯可以发射74至354 nm的辐射，这取决于所使用的稀有气体和卤素的类型[12,13]。依据这一特征，可以应用光栅技术，该技术结合了由于涉及不同机制而对微生物灭活表现出协同效应的波长[14]。因此，通过协同作用的组合处理，可以降低将病原体减少到所需水平的处理强度来减少输入能量，并通过增加灭活效果来确保针对病原体的安全性[15,16]。
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