近日，我院周存山教授蔬菜貯藏加工團隊标題為“Application and potential of multifrequency ultrasound in juice industry: Comprehensive analysis of inactivation and germination of Alicyclobacillus acidoterrestris spores”的綜述文章在國際食品領域TOP期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》在線發表DOI:10.1080/10408398.2022.2143475。

超聲波食品物理加工技術是近年來食品領域的熱點研究之一。大多數研究基于單頻超聲進行的，而多頻超聲(MFUS)研究引起了科研人員的興趣。與單頻超聲相比，MFUS兩個或兩個以上頻率同時作用，由于氣泡破裂和強烈的協同作用，導緻空化行為顯著增加。空化作用産生局部瞬時高溫、高壓的物理效應，以及自由基等化學效應。空化微泡在破裂過程中釋放活性氧(ROS)，負責使酶失活，并對膜細菌、脂質結構和蛋白質構象造成破壞。來自外部的ROS能夠通過内源性酯酶進入酸地單胞菌細胞，并通過聲效作用逃離細胞，說明細菌處于嚴重的氧化應激狀态(圖1)。因此，MFUS可能具有顯著的殺菌作用。

Figure 1. Mechanisms of A.acidoterrestris spores and vegetative cells inactivation after using ultrasound treatment

盡管數十年來人們一直在研究頻率對細菌降解的化學和機械影響，但對脂肪酸芽胞杆菌營養細胞和孢子産生ROS的原因和關鍵因素仍不清楚。文獻中的這種差異意味着需要更深入地了解通過多頻率熱超聲(MFTS)滅活脂環酸芽胞杆菌的過程。而超聲處理後的孢子可通過人工發芽在一定程度上恢複。這表明，這些處理過的孢子沒有死亡，隻是無法在酸性環境中萌發。發芽是不活躍的細菌孢子重新開始新陳代謝和生産的機制，通常是由營養物質的存在，即氨基酸、糖和核苷引起的。在果汁加工中超聲失活和脂肪酸芽胞杆菌萌發的綜述尚未見報道。到目前為止，孢子暴露于超聲和營養發芽劑的萌發蛋白的研究很少。對細菌應激反應的研究将有助于闡明細菌對外界惡劣環境的抗性機制，并有助于改善果汁加工條件，确保果汁的微生物安全。

本文旨在介紹超聲對果汁協同作用的機制，通過研究最新的聲學、物理學，并對超聲失活和發芽孢子的最新研究工作進行總結。介紹了發芽元素TS和熱處理的優點和局限性，以及未來研究的可能性。識别一組參與孢子萌發過程的蛋白質，并比較它們在暴露于觸發介質前後的水平，對于更好地理解這一複雜的現象至關重要(圖2)。這些發現為進一步研究複雜的産孢和孢子萌發的多因子過程以及該過程中控制基因表達的機制奠定了基礎。

Figure 2 Spore layers (a), germinant receptors localization (b) in spore, and SpoVA Channel localization (c)

beat365在线体育博士後研究人員Hafida Wahia第一作者，周存山教授作為論文的通訊作者。本項工作得到了科技部重點研發專項、省科技重大專項、江蘇省優秀博士後人才基金的支持。

周存山，博士，教授，博士生導師，beat365在线体育副院長，文心書院副院長，從事蔬菜物理加工與綠色過程研究。入選省新世紀151人才工程、333高層次人才中青年科學技術帶頭人、六大人才高峰高層次人才、校優秀青年學科帶頭人培育，入圍全球前2%頂尖科學家，現任農業部蔬菜脫水加工技術基礎基地副主任，江蘇省冷鍊學會預制菜專業委員會副主任，中國食品科學技術學會休閑食品加工技術分會和果蔬加工技術分會理事、機械工業食品機械标準化委員會委員、市政協咨政專家。主持國家重點研發專項、國家自然科學基金、國家高技術研究發展計劃等國家級、省部級項目20餘項，發表學術論文260餘篇，SCI檢索200餘篇，獲授權專利21件，制定行業标準11項。作為主要完成人獲江蘇省科學技術獎二等獎，中國機械工業科學技術獎一等獎、全國商業聯合會科技進步獎特等獎等省部級獎勵及個人榮譽17項。