孟媛媛，劉海泉,2,3，潘迎捷,2,3，趙 勇,2,3,

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；

2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（上海）水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；3.上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306）

光動(dòng)力殺菌（Photodynamic inactivation technology，PDI）是一種新型的非熱殺菌技術(shù)，是利用光激活光敏劑產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)引起微生物死亡的殺菌技術(shù)[1]。有研究表明PDI可以有效殺死金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和沙門氏菌等細(xì)菌[2]，對(duì)黑曲霉、黃曲霉、灰黃青霉和白色念珠菌等真菌殺菌效果顯著[3]。同時(shí)也可以殺滅杜蘭病毒[4]、 H5N8禽流感病毒[5]等。此外，其最大的優(yōu)點(diǎn)是不易使有害微生物產(chǎn)生耐受性[6-10]。

在食品生產(chǎn)與加工環(huán)節(jié)中存在廣譜殺菌性抗生素投入過(guò)量的情況，微生物抗生素耐藥性已是21世紀(jì)全球范圍內(nèi)令人關(guān)注的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一，不僅在醫(yī)療領(lǐng)域受到重視，在食品衛(wèi)生安全中也是重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題[11-14]?？股夭荒茉谠械臍⒕鷷r(shí)間或藥物濃度下有效的完全清除病原體，是細(xì)菌耐受性的具體表型之一[15]。有害微生物抗生素耐受性的增強(qiáng)迫切需要找到其他新型安全的殺菌技術(shù)，而光動(dòng)力殺菌技術(shù)既可以達(dá)到殺滅有害微生物的效果，同時(shí)不易使其產(chǎn)生耐受性。這一特性也使得PDI在醫(yī)療領(lǐng)域的研究和應(yīng)用非常廣泛，但是在食品的應(yīng)用仍處于研究階段。本文系統(tǒng)闡述了PDI不易產(chǎn)生耐受性的殺菌機(jī)制，PDI的影響因素以及其在食品中的研究進(jìn)展，就PDI在食品研究中給出新見解，以期為其在食品領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供依據(jù)。

1 PDI的殺菌機(jī)制

PDI作為一種不易產(chǎn)生耐受性的殺菌技術(shù)，其原理見圖1所示。當(dāng)特定波長(zhǎng)的光照射到微生物上時(shí)，光的一部分會(huì)被光敏劑吸收，光敏劑會(huì)被激發(fā)出更高的能量形成激發(fā)單重態(tài)（1PS*），此狀態(tài)不穩(wěn)定會(huì)返回基態(tài)或形成穩(wěn)定的激發(fā)三重態(tài)（3PS*），激發(fā)三重態(tài)會(huì)與細(xì)胞內(nèi)底物特別是氧發(fā)生反應(yīng)，傳遞能量給氧分子，隨后產(chǎn)生活性氧（Reactive oxygen species，ROS）。ROS是PDI起到殺菌作用的有效成分，會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激，可以同時(shí)作用多種靶點(diǎn)，包括破壞微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等，對(duì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)DNA產(chǎn)生負(fù)面影響，干擾蛋白質(zhì)的正常表達(dá)等多種方式協(xié)同造成致病菌死亡[6,8]。在抗生素作用過(guò)程中，細(xì)菌可以通過(guò)發(fā)生靶點(diǎn)突變，使得抗生素不易與細(xì)菌結(jié)合產(chǎn)生抗生素耐受[16]；但在PDI作用過(guò)程中，觸發(fā)的難以被細(xì)菌抵消的多種殺菌機(jī)制大部分是致命的，而不僅僅是抑制生長(zhǎng)，細(xì)菌在短時(shí)間內(nèi)被完全殺死，無(wú)法同時(shí)產(chǎn)生多重抵抗機(jī)制，此原理使得微生物不易產(chǎn)生耐受性[1,7,17]。研究表明PDI可以治療萬(wàn)古霉素耐藥的金黃色葡萄球菌引起的感染，殺滅銅綠假單胞菌等耐藥細(xì)菌[18]。

1.1 對(duì)細(xì)胞形態(tài)及結(jié)構(gòu)影響

細(xì)胞壁可以維持微生物外形、減少機(jī)械和滲透損傷，并且協(xié)助細(xì)胞的生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)，防止大分子入侵[19]。有研究表明細(xì)菌經(jīng)過(guò)光敏劑處理后，在黑暗和有光照射的條件下經(jīng)掃描電鏡觀察顯示，光照后的細(xì)菌形態(tài)、大小發(fā)生變化，細(xì)胞壁出現(xiàn)損傷的跡象，細(xì)胞質(zhì)發(fā)生流失，細(xì)菌最終死亡。但黑暗條件下的細(xì)菌形態(tài)規(guī)則，無(wú)顯著變化[9,20-21]。Alex等[22]研究結(jié)果顯示經(jīng)玫瑰紅和赤蘚紅介導(dǎo)LED光照射金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、單增李斯特菌和海氏腸球菌的表面張力發(fā)生變化，細(xì)菌的表面疏水性降低，金黃色葡萄球菌表面轉(zhuǎn)移電子能力減弱，大腸桿菌非極性組分增加。研究者認(rèn)為，PDI改變細(xì)菌表面的理化性質(zhì)，干擾了脂質(zhì)雙分子層的兩親特性，是引起細(xì)菌死亡的原因之一。

1.2 對(duì)細(xì)胞膜的影響

細(xì)胞膜的滲透性屏障對(duì)細(xì)胞進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)運(yùn)輸、信息識(shí)別與傳遞、細(xì)胞免疫和代謝調(diào)控等功能是必不可少的[19]。Gong等[23]研究表明姜黃素介導(dǎo)的PDI破壞了假單胞菌的細(xì)胞膜完整性，增加了細(xì)胞膜的通透性。膜的通透性增加可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏，破壞細(xì)菌的正常生理功能。因此PDI對(duì)細(xì)菌外膜蛋白的光損傷或降解作用可能是抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的原因之一。Gao等[24]使用GLSM聯(lián)合PI染色證實(shí)經(jīng)PDI后，牡蠣中的大腸桿菌DH5α的膜通透性增強(qiáng)，這可能是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的ROS損害膜的通透性，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。Alex等[22]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PDI處理后細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜受損，引起了胞內(nèi)鉀的泄漏。經(jīng)PDI后的細(xì)胞內(nèi)ROS過(guò)度積累是細(xì)胞死亡的直接或間接原因，過(guò)量的ROS會(huì)破壞細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)膜和核膜，是引起致病菌死亡的原因之一[23]。

1.3 對(duì)DNA的影響

DNA是細(xì)菌在細(xì)胞物質(zhì)合成和遺傳過(guò)程中具有重要作用的遺傳信息載體，是細(xì)菌正常生理活動(dòng)和繁殖的基礎(chǔ)。一旦DNA被破壞，細(xì)菌就不能正常生長(zhǎng)[19]。有研究顯示，經(jīng)PDI處理單增李斯特菌的DNA發(fā)生巨大損失[22]。光敏劑經(jīng)過(guò)光激發(fā)產(chǎn)生的活性氧與核酸發(fā)生靜電相互作用在鳥嘌呤殘基上引起DNA裂解。同時(shí)，有研究報(bào)道經(jīng)PDI處理后，細(xì)菌eDNA中的鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）殘基明顯減少，說(shuō)明PDI可能是通過(guò)破壞DNA的組成成分，從而降解DNA鏈[6]。

1.4 對(duì)蛋白質(zhì)的影響

PDI產(chǎn)生的ROS可以作用微生物的蛋白質(zhì)，影響其各項(xiàng)功能表達(dá)。如Chen等[9]研究姜黃素介導(dǎo)藍(lán)色LED光照射副溶血性弧菌，研究結(jié)果顯示細(xì)菌的部分蛋白質(zhì)出現(xiàn)高降解，蛋白質(zhì)是姜黃素介導(dǎo)PDI的脆弱靶點(diǎn)之一。ROS可以與蛋白質(zhì)中的各種氨基酸殘基反應(yīng)，導(dǎo)致組氨酸殘基的丟失。特別是硫氨基酸、半胱氨酸和蛋氨酸容易受到影響[9]。

2 影響PDI效果的因素

PDI的三個(gè)基本要素是光源、光敏劑與氧氣[22]，它們可能會(huì)影響PDI的殺菌效果。

2.1 光源

光源的波長(zhǎng)與PDI殺菌成功與否有著直接的關(guān)系。在PDI研究中主要考慮的是光源的發(fā)射波長(zhǎng)以及光敏劑的吸收波長(zhǎng)[6]。在光源選擇上，一般有寬帶光（發(fā)光二極管）、激光等。發(fā)光二極管（LED）是利用波長(zhǎng)在200～780 nm之間的光能。波長(zhǎng)范圍為200～280 nm（UV-C），280～320 nm（UV-B），320～400 nm（UV-A）和 400～470 nm（藍(lán)光）均具有抗菌功效[24]。在水消毒領(lǐng)域，200～280 nm（UV-C）波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光源抗菌效果較佳；在食品加工領(lǐng)域中波長(zhǎng)為365、395和455 nm發(fā)射光的應(yīng)用廣泛；在光療、染色和涂層固化以及油墨固化等領(lǐng)域常使用紅光和紅外（630～1000 nm）[25]。

激光也可以用來(lái)激活光敏劑，包括CO2激光、Nd:YAG激光、Er:YAG 激光、半導(dǎo)體激光、強(qiáng)脈沖光等，具有操作簡(jiǎn)便、治療快速、創(chuàng)傷小、恢復(fù)期短等優(yōu)點(diǎn)，常在腫瘤、真菌類疾病治療和美容醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用[26-28]。與激光相比，發(fā)光二極管（LED）的優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并且單色激光技術(shù)還未被證明比寬帶光更適合PDI應(yīng)用[29]。

2.2 光敏劑

光敏劑是一種存在于細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，隨著高效光敏劑研究的不斷進(jìn)步和發(fā)展，至今已知的具有光敏特性的化合物有400多種，包括染料、化學(xué)物質(zhì)和許多天然物質(zhì)。在PDI中，最常用的染料包括如亞甲基藍(lán)和甲苯胺藍(lán)聚賴氨酸、血卟啉和玫瑰紅等[30]。光敏劑可以顯著提高PDI的殺菌效率，因此現(xiàn)階段大多數(shù)研究主要集中于發(fā)現(xiàn)或合成更好的光敏劑[6]。

2.2.1 內(nèi)源性光敏劑 內(nèi)源性光敏劑廣泛存在于一些病原微生物中，LED光殺菌的原理就是通過(guò)激活細(xì)菌細(xì)胞壁中存在的內(nèi)源性光敏劑卟啉，產(chǎn)生活性氧最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[26]。同時(shí)，在部分食品中也含有光敏劑，如牛奶中含有核黃素、原卟啉、四吡咯和葉綠素等光敏劑[31]。綠色蔬菜和水果中也含有豐富的核黃素[32]。內(nèi)源性光敏劑的優(yōu)點(diǎn)是安全無(wú)毒，當(dāng)需要緩慢、漸進(jìn)的效果時(shí)，利用內(nèi)源性光敏劑是一種理想的選擇。例如家用冰箱、超市貨架和食品儲(chǔ)藏室基本具備持續(xù)的光源，光源激活內(nèi)源性光敏劑起到緩慢且穩(wěn)定的殺菌效果[6]。

2.2.2 外源性光敏劑 當(dāng)未添加外源性光敏劑時(shí)，往往要照射7 h以上才能達(dá)到完全滅菌的效果，而添加適量光敏劑后通常只需10～20 min[33]。因此，在需要迅速殺菌或內(nèi)源性光敏劑殺菌效果低于預(yù)期時(shí)，可以添加外源性光敏劑縮短殺菌時(shí)間，增強(qiáng)殺菌效果?，F(xiàn)階段，廣泛使用的光敏劑有人工合成和天然光敏劑，人工合成光敏劑中常見的有卟啉衍生物、氯丁和酞菁衍生物等[6]。卟啉衍生物是指通過(guò)化學(xué)修飾使卟啉能夠合理的轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)越光活性的各種衍生物，如二氫卟吩[34-35]。酞菁衍生物是將四個(gè)苯環(huán)或萘環(huán)連接到卟啉環(huán)的四個(gè)吡咯β位上，再把meso-H對(duì)應(yīng)的C轉(zhuǎn)換為N形成酞菁，在波長(zhǎng)750～900 nm范圍內(nèi)光吸收較強(qiáng)[36]。這些光敏劑均具有較好的殺菌效果[37-38]。

天然光敏劑大多數(shù)是從天然植物中提取出。金絲桃素是一種天然活性成分，可以從貫葉連翹中分離出來(lái)，具有抗抑郁、抗腫瘤和抗病毒活性。因其無(wú)毒、無(wú)遺傳毒性作用，是應(yīng)用中的最佳候選光敏劑[9,37]。姜黃素是一種從姜黃中分離出來(lái)的天然多酚類化合物，具有抗病毒、抗氧化、抗微生物和抗炎作用，在PDI中作為光敏劑應(yīng)用廣泛[35]。此外，其他常用于PDI中的天然光敏劑有玫瑰紅[39]、赤蘚紅[40]、竹紅菌素[41]、葉綠素鈉鎂[42]等。

2.3 氧氣

PDI中最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡的有效物質(zhì)是活性氧物質(zhì)[9]?；钚匝跏窃谟醒醮嬖诘臈l件下，光敏劑與其相鄰分子發(fā)生碰撞通過(guò)如下兩種方式產(chǎn)生的。第一種方式是I型光化學(xué)反應(yīng)，受激發(fā)的光敏劑從系統(tǒng)組件中提取出一個(gè)電子或氫原子，形成了兩個(gè)自由基，即光敏劑自由基和底物自由基。如果系統(tǒng)中存在氧，則光敏劑自由基可將新獲得的電子轉(zhuǎn)移到氧上，形成超氧自由基，如過(guò)氧化氫、超氧陰離子、羥基自由基，光敏劑返回到其基態(tài)。在這一過(guò)程中，有可能光敏劑被消耗而不被再生。另一種方式是II型光化學(xué)反應(yīng)，光敏劑與氧分子發(fā)生碰撞，生成單線態(tài)氧，在這種途徑中光敏劑不會(huì)消失[25]。單線態(tài)氧在水溶液中存在時(shí)間不超過(guò)4 μs，擴(kuò)散范圍約為125 nm。單線態(tài)氧在其回到基態(tài)前，有機(jī)會(huì)與擴(kuò)散范圍內(nèi)的任何生物分子發(fā)生反應(yīng)[43]。Quiroga等[44]添加氧化清除劑（氬、疊氮化鈉）到卟啉光敏劑介導(dǎo)PDI處理白色念珠菌，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在低氧含氬條件下，卟啉光敏劑的殺菌活性顯著降低，說(shuō)明氧在PDI中起到重要作用；疊氮化鈉作為單線態(tài)氧的猝滅劑，當(dāng)疊氮化鈉存在時(shí)，白色念珠菌受到高度保護(hù)未受到光動(dòng)力的影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明殺滅白色念珠菌的主要物質(zhì)是單線態(tài)氧，說(shuō)明單線態(tài)氧是參與細(xì)胞損傷的主要活性物質(zhì)。

這兩條途徑中哪一條是主導(dǎo)的，取決于細(xì)胞內(nèi)分子氧和光敏劑含量的水平。同時(shí)，氧和光敏劑這兩種因素會(huì)直接影響到單線態(tài)氧和氧自由基的產(chǎn)率。當(dāng)氧濃度過(guò)低或缺氧時(shí)，活性氧物質(zhì)產(chǎn)率過(guò)低甚至不發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，PDI效果較差或者無(wú)效果。產(chǎn)單線態(tài)氧高的光敏劑PDI效果更佳[45-46]。在大部分食品貯藏中，由于氧氣是較難控制的，至今氧對(duì)PDI影響的相關(guān)研究報(bào)道較少。因此，PDI的三個(gè)基本要素中，每一個(gè)要素都可以不同程度地控制，但光通常是最易調(diào)節(jié)的，氧氣是最難控制的，光敏劑則是最大限度地提高PDI處理成功的關(guān)鍵[9]。

3 PDI在食品中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)與不足

在體外PDI對(duì)致病菌的作用效果顯著的基礎(chǔ)上，研究者開始探究該技術(shù)在食品中的應(yīng)用潛力。對(duì)不同食品的研究見表1所示。在應(yīng)用研究中，有利用部分食品含有的內(nèi)源性光敏劑直接光照后達(dá)到殺菌效果，或添加外源性光敏劑介導(dǎo)PDI。近年來(lái)，也有研究者通過(guò)復(fù)合PDI和氣調(diào)包裝技術(shù)達(dá)到更佳的防腐保鮮效果。

表1 光動(dòng)力殺菌技術(shù)在食品中的應(yīng)用研究Table 1 Research of photodynamic inactivation technology in foods

部分食品中含有豐富的光敏劑，如牛奶中含有核黃素、原卟啉、四吡咯和葉綠素等，可以通過(guò)直接光照達(dá)到殺菌效果。Srimagal等[47]研究藍(lán)色LED光處理對(duì)牛奶中大腸桿菌殺菌的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同條件下大腸桿菌數(shù)均減少，其中波長(zhǎng)405 nm，光照60 min可以減少大腸桿菌5.27 lg CFU/mL。在室溫和冷藏條件下，波長(zhǎng)405 nm、光照37.83 min的LED光處理的牛奶，牛奶的貨架期分別為19 h和9 d。與普通巴氏殺菌牛奶相比，LED光處理的牛奶具有更長(zhǎng)的保質(zhì)期。然而光只能照射到物體的表面，不能穿透食品內(nèi)部。大量的研究者通過(guò)在食品表面涂抹或噴淋光敏劑增強(qiáng)PDI殺菌效果。因此，開發(fā)新型光敏劑增強(qiáng)殺菌效果的研究一直是熱點(diǎn)內(nèi)容。

隨著人們對(duì)健康食品、綠色食品的追求以及食用安全性的考慮，引領(lǐng)了研究者對(duì)天然光敏劑的開發(fā)趨勢(shì)，出現(xiàn)了姜黃素、核黃素、葉綠素等安全無(wú)毒的天然光敏劑。姜黃素作為一種天然性、安全性高的食品級(jí)光敏劑，在PDI中更易得到消費(fèi)者的接受，因此以姜黃素介導(dǎo)PDI在食品中的研究非常廣泛。Corrêa 等[48]使用濃度 40 μmol/L 的姜黃素，波長(zhǎng)450 nm，光劑量15 J/cm2的LED光照射牛肉、雞肉和豬肉，金黃色葡萄球菌數(shù)量分別減少1.5、1.4和0.6 lg CFU/mL；使用濃度80 μmol/L姜黃素和光劑量10 J/cm2照射蘋果，發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌數(shù)量減少2 lg CFU/mL。但在實(shí)際應(yīng)用中，天然光敏劑由于疏水性較強(qiáng)導(dǎo)致其有效性受到限制，研究者們通過(guò)將光敏劑納米級(jí)化有效地解決了這一難題，改善了光敏劑的化學(xué)效率，增強(qiáng)PDI殺菌效率和應(yīng)用潛力。Duse等[49]將姜黃素與殼聚糖納米粒子結(jié)合改善姜黃素的溶解度，使光敏劑可以更好地在PDI中發(fā)揮作用。然而，大多數(shù)天然光敏劑是由植物中提取出常常帶有顏色，這可能會(huì)影響到產(chǎn)品的感官品質(zhì)，因此在應(yīng)用研究中建議首選與食品相同顏色的光敏劑。此外，可以開發(fā)無(wú)色無(wú)味的天然光敏劑，這將是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，也有研究者復(fù)合PDI與其它保鮮技術(shù)，如光敏劑與氣調(diào)保鮮聯(lián)合達(dá)到更好的殺菌、保鮮效果。周阿容等[50]通過(guò)復(fù)合PDI與真空包裝有效地解決了鮮蓮在流通過(guò)程中因產(chǎn)酸產(chǎn)氣微生物的生長(zhǎng)繁殖導(dǎo)致的酸敗、脹袋現(xiàn)象；研究者發(fā)現(xiàn)濃度為1.5 mmol/L姜黃素，光照45 min有良好的滅菌效果，抑菌率達(dá)99%，并且不影響鮮蓮的水分含量，可以最大程度地保持鮮蓮的風(fēng)味，有助于蓮子的流通銷售，并有效地延長(zhǎng)貨架期。

在PDI殺菌過(guò)程中的有效物質(zhì)是單線態(tài)氧或自由基物質(zhì)等活性氧物質(zhì)，而活性氧在破壞微生物的細(xì)胞壁、遺傳物質(zhì)和干擾蛋白質(zhì)的正常表達(dá)的同時(shí)，是否會(huì)對(duì)食品中包含的蛋白質(zhì)、維生素等成分產(chǎn)生影響的研究暫未見報(bào)道，因此研究者們應(yīng)關(guān)注PDI殺菌過(guò)程中食品自身營(yíng)養(yǎng)成分的變化。有研究表明活性氧物質(zhì)可以通過(guò)誘導(dǎo)腺苷一磷酸活化蛋白激酶途徑增加肉的嫩度，加速糖酵解使得肉的保水性下降，清除活性氧后，牦牛肉的保水性顯著提高[51]。也有研究顯示PDI處理可以有效地延緩哈密瓜褐變速率，并保持新切哈密瓜的光度、牢固度、含水量和可溶性固體含量[52]。至今活性氧物質(zhì)對(duì)不同食品品質(zhì)的影響研究結(jié)果不同, 探究活性氧殺菌對(duì)不同種類食品品質(zhì)的影響，將有助于將PDI應(yīng)用到更適宜的食品種類中。因此，研究者應(yīng)更加關(guān)注PDI對(duì)食品品質(zhì)的影響和變化。其次，單線態(tài)氧的壽命短，食品所處的環(huán)境復(fù)雜，精準(zhǔn)測(cè)定PDI過(guò)程中起到作用的活性氧含量也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

綜上所述，研究者們應(yīng)選擇殺菌效果佳，對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分及品質(zhì)無(wú)影響的活性氧濃度，確定最佳的光敏劑種類及劑量。從光源的選擇和光敏劑的種類及劑量控制，以及活性氧含量等多個(gè)角度考慮，開發(fā)出殺菌效果佳，對(duì)食品無(wú)影響，并且在實(shí)際應(yīng)用中成本低效率高的PDI光源和光敏劑，以及探究光敏劑種類和劑量的最佳使用范圍。這對(duì)PDI技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

4 總結(jié)與展望

在食品質(zhì)量控制中，抗生素是現(xiàn)階段控制有害微生物的重要手段之一。但由于有害微生物的耐藥性，全球范圍內(nèi)的科研人員投入大量的精力和物力開發(fā)新型抗生素，但細(xì)菌和病毒等有害微生物仍然在不斷的突變中，給食品等各領(lǐng)域造成的經(jīng)濟(jì)損失非常巨大。因此，開發(fā)對(duì)耐藥機(jī)制不敏感的殺菌技術(shù)是維護(hù)食品質(zhì)量安全的必然趨勢(shì)。PDI作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在醫(yī)療和臨床中的應(yīng)用非常廣泛，但在食品質(zhì)量安全領(lǐng)域的應(yīng)用仍然處于研究階段。PDI殺菌效果佳、操作簡(jiǎn)單、安全環(huán)保，在食品領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力[62-63]。

已有研究者對(duì)該技術(shù)作用食品防腐的研究進(jìn)行報(bào)道，但PDI在奶制品、肉制品和果蔬品等不同類型的食品中殺菌效果不同，因此加深PDI在不同食品殺菌效果差異比較，這有助于PDI在適宜的食品領(lǐng)域中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。此外，PDI對(duì)食品品質(zhì)影響的研究仍處于探究階段，對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分影響的研究處于空白階段。因此，PDI在食品基質(zhì)的適應(yīng)性和影響研究，對(duì)PDI技術(shù)商用化具有重要意義。PDI也可與其它防腐技術(shù)相結(jié)合，如核黃素與天然抗菌物質(zhì)殼聚糖復(fù)合制備抗菌包裝材料，初期研究結(jié)果顯示二者結(jié)合抗菌效果佳[64]。PDI不僅可以直接作用到食品殺菌中，也可以用于配送設(shè)備、廚房設(shè)備或包裝材料的去污殺菌。并且，PDI還可以應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中，將光敏劑加入水產(chǎn)品養(yǎng)殖池塘后經(jīng)過(guò)照射達(dá)到殺菌效果，替代生產(chǎn)養(yǎng)殖中的抗生素，具有長(zhǎng)期應(yīng)用潛力。這不僅對(duì)有助于水產(chǎn)養(yǎng)殖的綠色生態(tài)防控，還能從源頭保證食品的質(zhì)量和安全。

綜上所述，有害微生物作為食品質(zhì)量安全問(wèn)題的威脅之一，尤其對(duì)有低溫殺菌需求的食品而言，PDI是一項(xiàng)優(yōu)良選擇。PDI作為一種有新型非熱殺菌技術(shù)，開拓了控制食品有害微生物的途徑，對(duì)維護(hù)食品質(zhì)量安全問(wèn)題具有重大意義。