谷物真菌污染对粮食安全和公众健康构成重大威胁，同时每年造成数亿美元的经济损失。在一项新的研究中，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员评估了远紫外线C（远uvc）光作为一种安全的方法来减轻玉米和小麦的真菌污染，并发现这项技术是有效的。
“基于光的技术易于使用，与许多其他方法相比，成本最低。然而，传统的UVC灯发出的波长为254纳米的光，会对人类的皮肤或眼睛造成伤害，所以当工人或消费者在附近时，使用它是不安全的，”该研究的合著者、伊利诺伊州农业、消费者和环境科学学院食品科学与人类营养系助理教授王毅成说。
“因此，我们正在使用一种名为微等离子体远紫外线光的技术。它发出222纳米的光，其他研究发现，即使长时间暴露在这种波长下，对人类也是安全的。我们想看看它是否也可以用来减轻真菌污染。”
传统的254纳米光消毒通过破坏细胞的DNA起作用，而较短的222纳米波长主要被肽键和氨基酸吸收。王说，这意味着远紫外线会对微生物造成细胞损伤，但不能穿透人类最外层的死皮细胞或眼睛的撕裂层，因此不会对它们构成威胁。
王和第一作者金振辉（FSHN博士项目的应届毕业生）测试了远紫外线光对两种真菌——黄曲霉和谷物镰刀菌的功效。这两种真菌都影响田间的谷物；它们可导致粮食质量的重大损失，并产生威胁人类和动物健康的真菌毒素。
首先，研究人员将真菌的孢子悬浮在液体缓冲液中，并用不同剂量的远紫外线处理它们。他们发现，在最高剂量的处理下，曲霉和镰刀菌的99.999%的孢子通过改变细胞膜和线粒体而失活。
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王义成（左）和金振辉
下一步是测试远紫外线光处理对两种真菌菌丝体的影响。菌丝体是一种丝状的网状物，在孢子发芽后侵入宿主植物的组织。在琼脂平板上，两种真菌的菌丝生长均被成功抑制。但这并不是结束。
“对于液体和琼脂，我们可以把灯放在含有真菌的培养皿上方。然而，食品是立体的。因此，我们建造了一个由6盏灯组成的处理系统，这些灯可以在谷物上方和周围发光。”
研究人员在玉米粒和小麦粒上测试了该系统。这种处理减少了90%以上的两种真菌。王说，谷物的表面粗糙度可能是处理效果低于液体缓冲液的原因。然而，结果与之前发表的研究相当，甚至更好，这些研究是用传统的254纳米UVC光处理谷物。
研究小组还调查了光处理是否会影响谷物的质量。他们发现玉米和小麦的水分含量都没有显著的变化，而且在处理后7天内小麦的发芽率也没有显著的变化。然而，在同一时期内，最高光照剂量处理的玉米籽粒的发芽率提高了71%。这可能是因为光处理增加了玉米细胞的渗透性，促进了它们对水的吸收，但王说这个想法需要通过未来的研究来验证。
王设想，谷物将在收获后进入食品生产系统之前在加工设施中进行处理。
“我们的研究结果表明，222纳米远紫外线光处理可以有效地灭活液体缓冲液中的真菌孢子，抑制琼脂上菌丝体的生长，并灭活谷物上的真菌。如果这项技术能够扩大规模，它应该提供一种易于使用和安全的选择，减轻真菌污染，从而减轻收获后的经济损失，改善粮食安全。”
Jin因该项目获得了ADM预防收获后损失研究所（ADMI）奖学金。
这项名为“减轻谷物真菌污染：基于微等离子体的远紫外线灯对黄曲霉和谷物镰孢菌的功效”的研究发表在《国际食品研究》上[DOI: 10.1016/j.f odres.2024.114550]。资金由ADMI和USDA-NIFA （illuu -698-353, illuu -698-930， illuu -698-390和2022-67017-36291）提供。
