食物作為人類必須的最基本需求其本身可能成為病原體的間接攜帶者，這顯然對(duì)公眾健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，為防止食品病原體和新型冠狀肺炎病毒通過食品傳播，必須認(rèn)真落實(shí)衛(wèi)生防疫條例，有必要引入和測(cè)試新的有效衛(wèi)生防疫措施以加強(qiáng)食品安全保障。其中，UVC LED作為食品領(lǐng)域的額外衛(wèi)生和殺菌消毒控制措施，最有希望得到大規(guī)模的應(yīng)用和推廣。
長期以來，人們一直認(rèn)為，253.7nm的波長在殺菌滅活效果方面是最有效的。然而，UVC光的殺菌效果是基于微生物或病毒核酸DNA或RNA對(duì)光子的吸收。如圖1所示，基于報(bào)告出版物的數(shù)據(jù)，細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物的最佳殺菌范圍約為260nm至270nm，其中微生物由于嘧啶二聚化和修復(fù)系統(tǒng)的損傷而受損。在265納米的波長下，UVC穿透細(xì)菌或病毒結(jié)構(gòu)的心臟，破壞核酸（DNA和RNA）并使其失活。
圖 1.殺菌有效性的波長依賴性
Green等人（2019）有關(guān)食物病原體細(xì)菌的波長依賴性報(bào)道顯示，李斯特菌和沙門氏菌在268nm處和大腸桿菌259nm處1-log減少的通量為最小值。將波長增加到370nm導(dǎo)致消毒有效性急劇下降，并且1-log減少劑量增加超過1個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，新型冠狀肺炎病毒的靈敏度也與波長相關(guān)，波長為267 nm~279 nm>286 nm>297 nm，其他病毒也報(bào)告了類似的趨勢(shì)（見表1）。
表 1.病毒的波長依賴性
當(dāng)大腸桿菌首先用289nm處的低有效UVB LED進(jìn)行預(yù)處理，然后在259nm處用UVC LED處理時(shí)，大腸桿菌的減少量增加了兩倍，并且1-log的組合UV通量減少了（見表1）。Gerchman等人（2021）最新報(bào)告了紫外線劑量（mJ / cm2）用于冠狀病毒hCoV-OC43的3對(duì)數(shù)減少（見表2）。
表 2.紫外線劑量（mJ/cm2）用于減少冠狀病毒hCoV-OC43的3對(duì)數(shù)
UVC，UVB和UVA對(duì)細(xì)菌和病毒滅活作用的這些差異，以及食品或接觸表面的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性，表明波長的組合可以用作提高紫外殺菌光功效的障礙解決方案。較短的UVC LED波長成本高昂，通量率低，并且需要更高的劑量和曝光才能實(shí)現(xiàn)所需的減少。波長及其組合的智能優(yōu)化可提高UV LED在特定生物體和應(yīng)用中的微生物和病毒滅殺功效和性能。同時(shí)UVC + UVB + UVA暴露可導(dǎo)致添加劑或協(xié)同效應(yīng)，因?yàn)槭称凡≡w具有不同的紫外線波長敏感性，并允許催化劑在微生物滅活中的互補(bǔ)作用。
UV LED不僅可以在食物表面上獲得最佳消殺效果，還具備例如低功耗、堅(jiān)固性、無毒性、能源效率、設(shè)計(jì)和操作靈活性、即時(shí)打開和關(guān)閉、無汞、無臭氧產(chǎn)生和環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，相信未來將在物體表面消殺、空氣凈化、水消毒凈化領(lǐng)域發(fā)揮更大應(yīng)用價(jià)值。
（注：謹(jǐn)供業(yè)界參考，部分素材取自網(wǎng)絡(luò)）
