1 脉冲强光在果蔬中的应用

新鲜果蔬高水分、高糖、低pH值等特征有利于微生物繁殖，加速果蔬变质、缩短货架期，造成巨大的经济损失。为有效延长果蔬的货架期，有较多学者将脉冲强光应用于果蔬加工中。

Ramos-Villarroel等[29]用脉冲强光（12 J/cm2）对鳄梨、西瓜、蘑菇表面接种的L. innocua和E. coli进行处理，结果发现脉冲对表面接种的L. innocua和E. coli均具有杀菌作用，分别减少0.91～1.1 lg（CFU/g）和1.92～2.97 lg（CFU/g），L. innocua对脉冲强光更耐受，经脉冲处理后鲜切水果可于4 ℃贮存至少两个星期。Salinas-Roca等[41]采用脉冲强光（20 次脉冲，每次脉冲0.4 J/cm2）、苹果酸浸泡（2%苹果酸（malic acid，MA））及可食涂层（2%藻酸盐涂层（alginate coating，ALC））处理3 种方法相结合对鲜切芒果的安全性和质量进行研究，结果表明接种于芒果表面的L. innocua数量在MA-脉冲强光和脉冲强光-ALC-MA处理后分别减少了4.5 lg（CFU/g）和3.9 lg（CFU/g），在4 ℃贮藏14 d后，其微生物总数仍低于6 lg（CFU/g）。在4 ℃贮藏过程中芒果的颜色参数和总可溶性固形物含量有所降低，pH值接近新鲜程度，综上，脉冲强光结合不同处理方法可以尽量延长货架期。Oms-Oliu等[42]研究了脉冲强光对鲜切蘑菇质量和抗氧化性质的影响，当使用4.8、12、28 J/cm2脉冲强光处理蘑菇时，微生物的数量可减少0.6～2.2 lg（CFU/g），4.8 J/cm2处理鲜切蘑菇可在5 ℃条件下保存15 d，没有显著影响其质构和抗氧化性质。

Llano等[43]发现鲜切苹果表面褐变程度会随着脉冲强光强度的增大而加深。通过光学显微镜下观察果肉细胞微观结构，可以将褐变原因归因于切割后的苹果细胞失去了区域化功能，使得酶与底物接触机会更多，而过高剂量的脉冲强光能加速组织褐变。Ramos-Villarroel等[44]认为脉冲强光会给鲜切西瓜的色泽、硬度等品质带来副作用，可能因为使用不当的强度（12 J/cm2）促进了酚酶活性升高，引起的热效应加速组织水分蒸发。同时脉冲强光也会降低花色苷的含量[45]。

脉冲强光还可以应用于对果蔬中农药残留的光降解。Baranda等[46]研究了脉冲强光对农药残留的降解作用，1.8～2.3 J/cm2的脉冲强光可以使初始质量浓度为1～1 000 μg/L农药含量减少50%，低于法律规定质量浓度，且无有害降解产物产生。由于脉冲强光的短时性，高脉冲使得有害副产物衍生物所需物质无法形成，因而脉冲强光可应用于农残光降解。

鲜切果蔬由于其便利性而受到广大消费者青睐。微生物控制对保证鲜切果蔬品质至关重要。切割这一步骤降低了果蔬对微生物的抵抗力并且在加工过程中易造成二次污染。脉冲强光可有效减少微生物和钝化酶活力。脉冲强光应用于果蔬保鲜要控制辐照剂量在一定范围内，在减少微生物、钝化酶活力和延长货架期的同时，又要防止高脉冲剂量造成褐变等不利因素产生。

脉冲强光除保证果蔬的品质安全外，还有利于改善果蔬品质，如提高葡萄、香菇中白藜芦醇含量，芒果中非酶抗氧化活性等。de Almeida Lopes等[47]研究发现低剂量（0.6 J/cm2）的脉冲强光处理‘Tommy Atkins’芒果在20 ℃贮藏7 d后芒果的颜色加深，总抗氧化活性提高130%，非酶抗氧化活性增强，同时不改变芒果细胞组织。有研究发现脉冲强光处理后的葡萄中白藜芦醇质量浓度比未处理的葡萄升高2.5 倍，酿造的葡萄酒中含有0.58 mg/L的反式白藜芦醇[48]。脉冲强光在葡萄酒制作过程中，可提高抗氧化物质外，还能有效降低SO2的含量[49]。

2 脉冲强光在即食肉制品中的应用

即食肉制品是一类无需加热处理便可在出售地点食用的食品，主要包括酱卤肉、熏烧烤肉、肉干、熏煮香肠火腿、发酵肉、熟制腌腊制品等[50]。因食用方便快捷，已成为我国居民喜爱的一类食品，但是即食肉制品在加工过程中易造成二次污染。

为提高即食肉制品的安全性并延长货架期，可采用脉冲强光对食品进行处理。Ganan等[27]研究脉冲强光对即食干腌肉制品中接种于表面的L. monocytogenes和S. enterica的杀菌作用。结果表明当脉冲能量在11.9 J/cm2时，两种菌分别减少1.5 lg（CFU/cm2）和1.8 lg（CFU/cm2），并在灭菌后室温贮存30 d后感官以及颜色等均未出现变化。Nicorescu等[51]对脉冲强光对猪肉和鲑鱼的灭菌作用和感官属性进行了研究，脉冲强光对生的烤猪排、熟的烤猪排、生三文鱼中接种的Pseudomonas fluorescens具有显著的杀菌效果，减少3.4 lg（CFU/g）；在30 J/cm2脉冲能量下猪排的色泽具有显著变化，在3～10 J/cm2的条件下，不引起脂质过氧化，但丙二醛含量大幅升高。

3 脉冲强光在食品包装材料中的应用

食品生产中的污染可以从食品接触表面和包装材料转移到食物本身，导致食品腐败变质，病原微生物还会引起公共卫生问题，因而对包装材料的灭菌也是非常必要的。全世界有超过100 家工厂合并脉冲强光系统到包装线中用于消毒，并有研究证实使用脉冲强光系统几乎瞬时减少超过5 lg（CFU/cm2）芽孢[52]。对包装材料的研究重点集中在物理稳定性、机械稳定性以及化学迁移和可能产生的安全问题方面。Haughton等[53]研究了脉冲强光技术（3 Hz，每次脉冲最大505 J，脉冲维持时间360 μs）去除生鸡肉及其包装材料表面的微生物，主要研究对脉冲强光辐照接种于包装材料（不锈钢、聚乙烯砧板、黑色聚丙烯托盘（black polypropylene tray，BPP）、白色聚丙烯托盘（white polypropylene tray，WPP）、蓝色聚丙烯托盘、铝盘（aluminium tray，AL）、聚烯烃（polyolefin，PO）、聚乙烯聚丙烯、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC））表面的Campylobacter jejuni、E. coli、S. enteritidis杀菌效果。结果发现，距离14 cm、脉冲时间1 s，除BPP和PO材料，其余材料表面C. jejuni全部杀灭；延长脉冲时间到5 s，所有材料表面C. jejuni全部杀灭。脉冲距离11.5 cm、脉冲时间5 s，PVC和AL上的E. coli全部杀灭，其他材料减少了1.5～4.7 lg（CFU/cm2）E. coli。相同脉冲条件处理后，在PVC和WPP上的S. enteritidis全部杀灭，而其他材料减少了2.52～4.5 lg（CFU/cm2）S. enteritidis。Levy等[54]接种单层Bacillus subtilis到聚苯乙烯上，脉冲强光对其进行处理后发现，不论采取何种方法（点样和喷洒）接种至聚苯乙烯上，其处理后浓度均显著减少，大于6 lg（spore/cm2）。Gómez-López等[55]研究脉冲强光对接种于低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚乙烯铝箔纸板层压板、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯涂层纸板表面的L. innocua的杀菌效果，0.67 J/cm2剂量脉冲1～12 次分别减少1.9～7.1、1.7～7.2、1.0～3.5、1.0～4.4、1.1～4.5 lg（CFU/coupon），说明脉冲强光对不同材料表面细菌的杀灭效果不同。

材料表面的性质如凹凸程度、粗糙度、反射率等均会影响脉冲强光的杀菌效率。此外，由于脉冲强光中含有的UV可降低材料表面的疏水性，为了解脉冲强光对包装材料的影响，还应检测材料的结构、表面疏水性、透气率等。

4 脉冲强光在水处理中的应用

目前国内外水处理中的消毒方法有很多，包括生物法、化学法和物理法。我国在水处理中经常采用的消毒方法主要有氯消毒、臭氧消毒和UV消毒，但这些方法均存在一些安全隐患。因此，有学者研究脉冲强光作为一种相对安全的消毒方法应用于水处理中。

Feng Daolun等[56]研究了脉冲强光对压载水中Heterosigma akashiwo的杀菌作用，结合TiO2膜共同作用在300 V的脉冲峰值电压、15 Hz频率和5 ms脉冲宽度下，对H. akashiwo的杀菌率达99.89%，比传统UV压舱水处理系统能耗效率高1.51～2.51 倍。Cryptosporidium parvum在一般水处理中很难去除，脉冲强光（6.29 μJ/cm2）处理90 s即可减少4 lg（N/N0），通过毒理学评价脉冲强光处理的水未表现出任何毒性[36]。Kasahara等[57]研究脉冲强光对山羊乳中E. coli杀菌效果及其感官属性，脉冲强光在10 J/cm2条件下E. coli减少6 lg（CFU/mL），芳香物发生改变，但物理性质和组成成分无显著变化，这是因为致密介质的高光吸收，使得脉冲强光的穿透有限。脉冲强光的杀菌作用与饮料的光学性质有关，脉冲强光可使矿泉水和等渗饮料中P. aeruginosa减少7 lg（N/N0）（0.97 J/cm2），使苹果汁、碳酸饮料、酸梅汤中P. aeruginosa减少7 lg（N/N0）（12.17～24.35 J/cm2）。脉冲强光能渗透到液体中的决定因素是高透射和低消光系数，消光系数与杀菌作用呈指数（曲线）函数关系[33]。

5 脉冲强光在其他方面的应用

脉冲强光最早是应用于医药方面的，医院中隔离房间的空气要求高，传统采用UV消毒，英国一所医院对脉冲强光设备应用于隔离房间的消毒效果进行评价，结果发现脉冲强光可以减少78.4%的细菌，能减少5 lg（CFU/mL）耐药菌。脉冲强光对隔离室中内表面的微生物有显著杀菌作用，但是不能彻底从环境中去除微生物污染。脉冲强光所采用的脉冲氙气-UV灯深受医院清洁和工作人员好评，对病人流动影响程度最小[58]。

脉冲强光可以诱导大分子物质的改变。Panozzo等[59]研究了脉冲强光对谷蛋白结构和免疫应答反应的影响。谷蛋白引起免疫反应即过敏反应。谷蛋白光反应性受水合作用影响，脉冲强光诱导面筋粉褐变，通过二硫化物的交换促使部分水化面筋蛋白解聚，使谷蛋白免疫活性明显降低，达到降低过敏反应的目的。

脉冲强光在皮肤治疗中也有显著的效果，脉冲强光对成纤维细胞具有增殖作用，可以诱导基因表达和细胞外基质蛋白的产生，可用于治疗真皮细胞外蛋白综合征[60]。脉冲强光还能改善治疗良性色素病变、血管病变、红斑痤疮、粉刺等[61]。