《Food Biophysics》：Fogging in Food Processing: A Bibliometric and Critical Review of Applications, Limitations, and Sustainable Prospects
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这篇综述聚焦于喷雾消毒（Fogging）技术，系统分析了2014-2024年间38篇文献。文章指出，该技术通过产生微小液滴（1-20 μm），能有效触及传统清洁难以覆盖的区域，是实现水-食品-环境可持续协同（Water-Food-Environment Nexus）的潜力工具。研究发现，过氧乙酸（PAA）、过氧化氢（H2O2）和二氧化氯（ClO2）等消毒剂能有效灭活大肠杆菌、沙门氏菌和李斯特菌等食源性致病菌，但该技术在复杂几何空间内的均匀性、残留物控制及在干性食品工厂等湿度敏感环境中的应用仍是挑战。
引言
食品工业是最大的工业淡水消耗领域之一，面临着水资源短缺和废水产生的严峻压力。传统的就地清洗（CIP）、泡沫和喷雾清洁等方法虽然能降低表面微生物负荷，但在液体接触或机械作用受限的区域，其效果往往不尽均匀。此外，食品加工环境中看似干燥的表面，常常存在微观潮湿，促进了干表面生物被膜（Dry Surface Biofilm， DSB）的形成，它们对常规清洁具有极强的耐受性，成为顽固的污染源和食品安全风险。
在此背景下，喷雾消毒（Fogging）技术作为一种补充性卫生方法应运而生。它通过产生非常细小（通常为1–20 μm）的悬浮液滴，能够分散并均匀接触设备表面、环境和食品接触区域，同时减少消毒剂用量，契合了可持续发展目标（SDG 6 和 SDG 12）对节约用水、减少化学品使用和降低环境足迹的迫切要求。
文献计量分析概览
通过对Scopus数据库2014年至2024年期间相关文献的系统检索与筛选，最终纳入38篇同行评议文章进行深入分析。文献计量图谱揭示了全球对该领域日益增长的兴趣，美国、中国和韩国的贡献居于领先地位。研究热点主要围绕消毒剂类型（如过氧酸、过氧化氢）、目标微生物（如大肠杆菌、沙门氏菌）以及食品工业应用等主题形成聚类。
分析显示，相关研究在2017年、2020年和2021年达到高峰，随后略有下降。发表期刊主要集中在《International Journal of Food Microbiology》、《Food Control》、《Postharvest Biology and Technology》等高影响力期刊。关键词共现网络分析指出，“喷雾消毒”（fogging）、“气溶胶化”（aerosolization）、“过氧化氢”（hydrogen peroxide）、“消毒”（disinfection）、“新鲜农产品”（fresh produce）、“生物被膜”（biofilm）和“过氧乙酸”（peracetic acid）是核心研究方向，表明研究重点在于消毒效果及其在易腐食品（如番茄）上的应用。
喷雾技术的基本原理
喷雾消毒系统的核心在于产生微米级气溶胶。商用雾化器主要有三种类型：喷射压缩式雾化器、超声波雾化器和振动网孔雾化器。它们的工作原理各不相同，但都旨在产生足够细小、能长时间悬浮并随气流扩散的液滴。液滴尺寸是影响消毒效果的关键因素：较小的液滴（通常小于10–20 μm）悬浮时间长，能更有效地穿透复杂设备几何结构的阴影区域，且添加的湿气较少；而较大的液滴则会快速沉降，导致沉积不均和局部过湿，这在干性食品设施中尤为不利。
如图7所示，喷雾系统在食品供应链中有多种应用场景，包括用于大型储存容器的闭环系统、食品加工操作台面的消毒，以及含有食品（如鱼类）的密闭空间处理。这种灵活性确保了消毒剂能全面覆盖目标区域。
表面特性对喷雾效率的影响
食品加工设施中表面的物理化学性质，如不锈钢和各类聚合物，强烈影响着微生物的附着、持久性以及喷雾消毒的整体效果。材料的疏水性/亲水性、静电作用和表面粗糙度等因素，共同决定了气溶胶液滴在其上的铺展、蒸发和附着行为。
不锈钢（特别是304和316级）因其耐腐蚀性和易清洁性，仍是现代食品工厂的标准材料。然而，划痕、焊缝等微小缺陷会滞留有机残留物，为细菌定植创造条件。研究表明，李斯特菌的附着和生物被膜形成会因不锈钢表面光洁度和粗糙度的不同而异，这意味着优化喷雾效率需要结合材料类型、加工条件和消毒剂化学特性进行个案调整。
塑料材料则更为多样。疏水性塑料如聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）常用于传送带和案板，其低表面能可能导致液滴聚结而非均匀铺展，影响润湿效率。而尼龙、聚氨酯等亲水性塑料，由于其表面化学特性易与水分子形成氢键，可能更利于液滴铺展和消毒剂接触。但目前针对亲水性塑料表面的喷雾消毒研究仍显不足。
喷雾在食品加工中的应用与效果
喷雾消毒已广泛应用于乳制品、饮料、鱼类、肉类和园艺产品等多个食品领域，目标包括设备表面（如不锈钢）、加工环境乃至食品本身。
研究表明，过氧乙酸（PAA）、过氧化氢（H2O2）、二氧化氯（ClO2）等化学消毒剂在喷雾应用中对多种微生物，包括大肠杆菌O157:H7、鼠伤寒沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌等食源性致病菌及其生物指示物，均显示出显著的灭活效果。例如，一项研究比较了过氧乙酸、酸化亚氯酸钠（ASC）和次氯酸钠（SH）对生菜上大肠杆菌的杀灭效果，发现喷雾过氧乙酸处理（在室温下）实现了最高的微生物减少（3.94 log CFU/g）。另一项研究报道，采用次氯酸钠和过氧乙酸基消毒剂进行雾化，可在15分钟内将不锈钢表面的金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌减少至少5个对数值，且与传统浸泡法相比，消毒剂溶液消耗量减少了约50%。
除了传统化学消毒剂，天然抗菌剂如苹果酸、乳酸、精油和酸化姜黄素溶液等，作为清洁标签替代品也受到越来越多的研究关注。例如，雾化苹果酸能使绿叶蔬菜上的大肠杆菌O157:H7和李斯特菌减少3至5个对数值，同时保持产品的质地和颜色。
挑战与局限性
尽管喷雾消毒技术前景广阔，但其在工业规模的应用仍面临诸多挑战。首要问题是在复杂几何结构空间内消毒剂分布不均，可能导致某些区域覆盖不足，形成卫生死角。其次，消毒剂残留的管理至关重要，特别是在直接接触食品的表面上，需确保其符合安全法规。第三，操作人员的安全不容忽视，必须妥善管理气溶胶暴露风险。
此外，该技术在高湿度或干性食品加工等湿度敏感环境中的应用受到限制，过度湿润可能促进微生物滋生或影响产品质量。当前研究大多在受控的实验室条件下进行，缺乏在真实、多变的工业环境中对喷雾消毒功效、成本效益、职业安全性和法规接受度的标准化评估。尤其对于食品接触材料中常见的亲水性聚合物，以及计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）模型在工业条件下的验证，相关数据仍然匮乏。
结论与未来展望
喷雾消毒代表了一种有前景且可持续的工具，通过其独特的三维覆盖能力和触及隐蔽区域的效果，能够补充和强化食品加工中的卫生策略。文献计量分析揭示了其日益增长的全球研究兴趣和跨学科特性。该技术在使用过氧乙酸、过氧化氢等消毒剂时，对关键食源性致病菌展现出有效灭活能力，并能显著减少水和化学品的使用。
然而，要使其从一种有潜力的概念转变为经过验证的、可整合到食品安全管理体系中的成熟卫生策略，仍需克服分布不均、残留管理、安全限制和数据匮乏等挑战。未来的研究应更加注重工业导向，在真实生产条件下验证其效果，探索与紫外光（UV）、冷等离子体等联合处理技术的协同作用，并开发适用于不同材料表面（尤其是亲水性聚合物）的优化方案。通过解决这些研究缺口，喷雾消毒技术有望在保障微生物安全和支持环境可持续性方面发挥更重要的作用。
