东北农业大学食品学院的扈莹莹、李其轩、陈 倩*等人简述了TPC技术作用原理，包括其光催化机制和抑菌机理，综述了其在食品包装方面应用，最后对提高TPC技术的光活性进行了讨论，以期为食品包装方面的研究提供一定的理论依据。
1、TPC技术概述
TPC技术是一种利用半导体将光能转变为化学能的技术。半导体在光催化作用下发生电子的转移和跃迁，是催化剂及表面吸附物多相之间的光化学反应。
2、TPC技术作用原理
光催化是一种非均相反应，是发生在催化剂表面，加速催化剂将光能转化为化学能的过程，包括激发、氧化还原反应和重组过程，并可以实现催化剂的费米能级与表面吸附剂之间的电位平衡。TiO2属于n型半导体，具有光敏导电性、氧化能力强、化学性质稳定、能耗低、耐腐蚀、安全无毒等特点，表面大部分是氧空位，可以被认为是不成对的电子，利于转移。
3、TPC技术的抑菌机制
紫外光照射下，体系内产生的ROS与细菌接触（步骤1）；然后对细胞壁脂多糖层和肽聚糖层的位点进行攻击，脂质膜的过氧化以及蛋白质膜上的最终氧化导致细菌膜受损（步骤2）；细胞渗透性随之增加，导致细菌细胞中的离子和小分子物质泄漏，该步骤不可逆地破坏了细胞功能，直接降低细胞活力（步骤3）；最后，细胞组分降解，通常与细胞膜的多不饱和磷脂组分的过氧化有关（即必需细胞功能的丧失），导致细胞死亡（步骤4）。
4、在食品包装中的应用
TiO2在催化过程中具有较强的抑菌作用，不会随着细胞死亡和自身消耗而降低，不仅可以作为半导体材料产生光电效应，也可用于糖果、调味品和某些粉状食品，特别是其可直接用于与食品接触的包装材料，如瓶子、牛奶盒和包装箔等，同时也应用在农产品的表面消毒和收获后的疾病控制等方面。因此，可采用TPC技术灭活食品中的微生物来确保其质量安全。
5、提高TPC技术的光催化活性策略
尽管TPC技术在太阳能转化、抗菌和食品包装等方面已得到了应用，但由于技术的反应能力受很多因素影响，如TiO2晶体结构、晶格缺陷、镜面状态等，并且其光谱响应与禁带宽度有关，TiO2的禁带宽度较宽，只有高于或等于半导体禁带宽度的光线照射才能激发其电子的跃迁，产生光催化作用，因此通常采用波长较短的紫外线而不是波长较长的红外线或太阳光，产生的电子和空穴在催化剂的表面或内部极易复合（约90%）等，这些缺陷极大地限制了它在光催化领域的应用。因此，提高TPC技术的光活性是催化领域研究的热点。对TiO2进行改性或与其他技术的结合使用，可有效提高光催化效率，使其高效地应用在食品等各个领域。目前，常采用的改性方法有复合半导体、掺杂金属离子和沉积改性等，也可与膜分离技术、超声技术、高压技术等结合使用。
6、安全性评价
TiO2作为食品添加剂可以用于果冻、油炸食品、可可制品、糖果和沙拉酱等，但是常规微米级TiO2是微溶低毒的，一些研究表明纳米TiO2的毒性显着高于微米级TiO2。食品包装的主要目的是防止食品被微生物等污染，延长食品的保质期，但是食品包装材料本身的质量安全问题不容忽视。因此需要对纳米TiO2进行安全性评价，主要从迁移研究和毒理学研究两方面进行。
结 语
以后可从以下几个方面对TPC技术进行深入研究：一是提高TPC技术作用效率方面，如何提高光效率，尤其是如何利用太阳光或可见光，如何抑制电子和空穴的复合；二是扩大TPC技术对固体表面消毒处理的范围，包括水果和蔬菜的表面清洗，肉类和肉类产品以及蛋壳的表面消毒；三是减少TPC技术对食品感官及品质的影响，包括对抗氧化剂、脂质氧化、质地和颜色变化以及异味和香气形成的破坏性影响；四是明确TiO2包装食品是否具有毒副作用，包括在体外和体内的进一步研究，而且大多数迁移研究都使用模拟物的方式，应加强纳米粒子向实际食物中迁移的研究。
