高压静电场-光催化膜- LED蓝光协同保鲜技术提升预制蔬菜混合物品质及货架期预测研究

为解决预制蔬菜混合物易腐败、货架期短的问题，研究人员创新性采用间歇高压静电场(HVEF)-光催化膜-TiO2-LED蓝光协同技术，结合近红外光谱(NIR)与机器学习(ML)建模。结果显示4 kV/cm HVEF(CL-E4组)使6天失重率降至11.83%，第8天菌落总数显著降低至6.32 Log CFU/g，BP-ANN模型预测性能最优(Rp2=0.8849)，为冷链预制食品保鲜提供了绿色高效新方案。

　　

预制蔬菜混合物作为包子、饺子等食品的原料，因高含水量易在储运中失水霉变，传统冷链成本高且效果有限。针对这一痛点，中国国家重点研发计划资助团队提出创新解决方案：将高压静电场(HVEF)、可见光响应型二氧化钛(TiO₂)光催化膜与LED蓝光三者协同，通过多机制互补突破单一技术瓶颈。这项发表于《Food Bioscience》的研究，不仅验证了联合保鲜效果，更首次建立基于近红外光谱的货架期智能预测模型。

研究采用上海青为原料制备标准预制菜样本，主要技术包括：间歇HVEF处理(1-5 kV/cm梯度)、铜掺杂TiO₂/羧甲基纤维素光催化膜包装、465nm LED蓝光照射，结合近红外光谱采集品质数据，采用反向传播人工神经网络(BP-ANN)等机器学习算法建模。

【Sample processing】
标准化制备的上海青预制菜经漂烫脱水后，添加食盐、味精等配料，通过不同保鲜组合处理：单独光催化膜-LED(CL组)、不同强度HVEF联合处理组(CL-E1至CL-E5)。

【Weight loss and TSS】
CL-E4组(4 kV/cm)表现最优，6天失重率较CL组降低5.17个百分点，总可溶性固形物(TSS)保持率显著提高。HVEF产生的臭氧协同光催化膜生成的活性氧(ROS)共同抑制了多酚氧化酶(POD)活性。

【微生物控制】
第8天检测显示，CL-E4组菌落总数较CL组降低1.82个对数周期，证实HVEF电离空气生成的臭氧与光催化自由基具有协同杀菌效应。

【预测模型】
在对比支持向量机(SVM)、随机森林等算法后，BP-ANN模型展现最优预测稳定性，验证集决定系数R_p²达0.8849，相对分析误差(RPD)为2.9472，满足工业级预测精度要求。

该研究突破性地实现了三重协同：HVEF抑制酶活与杀菌、光催化膜延缓褐变、LED增强光催化效率。特别值得注意的是，4 kV/cm的HVEF强度既能有效灭菌又避免蔬菜细胞过度脱水，而BP-ANN模型的建立使冷链物流过程实现动态货架期预警。研究团队在讨论中指出，该技术无需添加化学防腐剂，符合绿色食品发展趋势，光催化膜可重复使用的特性使其具良好经济性。未来可通过优化TiO₂晶体结构进一步提升可见光利用率，这项技术也有望拓展至其他高水分预制食品保鲜领域。