介质阻挡放电等离子体技术对冬枣采后保鲜的多维调控机制研究

针对冬枣采后易褐变软化、微生物滋生等问题，南京农业大学团队采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术，通过Box-Behnken设计优化参数(93 kV/99 s/92 Hz)，实现微生物减少2.06 lg CFU/g、褐变延迟7天、抗氧化物质提升40%，并揭示其通过抑制ROS(O2 •- /H2 O2 )和细胞壁降解酶(PME/PG)的双重机制，为果蔬绿色保鲜提供新策略。

　　

冬枣作为中国北方特色水果，以其脆嫩口感和丰富的维生素C、酚类物质备受青睐，但采后易出现褐变、软化和微生物污染等问题。传统低温保鲜虽能抑制呼吸作用，却可能导致"回温反弹"现象；气调包装因冬枣对低O₂
高CO₂
敏感而效果有限；减压保鲜则因设备成本高昂难以推广。这些技术瓶颈促使南京农业大学团队探索新型非热杀菌技术——介质阻挡放电(DBD)等离子体，该技术通过电离气体产生活性氧氮物种(RONS)，兼具杀菌与品质保持双重潜力。

研究团队采用Box-Behnken实验设计优化参数，以陕西大荔县白熟期冬枣为样本，系统评估了电压(60-120 kV)、时间(60-120 s)、频率(50-100 Hz)对微生物、抗氧化体系及细胞壁代谢的影响。通过检测总菌落数、褐变指数、维生素C含量等指标，结合超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等酶活分析，以及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PME)等细胞壁降解酶检测，构建了"微生物-抗氧化-质地"三维保鲜模型。

优化DBD等离子体处理参数
在93 kV/99 s/92 Hz最优参数下，总菌落和霉菌酵母数分别降低2.06 lg CFU/g和0.87 lg CFU/g。电压提升促进RONS生成，但超过90 kV会导致冬枣表面灼伤；处理时间延长增强杀菌效果，但超过100 s会诱发氧化应激；频率通过调控放电均匀性影响处理效果。

微生物抑制与品质保持
处理组在35天储存期腐烂率降低12%，褐变延迟7天。等离子体产生的O₂
^•-
和H₂
O₂
含量下降25%，同时激活CAT(206%)、SOD(44%)和抗坏血酸过氧化物酶(APX, 81%)，使维生素C和酚类物质含量提升16-40%。

质地维持机制
DBD处理使丙二醛(MDA)含量降低29%，过氧化物酶(POD)活性完全抑制。通过抑制PG(19%)、PME(16%)、纤维素酶(16%)和β-半乳糖苷酶(27%)活性，储存末期硬度提高12%，果胶含量增加13%。

该研究首次阐明DBD等离子体通过三重协同机制实现冬枣保鲜：RONS直接杀菌、激活内源抗氧化系统、抑制细胞壁降解酶。相比Jia等(2023)仅关注质地软化，本研究创新性地建立RONS"双刃剑"调控模型——适量RONS激活防御系统，过量则加速衰老。研究为工业化应用提供关键参数组合，其中92 Hz频率设计显著降低能耗，符合农产品加工节能减排需求。未来需重点解决连续处理设备开发与包装材料适配性问题，推动该技术从实验室向生产线转化。