等离子体活化水协同脉冲光技术增强鲜切菠萝微生物安全性的优化研究

针对鲜切水果易受微生物污染的问题，研究人员通过优化介质阻挡放电(DBD)系统制备等离子体活化水(PAW)的工艺参数（22 kV/28 min），结合脉冲光(PL)技术，实现了对金黄色葡萄球菌(S. aureus)1.2 log的单独灭活效果及2.35 log的协同增效作用。该研究为替代传统氯洗工艺提供了绿色解决方案，同时保留水果品质。

　　

鲜切菠萝因其酸甜口感和丰富营养广受欢迎，但其多孔纤维结构和切割后暴露的汁液成为微生物滋生的温床。传统氯洗法虽能杀菌，却会产生致癌副产物并危害工人健康，而热处理又易破坏水果品质。更棘手的是，金黄色葡萄球菌(S. aureus)能在菠萝酸性环境(pH 3.0–4.0)中存活，甚至通过操作人员鼻腔传播。面对这一产业痛点，印度Zeonics Systech公司与印度理工学院的研究团队在《Postharvest Biology and Technology》发表研究，创新性地将等离子体活化水(PAW)与脉冲光(PL)联用，为鲜切水果安全保鲜开辟新路径。

研究采用介质阻挡放电(DBD)系统生成PAW，通过响应面法优化电压(10–30 kV)和时间(5–30 min)参数，测定氧化还原电位(ORP)、电导率(EC)和pH值变化。采用碘化丙啶染色和胞内物质泄漏实验验证PAW对S. aureus的膜损伤机制，最终通过鲜切菠萝接种实验评估PAW-PL联用的协同效应。

等离子体装置与PAW生成
DBD系统产生的活性氧氮物种(RONS)使PAW呈现强氧化性(ORP>700 mV)、高电导率(>800 μS/cm)和低pH(<3.5)。其中短寿命的羟自由基(•OH)和长寿命的过氧化氢(H₂
O₂
)共同构成抗菌主力。

电压与时间对PAW特性的影响
22 kV/28 min为最优参数，此时ORP达742.6 mV，EC为843.2 μS/cm，pH降至2.87。三维响应曲面显示电压对ORP影响最大，而时间主导pH变化。

抗菌机制解析
PAW使S. aureus膜电位崩溃，胞内ATP含量下降60%，蛋白质和核酸泄漏量分别增加3.2倍和5.7倍，证实氧化应激是主要灭活途径。

鲜切菠萝应用验证
PAW浸泡5分钟使菌落减少1.2 log，后续PL处理(5 J/cm²
)进一步将灭活效果提升至2.35 log，且维生素C保留率比氯洗组高18%。

该研究首次证实PAW-PL联用能克服单一技术缺陷：PAW渗透菠萝纤维间隙清除隐蔽菌群，PL则快速灭活表面病原体。相比传统方法，该组合技术兼具环境友好(PAW可自然降解)与品质保护优势，为鲜切水果产业提供了可规模化的非热杀菌方案。后续研究可拓展至其他高附加值热带水果，并探索RONS与光脉冲的分子级协同机制。