喷雾冷冻协同过氧乙酸技术提升哈密瓜表皮致病菌灭活效率及冷藏期品质控制研究

为解决鲜农产品冷链环节中病原菌控制难题，路易斯安那州立大学团队创新性开发了集成抗菌剂的喷雾冷冻系统。研究采用相位多普勒粒子测速技术(PDPA)分析喷嘴雾化特性(液滴粒径10.97±0.47μm，速度9.73±0.05m/s)，证实80ppm过氧乙酸(PAA)喷雾冷冻处理可使哈密瓜表皮大肠杆菌ATCC 25922在7天冷藏中降低1.67 log CFU/cm2，为冷链全程微生物干预提供新方案。

　　

新鲜农产品在冷链运输过程中的微生物污染一直是食品安全的重大隐患。以哈密瓜为例，其表皮褶皱易藏匿大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌，常规室温消毒会导致冷链断裂，而低温环境又使多数消毒剂失效。美国农业部资助的研究团队突破性开发出可在冷藏温度(0-4°C)下运作的抗菌喷雾冷冻系统，相关成果发表于《Journal of Food Engineering》。

研究采用相位多普勒粒子测速仪(PDPA)精确测定双流体喷嘴雾化参数，通过优化液滴尺寸(索特平均直径10.97μm)和速度(9.73m/s)提升表面覆盖率。以80ppm过氧乙酸(PAA)为抗菌剂，在模拟冷链条件下处理接种大肠杆菌ATCC 25922的哈密瓜，结合7天冷藏期微生物及品质监测。

【主要技术方法】

1. 构建25L压缩空气驱动的喷雾冷冻系统，配备精密温控装置(-20°C至10°C)

2. 采用PDPA技术测定喷嘴轴向/径向液滴粒径分布及速度场

3. 建立哈密瓜表皮大肠杆菌ATCC 25922人工污染模型

4. 7天冷藏期微生物计数(活菌落数log CFU/cm²)与品质指标追踪

【研究结果】

1. 喷嘴雾化特性：轴向液滴尺寸呈指数衰减，距喷嘴170mm处速度稳定在9.73±0.05m/s；径向测量显示液滴分布均匀性良好(10.72-12.30μm)

2. 抗菌效果：处理组较对照组显著降低1.67 log CFU/cm²，且冷藏期间未出现细菌反弹

3. 品质保持：处理组果实硬度、色泽等指标与对照组无显著差异，证明低温处理避免热损伤

该研究首次证实喷雾冷冻技术结合PAA能在不中断冷链条件下实现病原菌持续控制，突破传统抗菌剂温度限制。创新性的液滴参数优化方法为鲜农产品采后处理提供新标准，USDA已考虑将其纳入冷链食品安全操作规范。特别值得注意的是，10μm级雾化颗粒可有效渗透哈密瓜表皮微结构，这为其他带皮水果的微生物防控提供了技术范式。研究团队建议下一步探索该技术在浆果类等更脆弱农产品中的应用潜力。