喷雾冷冻协同过氧乙酸技术对哈密瓜表面大肠杆菌的减菌机制及贮藏品质影响研究

为解决鲜切农产品冷链环节中病原微生物控制难题，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仪(PDPA)量化喷嘴雾化特性(液滴索特平均直径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降低1.67 log CFU/cm2，为冷链全程微生物干预提供了新技术方案。

　　

鲜切农产品在冷链流通中的微生物污染一直是食品安全领域的重大挑战。统计显示，哈密瓜相关食源性疾病多由大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌和沙门氏菌引发，其中沙门氏菌占比最高。传统化学清洗剂如氯制剂在低温下效果骤减，而常温处理又会破坏冷链完整性，这种矛盾使得冷链环节成为微生物控制的"盲区"。

美国路易斯安那州立大学(Louisiana State University)的Vondel Reyes团队在《Journal of Food Engineering》发表的研究中，开创性地将喷雾冷冻技术与过氧乙酸(PAA)抗菌剂结合。研究人员构建的制冷腔室系统配备双流体喷嘴，采用相位多普勒粒子测速仪(Phase Doppler Particle Anemometry, PDPA)精确测定雾化参数，发现液滴索特平均直径(Sauter Mean Diameter)沿中心线平均值为10.97±0.47μm，170mm处平均速度达9.73±0.05m/s。这种微米级雾化特性确保了抗菌剂在哈密瓜复杂表皮结构的有效覆盖。

关键技术包括：1) 搭建具备-5°C制冷能力的喷雾系统；2) 采用PDPA技术量化雾化参数；3) 建立哈密瓜表皮大肠杆菌ATCC 25922人工污染模型；4) 7天4°C贮藏期间微生物与品质监测。

【整体喷雾冷冻系统功能】

压缩空气经14.5psig调压后，与80ppm PAA溶液在双流体喷嘴内混合雾化，制冷系统维持-5°C环境温度。这种设计实现了抗菌剂在产品特定冷藏温度下的精准应用。

【双流体喷嘴的液滴尺寸与速度特性】

雾化液滴尺寸呈现典型的"中心大边缘小"分布，最大直径(19.02±0.29μm)出现在喷嘴出口附近。横向测量显示液滴尺寸分布均匀性良好(10.72-12.30μm)，这种特性有利于克服哈密瓜表皮网状结构的遮蔽效应。

【结论】

研究证实喷雾冷冻技术能维持冷链完整性同时实现1.67 log CFU/cm²的病原菌减量，突破了传统抗菌剂温度依赖性的限制。该技术特别适用于哈密瓜等表皮复杂的果蔬，其微米级雾化特性可有效渗透表面微结构。美国农业部资助的这项研究为冷链"不断链"微生物干预提供了创新解决方案，未来可扩展至其他易腐农产品安全领域。