冷等离子体调控微生物群落结构控制发酵白菜亚硝酸盐积累的创新策略

本文创新性地采用介质阻挡放电冷等离子体（DBD-CP）技术，通过选择性抑制产亚硝酸盐的非乳酸菌（non-LAB）并促进降解亚硝酸盐的乳酸菌（LAB），有效解决发酵蔬菜中亚硝酸盐积累（NitA）的食品安全难题。研究证实60kV电压下45秒处理可显著降低亚硝酸盐峰值浓度，并揭示其作用机制涉及微生物群落重构（LAB占比从20.3%提升至68.9%）和酸降解途径激活。该技术同步提升产品脆度、有机酸含量及风味物质，为发酵蔬菜安全生产提供新方案。

　　

Highlight

筛选白菜原料的最佳DBD-CP处理条件

新鲜白菜（Brassica oleracea var. capitata）经清洗切块后分为七组：未处理对照组（Control）及15秒至90秒冷等离子体处理组（T15s-T90s）。本研究采用以空气为气源的介质阻挡放电装置（DBD），通过60kV固定电压探究处理时长对白菜表面微生物的影响。

优化白菜原料的DBD-CP处理参数

如图1a所示DBD-CP装置在60kV电压下，延长处理时间会逐步降低白菜表面所有微生物的菌落数（图1b）。30秒处理时，革兰阴性菌（G^?）如大肠菌群被显著抑制，而革兰阳性菌（G⁺）如乳酸菌（LAB）存活率较高。45秒处理实现非LAB抑制率78.5%与LAB存活率91.2%的最佳平衡，且未引起白菜表面灼伤，故确定为最优参数。

讨论

发酵蔬菜中的亚硝酸盐主要由Pseudomonadota门下的革兰阴性菌（如肠杆菌科）通过异化硝酸盐还原产生。DBD-CP通过选择性灭活这类菌群（如Enterobacter asburiae），同时保留产酸LAB（如Lactiplantibacillus plantarum），加速pH下降促进亚硝酸化学降解（pH<4.0时生成NO₂和NO）。

结论

在60kV/45秒的优化条件下，DBD-CP处理使发酵白菜的亚硝酸盐峰值提前1天出现且浓度显著降低。该效应源于非LAB（相对丰度从70.2%降至25.3%）的抑制与LAB（从20.3%增至68.9%）的协同作用，同时改善产品脆度、乳酸/乙酸含量及风味物质，为发酵蔬菜质量控制提供新技术路径。