多针电晕放电等离子体处理对羽衣甘蓝微菜苗抗氧化活性及生物活性物质合成的调控效应

本研究通过正负极性多针电晕放电（DC corona discharge）处理羽衣甘蓝（Brassica oleracea）种子，发现±15-30 kV电压下处理30-90秒虽抑制幼苗生长，但显著提升DPPH自由基清除率（61.24%）、FRAP值（11.48 mg Fe(II)/g DW）及酚类（17.94 mg GAE/g DW）、黄酮（64.35 mg RE/g DW）含量，LC-MS/MS揭示芥子碱（sinapine）、4-甲氧基芥子油苷等代谢物上调，为等离子体种子引发（seed priming）技术提供新策略。

　　

Highlight

等离子体模型与实验装置

实验采用Matra（2018）描述的改进装置，包含正负双输出直流高压电源（CX-400B，±5至±40 kV）连接189针电极阵列，电极间距0.3 cm，铜板接地极间距13 mm。系统通过9.5 MΩ限流电阻维持稳定放电，实现可控的种子暴露环境。

多针电晕放电的电学特性

图1(a)(b)显示±30 kV驱动下的自脉冲放电模式：正电晕电流脉冲幅值较高且频率稳定（约1.5 kHz），负电晕则呈现不规则低频振荡（<500 Hz）。这种极性依赖的放电行为直接影响活性物种（如O₃、NOx）生成效率，为后续生物效应差异提供物理解释。

讨论

研究首次揭示极性分辨电晕处理对羽衣甘蓝微菜苗的双向调控：负极性高压（-30 kV/90 s）导致发芽率降低12%，但正极性处理（+30 kV/90 s）触发苯丙烷通路关键代谢物（如芥子碱、异鼠李素-3-半乳糖苷）显著富集。等离子体诱导的轻度氧化应激（H₂O₂含量提升35%）可能是激活次级代谢的"逆境信号开关"。

结论

多针电晕放电通过RONS介导的"胁迫-响应"机制，在牺牲部分生长性能（茎长减少18%）的同时，将微菜苗的抗氧化容量提升41.5%。该技术为功能性蔬菜的营养强化提供了无化学残留的物理调控方案，但需优化处理参数以平衡生长-代谢矛盾。