超声增强等离子体活化微泡水(MPAW/US)抑制樱桃番茄采后病原菌及延缓软化的双重功效研究

针对樱桃番茄采后易腐烂软化及食源性病原菌污染问题，研究人员开发了超声增强等离子体活化微泡水(MPAW/US)处理技术。该技术通过调控细胞壁降解酶(PG/PME/cel1)和激活水杨酸(SA)信号通路，实现4-log级微生物灭活并显著延缓果实软化，为果蔬绿色保鲜提供了新策略。

　　

樱桃番茄因其营养丰富而广受欢迎，但高含水量和微生物易感性导致采后损失率高达30%-50%。传统化学杀菌剂存在残留风险，而物理方法如冷等离子体直接处理易造成组织损伤。更棘手的是，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌(E. coli)等耐药菌株的出现，使得采后保鲜面临微生物控制和品质维持的双重挑战。

针对这一难题，安徽理工大学公共卫生学院的Zhenyang Hu团队在《Postharvest Biology and Technology》发表研究，创新性地将超声技术与等离子体活化微泡水(MPAW)结合。研究人员通过等离子体放电(400W)和微泡循环系统制备MPAW，结合超声处理(100W)开发出MPAW/US技术，并采用间歇性雾化(MPAW/US-PM)处理樱桃番茄。通过监测微生物数量、品质指标、氧化应激标志物及分子通路，系统评估了该技术的保鲜机制。

主要技术方法

研究选用江苏无锡产"千禧"樱桃番茄，建立MRSA ATCC 43300和E. coli ATCC 8099人工污染模型。采用扫描电镜(SEM)观察表面结构，HPLC测定抗坏血酸(AsA)和番茄红素，qRT-PCR分析细胞壁降解酶基因(PGcat/PMG2.1/cel1)和SA通路基因(NPR1/TGA5/PR1)表达。通过振动模拟(4-18Hz)验证运输稳定性。

3.1 表面杀菌与结构保护

MPAW/US处理使MRSA和E. coli分别降低3.34-log和3.27-log，优于单独微泡(MNB)或等离子体活化水(PAW)。SEM显示处理组接触角减小但表皮无破损，证实其温和杀菌特性。

3.2 微生物动态变化

14天储存期间，MPAW/US-PM组总菌落数(TBC)始终低于5-log CFU/g，而对照组升至6.32-log。对MRSA的抑制效果尤为显著，较对照组降低2.7-log。

3.3 品质保持

MPAW/US-PM使重量损失率降至5.14%(对照组13.89%)，抗坏血酸保留量>45mg/100g。通过抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性(降低67%)和果胶甲酯酶(PME)活性(降低53%)，有效维持果实硬度(15-17N)。

3.4 氧化应激调控

处理组超氧阴离子(O₂^-)和过氧化氢(H₂O₂)含量分别降低42%和38%，丙二醛(MDA)积累减少51%，表明其缓解膜脂过氧化的能力。

3.5 分子机制

关键发现包括：

1. 1.

   下调细胞壁降解基因PGcat和cel1表达(降幅达72%)

2. 2.

   激活苯丙烷代谢途径，使木质素含量提升2.1倍

3. 3.

   诱导SA信号通路关键基因NPR1和PR1上调4.3倍

结论与意义

该研究首次阐明MPAW/US通过三重协同机制实现保鲜：物理杀菌(超声空化效应)、化学调控(ROS/RNS活性分子)和生物诱导(SA通路激活)。相较于传统次氯酸钠处理，该技术无化学残留风险，且处理时间缩短50%。特别值得注意的是，间歇性MPAW雾化可维持"活性氧爆发"效应，这为开发基于物理场协同作用的智能保鲜设备提供了理论依据。研究结果对解决鲜切果蔬微生物安全与品质劣变难题具有重要实践价值，尤其适合高附加值农产品的冷链流通体系。