综述:冷等离子体与精油对果蔬抗菌功能的协同效应

【字体: 时间:2025年09月22日 来源:Food Reviews International 6

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  本综述系统探讨冷等离子体(CP)与植物精油(EOs)协同应用于果蔬保鲜的创新策略。该绿色技术通过破坏微生物细胞膜、诱导氧化应激及清除生物膜等机制,显著提升抗菌效果并延长货架期,为减少采后损失和推动食品系统可持续发展提供新范式。

  

ABSTRACT

水果和蔬菜在全球营养健康体系中具有关键作用,但其易腐性和微生物污染特性导致严重的采后损失,加剧了全球食物浪费和资源消耗问题。开发可持续的保鲜技术对保障粮食安全和降低环境影响至关重要。

协同技术原理

冷等离子体(Cold Plasma, CP)是一种气态电离物质,通过产生活性氧(ROS)、紫外线辐射和带电粒子作用于微生物。植物精油(Essential Oils, EOs)作为天然抗菌剂,其主要成分如萜烯类和酚类化合物具有穿透细胞膜的能力。两者协同使用时,CP先破坏微生物表面结构,增强EOs的渗透性,继而引发细胞内氧化应激反应,导致蛋白质变性和DNA损伤。

作用机制解析

研究表明协同效应主要体现在三方面:首先,CP使微生物细胞膜脂质双分子层发生电穿孔,促进EOs活性成分进入胞内;其次,CP产生的臭氧(O3)和氮氧化物(NOx)与EOs中的酚类化合物共同加剧氧化应激;最后,该组合能有效瓦解李斯特菌(Listeria)和大肠杆菌(E. coli)等病原体形成的生物膜(Biofilm),这对鲜切产品的保鲜尤为重要。

应用效能对比

相较于单一处理方式,CP-EOs联合处理使草莓的霉菌落总数减少3.8 log CFU/g,菠菜货架期延长至14天(对照组为7天)。在苹果表面,协同处理对沙门氏菌(Salmonella)的抑制率高达99.7%,且不会破坏果实表皮蜡质层。值得注意的是,CP处理可降低EOs所需浓度50-70%,有效规避了精油单独使用可能产生的异味问题。

可持续性价值

该技术符合循环经济(Circular Economy)原则:CP工作气体可循环利用,EOs来源于可再生植物资源。生命周期评估(LCA)显示,相较于化学杀菌剂处理,CP-EOs组合可降低38%的碳足迹和52%的水资源消耗,同时避免农药残留带来的生态毒性。

未来挑战与展望

当前技术瓶颈包括CP设备规模化成本较高,以及不同EOs成分与CP参数的匹配优化需求。后续研究需建立针对不同果蔬种类的处理参数数据库,并深入解析活性物质与果蔬基质间的相互作用机制。该协同策略为开发下一代绿色保鲜技术提供了重要理论依据和实践路径。

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