综述：冷等离子体技术在食品中的安全性评估：从分子修饰到毒理学分析

本综述系统探讨了冷等离子体（CP）技术在食品加工中的安全性，重点分析了其活性氧氮物种（RONS）对营养成分（如蛋白质、植物化学物）的分子修饰机制，以及通过体外（细胞实验、Ames试验）和体内（节肢动物、脊椎动物、哺乳动物模型）毒理学实验验证的安全性评价框架，为CP技术在食品工业的标准化应用提供了理论依据。

　　

冷等离子体技术与食品安全的深度解析

引言

在社会发展背景下，食品安全问题已成为全球公共卫生的重大挑战。构建安全可控的食品供应链系统至关重要，而传统加工技术可能改变食品的营养价值、感官特性及风味，甚至产生有害化合物。因此，开发能确保全面安全性的创新食品加工系统迫在眉睫。冷等离子体（CP）技术作为一种非热加工方法，在非平衡热力学条件下操作，通过精确调控放电参数生成高密度活性氧氮物种（RONS），因而在微生物灭活方面展现出巨大潜力。CP是物质的第四态，通过向气体施加能量产生，其生成方法包括电晕放电、介质阻挡放电（DBD）、辉光放电、射频放电、大气压等离子体射流（APPJ）、滑动弧放电和针型反应器等。

CP与关键食品营养素的相互作用

CP处理对食品基质具有双重生物效应：一方面诱导生物分子的非热修饰，另一方面实现微生物灭活功效。这种物理化学相互作用对动物源性和植物基食品产生差异化影响，为调控非热加工中灭菌效率与营养保留的平衡奠定了理论基础。在动物源性食品中，CP处理可减少微生物负荷并增强蛋白质构象特性；而在植物基食品中，适度CP处理能提高植物化学物的生物利用度并减弱抗营养因子。然而，高强度处理可能导致营养降解和品质劣变。

CP刺激环境下食物过敏的变化

食物过敏是全球性食品安全问题，主要由免疫球蛋白E（IgE）依赖的I型超敏反应介导，表现为哮喘、咳嗽、呕吐、腹泻、瘙痒、血管性水肿等症状，甚至可能导致过敏性休克等严重后果。流行病学调查显示，“八大”过敏原——牛奶、鸡蛋、小麦、大豆、花生、坚果、鱼类和甲壳类贝类（图2B）——是主要致敏食物。CP处理通过活性物种介导的结构改变，诱导食物过敏原的构象修饰，从而降低其致敏性。

CP处理后食品的安全性评价

CP技术因其有效的灭菌能力和食品修饰功能而在食品工业中得到广泛应用。因此，评估CP处理食品的潜在毒性是确保该技术在食品工业中安全工艺开发和商业应用的关键。需要更全面地研究CP引起的成分变化及其后续的体外/体内影响（表4，图3）。目前的研究在细胞毒性和遗传毒性方面得出了多样化的结果，这些毒性评价的差异主要源于模型系统和处理参数的不同。通过跨物种的体外（细胞实验和Ames试验）和体内（节肢动物、脊椎动物和哺乳动物）实验相结合的综合毒理学研究，全面评估了CP技术相关的潜在毒理学风险。

挑战与未来趋势

尽管CP技术在食品中的应用已进行了大量研究，但仍存在若干挑战。首先，加工参数的优化对最小化对食品营养和感官属性的影响至关重要。CP的有效性因加工设备、方法和参数（包括工作时间、气体流速、电压、功率、电流供应以及样品与高压电极之间的距离）的不同而变化。其次，CP与食品成分相互作用的机制尚未完全阐明，需要更深入的研究来揭示其分子水平的作用途径。未来研究应聚焦于标准化处理参数、开发新型CP设备以及探索CP与其他技术的协同效应，以推动其在食品工业中的广泛应用。

结论

本综述系统评估了CP技术在食品安全领域应用的潜力和现存挑战。在营养组分方面，适度CP处理可降低肉类产品的微生物负荷并增强蛋白质构象特性，同时提高植物基食品中植物化学物的生物利用度并减弱抗营养因子。然而，高强度处理可能诱导营养降解和品质劣变。通过活性物种介导的结构修饰，CP能有效降低过敏原的致敏性。综合毒理学评价为CP技术的安全性提供了多维验证。未来研究需要解决标准化、机制阐明和技术整合等挑战，以促进CP技术在食品工业中的安全应用。