《Postharvest Biology and Technology》：A comparative study on the effects of cold plasma and high-voltage electrostatic fields in assisting the near-freezing temperature storage of goji berries
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冷等离子体与高电压静电场联合间歇处理可有效抑制戈壁果近冰点储存中的冻害和微生物生长，通过降低电解质泄漏、MDA积累及维持抗氧化酶活性实现细胞膜保护。间歇性冷等离子体（16kV）效果优于高电压静电场（100kV/m），显著延长货架期。
陈兰|刘建宇|王海芬|孙彦龙|孔凌福|王美君|关文强|李丽梅|赵松松
农业农村部农产品低碳冷链重点实验室，天津商业大学，天津300134，中国
摘要
本研究旨在比较冷等离子体（CP）和高压静电场（HE）单独处理及间歇处理对枸杞在接近冰点温度（NFT）储存期间品质的影响。结果表明，在所选参数下（CP：10 kV和16 kV；HE：100 kV m?1和300 kV m?1），这两种处理方式均提升了枸杞的储存品质。特别是，16 kV的间歇性CP处理（CP-I-16）和100 kV m?1的间歇性HE处理（HE-I-100）减少了冻伤和总活菌数，从而降低了储存过程中的果实损耗。此外，这些处理显著抑制了果实的呼吸速率，减轻了重量、硬度、颜色和总可溶性固体的损失。同时，CP-I-16和HE-I-100处理增强了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性，并保持了总酚类、黄酮类和抗坏血酸的含量。这些变化缓解了膜脂质过氧化，表现为相对电解质泄漏减少、丙二醛积累降低以及细胞结构完整。综合评估表明，CP-I-16的效果优于HE-I-100。总体而言，CP-I-16和HE-I-100处理可作为提高NFT条件下枸杞储存品质的有效辅助策略。
引言
中国枸杞（Lycium barbarum L.），又称“枸杞果”，属于茄科（Solanaceae）的枸杞属植物（Jatoi等，2017），广泛分布于中国西北部、东南欧和地中海地区（Pedro等，2019）。枸杞以其丰富的抗氧化化合物（主要是酚类）、多糖和膳食纤维等功能性成分而闻名（Fatchurrahman等，2022），这些成分赋予了它多种益处，包括抗氧化活性、增强免疫力以及降低血糖（Niveditha等，2021；Amagase和Farnsworth，2011）。由于呼吸强度高、水分含量高、果皮薄且细胞结构强度低，新鲜枸杞容易受到机械损伤和微生物感染（Liu等，2022）。因此，通常需要将其干燥或加工成饮料（Ma等，2023），但这会导致功能性成分的损失（Zhang等，2021；Fratianni等，2018；Du等，2023）。近年来，由于其优异的营养成分和独特的感官特性，新鲜枸杞越来越受欢迎，被广泛认为是“超级水果”（Zhang等，2021）。尽管食用枸杞的最佳方式是新鲜的，但其采后生理特性使得长途运输和长期储存具有挑战性。因此，开发安全有效的保鲜方法以延长枸杞的储存期至关重要。
为了减缓果蔬的采后生理代谢并抑制微生物繁殖，低温储存是保持果蔬新鲜度和延长储存期的最常用方法之一（Stonehouse，Evans，2015）。一般来说，在组织不冻结的前提下，储存温度越低，果蔬的储存效果越好。近年来，许多学者研究了在接近冰点（FP）的温度下储存果蔬的效果，例如接近冰点温度（NFT）储存。研究表明，这种储存策略在保持新鲜度和延长新鲜食品的储存期方面是有效的，例如在葡萄（Yang等，2024）、油桃（Zhao等，2019a）、甜樱桃（Zhao等，2019b）、杏子（Yang等，2021）、西梅（Ma等，2022）、番石榴（Xiao等，2022）和新鲜肉类（Zhu等，2016）的研究中得到了验证。然而，在NFT条件下储存时，由于冷藏设施中的温度波动、机械振动以及农产品之间的固有差异等因素，果蔬容易发生过冷失效和冻伤。这些因素不仅会不利地影响储存品质，还限制了NFT储存的实际应用（Jiang等，2025；Chaves和Zaritzky，2018）。此外，虽然低温可以抑制微生物的生长和繁殖，但并不能使其失活。某些耐寒病原菌在低温下的繁殖仍然是影响果蔬储存品质的主要因素。因此，开发一种能够在保持果蔬过冷状态的同时发挥杀菌作用的辅助技术对于扩展NFT储存的应用前景至关重要。
最近，各种非热物理场辅助保鲜技术，如高压静电场（HE）和冷等离子体（CP），已被证明对保持果蔬的储存品质有显著积极效果（Zhao等，2023；Mohammad等，2022；Du等，2023；Zhou等，2022）。在HE处理下，水分子形成冰晶核所需的能量障碍降低（Fallah-Joshaqani等，2025；Jha等，2017）。具体来说，猪肉的过冷点（SCP）和葡萄的FP分别降低了2.6℃（Xanthakis等，2013）和0.7℃（Zhao等，2025）。同时，HE由于电穿孔、电击穿和电解产物的作用，表现出优异的非热杀菌效果（Gan等，2024；Dalvi-Isfahan等，2023）。例如，Huang等（2020）报告称，鲶鱼片在30 kV下处理15分钟后，腐败细菌的生长受到抑制。此外，先前的研究还表明，HE处理对保持果蔬在储存期间的品质有积极作用，如降低呼吸强度和重量损失（Atungulu等，2004）、保持果实硬度（Kao等，2019）以及保持良好的感官和营养品质（Zhao等，2023；Mohammad等，2022）。
作为一种新型的非热且环保的技术，在食品加工行业中具有巨大潜力，CP已成为果蔬采后保鲜的研究热点（Shanker等，2023）。在CP生成过程中，工作气体通过高能输入被电离，这一电离过程会引起各种物理和化学效应——包括活性氮物种（RNS）和活性氧物种（ROS）的形成，以及冲击波、紫外线和电液空化的产生（Moreau等，2008；Jiang等，2014）。研究表明，CP具有优异的微生物灭活活性，这归因于ROS/RNS引起的DNA损伤和细胞表面蚀刻（Segura-Ponce等，2018；Dalvi-Isfahan等，2023）。此外，由电离气体产生的正离子和自由电子在施加的电场下发生离子迁移和碰撞积累，在电极板处产生定向气流（即离子风），速度范围从0.1到几米/秒（Dalvi-Isfahan等，2023）。这种离子风可以扰乱食品表面的边界层，提高预冷效率。最近的研究还表明，CP可以改变新鲜农产品的代谢特性，增强其对衰老和不良环境压力的耐受性，从而保持其生理品质（Sruthi等，2021）。具体效果包括：（1）保持感官品质，如颜色、硬度、总可溶性固体（TSS）和抗坏血酸（AsA）（Zhou等，2023）；（2）通过调节呼吸代谢途径降低果实的呼吸速率（He等，2025）；（3）促进酚类化合物的合成，从而保持果实品质并抑制微生物生长（Zhou等，2023）；（4）诱导氧化应激并增强果蔬的抗氧化能力，从而延长储存期（Du等，2024；Tappi等，2017）。
尽管HE和CP都是基于电场的技术，但它们在保鲜中的作用机制存在根本差异。HE主要通过调节水分子的成核能量障碍来抑制冰晶形成，并利用电穿孔效应来灭活微生物。相比之下，CP主要依靠多种效应，包括活性氧/氮物种引起的氧化损伤、伴随的紫外线辐射以及微生物细胞表面的物理蚀刻来实现保鲜。这些机制的差异表明，HE和CP在辅助枸杞NFT储存时可能会产生不同的效果。然而，现有研究中尚未系统比较这些效果。此外，关于果蔬的HE或CP处理的现有研究大多采用一次性处理方法（Zhao等，2023；Gan等，2024）。考虑到HE维持的过冷状态的亚稳态以及CP中关键活性颗粒的短半衰期（通常只有几分钟）（Dalvi-Isfahan等，2023；Oladipupo等，2020），单次处理可能提供的保鲜效果有限。因此，本研究的目的是系统比较不同处理模式（例如，单独处理、间歇处理）下CP和HE处理对枸杞在NFT储存期间品质的影响，并使用主成分分析（PCA）筛选出最佳处理方案。此外，本研究还旨在初步阐明HE和CP处理在调节枸杞细胞膜系统和抗氧化防御系统完整性方面的机制差异，从而为优化NFT保鲜中的非热技术提供理论见解和技术支持。
部分摘录
枸杞材料
枸杞果实（Lycium barbarum L. cv. Ningqi 5）在最佳成熟阶段（重量=1.0–1.4克，果实长度=1.8–2.2厘米，可溶性固体含量=24–25%）从中国中卫的中宁枸杞种植基地收获。果实被放入塑料箱中，并立即通过冷链（4–6℃）空运至天津商业大学的冷冻和冷藏实验室。果实大小和颜色均匀，无物理损伤
枸杞的FP和SCP
在没有电场的情况下，枸杞的FP和SCP分别为-3.1℃和-6.4℃。在HE和CP组中，FP和SCP均有所降低，且降低程度因处理方式而异（图2）。对于CP组（图2A），10 kV的强度将枸杞的SCP降低到最低-7.2℃，有效扩大了枸杞的冰温区间。同样，在16 kV下，FP（-6.1°C）和SCP（-6.7°C）也保持在较低水平
讨论
NFT储存作为一种极具前景的延长新鲜枸杞采后保质期的策略，在实际应用中受到冻伤风险的限制（Jiang等，2025；Chaves和Zaritzky，2018）。本研究结果表明，与对照组（CK组）相比，HE和CP处理均降低了枸杞的FP和SCP（图2），从而扩大了冰温区间。类似的研究结果也在葡萄（Zhao等，2025）和猪肉（
结论
数据显示，在所选参数下（CP：10 kV和16 kV；HE：100 kV m?1和300 kV m?1），单独处理和间歇处理均提升了枸杞的储存品质。除了300 kV m?1的HE处理外，间歇处理在所选强度下比单独处理更有效。特别是，间歇性CP（16 kV）和HE（100 kV m?1）处理通过抑制微生物活性等方式降低了枸杞在NFT储存期间的损耗率
CRediT作者贡献声明
刘建宇：资源、方法学、调查、正式分析。陈兰：写作——初稿撰写、方法学、调查、正式分析、数据管理。赵松松：监督、项目管理、资金获取。李丽梅：调查。关文强：监督。王美君：资源、资金获取。孔凌福：可视化、正式分析。孙彦龙：可视化、方法学、概念化。王海芬：调查、正式分析、数据管理。
利益冲突声明
我们希望提交题为“冷等离子体和高压静电场在辅助枸杞接近冰点温度储存中的效果比较研究”的手稿，希望其在“采后生物学与技术”期刊上发表。提交该手稿不存在利益冲突，所有作者均同意发表。我代表我的合作者声明，这项工作
致谢
本工作得到了国家重点研发计划（2024YFD1600303）、中国博士后科学基金（2025M773016）、天津市科技计划项目（24YDTPJC00130）、银川市科技计划项目（2025XT06、2025NY12）以及中央政府指导宁夏地方科技发展基金（2026FRF05001）的支持。
