《Food Research International》：Cold plasma-mediated pesticide residue reduction and quality attribute modulation in cinnamon revealed by volatilomics and untargeted metabolomics
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•冷等离子体技术在肉桂中实现了双重杀虫剂去除和品质改良。•结构修饰促进了与香气相关的挥发性化合物的释放。•代谢组学识别出CP诱导的香气品质变化的关键标志物。•非靶向代谢组学揭示了与碳水化合物相关的代谢物变化。•冷等离子体技术提高了抗氧化能力，同时保持了抗菌功能。引言Cinnamo
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冷等离子体技术在肉桂中实现了双重杀虫剂去除和品质改良。
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结构修饰促进了与香气相关的挥发性化合物的释放。
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代谢组学识别出CP诱导的香气品质变化的关键标志物。
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非靶向代谢组学揭示了与碳水化合物相关的代谢物变化。
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冷等离子体技术提高了抗氧化能力，同时保持了抗菌功能。
引言
Cinnamomum cassia Presl 是一种重要的天然香料，广泛用于食品加工和调味，在烘焙食品、饮料、肉类产品及复合调味料中提供独特的风味（Kahar 等，2024）。它富含挥发性芳香化合物、多酚和黄酮类物质，其精油的成分和含量常被视为评估肉桂品质的重要指标（Imaz 等，2023）。随着消费者对天然香料品质和安全性的要求日益提高，肉桂在食品工业中的使用范围不断扩大。为了控制害虫和疾病，生产过程中常使用有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类等杀虫剂。然而，由于肉桂树皮表面粗糙、多孔且比表面积大，杀虫剂容易被吸附并在种植、采后储存和运输过程中残留（Amalraj 等，2017）。杀虫剂残留不仅影响肉桂产品的安全性，还会因严格的残留限量规定而限制国际贸易。因此，开发高效且安全的杀虫剂残留控制技术同时保持产品质量至关重要。
目前，去除食品中杀虫剂残留的传统方法主要包括物理洗涤、热处理、化学氧化和生物降解（Kariyanna 等，2024）。然而，物理洗涤对于渗透到食品组织内部或被强烈吸附的杀虫剂效果有限。化学处理可能带来二次污染的风险，并对食品风味品质产生不利影响。酶法或微生物降解通常需要较长的处理时间、较高的成本且稳定性不足。近年来，非热处理技术如超声波、紫外线照射、脉冲电场和高压水力等技术在食品安全控制中得到广泛应用（Alenyorege 等，2018；Azam 等，2020，Azam 等，2021；Yu 等，2024）。不过，这些技术某些方面可能会影响感官品质或营养成分，尽管能提高杀虫剂降解效率。因此，开发结合高效降解与品质保持的新绿色加工技术成为食品安全领域的重要研究方向。
冷等离子体（CP）作为一种新兴的非热处理技术，因其处理温度低、反应迅速且无化学残留而受到广泛关注，适用于食品杀菌、生物活性成分调节和杀虫剂残留降解（Shishir 等，2025；Umair 等，2023；Yang 等，2025；L. Zhu 等，2026）。CP 由部分电离的气体组成，在放电过程中可生成大量活性氧（ROS）和活性氮（RNS），包括高活性粒子如 ·OH、1O?、O? 和 O??·，以及紫外光子和带电粒子（X. Li 等，2021；Nasiru 等，2021；Shen 等，2023）。这些活性成分能够攻击杀虫剂分子中的酯键、苯环及含硫或磷的功能基团，引发氧化、键断裂和环 opening 反应，从而使杀虫剂分子逐步降解为毒性较低或无毒的小分子（Sojithamporn 等，2023）。先前的研究表明，CP 对多种杀虫剂（包括吡虫啉、氯吡硫磷、氧乐氰酯和敌敌畏）具有良好的降解效果（Liu 等，2025）。
CP 处理不仅仅是去除杀虫剂残留的过程，其效果还涉及安全性提升和品质变化。处理功率、处理时间、气体组成及样品表面特性共同影响活性物质的生成、迁移和反应强度，从而决定了杀虫剂降解效率及品质变化程度（Zhou, Hu 等，2024；Y. Zhu 等，2020a）。将 CP 技术应用于不同食品时，应根据材料特性和目标残留类型进行参数优化，而不能简单地采用固定条件（B. Li 等，2024；H. Li 等，2026）。研究表明，适当的 CP 处理通常能减少污染或促进有益成分的释放，同时保持食品品质（Bai 等，2024，2025；Pan 等，2022）。Kahar 等报告指出，针板式 CP 处理可显著降低肉桂中的酵母和霉菌数量，高处理强度下可完全灭活微生物；处理还降低了水分活性并增加了总酚含量，但对颜色和精油组成影响不大（Kahar 等，2024）。同样，等离子体处理未明显恶化杏仁（Shirani 等，2020）和红辣椒粉（Lee 等，2020）的口感或感官品质。但过高的处理强度可能导致表面蚀刻和微观结构变化（Lee 等，2020；Yang, Ju 等，2024），并可能流失部分挥发性化合物，从而影响产品风味和质地（Yang, Ma 等，2024；Zhou, Zhou 等，2024；Y. Zhu 等，2020b）。相反，适度表面蚀刻可能促进细胞壁或细胞膜的破裂，增加酚类和黄酮的释放（Wiktor 等，2020；De Morais 等，2024；Garimella & Pradhan，2024）。这些结果表明，CP 处理对食品品质的影响明显依赖于处理强度和基质类型。因此，合理调控处理条件对于实现高效杀虫剂残留降解和保持品质稳定性至关重要。
本研究采用干燥的肉桂树皮片作为处理材料，评估 CP 作为采后处理方法减少杀虫剂残留的可行性。为确保初始残留水平一致并便于不同等离子体条件间的定量对比，处理前向肉桂样品中添加了八种代表性的杀虫剂。研究了处理功率和时间对残留杀虫剂的影响，随后评估了表面特性、水分分布、颜色、抗氧化活性、抗菌活性、挥发成分和非挥发性代谢物。从杀虫剂残留控制和品质保持的角度评估了 CP 在肉桂加工中的潜在应用。这项对照研究为评估 CP 作为香料中杀虫剂残留非热控制方法提供了实验基础。
章节片段
实验材料
肉桂样品购自中国安徽省亳州市的当地市场。所使用的杀虫剂标准品（包括敌敌畏、二嗪农、马拉硫磷、氯吡硫磷、Endosulfan、Boscalid、Cypermethrin 和 Azoxystrobin）均为分析级，购自上海 ANPEL Laboratory Technologies Inc。色谱级甲醇、乙腈、正己烷、三氯甲烷、吡啶、烷烃标准混合物（C7–C40）、正烷烃、Adonitol、甲氧胺盐酸盐、3-辛醇（无水）
CP 处理对杀虫剂残留降解效率的影响
选择了八种具有不同化学结构的杀虫剂作为研究对象，包括四种有机磷类杀虫剂、一种有机氯类杀虫剂、一种拟除虫菊酯类杀虫剂、一种羧酰胺类杀菌剂和一种唑类杀菌剂。它们在化学结构、挥发性和疏水性上的差异为比较不同杀虫剂类别的降解行为提供了依据，也可能解释其对 CP 处理的不同反应（尽管 CP 通常…）
结论
本研究系统评估了 CP 处理对肉桂中杀虫剂残留降解和品质的影响。CP 减少了处理后肉桂树皮中八种目标杀虫剂的残留量。平均降解百分比随处理功率和时间的增加而上升。在所考察的条件中，1.3 kW 的处理功率下处理 10 分钟产生的平均降解百分比最高。CP 处理还改变了…
作者贡献声明
Siyao Liu: 起草初稿、数据可视化、方法论设计、实验设计、概念构建。Danni Yang: 起草初稿、数据可视化、方法论设计、实验设计、数据分析。Li Zhang: 方法论设计、数据分析。Xingping Zheng: 方法论设计、数据分析。Lilang Li: 方法论设计、数据分析。Yu Wang: 方法论设计、数据分析。Chenguang Zhou: 起草审稿及编辑、项目协调。Xiaobo Zou: 监督、资金争取。
利益冲突声明
作者声明没有已知的会干扰本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢以下机构的财政支持：国家重点研发计划（编号 2024YFF1106100）、国家自然科学基金（编号 32572638）、贵州省科学技术项目（编号 QKHCG [2025] ZD112）、江苏大学本科创新训练计划（编号 X2026102991006）、江苏大学高级人才计划
Siyao Liu|Danni Yang|Li Zhang|Xingping Zheng|Lilang Li|Yu Wang|Chenguang Zhou|Xiaobo Zou
