冷等离子技术在果蔬类食品加工中的利用2024-10-21

果蔬类产品中含有人体所必须的一些维生素、无机盐、生物酶及植物纤维，是人类赖以生计必不成少的食品。世界卫生组织汇报显示，每人每天食用400 g以上果蔬，不仅能有效削减微量营养元素的不足，还能够削减慢性疾病的产生。果蔬类食品拥有成熟期集钟注产量大、水分含量高档特点，增长了后续加工环节的难度。

冷等离子（cold plasma,CP）是一种新型的非热加工技术，正逐步被全球食品钻研者关注。CP中含有带电粒子和活性物质可对食品组分产生影响，因其拥有操作单一、绿色环保、处置前提和善等特点，已在农业、医学、机械加工、化工等领域中得到宽泛使用。

以CP技术在食品加工方面的利用为切入点，沉点分析该技术在果蔬类食品中的钻研进展和利用近况，提出其存在问题及未来钻研方向，为CP技术在食品加工中的利用和推广提供参考和思路。

1 CP技术介绍

1.1 CP概想及分类

等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为重要成分的物质状态，常被视为物质的第四态，即电离了的“气体”。由于电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相称，这种高度电离、宏观上呈中性的气体叫等离子体。

凭据等离子体中活性粒子的相对温度，可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体中粒子温度高于108～109K，低温等离子体又分为热等离子体和CP这2种，热等离子的温度在上千甚至数万开，而CP的温度在100～1 000 K之间。食品加工中重要选取CP技术。

1.2 CP的放电大局及其作用机造

CP的引发装置是CP产生的关键。凭据CP引发装置大局分为电晕介质放电（corona discharge,CD）、常压辉光介质放电（glow discharge at atmospheric pressure,GDAP）、介质反对放电（dielectric barrier discharge,DBD）和常压等离子体放电（atmospheric pressure plasma jet discharge,APPJD）。图1为这4种引发装置系统示意图。

CD装置选取惰性气体（氦气和氩气）经黄铜管从分列呈钉齿状的针式钍状孔出来，在电晕点左近的气体被引发成CP。呈钉齿状分列物能够选取高压互换电、直流电或者脉冲电压。GDAP选取氦气作为引发气体，利用一个很大的距离作为反对介质，接通电源后，带电粒子荟萃在绝缘体表表，绝缘介质间会形成电势差。在这种装置中，绝缘介质至少需挡住一个电极。DBD装置蕴含2个金属电极及绝缘介质，绝缘介质面积大于金属电极，在绝缘介质的反对下，电流无法通过两极板，给两电极板上参与电压，绝缘介质间的气体味形成等离子体。APPJD装置由电极和接地电极（环形）组成，高速气流从2个电极间形成的空间穿过后，在喷嘴处与周围环境中气体分子产生碰撞形成等离子体。

图1 CP的放电大局

1.3 影响CP作业成效的成分

CP作业成效与载气类型、处置食品自身状态、设备结构大局等成分有关。

常用的载气类型为空气、惰性气体、氦气、氧气及多衷禅体混合组合�？掌浅杀咀畹汀⒆畛Ｓ玫脑仄��？掌诜诺绻讨谢嵋⒊苫钚缘突钚匝�，其在粉碎入侵微生物、退化细胞都有肯定作用。惰性气体不变性强，在与食品接触时对食品成分影响较幼，较大水平地维持了食品原有品质。

处置食品自身状态重要指食品表表粗糙水平、水分、存在状态等。食品表表粗糙水平能够影响CP中活性物质的攻击成效;CP作用在水分较高的食品上，会产生过氧化氢自由基、超氧阴离子和其他活性氧化物质，导致食品成分氧化作用加强；活性物质能与液体食品成分接触，对穿透深杜装响不大，而固体食品中水分、孔隙率、成分等成分会影响活性物质的穿透能力，进而影响CP作业成效。

设备结构大局的影响重要体此刻对冷等离子束流速的影响。通常来说，低流速气体中半衰期短的活性物质难以达到食品内部，CP作业成效较弱，而增长气体流速会增长活性物质与食品成分相互作用的概率，但过高的气体流速会缩短活性物质在食品中的停顿功夫，从而减弱CP作用成效。

2 CP技术在食品加工中的利用

2.1 干燥前预处置

干燥前传统预处置方式通常选取化学液体浸泡、切分、扎孔、漂烫等步骤，在处置时存在汁液流失，易受微生物侵染等问题。CP技术处置果蔬类食品时，可与食品表表的水分作用，产生蚀刻，形成微孔，突破食品表表蜡质层的故障，加快干燥过程。Ashtiani蹬爪用CP技术先对葡萄进行预处置再进行热风干燥，钻研发现与通例干燥技术相比，随着预处置功夫的增长，干燥功夫和能耗也都在削减，预处置50 s时，能缩短干燥功夫26.27%，削减能耗26.30%。

CP技术在处置食品物料时，物料内的细胞结构会受到分歧水平的危险或与其产生反映，造成物料成分产生分歧水平的变动。Zhou等利用CP技术处置枸杞时发现，与未处置干燥相比，枸杞中总酚和总黄酮含量随着预处置功夫的增长出现先增长后削减趋向，相宜的CP预处置功夫能够提高总酚和总黄酮的含量。此结论在火龙果、石榴汁、红枣和捞赢的试验中也有一样的报路。

然而，由于CP技术作用于食品物料表表，一部门学者以为CP技术对食品物料色彩有轻微或者没有影响，如辣椒、柑橘皮。而Kashfi等对薄荷进行试验发现，CP中的自由基会穿透物料表表，与内部的活性物质产生反映，加剧色彩褐变水平，红菊苣和捞赢中也有类似结论报路。

2.2 保鲜

化学保鲜技术是果蔬贮藏保鲜常用伎俩，但存在残留量高、剂量比例节造精度差等问题。CP技术在进行果蔬保鲜时，拥有处置功夫短、处置温度低、能较好保留果蔬内营养成分的特点，受到钻研者的宽泛关注。张勇等利用CP技术进行西兰花的保鲜试验发现，处置过的西兰花贮藏15 d的品质相当于未处置贮藏11 d的品质。Tappi等钻研发现，使用CP技术处置哈密瓜与未处置组相比，试验组的贮存功夫显著变长。

CP可有效削减乙烯、乙醇等代谢物产生，诱导果蔬气孔减幼，降低果蔬呼吸强度，延缓变色凋落。王照琪等在进行猕猴桃保鲜试验时发现：未处置猕猴桃切片造就48 h时，果实起头凋落，失水皱缩严沉；造就72 h时，果实齐全凋落，失落食用价值；而处置后的猕猴桃片造就72 h，果实色彩鲜绿，边缘组织与果皮衔接缜密，失水皱缩景象不显著。

由于CP处置可催化介质气体形成多种活性基团和粒子，这些基团和粒子能与微生物氧化反映产生H2O和CO2，抑造微生物的呼吸作用，耽搁果蔬保鲜。潘越等进行幼白杏保鲜试验发现，CP处置杏果的硬度为未处置组的1.5倍，VC和多酚含量别离是未处置组的1.4和1.2倍。任洁等在进行番茄保鲜试验发现，与未处置组相比，CP处置可维持较好的硬度，维持较高的总酚、可滴定酸和可溶性固形物的含量，延缓呼吸速度的升高。

2.3 杀菌

CP对操作环境无特殊要求，并且引发电压虽高但不会产生过多热量，温度不会显著升高。因而，CP作为一种新的杀菌方式拥有极大的发展潜力。Ziuzina等利用CP技术别离对圣女果处置10,60和120 s后发现，其表表的沙门菌、大肠杆菌、单细胞增生性李斯特菌别离从初始菌落的3.1,6.3和6.7 lg(CFU/g）削减至检测限。赵莹等进行草莓杀菌试验发现，CP可使草莓表表的菌落总数由3.64 lg(CFU/g）降至0.83 lg(CFU/g），杀菌率达99.8%。萧文宇等对捞赢进行杀菌试验发现，与未处置组相比，细菌菌落总数降落1.09 lg(CFU/g），果实表表的灰霉菌、链格孢菌与酵母数量别离降落2.02,1.47和1.43 lg(CFU/g）。CP处置可有效抑造果蔬表表微生物的成长。

2.4 农药降解

CP在电压作用下，可对果蔬表表残留的农药分子进行解离，形成自由基、活性种类和不不变的化合物，达到降解果蔬表表农药残留的主张。Sarangapani等对捞赢施加80 k V和5 min CP处置发现，捞赢表表的啶酰菌胺和吡虫啉别离削减约80%和75%。Karaca等钻研发现利用CP处置无籽鲜葡萄贮藏36 d后，啶酰菌胺、甲基嘧啶胺、嘧菌环胺、环酰菌胺和异菌脲浓度别离削减46.2%,51.6%,34.7%,64.5%和23.9%。

2.5 食品蛋白改性

CP中的活性氧、活性氮是蛋白质改性的关键成分，这些成分能够诱导蛋白质中的化学键形成、氨基酸侧链氧化、多肽链之间交联等，可在无表源化学试剂或酶的前提下扭转天然蛋白质职能结构，进而达到改善蛋白质职能的作用。Zhang等利用CP处置豌豆蛋白，了局发现处置后豌豆蛋白的三级结构有部门发展，表表疏水性增长，推进蛋白质间形成荟萃体，同时在加热过程中，蛋白荟萃体味通过疏水和氢键之间的相互作用，形成更不变的三维凝胶网络，改善了蛋白的凝胶性质。王然等对大豆蛋白施加50 W和60 s的CP处置，了局发现与对照组相比，大豆蛋白的α-螺旋含量从31.93%降落到23.56%，三级构象变得更为紧凑，表表机能、持水能力和持油能力都显著提高，游离疏基含量从9.77μmol/g蛋白增长到17.76μmol/g蛋白，表表疏水性从2 330.9增长到3 680.7。

3 结语

CP技术已被宽泛利用于果蔬类食品加工等方面。CP技术拥有低温、短时、粉碎性幼、无残留蹬着点，不仅是高质量果蔬类食品加工的首选方式，也是当下提升食品附加值的趋向。随着在线监测、人为智能等现代技术的不休引进，人们对食品加工领域的需要也不休提升，未来CP技术在食品加工出产利用中将会拥有更辽阔的发展领域。

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