冷源等离子体活化水对蓝莓杀菌机理及贮藏品质的影响

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蓝莓是一种营养丰富的浆果,但由于皮薄、多汁在采后贮藏过程中易受病原菌感染而腐烂,传统上的化学杀菌方法存在化学试剂残留、杀菌效果不理想等缺点。近几年非热杀菌技术成为研究热点,其中冷源等离子体技术由于广谱杀菌效果、无化学试剂残留受到广泛关注,通常冷源等离子体是以气体射流的形式对食品表面进行杀菌处理,但存在处理体积小、杀菌效果不均匀等弊端。近几年,有报道指出冷源等离子体活化水(Plasma-activited water,简称PAW)同样具有优良的杀菌效果,并且具有高效、处理均匀的特点。本文以蓝莓为研究对象,优化了PAW制备工艺;对接种在蓝莓表面的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行杀菌处理,测定了浸泡时间对两种细菌致死率,同时通过扫描电镜、透射电镜、流式细胞术研究了PAW的杀菌机理;最后在常温以及低温两种贮藏条件下对PAW处理后蓝莓的贮藏品质进行了探究,以期为PAW在果蔬杀菌领域实际应用提供理论依据。主要研究结果如下:1.不同电压、频率、处理时间、水处理体积会影响PAW的氧化还原电位(Oxidation reduction potential,ORP)、p H、电导率、臭氧等指标的变化。就处理时间而言,电压8 k V,频率12 k Hz,处理体积30 m L时,ORP、电导率、臭氧含量随处理时间延长而增大,p H呈相反趋势,亚硝酸根含量先上升后下降。处理时间30 min时,ORP为384 m V,p H为3.28,电导率为71.5μs/cm,亚硝酸根含量为0.105μmo L/m L,臭氧含量为0-0.05 mg/L。处理时间50 min时,ORP为435 m V,p H为3.15,电导率为139.5μs/cm,亚硝酸根含量为0.044μmo L/m L,臭氧含量为0.1到0.2 mg/L。根据不同参数下ORP、p H、电导率等指标反应的杀菌效果,综合设备状态,确定优化后参数为电压8 k V,频率12 k Hz,处理体积30 m L,处理时间50 min;光谱检测发现发射光谱以500-900 nm的Ar谱线以及300-390 nm的N2第二正带系谱线为主,在波长777nm还观察到了强氧原子的特征谱线,这进一步验证了PAW中存在活性氧、活性氮,这可能是PAW具有杀菌效果的原因。2.PAW杀菌效果与PAW浸泡时间有关,处理30 min后大肠杆菌、金黄色葡萄球菌致死率开始明显增加,40 min后致死率逐渐减缓,处理70 min后,大肠杆菌、金黄色葡萄球菌致死率达到最大分别为1.716、1.61个对数。扫描电镜结果显示,PAW处理后两种菌细胞膜发生破裂。透射电镜结果显示处理后两种菌原生质体发生聚集,细胞内容物泄露。借助碘化丙啶(简称PI)染色及流式细胞仪检测发现PAW能够破坏两种菌的细胞膜,借助吖啶橙(简称AO)染色及流式细胞仪检测发现PAW能够导致DNA变性。因此,大肠杆菌与金黄色葡萄球菌死亡原因可能与膜结构破坏,内容物泄露以及DNA变性有关。3.在蓝莓贮藏期实验中,PAW处理能很好减少蓝莓表面细菌、真菌数量,并在贮藏过程对微生物的生长有很好抑制作用,常温贮藏第10天PAW处理组细菌、真菌数分别比对照组低0.67、0.62个对数,比水处理组低0.17、2.07个对数。在4℃贮藏25天,PAW处理组蓝莓表面细菌、真菌数量为0、2.93个对数,比对照组低1.54、0.65个对数;在常温、4℃贮藏过程中,PAW处理不影响蓝莓颜色但是能提高蓝莓硬度,在常温贮藏8天,4℃贮藏25天后,PAW处理组蓝莓硬度显著高于对照组、水处理组,PAW处理在常温贮藏条件下能降低蓝莓p H,而在低温条件下对p H影响不大;在常温贮藏后期,与对照组相比PAW处理降低TSS含量,但能很好维持Vc含量。在4℃贮藏后期,PAW处理对TSS影响不大,水处理降低TSS含量,PAW处理整体上能很好保持蓝莓Vc含量,水处理略微降低了Vc含量;在常温贮藏后期,PAW处理整体上能保持总酚含量,减缓花青素的降解,提高蓝莓总抗氧化能力(FRAP),而水处理降低了蓝莓抗氧化能力;在4℃贮藏过程中,与对照组相比PAW处理与水处理整体上能提高多酚、花青素含量,在贮藏第15、20天,PAW处理组提高了蓝莓抗氧化能力,水处理显著降低了蓝莓抗氧化能力(P<0.05)。
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