低溫等離子體技術(shù)在食品殺菌中應(yīng)用的研究進(jìn)展

張關(guān)濤，張東杰,2,3, ，李 娟, ，王洪江，金露達(dá)，關(guān)宇航，徐敏琳

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江省雜糧加工及質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，黑龍江大慶 163319；3.國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心，黑龍江大慶 163319）

隨著人民生活水平的提高，消費(fèi)者不僅期望獲得值得信賴的安全食品，對(duì)食品新鮮度、風(fēng)味和質(zhì)地也提出了更高的要求。近年來(lái)，為了最大限度地保持食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，國(guó)內(nèi)外科研工作者利用一系列非熱加工技術(shù)與裝備，深入研究食品加工從傳統(tǒng)“熱加工”向“冷加工”的變革與創(chuàng)新[1]。目前，新鮮果蔬、生鮮海鮮、肉及家禽制品等生鮮及熱敏性食品采用的傳統(tǒng)熱殺菌包裝技術(shù)，存在殺菌不徹底、破壞營(yíng)養(yǎng)成分、消耗大量的人力、物力、財(cái)力以及產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，很多研究人員提出采用冷鏈物流貯藏，但由于微生物傳播途徑廣泛，仍有大量微生物繁殖引起食品腐敗變質(zhì)。因此，食品工業(yè)正在尋求一種新型的冷殺菌技術(shù)來(lái)滿足消費(fèi)者對(duì)食品新鮮度和安全性的要求。

低溫等離子體技術(shù)作為國(guó)際上一種最新的食品冷殺菌技術(shù)，利用食品周圍介質(zhì)產(chǎn)生光電子、離子和自由基等活性物質(zhì)，對(duì)食品中微生物的抑制和化學(xué)農(nóng)藥的降解具有獨(dú)特的作用。與目前廣泛采用的熱源等殺菌技術(shù)相比，低溫等離子體技術(shù)在殺菌過(guò)程中具有安全、高效、產(chǎn)生的活性物質(zhì)能高效殺菌且不易殘留等巨大優(yōu)勢(shì)，特別適用于生鮮及熱敏性食品的冷殺菌。因此，研究低溫等離子體技術(shù)對(duì)生鮮食品的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，具有關(guān)鍵的技術(shù)突破和巨大的開(kāi)發(fā)空間。本文以介紹低溫等離子體為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)地論述了低溫等離子體的形成機(jī)理和技術(shù)特點(diǎn)，分析影響其殺菌效率的因素及提高殺菌效率的技術(shù)條件，并在此基礎(chǔ)上著重從抑制微生物生長(zhǎng)維持食品新鮮度，歸納了該技術(shù)在食品（新鮮果蔬、生鮮海鮮、肉及家禽制品等）中的應(yīng)用，展望了該技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)提高低溫等離子體技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用具有重要的意義。

1 低溫等離子體的概述

1.1 等離子體的概念

等離子體（Plasma）是一種導(dǎo)電流體，它被稱為是繼傳統(tǒng)固體、液體和氣體之外的第四種物質(zhì)狀態(tài)，理化性質(zhì)與其它三種物質(zhì)狀態(tài)截然不同，通常也稱其為“等離子態(tài)”[2]。等離子體可由任何中性氣體在外界高能量作用下電離為高能狀態(tài)的帶電粒子、中性粒子及各種自由基組成的高度電離的混合氣體，電離過(guò)程中，正負(fù)離子數(shù)值相等且總是以一種成對(duì)的方式出現(xiàn)，整體呈電中性狀態(tài)，故稱為等離子體[3-4]。

1.2 等離子體的分類

等離子體的發(fā)生過(guò)程伴隨能量傳遞，按照電離能力、離子和電子溫度的熱平衡狀態(tài)可分為高溫等離子體和低溫等離子體[5-6]。熱平衡狀態(tài)下，電子和離子溫度達(dá)106～108K，稱為高溫等離子體[7]。非熱平衡狀態(tài)下，離子溫度低于電子溫度且整個(gè)體系宏觀上表現(xiàn)為常溫[8-9]，稱為低溫等離子體。目前，通過(guò)加熱、電場(chǎng)、高能射線等方式可以激發(fā)產(chǎn)生等離子體[10]，根據(jù)其放電方式可分為常壓輝光放電（Atmospheric Glow Discharge, AGD）、電暈放電等離子體（Corona Discharge Plasma, CDP）、介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge, DBD）和滑動(dòng)電弧放電（Glide Arc Discharge, GAD）系統(tǒng)[11-12]。目前食品領(lǐng)域中，DBD為應(yīng)用最廣泛的等離子體產(chǎn)生方式[13]。

2 低溫等離子體的形成機(jī)理及技術(shù)特點(diǎn)

低溫等離子體的形成機(jī)理可簡(jiǎn)單表述為：O2、N2、CO2等中性氣體被施加足夠高的能量后克服分子間作用力，電離產(chǎn)生自由電子，周圍的原子或分子與電子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生活性更高的激發(fā)態(tài)原子、離子以及自由電子。低溫等離子體形成機(jī)理圖見(jiàn)圖1所示。低溫等離子體技術(shù)作為一種新型的高級(jí)氧化技術(shù)，受外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響，伴隨著多種物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，主要產(chǎn)生高能電子輻射（高能電子轟擊水溶液，使水分子發(fā)生電離，激發(fā)生成游離氧、臭氧和自由基等反應(yīng)能力極強(qiáng)的物質(zhì)）、臭氧氧化（臭氧作為強(qiáng)氧化劑，溶于水后會(huì)使有機(jī)物徹底氧化為CO2、H2O和無(wú)機(jī)物）、紫外光解（紫外光不僅能單獨(dú)分解物質(zhì)，還可與臭氧聯(lián)用分解物質(zhì)）三個(gè)方面的協(xié)同效應(yīng)。通常，多種效應(yīng)協(xié)同作用時(shí)其殺菌效果明顯優(yōu)于單獨(dú)殺菌效應(yīng)[14]。

圖 1 低溫等離子體形成機(jī)理[2]Fig.1 Cold plasma formation mechanism[2]

2.1 影響低溫等離子體技術(shù)殺菌效率的因素

低溫等離子體技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，殺菌效果受到多種因素的影響。本文主要對(duì)處理參數(shù)、微生物特性及環(huán)境因素三方面進(jìn)行分析。

2.1.1 處理參數(shù) 低溫等離子體的誘導(dǎo)技術(shù)、放電時(shí)間、處理電壓、頻率、電極距離及處理方式都會(huì)對(duì)低溫等離子體的殺菌效率產(chǎn)生影響。適當(dāng)延長(zhǎng)放電時(shí)間、處理電壓和頻率能夠增加低溫等離子體中高能粒子的密度，提高殺菌率。Agun等[15]以平菇為研究對(duì)象，在電壓6 kV，時(shí)間0、5、10、15、20、25 min，流量2 L/min等參數(shù)下對(duì)其進(jìn)行殺菌處理，處理25 min后菌落從9 lg CFU/mL（0 min）減少到8.2 lg CFU/mL。此外，對(duì)于低溫等離子體的誘導(dǎo)技術(shù)而言，殺菌過(guò)程中所產(chǎn)生的活性物質(zhì)的種類和數(shù)量還會(huì)受頻率、輸入電壓和所使用的激發(fā)氣體類型的影響[16]。Han等[17]研究發(fā)現(xiàn)，高氧氣調(diào)包裝（78%～79%N2，20%～21%O2，0.03%CO2）提高了低溫等離子體中活性物質(zhì)的產(chǎn)生，高氧氣調(diào)包裝混合溶液經(jīng)低溫等離子體處理15 s后未檢出單增李斯特菌。低溫等離子體的處理方式包括直接處理和采用接地金屬網(wǎng)屏蔽帶電粒子的間接處理，直接處理可以使帶電粒子減少向基體傳遞熱量，從而提高殺菌率[18]。Fridman等[19]研究發(fā)現(xiàn)，與間接處理相比，直接處理可使大腸桿菌的失活率提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

2.1.2 微生物特性 微生物特性，如細(xì)菌生長(zhǎng)期和細(xì)胞壁厚度也是影響低溫等離子體殺菌效率的重要因素。Lunov等[20]研究發(fā)現(xiàn)，處于穩(wěn)定期的細(xì)菌比處于指數(shù)期的細(xì)菌對(duì)低溫等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)更加敏感，殺菌效果也更加明顯。Yong等[21]研究發(fā)現(xiàn)，革蘭氏陽(yáng)性菌由于其外部有較厚的脂多糖膜，阻礙活性物質(zhì)的穿透，因此革蘭氏陽(yáng)性菌比革蘭氏陰性菌對(duì)低溫等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)更加具有抵抗力，敏感性更低。

2.1.3 環(huán)境因素 相對(duì)溫度、相對(duì)濕度及pH等環(huán)境因素對(duì)低溫等離子體的殺菌效果也有顯著影響。pH不同的食物對(duì)低溫等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)的敏感性不同，殺菌效果也會(huì)有所差異。Muranyi等[22]研究發(fā)現(xiàn)，蠟樣芽孢桿菌在pH為5的食物中，菌落數(shù)減少4.7 lg CFU/g，而在pH為7的食物中菌落數(shù)減少2.1 lg CFU/g。此外，相對(duì)溫度和相對(duì)濕度的提高會(huì)增加羥基自由基的行成，從而對(duì)低溫等離子體的殺菌效果產(chǎn)生影響。Yong等[21]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)水果表面、奶酪切片以及瓊脂培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理，研究發(fā)現(xiàn)，由于微生物以一定速度從外部組織向內(nèi)部組織遷移，瓊脂培養(yǎng)基上的微生物數(shù)量減少最為明顯。

2.2 提高低溫等離子體技術(shù)殺菌效率的技術(shù)條件

低溫等離子體技術(shù)作為一種新型的食品冷殺菌技術(shù)，可以應(yīng)對(duì)多種類型的細(xì)菌、真菌、病毒以及各種芽孢。然而，當(dāng)大量微生物堆積在食物表面減少活性物質(zhì)之間的相互作用時(shí)，其殺菌效率會(huì)受到影響[23]。因此，通常協(xié)同其他技術(shù)或條件來(lái)提高低溫等離子體的殺菌效率。

2.2.1 氣體組分 在食品工業(yè)中，為進(jìn)一步延長(zhǎng)新鮮農(nóng)產(chǎn)品貨架期，通常將低溫等離子體技術(shù)與不同氣體混合物（He/O2，N2/O2/CO2）進(jìn)行聯(lián)合使用，從而對(duì)新鮮農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行更徹底的殺菌處理。Laroussi等[24]對(duì)比純He和He/O2混合氣體的低溫等離子體技術(shù)的殺菌效果，結(jié)果顯示，He/O2混合氣體的殺菌效果優(yōu)于純He。Misra等[25]將草莓密封在含有不同O2/N2/CO2組合的混合氣體包裝中，然后利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)草莓進(jìn)行誘導(dǎo)，研究發(fā)現(xiàn)5 min后草莓上的微生物從最初的5 lg CFU/g減少到3 lg CFU/g。深入探究低溫等離子體技術(shù)與多種混合氣體進(jìn)行聯(lián)合使用時(shí)的殺菌機(jī)制，對(duì)提高低溫等離子體技術(shù)在食品中的應(yīng)用具有積極的意義。

2.2.2 化學(xué)增強(qiáng)劑 化學(xué)增強(qiáng)劑是水和低溫等離子體相互作用產(chǎn)生的，即低溫等離子體活性水（Plasmaactivated Water，PAW）。PAW中富含活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等活性成分，并具有低pH、高氧化還原電位和高電導(dǎo)率等特殊理化性質(zhì)，在有效殺滅微生物的基礎(chǔ)上，對(duì)食品原有的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)不會(huì)造成顯著影響。Xiang等[26]用PAW清洗豆芽30 min，豆芽上的總好氧菌、霉菌和總酵母菌的數(shù)量分別降低了2.84和2.32 lg CFU/g，豆芽的總酚和黃酮含量、抗氧化能力及感官特征等均未發(fā)生顯著變化。Choi等[27]的研究中也提出一種連續(xù)組合清洗泡菜的方法，包括PAW、自來(lái)水和60 ℃溫和熱處理（MH）。單用PAW清洗就可使泡菜中的好氧菌、乳酸菌、酵母和霉菌以及大腸菌群減少2.0、2.2、1.8、0.9 lg CFU/g。

2.2.3 電磁場(chǎng) 電磁場(chǎng)是提高低溫等離子體產(chǎn)生活性物質(zhì)的另一種方法。Ito等[28]研究發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)協(xié)同低溫等離子體使羥基自由基的產(chǎn)生增加了1.5倍，而且對(duì)大腸桿菌的殺菌效率提高了2.4倍。目前，該方法已被用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為以后在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。此外，馬躍等[29]研究認(rèn)為單獨(dú)的電場(chǎng)作用并不能很好的殺滅食品中的微生物，當(dāng)電場(chǎng)協(xié)同低溫等離子體技術(shù)激發(fā)產(chǎn)生更多的高能活性物質(zhì)，提高低溫等離子體的殺菌效率。

3 低溫等離子體技術(shù)在食品殺菌中的應(yīng)用

新鮮果蔬、生鮮肉和海鮮等生鮮及熱敏性食品采用的傳統(tǒng)殺菌保鮮技術(shù)包括高溫殺菌和冷凍保鮮等，這些處理通常存在殺菌不徹底、產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，而且還會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的風(fēng)味、質(zhì)地和顏色等方面產(chǎn)生不利影響，縮短貨架保鮮期的同時(shí)還會(huì)使食品的價(jià)值降低。目前，隨著社會(huì)科學(xué)的快速發(fā)展，低溫等離子體技術(shù)被廣泛應(yīng)用于材料加工[18]、電子學(xué)[30]、生物材料[31]、聚合物加工和生物醫(yī)療器械等領(lǐng)域。因?yàn)椋蜏氐入x子體技術(shù)應(yīng)用在殺菌保鮮和農(nóng)藥降解等方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，能最大限度地保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)及感官特性，且不會(huì)產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)品，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，所以低溫等離子體技術(shù)在食品領(lǐng)域也得到了極大的應(yīng)用[32]，成為殺菌保鮮和農(nóng)藥降解的新型技術(shù)。

3.1 新鮮水果及水果制品

新鮮水果及水果制品是補(bǔ)充人體維生素、葡萄糖及能量的主要來(lái)源[10]，但其質(zhì)軟且容易攜帶治病菌及化學(xué)農(nóng)藥，在流通和儲(chǔ)藏過(guò)程中難以長(zhǎng)時(shí)間貯藏。近年來(lái)，低溫等離子體技術(shù)被廣泛應(yīng)用到延長(zhǎng)水果及水果制品的保存時(shí)間和保持其新鮮程度，低溫等離子體技術(shù)運(yùn)用在水果和水制品中可分為殺菌保鮮及農(nóng)藥降解兩種作用效果（表1）。

表1 低溫等離子體技術(shù)在新鮮水果及水果制品中的應(yīng)用研究Table 1 Application research of cold plasma technology in fresh fruits and fruit products

新鮮水果及水果制品在種植、采摘、運(yùn)輸以及后期加工等流通過(guò)程中，因與外界接觸，表面經(jīng)常附著具有傳染性的病原微生物，對(duì)人類的健康造成了嚴(yán)重的威脅，故對(duì)其進(jìn)行殺菌處理尤為重要。任翠榮等[42]利用常壓低溫等離子體技術(shù)在氣體流速為1 L/h，處理距離10 mm，放電時(shí)間1 min，電壓140 V對(duì)新鮮草莓進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，新鮮草莓在此參數(shù)下殺菌保鮮效果最好，草莓的維生素C含量要明顯高于對(duì)照組，而果實(shí)失重率卻比對(duì)照組低，保鮮期（常溫）是傳統(tǒng)常溫保鮮期的2倍。Critzer等[43]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)新鮮哈密瓜和蘋果進(jìn)行殺菌處理不同時(shí)間后大腸埃希菌、沙門氏菌以及單增李斯特菌種群減少，減少量因菌株的不同而不同。Matan等[44]利用低溫等離子體技術(shù)在功率40 W的條件下對(duì)新鮮火龍果進(jìn)行殺菌處理，處理后的火龍果表面微生物生長(zhǎng)抑制效果比未經(jīng)處理的火龍果表面微生物的生長(zhǎng)抑制效果增加5.0%，延長(zhǎng)火龍果的貨架保鮮期。Dasan等[45]以橙汁、番茄汁為原料，研究低溫等離子體技術(shù)處理120 s時(shí)的殺菌效果，研究發(fā)現(xiàn)，橙汁（1.59 lg CFU/mL）、番茄汁（1.43 lg CFU/mL），由此可見(jiàn)，透明澄清溶液對(duì)低溫等離子體技術(shù)更加敏感。Perni等[46]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)芒果殺菌處理0.5 min，結(jié)果顯示，芒果表面的單增李斯特菌和大腸桿菌O157:H7濃度下降2.5 lg CFU/g。Kovaevi等[47]以新鮮石榴汁為原料，利用低溫等離子體在時(shí)間3 min，樣品容量5 cm3，氣體流速0.75 dm3/min參數(shù)條件下，對(duì)石榴汁進(jìn)行誘導(dǎo)后，石榴汁中花青素含量增加21%～35%。低溫等離子體技術(shù)作為一種冷殺菌技術(shù)，用于新鮮水果及水果制品殺菌及降解農(nóng)殘時(shí)，它克服現(xiàn)有滅菌方法的一些不足之處，具有作用時(shí)間短、殺菌溫度低以及在處理過(guò)程中對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和感官性能破壞較小等許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[48]。但該技術(shù)目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，滅菌的工藝參數(shù)、食品種類和低溫等離子體的激發(fā)裝置等都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較、歸納和優(yōu)化帶來(lái)困難。因此，研發(fā)適用于生鮮及熱敏性食品殺菌保鮮的低溫等離子體發(fā)生裝置和設(shè)備，探究最適宜的等離子體滅菌工藝參數(shù)，分析不同種類食品、不同環(huán)境和不同暴露條件等對(duì)食品保鮮效果的影響，對(duì)提高低溫等離子體技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用具有重要的意義。

3.2 新鮮蔬菜

新鮮蔬菜種植、加工、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)攘魍ㄟ^(guò)程中致病菌可通過(guò)不同途徑傳播，且致病菌在整個(gè)貨架期內(nèi)都能活躍生長(zhǎng)，使得新鮮蔬菜極易腐爛不易貯藏。近幾年中，低溫等離子體技術(shù)在新鮮蔬菜中的應(yīng)用已有大量研究（表2）。

表2 低溫等離子體技術(shù)在新鮮蔬菜中的應(yīng)用研究Table 2 Application research of cold plasma technology in fresh vegetables

新鮮蔬菜保藏的目的是在不顯著改變產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)、感官特性的基礎(chǔ)上使微生物和酶失活，從而延長(zhǎng)保藏期。孫艷等[52]以鮮切黃瓜為原料利用低溫等離子體技術(shù)在電壓170 V，時(shí)間5 min，電極距離2.5 cm對(duì)其進(jìn)行殺菌處理，結(jié)果顯示，黃瓜表面的大腸桿菌致死率高達(dá)99.65%，提高了黃瓜的食用安全系數(shù)，且處理前后黃瓜的理化性質(zhì)變化均不顯著，有效地保護(hù)了黃瓜的水分、糖度、酸度和顏色。Ziuzina等[53]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)新鮮菠菜殺菌處理2.5 min后，菠菜上單增李斯特菌減少1.7 lg CFU/樣本，大腸桿菌減少2.2 lg CFU/樣本，與對(duì)照組相比菠菜的顏色、水分、pH和可溶性固形物含量變化均不顯著。利用該技術(shù)對(duì)新鮮蔬菜進(jìn)行殺菌處理時(shí)，耗時(shí)短、安全高效，并且不會(huì)對(duì)新鮮蔬菜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和感官特性產(chǎn)生負(fù)面影響。但該技術(shù)應(yīng)用到不規(guī)則形狀的食品相關(guān)領(lǐng)域時(shí)，無(wú)法保證其產(chǎn)生的活性物質(zhì)與不規(guī)則食品充分、均勻接觸，因此研發(fā)適合于不規(guī)則食品的低溫等離子體源，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展將起到積極的推動(dòng)作用。

3.3 肉及肉制品

肉及肉制品富含豐富的蛋白質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其組成較其它食品更接近人體需求，頗受人們喜愛(ài)。但肉及肉制品在屠宰、加工、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)攘魍ㄟ^(guò)程中致病菌可通過(guò)不同途徑傳播，易造成污染而導(dǎo)致其腐敗變質(zhì)，保質(zhì)期縮短。研究證實(shí)，低溫等離子體技術(shù)能夠殺滅肉及肉制品在加工、儲(chǔ)藏等流通過(guò)程中所附著對(duì)人體有害的微生物，保證食品的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)及顏色等品質(zhì)指標(biāo)不發(fā)生顯著變化，延長(zhǎng)食品的貨架期[54]，達(dá)到食品長(zhǎng)期儲(chǔ)存和保持食品品質(zhì)的目的（表3）。

表3 低溫等離子體技術(shù)在肉及肉制品中的應(yīng)用研究Table 3 Application research of cold plasma technology in meat and meat products

禽畜屠宰過(guò)程中，胴體容易受到禽畜尸體上的細(xì)菌污染。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外科研工作者提出了危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)（HACCP）系統(tǒng)，但仍然無(wú)法完全有效預(yù)防。研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體技術(shù)在保持食品風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)及顏色等品質(zhì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上能有效殺滅細(xì)菌。Kim等[59]利用該技術(shù)在電壓75、100、125 W，時(shí)間60、90 s等參數(shù)下，使用He、He/O2的混合氣體作為激發(fā)介質(zhì)對(duì)切片培根進(jìn)處理，結(jié)果顯示He等離子體處理后微生物種群數(shù)降低1～2 lg CFU/g，He/O2等離子體處理后微生物種群數(shù)降低2～3 lg CFU/g。Choi等[60]利用該技術(shù)對(duì)生鮮豬肉處理120 s后，大腸桿菌和單增李斯特菌分別減少1.5和＞1.0 lg CFU/g，并且處理后的生鮮豬肉顏色、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)指標(biāo)并沒(méi)有發(fā)生顯著變化，很好地保持了食品的價(jià)值。利用該冷殺菌技術(shù)對(duì)肉及肉制品進(jìn)行處理時(shí)，具有安全無(wú)污染、低耗能以及對(duì)滅菌環(huán)境溫度要求低等優(yōu)勢(shì)，所以在肉及肉制品殺菌保鮮方面的作用較為顯著，能夠較好地對(duì)其進(jìn)行殺菌保鮮，延長(zhǎng)貨架保鮮期，并且不改變其相應(yīng)的性質(zhì)，如味道、營(yíng)養(yǎng)及顏色等品質(zhì)指標(biāo)。但目前該技術(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段，還存在著一些問(wèn)題，如穿透能力不強(qiáng)，對(duì)食品表面的微生物能產(chǎn)生較大影響；而對(duì)于深入肉品組織內(nèi)部的細(xì)菌，其滅菌效果還不夠好。因此，可以將該技術(shù)與其它非熱處理技術(shù)聯(lián)合使用以提高其殺菌效果，進(jìn)而更有效地提高肉及肉制品的安全性和貨架期。

3.4 海鮮及海鮮制品

海鮮及海鮮制品營(yíng)養(yǎng)豐富且容易受到微生物的侵襲，即使在冷鏈運(yùn)輸或冷藏條件下，表面依然有嗜冷菌生長(zhǎng)繁殖，從而導(dǎo)致其腐敗變質(zhì)。為了延緩海鮮及海鮮制品的腐敗，延長(zhǎng)保鮮時(shí)間，近年來(lái)低溫等離子體技術(shù)在海鮮及海鮮制品領(lǐng)域的應(yīng)用已有大量研究（表4）。

表4 低溫等離子體技術(shù)在海鮮及海鮮制品中的應(yīng)用研究Table 4 Application research of cold plasma technology in seafood and seafood products

目前，我國(guó)各大中超市海鮮及海鮮制品仍以裸露或覆蓋保鮮膜置于冷柜銷售為主，容易使得致病菌通過(guò)不同途徑傳播，為保證海鮮及海鮮制品的新鮮度，保持其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，抑制微生物的生長(zhǎng)是海鮮及海鮮制品在銷售及流通等過(guò)程中的首要任務(wù)[64]。焦湞等[65]以三文魚為原料研究等離子體活化水冰（PAWice）對(duì)純培養(yǎng)以及人工接種于三文魚片表面單增李斯特菌的殺菌效果，結(jié)果顯示，與無(wú)菌水冰（sterile water-ice，SW-ice）相比，PAW-ice對(duì)單增李斯特菌純培養(yǎng)殺菌效果顯著，可以使細(xì)菌降低1～3 lg CFU/mL值，殺菌效率取決于PAW制備時(shí)間、制備體積以及PAW-ice處理時(shí)間。劉品等[66]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)南美白對(duì)蝦進(jìn)行處理（50 kV、60 s），結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)處理之后能顯著減緩對(duì)蝦黑變及品質(zhì)下降速度，一定程度延長(zhǎng)對(duì)蝦的貨架期。石蕓潔等[67]以生食蟹糊為研究對(duì)象，探究低溫等離子體技術(shù)在不同電壓、不同時(shí)間對(duì)生食蟹糊滅菌效果及品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，殺菌率達(dá)97.3%，且經(jīng)過(guò)低溫等離子體技術(shù)處理對(duì)生食蟹糊的營(yíng)養(yǎng)影響不明顯。斯興開(kāi)等[68]研究低溫等離子體技術(shù)對(duì)草魚魚肉品質(zhì)的影響，將草魚肉分別在不同電壓（20、30、40 kV）條件下常溫處理不同時(shí)間（1、2、3 min），研究結(jié)果表明，可有效殺菌，并對(duì)草魚魚肉的新鮮程度無(wú)明顯負(fù)面影響，既可以保持魚肉獨(dú)有的生鮮風(fēng)味，又可有效降低生食水產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。低溫等離子體技術(shù)作為一種非熱殺菌技術(shù)，對(duì)海鮮及海鮮制品進(jìn)行殺菌處理前后溫度無(wú)明顯變化，較好的保持了海鮮及海鮮制品獨(dú)特的生鮮風(fēng)味以及有效避免其結(jié)構(gòu)和質(zhì)地發(fā)生變化，產(chǎn)生的活性物質(zhì)能對(duì)其進(jìn)行高效殺菌，顯著提高生鮮海產(chǎn)品的食用安全性。但該技術(shù)也存在一定的局限性，如成本較高，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。此外，低溫等離子體產(chǎn)生的高活性ROS會(huì)促進(jìn)海鮮及海鮮制品中脂肪的氧化，從而對(duì)其風(fēng)味產(chǎn)生不良影響，因此可采用添加天然抗氧化劑等方法延遲或抑制脂肪氧化以預(yù)防低溫等離子體技術(shù)處理對(duì)海鮮及海鮮制品品質(zhì)的影響。

3.5 家禽制品

家禽制品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高且口感較好。目前，常用冷藏、真空包裝和腌制等方法來(lái)保持其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感，但在加工、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)攘魍ㄟ^(guò)程中仍然無(wú)法完全避免受到致病菌的污染。利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)家禽制品進(jìn)行滅菌處理，能有效延長(zhǎng)其貨架期，且色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)等不發(fā)生顯著變化（表5）。

表5 低溫等離子體技術(shù)在家禽制品中的應(yīng)用研究Table 5 Application research of cold plasma technology in poultry and egg products

低溫等離子體既高效地殺滅家禽制品表面的治病微生物，又保持了食品原有的品質(zhì)。Patil等[74]利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)禽肉表皮上的空腸彎曲桿菌和沙門氏菌進(jìn)行滅菌處理，結(jié)果顯示，菌落數(shù)均減少，且禽肉的色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)等不發(fā)生顯著變化。Dirks等[75]利用該技術(shù)處理生鮮雞皮上的空腸彎曲桿菌和沙門氏菌，也取得了相同的結(jié)果。喬維維等[76]以生鮮牛肉為研究對(duì)象，利用低溫等離子體技術(shù)在72 kV的電壓下對(duì)其進(jìn)行殺菌處理86 s，在此條件下殺菌率為93.75%，并且牛肉仍能保持較好的顏色和風(fēng)味。相對(duì)于傳統(tǒng)的殺菌保鮮技術(shù)，低溫等離子體技術(shù)高效、安全無(wú)破壞性，能有效地殺滅家禽制品表面的治病微生物，且不會(huì)對(duì)家禽制品的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)及顏色等品質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。但利用該技術(shù)對(duì)家禽制品進(jìn)行殺菌處理時(shí)，由于等離子體、微生物和食品種類的復(fù)雜性，導(dǎo)致具體的殺菌機(jī)制仍然缺乏深入的探討，需要進(jìn)行更深入地研究，而且該技術(shù)目前還無(wú)法適應(yīng)工業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)的需要，因此，還需進(jìn)一步探索低溫等離子體系統(tǒng)批量或連續(xù)處理大量食品的可行性。

4 結(jié)語(yǔ)及展望

作為食品領(lǐng)域的一種新型非熱加工技術(shù)，低溫等離子體技術(shù)憑借其安全、綠色、成本低、快速和方便等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于食品安全控制及食品加工等領(lǐng)域。在今后的研究過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)低溫等離子體技術(shù)的工作原理、殺菌機(jī)制以及該技術(shù)對(duì)食品結(jié)構(gòu)和品質(zhì)指標(biāo)的影響等方面進(jìn)行機(jī)理研究，并對(duì)該技術(shù)所處理過(guò)的食品進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)及安全性評(píng)價(jià)。此外，還應(yīng)以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為基礎(chǔ)，加強(qiáng)低溫等離子體技術(shù)在食品加工過(guò)程中的技術(shù)規(guī)范、監(jiān)管法規(guī)以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，從而不斷推動(dòng)低溫等離子體技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。