低溫等離子體活化水與介質阻擋放電聯(lián)合處理對草莓冷殺菌效果及品質的影響

趙 瑩，嚴龍飛，嚴文靜,2，章建浩,2,*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，江蘇 南京 210095；2.南京蘇曼等離子體工程研究院，江蘇 南京 210095）

草莓采后表面附著的細菌、酵母和霉菌是引起腐爛變質、影響安全品質的重要因素。草莓目前采用的殺菌保鮮方法以化學殺菌劑、短波紫外線殺菌等為主，但化學殺菌劑容易產(chǎn)生殘留，短波紫外線殺菌效率較低，基本無商業(yè)化應用。因此，尋求一種高效、安全、可規(guī)?；瘧玫牟葺錃⒕夹g是當前研究熱點。

果蔬采后商品化處理包括清洗、包裝、運輸、銷售等過程，PAW與DBD聯(lián)合處理滿足商品化處理的要求，通過PAW浸泡清除果蔬表面大部分微生物及污物，包裝后進行DBD處理，避免從清洗到包裝過程中的二次污染且無化學殘留，既能夠提升果蔬表面殺菌效果，又能夠維持生鮮品質，延長保鮮期，充分提高運輸和貯藏穩(wěn)定性，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中具有良好的應用前景。本研究通過SA調控PAW的pH值，并采用PAW結合DBD的方法對草莓進行冷殺菌，探究PAW與DBD聯(lián)合處理對草莓殺菌效果及其品質的影響，為草莓現(xiàn)代物流安全品質控制提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘紅顏’草莓 江蘇省南京市江寧區(qū)草莓生態(tài)園。

平板計數(shù)瓊脂（plate count agar，PCA）培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂（rose bengal agar，RBA）培養(yǎng)基、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂（violet red bile agar，VRBA）培養(yǎng)基、煌綠乳糖膽鹽肉湯（brilliant green lactose bile broth，BGLB） 青島海博生物技術有限公司；SA、氯化鈉、三氯乙酸、磷酸、三氯化鐵、抗壞血酸 國藥集團化學試劑有限公司；無水乙醇 廣東光華科技股份有限公司；紅菲啰啉 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

PG-1000ZD等離子體射流裝置 南京蘇曼等離子體有限公司；MAP-H360復合氣調保鮮包裝機 蘇州森瑞保鮮設備有限公司；DBD低溫等離子體冷殺菌設備南京屹潤等離子體有限公司；UV-2600紫外分光光度計日本島津公司；PAL-BX ACID F5型數(shù)顯糖度計 日本ATAGO公司；TA.XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司；CR-400型全自動測色色差儀 日本柯尼卡美能達公司。

1.3 方法

1.3.1 低溫等離子體發(fā)生裝置

本實驗采用兩種低溫等離子體發(fā)生裝置，分別為等離子體射流裝置（圖1A）與介質阻擋放電裝置（圖1B）。等離子體射流裝置以空氣為工作氣體，流速為22.5 L/min，工作電流、電壓、頻率分別為0.024 mA、19 kV、20 kHz。介質阻擋放電裝置采用雙高壓差分電源，在兩個鋁電極板之間（間距設置為35 mm）放置包裝后的樣品，上下介質阻擋絕緣板緊貼包裝盒，通過電離包裝盒內空氣產(chǎn)生等離子體。

圖1 等離子體射流裝置（A）與介質阻擋放電裝置（B）示意圖Fig. 1 Schematic diagram of plasma jet device (A) and dielectric barrier discharge plasma device (B)

1.3.2 樣品預處理

2021年3—4月分批采摘草莓后2 h內運回實驗室，散去田間熱。選取形狀均一、成熟度一致、無病蟲害、無機械損傷的草莓，摘除花萼。PAW制備：將PG-1000ZD等離子體射流裝置的噴槍口浸沒于300 mL一定濃度的SA溶液中，制備一定時間后，將PAW置于密閉容器中，待溫度降至20 ℃?zhèn)溆?。PAW處理草莓：將24 顆草莓分別置于900 mL PAW中分別浸泡一定時間，平鋪于無菌濾紙上瀝干，然后裝入聚丙烯包裝盒（150 mm×100 mm×35 mm），每盒均勻放置8 顆草莓，采用塑料薄膜密封包裝。DBD處理：采用DBD低溫等離子體冷殺菌設備處理包裝好的草莓，設置不同DBD工作電壓、處理時間、工作頻率。以未處理草莓為對照組，每組重復3 次，處理結束后于20 ℃放置2 h，然后測定草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)。

1.3.3 單因素試驗

本研究分別考察PAW制備時間、SA濃度、浸泡時間及DBD工作電壓、處理時間和工作頻率對草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)的影響。單因素試驗參數(shù)設置具體如下：1）考察PAW制備時間（0、30、60、90、120 s）對草莓殺菌效果的影響時，固定水楊酸濃度0.25 mmol/L、浸泡時間3 min、DBD工作電壓40 kV、DBD處理時間30 s、DBD工作頻率60 Hz；2）選取殺菌效果較好的PAW制備時間，在不同水楊酸濃度（0、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0 mmol/L）下，浸泡時間3 min、DBD工作電壓40 kV、DBD處理時間30 s、DBD工作頻率60 Hz；3）選取殺菌效果較好的PAW制備時間、水楊酸濃度，在不同浸泡時間（0、3、5、10、15 min）下，DBD工作電壓40 kV、DBD處理時間30 s、DBD工作頻率60 Hz；4）選取殺菌效果較好的PAW制備時間、水楊酸濃度、浸泡時間，在不同DBD工作電壓（0、40、45、50、55、60 kV）下，DBD處理時間30 s、DBD工作頻率60 Hz；5）選取殺菌效果較好的PAW制備時間、水楊酸濃度、浸泡時間、DBD工作電壓，在不同DBD處理時間（0、30、60、90、120、150 s）下，DBD工作頻率60 Hz；6）選取殺菌效果較好的PAW制備時間、水楊酸濃度、浸泡時間、DBD工作電壓、DBD處理時間，考察不同DBD工作頻率（0、60、90、120、150 Hz）的殺菌效果。

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》和GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數(shù)》的方法并略作修改，測定草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)。取8 顆草莓加入200 mL無菌生理鹽水振蕩30 min，取0.5 mL樣液稀釋10 倍，每個稀釋梯度取1 mL樣液于無菌培養(yǎng)皿中，分別倒入20 mL PCA、RBA培養(yǎng)基，搖晃均勻，冷卻凝固后將PCA平板在37 ℃培養(yǎng)24 h，RBA平板在28 ℃培養(yǎng)48 h，重復3 次，結果以（lg（CFU/g））計。

預實驗結果發(fā)現(xiàn)DBD處理條件強度較高時易破壞草莓表皮，因此固定PAW制備時間90 s、SA濃度1.0 mmol/L、浸泡時間5 min，將DBD（60 kV、60 Hz）處理30 s、DBD（45 kV、60 Hz）處理150 s、以及DBD（45 kV、150 Hz）處理時間90 s的草莓樣品在20 ℃貯藏8 d后拍照并觀察草莓外觀完整性，以確定最佳因素水平。

1.3.4 Plackett-Burman試驗設計

本研究以PAW制備時間、SA濃度、浸泡時間及DBD工作電壓、處理時間和工作頻率為自變量，以菌落總數(shù)對數(shù)值減少量為響應值，在單因素試驗基礎上，采用Plackett-Burman試驗設計（表1），通過較少的試驗次數(shù)從多因素中篩選出對響應值貢獻較大的顯著性因素。

表1 Plackett-Burman試驗因素與水平Table 1 Levels of independent variables for Plackett-Burman design

1.3.5 Box-Behnken試驗設計

根據(jù)Plackett-Burman試驗結果，選取影響草莓菌落總數(shù)的主要因素，以菌落總數(shù)對數(shù)值減少量為響應值，設計Box-Behnken試驗（表2），確定最佳殺菌條件。采用單因素及回歸優(yōu)化結果處理草莓，測定草莓的菌落總數(shù)對數(shù)值減少量進行驗證。

表2 Box-Behnken試驗因素與水平Table 2 Levels of independent variables for Box-Behnken design

1.3.6 亞硝酸鹽與硝酸鹽含量的測定

根據(jù)單因素試驗及回歸優(yōu)化結果（聯(lián)合處理參數(shù)：PAW制備時間96 s、SA濃度1.1 mmol/L、浸泡時間5 min、DBD工作電壓46 kV、處理時間90 s、工作頻率90 Hz）處理草莓，為檢驗本研究所用處理方法是否會造成硝酸鹽及亞硝酸鹽殘留過量，測定草莓中硝酸鹽及亞硝酸鹽含量。設置對照組去離子水（deionized water，DIW）組及5 個處理組（SA、PAW、PAW+SA、DBD、PAW+SA+DBD組），參數(shù)與聯(lián)合處理組保持一致。取DIW、SA、PAW、PAW+SA、DBD及PAW+SA+DBD組樣品，參照GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測定》中分光光度法測定亞硝酸鹽和硝酸鹽含量，重復3 次，單位為mg/kg。

1.3.7 貯藏期品質分析

1.3.7.1 樣品處理

取1.3.6節(jié)制備的DIW、SA、PAW、PAW+SA、DBD及PAW+SA+DBD組樣品在（20±2）℃、相對濕度（85±5）%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中貯藏8 d，分別在貯藏0、2、4、6、8 d取樣，每組取6 盒（48 顆草莓），觀察草莓腐敗情況并測定菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)、大腸菌群總數(shù)及生鮮品質指標，重復3 次。

1.3.7.2 草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)、大腸菌群總數(shù)測定

菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)的測定方法同1.3.3節(jié)，草莓大腸菌群總數(shù)的測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數(shù)》的方法并略作修改。取8 顆草莓加入200 mL無菌生理鹽水振蕩30 min，取0.5 mL樣液稀釋10 倍，重復3 次，結果以（lg（CFU/g））計。

1.3.7.3 生鮮品質測定

腐爛率的測定參照文獻[27]，將具有可見真菌或細菌病變的腐爛果實作為判斷腐爛的依據(jù)，腐爛率按下式計算。

可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量用糖度計測定，重復24 次，單位為°Brix。

采用色差儀測定草莓赤道軸兩側亮度（*值）、紅綠度（*值），重復24 次。

硬度采用質構儀測定，力量感應元50 N，選取直徑為5 mm的圓柱形探頭對草莓進行質地剖面分析，參數(shù)設置如下：下壓形變量30%，下壓間隔5 s，測試速率1.0 mm/s，重復24 次，單位為N。

抗壞血酸含量采用鄰菲啰啉比色法測定，重復3 次，單位為mg/100 g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

實驗設置3 個重復，結果以平均值±標準偏差表示。采用SPSS 23.0軟件進行單因素方差分析，采用Duncan’s多重比較進行顯著性分析，＜0.05表示差異顯著。采用Design-Expert v 8.0.6軟件進行Plackett-Burman、Box-Behnken試驗。采用Origin 2021軟件作圖。采用SPSS 23.0軟件對草莓貯藏過程中腐爛率與微生物及其余生鮮品質指標結果進行Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 PAW制備時間、SA濃度和浸泡時間對草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)的影響

由圖2E、F可知，不同浸泡時間對草莓表面菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)影響總體差異不顯著（＞0.05），這可能是在瀝干過程中，由于草莓表面粗糙不平，部分等離子體活化液留于表面，起到持續(xù)破壞微生物細胞的作用，導致延長浸泡時間對草莓殺菌效果的影響被弱化。當浸泡時間達到5 min時，菌落總數(shù)從3.64（lg（CFU/g））降至1.40（lg（CFU/g）），霉菌和酵母總數(shù)從3.84（lg（CFU/g））降至2.04（lg（CFU/g））。丁甜等研究酸性電位水的浸泡時間對草莓微生物數(shù)量的影響時，同樣發(fā)現(xiàn)浸泡時間從5 min延長至10 min對草莓微生物無顯著影響（＞0.05）。因此，選取浸泡時間5 min進行后續(xù)單因素試驗。綜上，宜選用PAW制備時間60～120 s、SA濃度0.5～1.5 mmol/L、浸泡時間3～10 min。

圖2 不同PAW制備時間、SA濃度及浸泡時間對草莓表面菌落總數(shù)、霉菌和酵母總數(shù)的影響Fig. 2 Effect of PAW preparation time, salicylic acid concentration and soaking time on the TBC and total mold and yeast count on strawberries

2.1.2 DBD工作電壓、處理時間和工作頻率對菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)的影響

由圖3A、B可知，隨著DBD工作電壓增大，草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)顯著減少（＜0.05），與Liu Zhenrong等實驗結果一致，這是因為DBD的殺菌效果與活性氧濃度密切相關，工作電壓增大，包裝盒內活性氧濃度隨之增加，殺菌效果增強。當工作電壓增至45 kV時，草莓表面菌落總數(shù)由初始的3.64（lg（CFU/g））減少至1.13（lg（CFU/g）），說明在添加了1.0 mmol/L SA的PAW基礎上結合DBD可使得菌落總數(shù)殺菌率從98.5%提高至99.7%，因此選取DBD工作電壓45 kV進行后續(xù)單因素試驗。

由圖3C、D可知，草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)隨DBD處理時間延長而顯著減少（＜0.05），與Choi等研究結果一致。當DBD處理時間從0 s延長至90 s時，菌落總數(shù)由1.80（lg（CFU/g））降至0.91（lg（CFU/g）），霉菌和酵母總數(shù)由2.27（lg（CFU/g））減少至1.58（lg（CFU/g）），后者相對減少的數(shù)量較前者少，這是因為與細菌相比，真菌對等離子體具有更強的抵抗力。綜合考慮選取DBD處理時間90 s進行后續(xù)單因素試驗。

由圖3E、F可知，不同DBD工作頻率對草莓菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)影響差異不顯著（＞0.05）。當工作頻率從0 Hz增至90 Hz時，草莓表面菌落總數(shù)降至0.85（lg（CFU/g）），霉菌和酵母總數(shù)降至1.50（lg（CFU/g）），因此選取DBD工作頻率90 Hz進行后續(xù)單因素試驗。當固定PAW制備時間90 s、SA濃度1.0 mmol/L、浸泡時間5 min時，DBD工作電壓超過60 kV或處理時間超過150 s或工作頻率超過150 Hz時，草莓出現(xiàn)褪色甚至表觀破損（圖4），這可能是由于高電壓或長時間或高頻率使自由基過量累積，發(fā)色基團氧化裂解，花青素大量損失。綜上，DBD工作電壓最佳選擇范圍為40～50 kV，處理時間宜選用60～120 s，工作頻率選擇范圍為60～120 Hz。

圖3 不同DBD工作電壓、處理時間及工作頻率對草莓表面菌落總數(shù)、霉菌和酵母的影響Fig. 3 Effect of DBD working voltage, treatment time and working frequency on the TBC and total mold and yeast count on strawberries

圖4 20 ℃貯藏8 d后草莓表觀情況Fig. 4 Appearance of strawberries during storage at 20 ℃ for eight days

2.2 Plackett-Burman試驗結果

通過Plackett-Burman試驗設計，對PAW制備時間、SA濃度、浸泡時間、DBD工作電壓、DBD處理時間、DBD工作頻率這6 個因素進行初步考察，篩選出對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響高度顯著的因素，以達到節(jié)約實驗資源、提高實驗響應值的目的。Plackett-Burman試驗設計及響應值結果見表3，由表4可知，＝0.991 5。對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響高度顯著的因素依次為＞＞（＜0.001），對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響顯著（＜0.05），和對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響不顯著（＞0.05）。因此，選取PAW制備時間、SA濃度和DBD工作電壓這3 個因素進行Box-Behnken試驗。

表3 Plackett-Burman試驗設計與結果Table 3 Plackett-Burman design with experimental results

表4 Plackett-Burman試驗方差分析結果Table 4 Analysis of variance of experimental results from Plackett-Burman design

2.3 Box-Behnken試驗結果

2.3.1 Box-Behnken試驗設計與結果

試驗設計及響應值結果見表5。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理分析后，該模型極顯著（＜0.01），說明多元回歸方程能較好地擬合試驗結果，具有統(tǒng)計學意義；失擬項不顯著（＝0.246 0＞0.05），說明該模型與實際試驗結果擬合度較好；決定系數(shù)為0.965 2，調整決定系數(shù)為0.920 4，說明該模型擬合程度和相關性較好，能較好地解釋試驗結果。因此，該設計是可靠的，能較好地應用于低溫等離子體聯(lián)合處理對草莓殺菌效能影響的理論預測。模型一次項、、、交互項和平方項、對響應值菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響極顯著（＜0.01）；交互項對響應值菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響顯著（＜0.05）；交互項、平方項對響應值菌落總數(shù)對數(shù)值減少量不顯著（＞0.05）。根據(jù)值的大小，判斷3 個因素對菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響依次為＞＞。

表5 Box-Behnken試驗設計與結果Table 5 Box-Behnken design with experimental results

2.3.2 回歸方程的建立及交互作用分析結果

經(jīng)Design Expert 8.06軟件擬合得到二次多項式回歸擬合方程：＝-14.409 75+0.101 43+3.491 50+0.435 05-8.666 67×10-1.166 67×10-0.023 000-1.797 22×10-0.597-3.170 00×10，根據(jù)回歸方程可得表6及表7。

表6 不同PAW制備時間下SA濃度對菌落總數(shù)對數(shù)值減少量臨界值的影響Table 6 Effect of salicylic acid concentration on the critical value of the log reduction in TBC under different PAW preparation times

表7 不同PAW制備時間下DBD工作電壓對菌落總數(shù)減少量臨界值的影響Table 7 Effect of DBD working voltage on the critical value of the log reduction in TBC under different PAW preparation times

由圖5A可知，PAW制備時間和SA濃度曲面傾斜程度較大，根據(jù)近似橢圓形的等高線圖可以看出PAW制備時間和SA濃度的交互作用對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響顯著（＜0.05）。由表6可知，當DBD工作電壓處于0 kV水平時，SA濃度臨界值隨著PAW制備時間延長而減少，將SA濃度臨界值對PAW制備時間進行線性回歸分析可知，SA濃度臨界值隨著PAW制備時間延長呈線性下降趨勢（＝-0.007 3+2.057 4，＝0.999 99）。當PAW制備時間從60 s延長至108 s時，菌落總數(shù)對數(shù)值減少量臨界值由2.61（lg（CFU/g））增至2.90（lg（CFU/g）），延長至120 s時，菌落總數(shù)對數(shù)值減少量臨界值略有下降。

由圖5B可知，根據(jù)近似橢圓形的等高線圖表明PAW制備時間和DBD工作電壓交互作用對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響顯著（＜0.05），且PAW制備時間的曲面斜率較DBD工作電壓大，說明PAW制備時間相對DBD工作電壓對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響更顯著（＜0.05）。由表7可知，當SA濃度處于0 mmol/L水平時，DBD工作電壓臨界值隨PAW制備時間延長而減少，將DBD工作電壓臨界值對PAW制備時間進行線性回歸分析可知，DBD工作電壓臨界值隨著PAW制備時間延長呈線性下降趨勢（＝-0.184+64.992，＝0.999 99）。當PAW制備時間從60 s延長至120 s時，菌落總數(shù)對數(shù)值減少量臨界值迅速上升后趨于平緩，與單因素結果相互印證。

圖5 各因素交互作用對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響的響應面及等高線圖Fig. 5 Response surface and contour plots showing the interactive effects of various factors on the log reduction of TBC on strawberry fruit

2.3.3 回歸優(yōu)化結果

通過軟件分析，獲得低溫等離子體處理草莓的最佳工藝條件：PAW制備時間96 s、SA濃度1.1 mmol/L、DBD工作電壓46 kV，此基礎上草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量的理論預測值為2.86（lg（CFU/g））。為檢驗所得結果的可靠性，按照上述條件進行重復驗證實驗，實際測得草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量為2.81（lg（CFU/g）），實際值與預測值的結果基本一致，說明模型擬合較好，響應面優(yōu)化得到的工藝條件值得參考，具有一定實際意義。

2.4 草莓中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量

本實驗通過檢測草莓中亞硝酸鹽與硝酸鹽的含量來判斷低溫等離子體處理是否會造成過量的硝酸鹽及亞硝酸鹽殘留。由圖6A可知，草莓的硝酸鹽含量在250～350 mg/kg之間，經(jīng)過低溫等離子體處理后其含量有所增加，但仍低于可生食標準（≤432 mg/kg），不會威脅人體健康。由圖6B可知，不同處理組對亞硝酸鹽含量無顯著影響（＜0.05）。與對照組（1.78 mg/kg）相比，經(jīng)PAW、PAW+SA和聯(lián)合處理后草莓的亞硝酸鹽含量略有增加，分別為2.07、2.08、2.12 mg/kg，說明草莓經(jīng)低溫等離子體處理后會有部分亞硝酸鹽附著于表面，但其含量不會對人體造成危害。上述結果與錢婧等研究黃魚經(jīng)PAW浸泡后表面的亞硝酸鹽殘留量結果相似。另外，隨著貯藏時間的延長，細胞質和周質中亞硝酸鹽還原酶逐漸將亞硝酸鹽降解為一氧化氮，同時草莓中抗壞血酸和多酚類化合物也能促進亞硝酸鹽不可逆還原。

圖6 不同處理組硝酸鹽（A）與亞硝酸鹽（B）的含量Fig. 6 Contents of nitrate (A) and nitrite (B) in strawberries subjected to different treatments

2.5 貯藏期間草莓品質變化

2.5.1 草莓表面微生物變化情況

最優(yōu)條件下對照組與各個處理組在貯藏期內表面微生物情況如圖7所示，在20 ℃貯藏期內草莓表面微生物不斷生長繁殖，呈現(xiàn)上升趨勢，其中處理組菌落總數(shù)、霉菌與酵母總數(shù)和大腸菌群總數(shù)顯著低于對照組（＜0.05）。Lee等認為生鮮產(chǎn)品中微生物數(shù)量超過6（lg（CFU/g））會對人體產(chǎn)生不利影響。生鮮草莓初始菌落總數(shù)為3.64（lg（CFU/g）），由圖7A可知，第0天時，與生鮮草莓相比，DIW、SA、DBD、PAW、PAW+SA組和聯(lián)合處理組菌落總數(shù)的對數(shù)值分別減少0.30、0.98、0.89、1.02、2.03、2.81（lg（CFU/g）），一方面說明SA本身具有一定的抑菌性，向PAW中添加SA能使殺菌率從90.4%提高到99.0%，此基礎上結合DBD能使殺菌率提高至99.8%；另一方面說明聯(lián)合處理未達到“1+1＞2”的效果，這可能是因為PAW和DBD殺菌原理類似，兩者均通過激發(fā)介質產(chǎn)生活性物質（活性氧、活性氮）達到殺菌效果，在PAW+SA將草莓表面大部分細菌殺滅的基礎上，DBD對草莓表面細菌的作用被弱化。隨著貯藏時間延長，聯(lián)合處理組菌落總數(shù)的增長速率相對緩慢，貯藏至第6天時，對照組已增至6.57（lg（CFU/g）），達到不可食用階段，而處理組均未超過限量；第8天時，聯(lián)合處理組菌落總數(shù)達到5.14（lg（CFU/g）），未超過限定值，在所有組中保持最低生長水平。

圖7 不同處理對草莓貯藏期內表面微生物數(shù)量的影響Fig. 7 Effect of different treatments on microbial load on strawberry surface during storage

霉菌與酵母的侵染是引起草莓腐敗變質的重要因素，由圖7B可以看出，第0天時，DIW組霉菌與酵母總數(shù)由3.87（lg（CFU/g））減少至3.75（lg（CFU/g）），聯(lián)合處理組降至1.45（lg（CFU/g）），此后隨著貯藏時間的延長，所有組均顯著增加（＜0.05）；第8天時，聯(lián)合處理組酵母與霉菌總數(shù)與第2天對照組的酵母與霉菌總數(shù)相近。

大腸菌群是生鮮產(chǎn)品中極易感染的革蘭氏陰性細菌，如大腸桿菌，其較薄的肽聚糖層結構更易被活性氧穿透，引起細胞內核酸、蛋白質等的氧化，如圖7C所示，第0天時，草莓表面初始大腸菌群總數(shù)為3.38（lg（CFU/g）），對照組與聯(lián)合處理組分別減少至2.98、0.68（lg（CFU/g））。聯(lián)合處理組大腸菌群總數(shù)在0～4 d呈現(xiàn)相對較快的增長趨勢，在4～8 d增長相對較緩，第8天時大腸菌群總數(shù)達3.02（lg（CFU/g）），與第0天對照組大腸菌群總數(shù)相近。綜上，聯(lián)合處理組微生物數(shù)量在整個貯藏期內始終保持最低水平，說明低溫等離子體聯(lián)合處理能夠有效抑制草莓表面微生物。

2.5.2 草莓表面生鮮品質變化情況

腐爛率是評價草莓貯藏期間品質優(yōu)劣的最直觀因素。由表8可以看出，DIW組草莓在20 ℃貯藏條件下，第2天就出現(xiàn)個別果實劣變現(xiàn)象，隨著貯藏時間延長，腐爛率不斷上升，能夠肉眼可見地觀察到更多腐爛區(qū)域和可見真菌病變，這與邵毅等研究草莓采后品質結果一致。PAW、SA和PAW+SA組第6天出現(xiàn)劣變現(xiàn)象，聯(lián)合處理組直到第8天才出現(xiàn)劣變現(xiàn)象，且腐爛率遠遠低于對照組。

表8 不同處理對草莓貯藏期間品質的影響Table 8 Effects of different treatments on strawberry quality

在貯藏期內，TSS含量可以粗略地反映營養(yǎng)物質的變化情況。結果表明，低溫等離子體聯(lián)合處理能較好地維持TSS含量，減緩營養(yǎng)物質損失，這與Sarangapani等采用等低溫離子體處理藍莓所得研究結果一致。

顏色能夠反映草莓的成熟與衰老，是影響消費者購買欲的重要指標，其中亮度（值）隨貯藏時間的延長而下降，對照組值從第0天的34.75到第8天的27.80，下降20%，而聯(lián)合處理組值下降7.5%，紅度（值）呈先上升后下降的趨勢，聯(lián)合處理組達到峰值的時間晚于對照組，說明低溫等離子體聯(lián)合處理減緩草莓的成熟與衰老。

草莓硬度隨貯藏時間的延長逐漸下降，這與酶和非酶反應引起的細胞壁聚合物的轉變有關。貯藏初期時處理組與對照組差異不顯著（＞0.05）；后期隨著腐爛率上升，對照組硬度顯著低于處理組（＜0.05），這可能是因為適當?shù)牡蜏氐入x子體處理可以抑制果膠、半纖維素和纖維素的細胞壁降解酶活性，誘導木質素含量形成，延緩果實硬度下降。

抗壞血酸是草莓的重要營養(yǎng)物質，在貯藏期內，抗壞血酸含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，同時處理組抗壞血酸含量顯著高于對照組（＜0.05），這可能與抗壞血酸的再生速率有關，之前有研究表明低溫等離子體產(chǎn)生的活性物質可以通過提高脫氫抗壞血酸還原酶活性來促進抗壞血酸再生。綜上，低溫等離子體聯(lián)合處理能有效抑制草莓腐爛，保持草莓生鮮品質。

2.5.3 相關性分析結果

對草莓貯藏過程中腐爛率與微生物及其余生鮮品質指標結果進行Pearson相關性分析，結果如表9所示。菌落總數(shù)、霉菌和酵母總數(shù)和大腸菌群總數(shù)均與腐爛率呈極顯著正相關（＜0.01），說明微生物是引起果蔬腐爛變質的重要因素。腐爛率與TSS含量、值、值、硬度和抗壞血酸含量呈極顯著負相關（＜0.01），說明草莓在20 ℃貯藏期內隨著腐爛率的上升，糖度降低、色澤變暗、果實發(fā)軟、營養(yǎng)成分流失。由此可知，低溫等離子體聯(lián)合處理通過抑制草莓致腐微生物的生長繁殖減少腐爛，從而維持草莓生鮮品質。

表9 腐爛率與微生物及其余生鮮品質指標的相關性分析結果Table 9 Correlation analysis between decay incidence and microbial and quality attributes

3 結 論

低溫等離子體聯(lián)合處理對草莓表面菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)隨PAW制備時間的延長和SA濃度的增大先減少后趨于平緩；不同浸泡時間及DBD工作頻率無顯著影響（＞0.05）；隨DBD工作電壓的增大和處理時間的延長，草莓表面菌落總數(shù)及霉菌和酵母總數(shù)逐漸減少，但超過60 kV或150 s時會引起草莓褪色甚至表觀破損。選取PAW制備時間60～120 s、SA濃度0.5～1.5 mmol/L、浸泡時間3～10 min、DBD工作電壓40～50 kV、處理時間60～120 s、工作頻率60～120 Hz進行Plackett-Burman和Box-Behnken試驗，確定對草莓菌落總數(shù)對數(shù)值減少量影響高度顯著因素的主次順序為SA濃度＞PAW制備時間＞DBD工作電壓（＜0.001），且SA濃度及DBD工作電壓臨界值隨PAW制備時間的延長呈線性下降趨勢?；貧w優(yōu)化結果：SA濃度1.1 mmol/L、PAW制備時間96 s和DBD工作電壓46 kV，此條件下草莓菌落總數(shù)由3.64（lg（CFU/g））降至0.83（lg（CFU/g）），殺菌率達99.8%，霉菌和酵母總數(shù)由3.87（lg（CFU/g））減少至1.45（lg（CFU/g）），大腸菌群總數(shù)由3.38（lg（CFU/g））降至0.68（lg（CFU/g））。在貯藏期間，低溫等離子體聯(lián)合應用對草莓保鮮效果最好，其能有效抑制表面微生物生長繁殖，減緩腐敗，維持生鮮品質，延長保鮮期。本實驗可為草莓現(xiàn)代物流開拓新思路，前景廣闊。