《食品科學》：甘肅農業大學蒲陸梅教授等：低溫常壓等離子體對樹莓果實采后生理指標及貯藏品質的影響

樹莓，薔薇科（Rosaceae）懸鉤子屬（

Rubus

低溫常壓等離子體（CAP）是由高度電離的氣體產生，被稱為物質的第4種狀態。與其他保鮮方式不同的是，等離子體處理的關鍵是等離子體中的活性物質，包括活性氧（ROS）、活性氮（RNS）、紫外光（UV）、正離子、負離子和自由電子，這些活性物質可對引起果實腐爛的病原體造成生物和氧化損傷，同時對熱敏性材料友好。在食品保鮮領域，CAP能最大程度保持食品的營養和感官特性，不產生有毒副產物，具有較高經濟效益，因此被廣泛應用于食品殺菌保鮮和農藥降解。研究表明，CAP可以有效延長桑葚、楊梅、芒果、藍莓等水果的貨架期，減緩有效成分流失，保持品質。

甘肅農業大學理學院的李毅、蒲陸梅*及甘肅臨洮好果子生態農業科技發展有限公司的段建玲等人通過CAP處理采后樹莓，探討其對樹莓的貯藏期營養成分和品質的影響，為樹莓保鮮技術提供理論支持和實踐依據。

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CAP對樹莓腐爛率和質量損失率的影響

腐爛率是評價果實品質的重要指標，直接影響樹莓鮮果貨架期。樹莓果實在貯藏期間極易受微生物侵染而發生腐爛，在常溫條件下采摘的樹莓第2天就會有腐爛現象。從圖2A、B可以看出，貯藏第2天時，對照組的樹莓腐爛率已經達到了34.99%，處理組的平均腐爛率4.76%；第5天時，對照組的腐爛率高達97.68%，其他處理組分別為84.91%、54.29%、42.27%、22.61%。由結果可以看出CAP處理明顯延長了樹莓鮮果的貨架期。這與CAP抑制了微生物的生長，從而降低腐爛率有關。

CAP處理產生的如·OH、O·、UV、ROS、RNS等活性基團能夠直接作用于漿果表面和內部的微生物，抑制其生長和繁殖。Liu Yinxin等使用CAP對采后桑葚進行處理，結果顯示CAP可有效降低桑葚貯藏期間腐爛率，抑制其致病真菌灰葡萄孢的生長。這種抑制作用減少了引起漿果腐爛的真菌和細菌的數量，從而延長了漿果的存儲期。CAP處理可以增強果實細胞內抗氧化酶的活性，提高其抗氧化能力，從而減少氧化應激對細胞的損傷，延緩漿果的衰老和腐爛過程。Du Yuhang等通過介質阻擋放電等離子體（DBD）處理枸杞，研究發現，適度DBD處理會產生ROS，觸發枸杞ROS代謝系統的防御反應，促進黃酮類化合物的生物合成，從而增強其抗腐爛能力。CAP處理有助于保持樹莓的品質，延緩軟化過程，降低腐爛率。

質量損失是造成果實萎蔫、變質、腐爛的重要因素。果實在收獲后會經歷一系列代謝活動，包括水分蒸發和營養消耗，從而導致質量損失。如圖2C所示，與對照組相比，CAP處理顯著降低了果實的質量損失率，其中250 W-90 s CAP處理時效果最顯著，在貯藏第5天時質量損失率降低到35.97%，僅為對照組的45.76%。CAP處理減緩了果實的質量損失速度。樹莓質量損失率的變化趨勢與腐爛率類似，可能的原因是CAP降低了腐爛率使得樹莓保質期延長，同時降低了樹莓的呼吸速率，從而減少代謝活動，減少水分和營養物質的消耗。

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CAP對樹莓出汁率的影響

出汁率是農業生產者和果農評估作物收益和成本效益的重要指標之一。高出汁率的果實意味著相對更多的可食部分，能夠提高產品的市場價值，并在果實加工過程中增加產量和利潤。如圖3所示，與對照組相比，CAP處理后樹莓果實的出汁率有所提高，盡管有的處理組與對照組之間的差異不顯著（

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CAP對樹莓營養成分的影響

果實在貯藏過程中TSS的變化可以反映果實的新陳代謝和貯藏條件對果實品質的影響。如圖4A所示，各組TSS含量在貯藏期間先升高后降低，并在第3天達到最大值，其中對照組在第3天時含量為10.51 °Brix，而250 W-90 s處理組在第3天時TSS含量為12.6 °Brix。在第5天時150 W-90 s與250 W-90 s處理組樹莓果實的TSS含量分別是對照組的1.084 倍和1.144 倍。CAP處理后TSS含量有輕微增加但并不顯著（

P

TA是影響果實風味的重要因素之一。如圖4B所示，樹莓中的TA質量分數隨貯藏時間的延長而降低，對照組的降低速率顯著高于處理組。貯藏第3天時，150 W-30 s組、150 W-90 s組、250 W-30 s組和250 W-90 s組的TA分別是對照組的1.098、1.129、1.131、1.191 倍。貯藏前期（1～3 d）150 W-90 s、250 W-30 s組的變化趨勢基本一致，均下降了21.28%。在第5天時對照組樹莓的TA質量分數為0.774 5%，而250 W-90 s組樹莓的TA質量分數為1.16%，是處理組的1.498 倍。CAP處理過程中產生活性物質，其中包括 H + 、NO 3 - 和NO 2 - 等 物質，導致TA的升高。TA質量分數較低表明果實中有機酸含量較低，而果實中的高有機酸含量有助于果實保持低pH值，增強其抗病性。高功率長時間的CAP處理能夠較好地抑制樹莓采后貯藏期間TA質量分數的降低。

如圖4C所示，樹莓中的可溶性蛋白含量隨著貯藏時間的延長而逐漸降低，與TA質量分數的變化趨勢相似。在第1天，對照組、150 W-30 s組和250 W-30 s組果實的可溶性蛋白含量急劇下降，第2～4天下降速率稍有減緩，第5天達到最低點，但處理組的含量仍高于對照組。第5天時，250 W-90 s處理組的可溶性蛋白含量為204.5 mg/100 g，降低速率一直相對平緩。這表明各處理都能延緩樹莓在貯藏過程中可溶性蛋白的消耗。在第5天，各處理組的可溶性蛋白含量分別是對照組的1.096、1.225、1.138、1.269 倍。這種趨勢可能是由于CAP技術對果實的保鮮效果，延緩了蛋白質的分解速度，從而保持了果實的質量。然而，需要更多的研究深入探討CAP技術對樹莓蛋白質的影響，以及其對樹莓貯藏品質的長期影響。

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CAP對樹莓花青素和總酚含量的影響

花青素是一類天然存在于許多植物中的營養物質，尤其在樹莓中含量豐富。同時，花青素也是一種強效的抗氧化劑，能夠幫助中和自由基，減少氧化應激對樹莓的損害。自由基是導致細胞損傷和衰老的主要因素之一，而花青素能夠幫助保護樹莓細胞免受氧化損傷，延緩衰老過程。如圖5A所示，樹莓中花青素含量隨時間的推移呈下降趨勢，但CAP處理減緩了樹莓中花青素含量的下降。從貯藏期開始250 W-30 s與250 W-90 s這兩個處理組的花青素含量降低速率基本一致，貯藏2 d后，處理組的花青素含量顯著高于對照組，第2天時250 W-90 s處理組的花青素含量是對照組的1.16 倍；第5天時，對照組的花青素質量濃度為54.88 mg/L，下降了64.08%，而250 W-90 s處理組的花青素質量濃度為107.7 mg/L，下降了30.98%。CAP抑制了樹莓中花青素含量的降低。可能是CAP中的UV、OH·等活性粒子能誘導樹莓中C3G等大分子的生物合成，延長了樹莓中花青素含量的下降速度。這對樹莓的采后貯藏具有重要意義。Elez Garofuli?等通過使用等離子體射流處理酸櫻桃汁，在25 kHz、2.5 kW、1.0 L/min氬氣流條件下處理3 min，其花青素含量提高了41%。

酚類物質是果蔬中重要的次級代謝物，參與抗性反應，并對人體健康有重要作用。如圖5B所示，在樹莓果實貯藏期間，果實的總酚含量總體呈上升趨勢。處理組果實總酚含量高于對照組，貯藏第5天時，各處理組果實的總酚含量由高到低分別是對照組的1.114、1.063、1.029、1.026 倍。貯藏結束后，250 W-90 s處理組樹莓的總酚含量為85.72 mg/100 g，增加了32.67%，而對照組樹莓的總酚含量為76.95 mg/100 g，增加了24.21%。苯丙烷代謝是酚類物質生成的重要途徑之一，而酚類物質的有效積累可以確保植物在面對低溫等脅迫時有效清除ROS自由基，降低氧化損傷對植物細胞的危害，在這一途徑中，酚類物質的生物合成主要由苯丙氨酸轉氨酶、肉桂酸-4-羥化酶、4-香豆酸:輔酶A連接酶完成，CAP可以增強這些相關酶的活性，促進酚類物質的合成。Ramazzina等在研究DBD處理鮮切獼猴桃時發現，在15 kV處理40 min后，獼猴桃內的總酚含量增加了5%；Herceg等使用APPJ對石榴汁進行處理，發現石榴汁在25 kHz、氣體流量1.0 L/min的氬氣中處理5 min，總酚含量提高了49%。本實驗中，隨著貯藏時間的延長，果實的總酚含量不斷增加，同時CAP處理組的樹莓總酚含量提升速率更快，導致這一結果的原因可能是CAP中的活性物質提高了樹莓中苯丙烷代謝中關鍵酶的活性進而增加了總酚含量的積累。這加速了樹莓貯藏期間過量ROS自由基的消耗，有助于維持采后樹莓的良好品質。

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CAP對樹莓呼吸速率的影響

果實的呼吸速率是評估其新陳代謝速度的重要標志。較低的呼吸速率可以減緩腐爛速度，保留更多營養物質，延長貯藏時間。如圖6所示，在貯藏期間，不同處理組的呼吸速率呈現不同程度的增加趨勢。第3天對照組的呼吸速率比第1天增加了6.761 倍，而150 W-30 s處理組增加了3.601 倍，250 W-90 s處理組增加了2.919 倍。到第5天，對照組的呼吸速率為12.54 mg/（kg·h），250 W-90 s處理組的呼吸速率為5.683 mg/（kg·h），對照組的呼吸速率是250 W-90 s處理組的1.791 倍。整個貯藏期間，對照組的呼吸速率顯著高于處理組，表明CAP技術顯著抑制了果實的呼吸速率。呼吸作用消耗果實內的營養物質，降低果實質量，不利于長期貯藏。有研究表明，呼吸速率與漿果成熟腐爛密切相關，反映出營養物質的消耗速度。呼吸作用使有機大分子氧化為小分子，為果實提供生長成熟所需的能量。此外，Du Yuhang等研究表明CAP的抗微生物特性可以減少果實表面的微生物負荷，未處理的果實表面的致病真菌加速了果實腐敗和呼吸速率。總體而言，CAP技術可以有效地減緩果實的新陳代謝過程，降低呼吸速率，并延長其貨架壽命，而不影響其品質。這一發現揭示CAP技術在果實貯藏中具有重要的應用潛力。

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CAP對樹莓抗氧化能力的影響

ROS是果蔬組織有氧代謝過程中不可避免的有毒副產物。除了其毒性外，ROS還在ROS代謝調控網絡中扮演信號分子的角色，影響植物的各種生理過程。因此，本實驗將ROS （包括H 2 O 2 和O - 2 ·） 以及脂質過氧化產物MDA作為氧化應激相關的評價指標。

低濃度H2O2能參與果實抗病性和抗逆性啟動的誘導過程，而高濃度H2O2會破壞損傷膜系統，使得細胞膜脂質過氧化而產生損害，造成細胞衰老。如圖7A所示，貯藏期間樹莓的H2O2含量整體先增大后減小，在第3天時降到最低，然后緩慢增大。貯藏1 d后，CAP處理有效降低了樹莓中的H2O2含量，除第2天外，250 W-90 s處理組樹莓H2O2含量一直低于其他組。貯藏第5天時，250 W-90 s處理組H2O2濃度為6.858 mmol/L，是對照組的79.48%。以上說明CAP顯著抑制了樹莓細胞內H2O2含量的積累。

生物體內的O-2·不斷地產生，也不斷被清除。當產生速率超過清除速率時，就會導致O-2·過量積累，對生物體造成損傷。如圖7B所示，在貯藏期間，樹莓的O-2·清除速率持續下降，第5天時250 W-90 s處理組的O-2·清除能力為4.24 U/g，各處理組的清除能力分別是對照組的1.135、1.092、1.175、1.223 倍。CAP技術顯著提高了樹莓O-2·的清除能力，表明CAP在保護果實免受O-2·損害方面具有潛在優勢。

通過在樹莓貯藏初期給予輕微的氧化應激，CAP處理可以激活ROS代謝，增加ROS清除酶活性，促進黃酮類化合物的生物合成，從而增強其對病原菌的抵抗力。目前有很多類似的方法在采后果蔬保鮮領域得到廣泛研究，以減少作物產量損失。Adhikari等利用等離子體活化水灌溉系統對番茄生長和抗病防御機制的研究顯示，ROS和RNS能誘導植物生長并增加內源防御激素的產生。研究表明，CAP可以是一種高效的方法，能夠改善植物的發育和免疫力。

MDA是植物組織或細胞膜發生脂質過氧化反應產生的脂質過氧化產物，其含量高低可以反映細胞膜的損傷程度。如圖7C所示，貯藏期間對照組樹莓的MDA含量迅速提高，CAP延緩了樹莓MDA含量的升高速率。貯藏第2天各處理組間的差異不顯著，第3天時150 W-30 s處理組樹莓MDA含量是250 W-90 s處理組的1.118 倍，前4 d，150 W-90 s處理組與250 W-30 s處理組間差異不顯著。第5天時250 W-90 s處理組的MDA含量為30.99 mmol/g，各處理組的MDA含量分別是對照組的90.07%、77.41%、83.16%、73.99%。結果表明CAP可以抑制樹莓在貯藏期間MDA的積累。

樹莓MDA含量的急劇增加一方面是由于其抗氧化水平的減弱，另一方面是由于樹莓采后呼吸作用的增強，導致細胞內氧化環境中脂質過氧化的作用增強。因此，在貯藏過程中，樹莓自身的呼吸作用導致MDA的積累，加速了果實的衰老和腐敗。CAP通過其產生的多種活性物質，能夠有效中和脂質過氧化反應的中間體，增強樹莓的抗氧化能力，抑制病原菌生長，從而抑制MDA的生成，保護樹莓的細胞膜，延長其保鮮期。Jin Tao等探究CAP對采后冬棗貯藏期的品質影響，研究發現CAP處理后的冬棗MDA含量顯著降低，抑制了脂質過氧化酶的表達。

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CAP對樹莓不同生理特性影響的相關性熱圖與主成分分析（PCA）

Pearson相關性分析能夠更準確地確定各指標之間的關系，并驗證本研究的結果。圖8A展示了CAP對采后樹莓不同生理特性影響的Pearson相關性熱圖，腐爛率與質量損失率、呼吸速率顯著正相關。此外，腐爛率與TA、花青素、可溶性蛋白顯著負相關，表明高腐爛率的果實會導致更多營養成分的損失。TSS含量與其他品質指標無顯著相關性。MDA含量與H2O2含量正相關，與O-2·清除能力顯著負相關。

為了明確CAP對樹莓果實采后生理生化指標的影響，對樹莓的品質指標進行了PCA。通過對樹莓果實品質指標的數據分析，提取出了PC1與PC2，其綜合方差貢獻率達到了92.1%，表明這兩個PC能夠有效地反映所測果實的絕大多數品質特征。PC1占據方差的85.5%，質量損失率、呼吸速率和腐爛率是高度相關的參數，高相關性的PC1反映出CAP處理可能通過改善水分保持和減緩代謝速率，從而有效延長樹莓的貯藏期，并減少腐爛的發生。因此，優化CAP處理條件，以降低這幾個指標，將有助于提升樹莓的整體品質。PC2占據方差的6.6%，總酚是高度相關的參數。由圖8B可得，不同組中對照組與其他處理組沒有交點，證明實驗的結果顯著，250 W-90 s處理的效果最好。

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CAP保鮮機理分析

CAP反應發生時包含了有多種長壽命活性物質（ 如·OH、O 3 、H 2 O 2 、HNO 3 、UV等） ，其相關生成過程可由以下反應式表示：

CAP對樹莓的保鮮作用主要通過兩種方式實現，首先是滅活樹莓病原菌：CAP中的高能粒子和活性物質，如O·、·OH和UV等，能夠破壞病原菌的細胞壁和細胞膜，抑制病原菌的生長和繁殖，有效減少樹莓表面和內部的微生物負荷，防止腐敗和霉變，延長保鮮期；其次增強樹莓抗氧化能力：CAP可能會激發樹莓自身的抗氧化防御機制，增加樹莓的抗氧化酶活性，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等，提高樹莓對氧化應激的抵抗能力，延長貨架期。兩種方式有效延緩了樹莓代謝活動，抑制了樹莓活性成分的減少。圖9為CAP對樹莓保鮮作用機理圖。

結 論

通過研究CAP對新鮮樹莓在貯藏期間品質變化的影響，結果顯示CAP能有效維持樹莓的品質，延長其保質期2～5 d。隨著處理功率的增大和處理時間的延長，樹莓的腐爛率得到了顯著抑制，與對照組相比，貯藏第5天經過250 W、90 s處理后的樹莓果實自然腐爛率降低至22.61%，質量損失率降低至35.97%，呼吸速率減少至5.683 mg/（kg·h）；CAP有助于維持貯藏期間樹莓的生理特性。與此同時，CAP促進了樹莓中酚類物質的積累，與對照組相比，貯藏第5天經過250 W、90 s處理的樹莓果實總酚含量增加到85.72 mg/100 g，同時抑制了花青素含量的降解，其質量濃度為107.7 mg/L；CAP可抑制貯藏期間樹莓營養成分的降解。貯藏第5天經過250 W、90 s處理的樹莓果實中H 2 O 2 含量為對照組的79.48%，O-2·清除能力為對照組的1.223 倍，MDA含量為對照組的73.99%；CAP增強了貯藏期間樹莓的抗氧化能力。CAP通過產生大量活性物質有效殺菌，顯著提高保鮮效果，并使處理后的樹莓外觀和營養價值損失較少，無有害藥劑殘留，提高了食用安全性。因此，低溫等離子體可作為一種有效的非熱殺菌技術應用于采后樹莓的保鮮處理。

第一

作者

李毅 碩士研究生

甘肅農業大學化學專業碩士研究生在讀。研究方向為等離子體化學及應用。

通信

作者

蒲陸梅 教授

博士，甘肅農業大學理學院教授，博士生導師。近年來主要從事等離子體化學與農產品保鮮及品質安全、配位生物化學理論與應用研究，共發表中英文論文80余篇，獲國家授權發明專利6 項；主持國家自然基金地區基金1 項，甘肅省自然基金、中國科學院西北特色植物資源化學重點實驗室開放課題等10余項；主編出版國家級規劃教材1 部。

本文《低溫常壓等離子體對樹莓果實采后生理指標及貯藏品質的影響 》來源于《食品科學》2024年46卷第04期227-236。作者：李 毅，楊 帥，柳佳清，劉鑫茹，董露露，龍海濤，蒲陸梅*，段建玲* 。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240903-024 。 點擊下方 閱讀原文 即可查看文章相關信息。

實習編輯：農夢琪；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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