《食品科学》：甘肃农业大学蒲陆梅教授等：低温常压等离子体对树莓果实采后生理指标及贮藏品质的影响

树莓，蔷薇科（Rosaceae）悬钩子属（

Rubus

低温常压等离子体（CAP）是由高度电离的气体产生，被称为物质的第4种状态。与其他保鲜方式不同的是，等离子体处理的关键是等离子体中的活性物质，包括活性氧（ROS）、活性氮（RNS）、紫外光（UV）、正离子、负离子和自由电子，这些活性物质可对引起果实腐烂的病原体造成生物和氧化损伤，同时对热敏性材料友好。在食品保鲜领域，CAP能最大程度保持食品的营养和感官特性，不产生有毒副产物，具有较高经济效益，因此被广泛应用于食品杀菌保鲜和农药降解。研究表明，CAP可以有效延长桑葚、杨梅、芒果、蓝莓等水果的货架期，减缓有效成分流失，保持品质。

甘肃农业大学理学院的李毅、蒲陆梅*及甘肃临洮好果子生态农业科技发展有限公司的段建玲等人通过CAP处理采后树莓，探讨其对树莓的贮藏期营养成分和品质的影响，为树莓保鲜技术提供理论支持和实践依据。

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CAP对树莓腐烂率和质量损失率的影响

腐烂率是评价果实品质的重要指标，直接影响树莓鲜果货架期。树莓果实在贮藏期间极易受微生物侵染而发生腐烂，在常温条件下采摘的树莓第2天就会有腐烂现象。从图2A、B可以看出，贮藏第2天时，对照组的树莓腐烂率已经达到了34.99%，处理组的平均腐烂率4.76%；第5天时，对照组的腐烂率高达97.68%，其他处理组分别为84.91%、54.29%、42.27%、22.61%。由结果可以看出CAP处理明显延长了树莓鲜果的货架期。这与CAP抑制了微生物的生长，从而降低腐烂率有关。

CAP处理产生的如·OH、O·、UV、ROS、RNS等活性基团能够直接作用于浆果表面和内部的微生物，抑制其生长和繁殖。Liu Yinxin等使用CAP对采后桑葚进行处理，结果显示CAP可有效降低桑葚贮藏期间腐烂率，抑制其致病真菌灰葡萄孢的生长。这种抑制作用减少了引起浆果腐烂的真菌和细菌的数量，从而延长了浆果的存储期。CAP处理可以增强果实细胞内抗氧化酶的活性，提高其抗氧化能力，从而减少氧化应激对细胞的损伤，延缓浆果的衰老和腐烂过程。Du Yuhang等通过介质阻挡放电等离子体（DBD）处理枸杞，研究发现，适度DBD处理会产生ROS，触发枸杞ROS代谢系统的防御反应，促进黄酮类化合物的生物合成，从而增强其抗腐烂能力。CAP处理有助于保持树莓的品质，延缓软化过程，降低腐烂率。

质量损失是造成果实萎蔫、变质、腐烂的重要因素。果实在收获后会经历一系列代谢活动，包括水分蒸发和营养消耗，从而导致质量损失。如图2C所示，与对照组相比，CAP处理显著降低了果实的质量损失率，其中250 W-90 s CAP处理时效果最显著，在贮藏第5天时质量损失率降低到35.97%，仅为对照组的45.76%。CAP处理减缓了果实的质量损失速度。树莓质量损失率的变化趋势与腐烂率类似，可能的原因是CAP降低了腐烂率使得树莓保质期延长，同时降低了树莓的呼吸速率，从而减少代谢活动，减少水分和营养物质的消耗。

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CAP对树莓出汁率的影响

出汁率是农业生产者和果农评估作物收益和成本效益的重要指标之一。高出汁率的果实意味着相对更多的可食部分，能够提高产品的市场价值，并在果实加工过程中增加产量和利润。如图3所示，与对照组相比，CAP处理后树莓果实的出汁率有所提高，尽管有的处理组与对照组之间的差异不显著（

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CAP对树莓营养成分的影响

果实在贮藏过程中TSS的变化可以反映果实的新陈代谢和贮藏条件对果实品质的影响。如图4A所示，各组TSS含量在贮藏期间先升高后降低，并在第3天达到最大值，其中对照组在第3天时含量为10.51 °Brix，而250 W-90 s处理组在第3天时TSS含量为12.6 °Brix。在第5天时150 W-90 s与250 W-90 s处理组树莓果实的TSS含量分别是对照组的1.084 倍和1.144 倍。CAP处理后TSS含量有轻微增加但并不显著（

P

TA是影响果实风味的重要因素之一。如图4B所示，树莓中的TA质量分数随贮藏时间的延长而降低，对照组的降低速率显著高于处理组。贮藏第3天时，150 W-30 s组、150 W-90 s组、250 W-30 s组和250 W-90 s组的TA分别是对照组的1.098、1.129、1.131、1.191 倍。贮藏前期（1～3 d）150 W-90 s、250 W-30 s组的变化趋势基本一致，均下降了21.28%。在第5天时对照组树莓的TA质量分数为0.774 5%，而250 W-90 s组树莓的TA质量分数为1.16%，是处理组的1.498 倍。CAP处理过程中产生活性物质，其中包括 H + 、NO 3 - 和NO 2 - 等 物质，导致TA的升高。TA质量分数较低表明果实中有机酸含量较低，而果实中的高有机酸含量有助于果实保持低pH值，增强其抗病性。高功率长时间的CAP处理能够较好地抑制树莓采后贮藏期间TA质量分数的降低。

如图4C所示，树莓中的可溶性蛋白含量随着贮藏时间的延长而逐渐降低，与TA质量分数的变化趋势相似。在第1天，对照组、150 W-30 s组和250 W-30 s组果实的可溶性蛋白含量急剧下降，第2～4天下降速率稍有减缓，第5天达到最低点，但处理组的含量仍高于对照组。第5天时，250 W-90 s处理组的可溶性蛋白含量为204.5 mg/100 g，降低速率一直相对平缓。这表明各处理都能延缓树莓在贮藏过程中可溶性蛋白的消耗。在第5天，各处理组的可溶性蛋白含量分别是对照组的1.096、1.225、1.138、1.269 倍。这种趋势可能是由于CAP技术对果实的保鲜效果，延缓了蛋白质的分解速度，从而保持了果实的质量。然而，需要更多的研究深入探讨CAP技术对树莓蛋白质的影响，以及其对树莓贮藏品质的长期影响。

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CAP对树莓花青素和总酚含量的影响

花青素是一类天然存在于许多植物中的营养物质，尤其在树莓中含量丰富。同时，花青素也是一种强效的抗氧化剂，能够帮助中和自由基，减少氧化应激对树莓的损害。自由基是导致细胞损伤和衰老的主要因素之一，而花青素能够帮助保护树莓细胞免受氧化损伤，延缓衰老过程。如图5A所示，树莓中花青素含量随时间的推移呈下降趋势，但CAP处理减缓了树莓中花青素含量的下降。从贮藏期开始250 W-30 s与250 W-90 s这两个处理组的花青素含量降低速率基本一致，贮藏2 d后，处理组的花青素含量显著高于对照组，第2天时250 W-90 s处理组的花青素含量是对照组的1.16 倍；第5天时，对照组的花青素质量浓度为54.88 mg/L，下降了64.08%，而250 W-90 s处理组的花青素质量浓度为107.7 mg/L，下降了30.98%。CAP抑制了树莓中花青素含量的降低。可能是CAP中的UV、OH·等活性粒子能诱导树莓中C3G等大分子的生物合成，延长了树莓中花青素含量的下降速度。这对树莓的采后贮藏具有重要意义。Elez Garofulić等通过使用等离子体射流处理酸樱桃汁，在25 kHz、2.5 kW、1.0 L/min氩气流条件下处理3 min，其花青素含量提高了41%。

酚类物质是果蔬中重要的次级代谢物，参与抗性反应，并对人体健康有重要作用。如图5B所示，在树莓果实贮藏期间，果实的总酚含量总体呈上升趋势。处理组果实总酚含量高于对照组，贮藏第5天时，各处理组果实的总酚含量由高到低分别是对照组的1.114、1.063、1.029、1.026 倍。贮藏结束后，250 W-90 s处理组树莓的总酚含量为85.72 mg/100 g，增加了32.67%，而对照组树莓的总酚含量为76.95 mg/100 g，增加了24.21%。苯丙烷代谢是酚类物质生成的重要途径之一，而酚类物质的有效积累可以确保植物在面对低温等胁迫时有效清除ROS自由基，降低氧化损伤对植物细胞的危害，在这一途径中，酚类物质的生物合成主要由苯丙氨酸转氨酶、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酸:辅酶A连接酶完成，CAP可以增强这些相关酶的活性，促进酚类物质的合成。Ramazzina等在研究DBD处理鲜切猕猴桃时发现，在15 kV处理40 min后，猕猴桃内的总酚含量增加了5%；Herceg等使用APPJ对石榴汁进行处理，发现石榴汁在25 kHz、气体流量1.0 L/min的氩气中处理5 min，总酚含量提高了49%。本实验中，随着贮藏时间的延长，果实的总酚含量不断增加，同时CAP处理组的树莓总酚含量提升速率更快，导致这一结果的原因可能是CAP中的活性物质提高了树莓中苯丙烷代谢中关键酶的活性进而增加了总酚含量的积累。这加速了树莓贮藏期间过量ROS自由基的消耗，有助于维持采后树莓的良好品质。

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CAP对树莓呼吸速率的影响

果实的呼吸速率是评估其新陈代谢速度的重要标志。较低的呼吸速率可以减缓腐烂速度，保留更多营养物质，延长贮藏时间。如图6所示，在贮藏期间，不同处理组的呼吸速率呈现不同程度的增加趋势。第3天对照组的呼吸速率比第1天增加了6.761 倍，而150 W-30 s处理组增加了3.601 倍，250 W-90 s处理组增加了2.919 倍。到第5天，对照组的呼吸速率为12.54 mg/（kg·h），250 W-90 s处理组的呼吸速率为5.683 mg/（kg·h），对照组的呼吸速率是250 W-90 s处理组的1.791 倍。整个贮藏期间，对照组的呼吸速率显著高于处理组，表明CAP技术显著抑制了果实的呼吸速率。呼吸作用消耗果实内的营养物质，降低果实质量，不利于长期贮藏。有研究表明，呼吸速率与浆果成熟腐烂密切相关，反映出营养物质的消耗速度。呼吸作用使有机大分子氧化为小分子，为果实提供生长成熟所需的能量。此外，Du Yuhang等研究表明CAP的抗微生物特性可以减少果实表面的微生物负荷，未处理的果实表面的致病真菌加速了果实腐败和呼吸速率。总体而言，CAP技术可以有效地减缓果实的新陈代谢过程，降低呼吸速率，并延长其货架寿命，而不影响其品质。这一发现揭示CAP技术在果实贮藏中具有重要的应用潜力。

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CAP对树莓抗氧化能力的影响

ROS是果蔬组织有氧代谢过程中不可避免的有毒副产物。除了其毒性外，ROS还在ROS代谢调控网络中扮演信号分子的角色，影响植物的各种生理过程。因此，本实验将ROS （包括H 2 O 2 和O - 2 ·） 以及脂质过氧化产物MDA作为氧化应激相关的评价指标。

低浓度H2O2能参与果实抗病性和抗逆性启动的诱导过程，而高浓度H2O2会破坏损伤膜系统，使得细胞膜脂质过氧化而产生损害，造成细胞衰老。如图7A所示，贮藏期间树莓的H2O2含量整体先增大后减小，在第3天时降到最低，然后缓慢增大。贮藏1 d后，CAP处理有效降低了树莓中的H2O2含量，除第2天外，250 W-90 s处理组树莓H2O2含量一直低于其他组。贮藏第5天时，250 W-90 s处理组H2O2浓度为6.858 mmol/L，是对照组的79.48%。以上说明CAP显著抑制了树莓细胞内H2O2含量的积累。

生物体内的O-2·不断地产生，也不断被清除。当产生速率超过清除速率时，就会导致O-2·过量积累，对生物体造成损伤。如图7B所示，在贮藏期间，树莓的O-2·清除速率持续下降，第5天时250 W-90 s处理组的O-2·清除能力为4.24 U/g，各处理组的清除能力分别是对照组的1.135、1.092、1.175、1.223 倍。CAP技术显著提高了树莓O-2·的清除能力，表明CAP在保护果实免受O-2·损害方面具有潜在优势。

通过在树莓贮藏初期给予轻微的氧化应激，CAP处理可以激活ROS代谢，增加ROS清除酶活性，促进黄酮类化合物的生物合成，从而增强其对病原菌的抵抗力。目前有很多类似的方法在采后果蔬保鲜领域得到广泛研究，以减少作物产量损失。Adhikari等利用等离子体活化水灌溉系统对番茄生长和抗病防御机制的研究显示，ROS和RNS能诱导植物生长并增加内源防御激素的产生。研究表明，CAP可以是一种高效的方法，能够改善植物的发育和免疫力。

MDA是植物组织或细胞膜发生脂质过氧化反应产生的脂质过氧化产物，其含量高低可以反映细胞膜的损伤程度。如图7C所示，贮藏期间对照组树莓的MDA含量迅速提高，CAP延缓了树莓MDA含量的升高速率。贮藏第2天各处理组间的差异不显著，第3天时150 W-30 s处理组树莓MDA含量是250 W-90 s处理组的1.118 倍，前4 d，150 W-90 s处理组与250 W-30 s处理组间差异不显著。第5天时250 W-90 s处理组的MDA含量为30.99 mmol/g，各处理组的MDA含量分别是对照组的90.07%、77.41%、83.16%、73.99%。结果表明CAP可以抑制树莓在贮藏期间MDA的积累。

树莓MDA含量的急剧增加一方面是由于其抗氧化水平的减弱，另一方面是由于树莓采后呼吸作用的增强，导致细胞内氧化环境中脂质过氧化的作用增强。因此，在贮藏过程中，树莓自身的呼吸作用导致MDA的积累，加速了果实的衰老和腐败。CAP通过其产生的多种活性物质，能够有效中和脂质过氧化反应的中间体，增强树莓的抗氧化能力，抑制病原菌生长，从而抑制MDA的生成，保护树莓的细胞膜，延长其保鲜期。Jin Tao等探究CAP对采后冬枣贮藏期的品质影响，研究发现CAP处理后的冬枣MDA含量显著降低，抑制了脂质过氧化酶的表达。

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CAP对树莓不同生理特性影响的相关性热图与主成分分析（PCA）

Pearson相关性分析能够更准确地确定各指标之间的关系，并验证本研究的结果。图8A展示了CAP对采后树莓不同生理特性影响的Pearson相关性热图，腐烂率与质量损失率、呼吸速率显著正相关。此外，腐烂率与TA、花青素、可溶性蛋白显著负相关，表明高腐烂率的果实会导致更多营养成分的损失。TSS含量与其他品质指标无显著相关性。MDA含量与H2O2含量正相关，与O-2·清除能力显著负相关。

为了明确CAP对树莓果实采后生理生化指标的影响，对树莓的品质指标进行了PCA。通过对树莓果实品质指标的数据分析，提取出了PC1与PC2，其综合方差贡献率达到了92.1%，表明这两个PC能够有效地反映所测果实的绝大多数品质特征。PC1占据方差的85.5%，质量损失率、呼吸速率和腐烂率是高度相关的参数，高相关性的PC1反映出CAP处理可能通过改善水分保持和减缓代谢速率，从而有效延长树莓的贮藏期，并减少腐烂的发生。因此，优化CAP处理条件，以降低这几个指标，将有助于提升树莓的整体品质。PC2占据方差的6.6%，总酚是高度相关的参数。由图8B可得，不同组中对照组与其他处理组没有交点，证明实验的结果显著，250 W-90 s处理的效果最好。

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CAP保鲜机理分析

CAP反应发生时包含了有多种长寿命活性物质（ 如·OH、O 3 、H 2 O 2 、HNO 3 、UV等） ，其相关生成过程可由以下反应式表示：

CAP对树莓的保鲜作用主要通过两种方式实现，首先是灭活树莓病原菌：CAP中的高能粒子和活性物质，如O·、·OH和UV等，能够破坏病原菌的细胞壁和细胞膜，抑制病原菌的生长和繁殖，有效减少树莓表面和内部的微生物负荷，防止腐败和霉变，延长保鲜期；其次增强树莓抗氧化能力：CAP可能会激发树莓自身的抗氧化防御机制，增加树莓的抗氧化酶活性，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等，提高树莓对氧化应激的抵抗能力，延长货架期。两种方式有效延缓了树莓代谢活动，抑制了树莓活性成分的减少。图9为CAP对树莓保鲜作用机理图。

结 论

通过研究CAP对新鲜树莓在贮藏期间品质变化的影响，结果显示CAP能有效维持树莓的品质，延长其保质期2～5 d。随着处理功率的增大和处理时间的延长，树莓的腐烂率得到了显著抑制，与对照组相比，贮藏第5天经过250 W、90 s处理后的树莓果实自然腐烂率降低至22.61%，质量损失率降低至35.97%，呼吸速率减少至5.683 mg/（kg·h）；CAP有助于维持贮藏期间树莓的生理特性。与此同时，CAP促进了树莓中酚类物质的积累，与对照组相比，贮藏第5天经过250 W、90 s处理的树莓果实总酚含量增加到85.72 mg/100 g，同时抑制了花青素含量的降解，其质量浓度为107.7 mg/L；CAP可抑制贮藏期间树莓营养成分的降解。贮藏第5天经过250 W、90 s处理的树莓果实中H 2 O 2 含量为对照组的79.48%，O-2·清除能力为对照组的1.223 倍，MDA含量为对照组的73.99%；CAP增强了贮藏期间树莓的抗氧化能力。CAP通过产生大量活性物质有效杀菌，显著提高保鲜效果，并使处理后的树莓外观和营养价值损失较少，无有害药剂残留，提高了食用安全性。因此，低温等离子体可作为一种有效的非热杀菌技术应用于采后树莓的保鲜处理。

第一

作者

李毅 硕士研究生

甘肃农业大学化学专业硕士研究生在读。研究方向为等离子体化学及应用。

通信

作者

蒲陆梅 教授

博士，甘肃农业大学理学院教授，博士生导师。近年来主要从事等离子体化学与农产品保鲜及品质安全、配位生物化学理论与应用研究，共发表中英文论文80余篇，获国家授权发明专利6 项；主持国家自然基金地区基金1 项，甘肃省自然基金、中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室开放课题等10余项；主编出版国家级规划教材1 部。

本文《低温常压等离子体对树莓果实采后生理指标及贮藏品质的影响 》来源于《食品科学》2024年46卷第04期227-236。作者：李 毅，杨 帅，柳佳清，刘鑫茹，董露露，龙海涛，蒲陆梅*，段建玲* 。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240903-024 。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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