Effect and Action Mechanism of Cold Plasma Technology on Food Components
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摘要: 冷等离子体作为一种新型的非热加工技术，因其具有安全、绿色、能耗低等优点，在食品加工领域受到广泛关注。冷等离子体使用的气体在电离过程中产生的紫外线、活性物质（如活性氧、活性氮、羟自由基和离子）等会通过辐射/修饰作用使生物大分子发生刻蚀及交联，或对食品组分（脂质、蛋白质、淀粉等）的表面结构和官能团进行修饰，使组分结构发生变化，从而影响食品的品质、功能特性等。本文综述了冷等离子体作用对食品主要组分（蛋白质、脂质、淀粉）、维生素和多酚的影响及其可能的作用机制，并讨论了该技术存在的问题和未来发展的方向，以期为冷等离子体在食品工业的应用提供参考。Abstract: Cold plasma (CP) technology, an emerging non-thermal technology, has attracted widespread attentions in food fields for the advantages of safety, no needs for chemical agents and low-energy-consumption. Cold plasma can release ultraviolet rays and active substances (such as reactive oxygen radicals, reactive nitrogen radicals, hydroxyl radicals and ions) in the excitation process. The reactive species can induce etching and cross-linking of biomacromolecules, or modify the structure and functional groups of food components (such as lipids, proteins and starches), consequently affecting the sensory and flavor qualities of food. This paper summarizes the effects and action mechanism of CP on food components (protein, lipids, starch), victim, polyphenols. The present existing problems and future developments of CP technology are discussed and proposed. This paper would provide a theoretical guides for facilitating the application of CP technology in food industry.
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Keywords:
- cold plasma /
- protein /
- lipid /
- starch
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传统热加工技术是食品工业中常用的加工方法，具有灭菌效果显著、对酶活抑制程度高等优点。然而，高温条件会导致食品内部发生许多物理化学变化，对食品的感官特性产生负面影响[1]。为了保证食品的品质，非热加工技术应运而生，它不仅可以缩短加工时间、节约生产能源，还能减少有害物质的产生[2]；但已有的技术，如高压脉冲电场、超高压等的处理条件较为严苛且设备成本高。冷等离子体（Cold Plasma，CP）作为一种新型的非热加工技术，利用气体介质产生活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）、活性氮（Reactive Nitrogen Species，RNS）、自由基和离子等有效成分，对食品组分产生作用；因其具有绿色环保、处理条件温和、经济效益高和操作简单等优点[3]被逐渐应用于食品杀菌[4]、肉制品护色[5]、食品内源酶抑制[6]、食品包装材料改性[7]和农药残留控制[8]等领域。
蛋白质、脂质、淀粉作为食品中的主要组分，对食品风味、质地等方面起着重要的作用[9]。对食品进行处理，改变其组分的功能特性，可以在一定程度上提高食品的风味、改善食品品质[10]。随着CP技术的发展，有研究发现CP对食品组分的结构和功能特性有一定的影响[11-12]。因此，本文综述了CP对食品组分的影响及其可能的作用机制，并讨论了该技术存在的问题和未来发展的方向，以期为CP在食品工业的应用提供参考。
1. 冷等离子技术介绍
1.1 等离子体的概念及分类
等离子体（Plasma）是一种离子化状态气体，它不同于固体、气体和液体，被学者认为是宇宙中物质存在的第四态[11]，其产生是通过把热、电磁场或其他外加力作用于气体上，使气体内的电子结构得到激发，形成游离电子。因激发后物质内部系统呈现电中性，故被称为等离子体[13]。根据等离子体活性物质作用时间的不同，可将其分为长寿作用物质和短寿作用物质[14]（图1）。根据等离子体中带电粒子表观温度的不同，可以将其分为高温等离子体（High-temperature Plasma，HTP）和低温等离子体（Low-temperature Plasma，LTP）。带电粒子温度位于100~104 eV间的等离子体称为HTP；在1~10 eV间，则称为LTP[15]。根据粒子是否处于热平衡状态又可将LTP分为热等离子体和冷等离子体。离子温度与电子温度相当，处于热平衡状态，称为热等离子体；离子温度低于电子温度，在1 eV左右，处于非热平衡状态，则称为冷等离子体[16]，食品工业中应用较多的是冷等离子体技术。
1.2 冷等离子体的放电形式及其作用机制
根据放电所需的气压、电场力大小和电场的作用方式可将等离子体放电形式分为：辉光放电（Glow Discharges，GD）、滑动电弧放电（Glide Arc Discharge，GAD）、电晕放电（Corona Discharge，CD）、介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）、射频放电（Radio Frequency Discharge，RFD）等[16-19]。
到目前为止，因等离子体放电形式的不同和食品基质的复杂性，其作用机制还未有一个具体的说法，但据相关文献描述，可概括为以下四点（图2）。其一，气体在电离过程中产生紫外线，紫外线使分子物质表面发生刻蚀及交联，从而改变其功能性质；其二，等离子体中粒子的高速运动对分子具有一定地击穿作用，使其表面结构发生改变[20]；其三，以氮气、氧气为放电气体的设备会产生离子（O2−、N2+）、自由基（HO·、HOO·、NO·）和其他活性物质（ROS、RNS等）[21]。这些活性物质作用于化学键（CH-、CN-、NH-、-C=C-等）[22]或对氨基酸残基（半胱氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等）进行修饰，导致不饱和脂肪酸的双键断裂或影响蛋白质结构，从而改变其功能性质[23]；其四，气体介质产生的NO、NO2、H2O2会与食物中的水作用，改变组分所在基质的环境，从而影响其构象[24]。
2. 冷等离子处理对食品组分的影响
2.1 对食品中蛋白质的影响
CP处理对食品中蛋白质的影响主要体现在两个方面，改变蛋白含量及改变蛋白空间构象（表1）。研究发现CP直接处理食品不会影响食品中的蛋白质总含量，但会改变其内部不同蛋白组分的含量[25]。Cvjetkovi等[26]将CP直接作用于小麦粉，发现处理组与对照组的蛋白总含量相差不大，但处理组的麦醇溶蛋白和谷蛋白含量明显降低。蛋白质的空间结构决定了其功能和生物学性质[27]，Zhang等[28]利用大气压冷等离子体（ACP）处理豌豆蛋白，发现处理后蛋白的三级结构部分展开，表面疏水性增加，促进蛋白质间形成聚集体；在加热过程中，蛋白聚集体通过氢键和疏水相互作用形成更稳定的三维凝胶网络，改善了蛋白的凝胶性质。Misra等[29]研究发现，ACP产生的臭氧促进谷蛋白亚基间二硫键的形成，从而提高了小麦粉面团的弹性。对于处理后蛋白质二级结构变化的研究有不同的发现。Dong等[30]发现经ACP处理后玉米醇溶蛋白的α-螺旋、β-转角含量增加，而β-折叠和无规则卷曲含量降低；但Ji等[31]和Ekezie等[32]在处理花生分离蛋白和虾肌原纤维蛋白中得出相反的结论。产生该现象的原因可能是由于文献[30]的处理电压较高，且在CP处理过后还对样品进行了干燥处理，使得蛋白质从无序结构向有序结构转变。
表 1 冷等离子体处理对食品中蛋白质结构及组成的影响Table 1. Effects of cold plasma on food protein structure and composition样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 花生蛋白 DBD 空气 电压35 V、电流2 A、功率70 W、放电
距离8 mm处理 0、1、2、3、4、5 minα-螺旋和β-转角含量减少；β-折叠和无规则卷曲含量
增加；2 min处理效果最佳[33] 脱脂花生粉 DBD 空气 80 kV处理15、30、45、60 min 蛋白条带无变化；脱脂花生粉抗原性降低43%；
二级结构改变[34] 豌豆蛋白粉 DBD 空气 电压0~30 kV；电流0~1 A；
处理10 minACP处理组蛋白质游离巯基含量降低；三级结构
改变，表面疏水性增加[35] 阿拉斯加鳕鱼肌原纤维蛋白
（Myofibrillarproteins，MPs）DBD 空气 10、20、30、40、50、60 kV处理10 min 随着处理电压的升高，MPs游离巯基含量降低；
表面疏水性增加；热稳定性提高[35] 鱿鱼片 − − 聚乙烯包装；50 kV处理30 s；
4 ℃贮藏处理组MPs浓度及巯基含量的下降都较对照组慢，
CP处理可以较好地抑制肌肉蛋白发生交联、变性[36] 鸡胸肉肌原纤维蛋白 ACP 低压空气 0.18 MPa处理0、10、20、30、40 s；
4 ℃保存处理组MPs的α-螺旋、β-折叠含量减少；表面疏水性
增加；游离巯基含量先增后降[37] CP产生的活性物质中，ROS、RNS是攻击/修饰蛋白质的主要物质[38]，二者会使蛋白质的空间结构部分打开，进一步作用还可分为：ROS使半胱氨酸中的巯基氧化成二硫键，增加蛋白质的交联度或诱导蛋白质中C-H、C-N和N-H分解为CO2、NO2和H2O[39]，改变蛋白质的侧链结构；RNS会使苯丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸等发生硝化和氧化反应[40]；ROS、RNS会使组氨酸和脯氨酸发生酰胺化反应、开环反应，或使蛋氨酸发生磺化反应等。Zhou等[41]发现活性物质攻击的主要目标是芳香族氨基酸和含硫氨基酸，其次是五元杂环氨基酸和碱性氨基酸。通过这些反应，蛋白质的结构和表面官能团发生改变，二级、三级结构部分展开，内部疏水基团暴露，蛋白表面疏水性增加，促进蛋白质间形成聚集体，增强其凝胶特性与起泡稳定性。但蛋白质氧化程度过高可能会使肽键断裂，导致其分解（图3）。
上述研究都表明CP处理会影响蛋白质结构，从而影响食品的功能特性；有研究表明蛋白质结构改变会影响其与风味物质结合的能力[42]，CP处理在这方面的研究还存在空白，今后可以朝着该方向进一步发展。
此外，内源酶作为食品中一类特殊的蛋白质，与其他蛋白对食品品质的作用不同[43-45]。内源酶主要包括：组织蛋白酶（cathepsin）、脂肪酶（Lipase，LPS）、脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）、多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）、过氧化氢酶（Peroxidase, POD）等[46-48]，它们的存在会使食品在贮藏过程中发生品质变化[49-51]。因此，不少研究人员对CP处理后内源酶的含量、结构进行了研究。研究发现，随着CP处理电压和时间的增加，内源酶的活性降低甚至完全失活（表2）。Tinello等[22]和成军虎等[43]推测CP中粒子的高速运动会对酶分子产生一定的撞击效果，导致其活性降低；其次，等离子体中的活性物质会破坏酶分子的聚集状态，将酶分子的活性位点暴露在活性物质中，使酶失去活性；活性物质还会氧化酶分子的氨基酸侧链，使其结构发生改变，从而导致酶的活性降低。因此，工业中可以通过适当的CP处理来抑制食品中的酶活性，以达到延长食品保鲜期的目的。
表 2 冷等离子体处理对食品中内源酶的影响Table 2. Effects of cold plasma on endogenous enzymes in food样品 放电
方式放电气体 处理条件 结果 参考文献 番茄及其提取物 DBD；
GAD空气；
氦气DBD：20 W、10 kV处理番茄提取物1~6 min
GAD：50 W、14 kV处理番茄片1~7 min
沸水3 min；微波1 min；蒸汽9 minDBD：空气等离子体处理1 min酶活即降低至5.67%；
氦气等离子体处理6 min才降低至10%以下；
GAD：空气等离子体处理7 min POD酶活逐渐降至7.32%；[44] 荔枝POD粗提取物 DBD 空气 1.5 A、50 kV处理0、2、4、6、8、10 min 荔枝POD酶活性在4 min内缓慢下降，
10 min后降至45.66%[45] 生菜叶 DBD 空气 35、55、75 kV；5 min处理水；活化水清洗
5 min；4 ℃贮藏处理组生菜中PPO酶活被显著抑制 [46] 低筋小麦粉 GD 氦气 50 W处理10、15、20 s PPO酶活降低；POD酶活随着处理时间的
延长显著增强[47] 罗非鱼 DBD 空气 40、50、60 kV处理1、2、3、4 min；4 ℃贮藏 随着处理电压、时间的增加，内源酶活性从232.76±1.83 µmol
Tyr/g protein急剧降至105.44±1.01 µmol Tyr/g protein[48] 鱿鱼蛋白酶 DBD 空气 60 kV处理15、60、120、180、240、300 s 处理组酶活降低，且于240 s处最低 [49] 南美白对虾胰蛋白酶 DBD 空气 10、20、30、40、50 kV处理1、2、3、4 min 处理组酶活降低约50%；α-螺旋、无规则卷曲含量下降，
而β-折叠、β-转角含量增加；表面疏水性增加[50] 小米 DBD 空气 0、15、25、35 kV处理0、2、4、8、12 min LOX和LPS随着等离子体处理电压和时间的增加而降低，
LPS下降程度更大[51] 2.2 对脂质氧化的影响
脂质作为六大营养素之一，不仅供给人体能量，还可为食品提供风味；但脂质过度氧化不仅会导致食品内部营养流失，还会使食品的色泽、风味发生变化，影响其食用价值。研究发现随着CP处理程度的增加，脂质氧化产物—丙二醛含量（以TBARs值计）也随之增加（表3）；金图男[52]研究发现CP处理会氧化鱿鱼体内的花生四烯酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸等不饱和脂肪酸，使其含量减少；Roberta等[53]控制等离子体形成臭氧的浓度为300和800 ppm，以此处理开心果仁，研究结果表明处理组的脂质氧化产物，如酮、醛、醇等含量明显增加，开心果仁的风味更佳。等离子体中形成的活性物质ROS、RNS等可以攻击不饱和脂肪酸的双键使其形成氢过氧化物，氢过氧化物可进一步与HO·反应形成醛和短链脂肪酰基化合物等（图4）[54]，从而导致食品脂质氧化，在一定程度上可以促进风味物质的产生。
表 3 冷等离子体的应用对富含脂质食品中脂肪氧化的影响Table 3. Effects of cold plasma on lipid oxidation in lipid-rich food样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 羊肉 CAP 空气 A：70 kV处理0~5 min；
B：40~80 kV下处理3 min；
C：70 kV处理0~4次，间歇处理，
累计处理时间为3 min；
D：70 kV处理3 min；
4 ℃放置随着处理时间、电压的增加，TBARs值增加；
C组表明随着处理次数的增加，羊肉TBARs值降低；
所有处理组TBARs值均小于0.6 mg/kg[57] 鲅鱼块 DBD 空气；CO2、O2、N2 A：空气密封包装；40、50、60、70、
80 kV处理3 min；
B：空气密封包装；70 kV处理0、1、2、3、4、5 min；
C：充CO2：O2：N2=8:1:1和5:1:4；70 kV处理
3 min；A~C隔板厚度为2 mm
D：空气密封包装；70 kV处理3 min；
介质隔板厚度为2、4、6、8、10 mmA、B组：处理电压、时间的增加，使得形成的
氧化活性粒子增加，TBARs值增加；C组表明提高气体
中CO2的浓度，能减少活性物质的产生，从而减少
脂质氧化；D组：隔板厚度增加脂质氧化程度降低；
所有处理组TBARs值均小于5 mg/kg[58] 干腌鲭鱼片 DBD 空气 20 kV处理3、6、9、12 min；−20 ℃贮藏至检测 TBARs值随处理时间的延长呈现先增后降的
趋势；过氧化值增加；不饱和脂肪酸含量降低[24] 鲑鱼寿司 DBD 空气 70、80 kV分别处理1、3、5、10 min；4 ℃贮藏 处理组TBARs含量增加；且80 kV组的TBARs
值超过限定阈值，而70 kV组无此现象[59] 脂质氧化与CP产生的活性物质种类有很大关系，翟国臻等[55]分别采用空气、氮气和氩气作为放电介质研究CP对冷鲜猪肉脂肪氧化的影响，结果表明，三个处理组都能有效减少菌落总数，但前二者明显促进不饱和脂肪酸的氧化，而氩气组可延缓脂肪氧化，原因为前二者产生的活性物质主要为ROS、RNS，对不饱和双键有很强的攻击性，而后者主要产生高密度的电子与离子，对双键的作用能力较弱。对于脂质含量高的食品，本身易发生氧化，可采用氩气等惰性气体作为放电气体，延缓脂质氧化；而对于本身脂质含量低又想赋予更多风味的食品则可以采用空气、氮气等作为放电气体，促进不饱和脂肪酸氧化生成更多风味物质。除此之外，CP处理还可作为油脂氢化技术[56]，利用氢气和氮气作为放电介质，可以在常温常压且不使用催化剂的情况下将氢原子加至不饱和脂肪酸的双键上，使其达到饱和状态。油脂氢化将是CP技术今后延伸发展的方向之一。
2.3 对淀粉的影响
淀粉是食品工业最广泛使用的大分子物质之一，主要来源于玉米、木薯、大米等谷物类产品。然而天然淀粉的性质有限，无法满足食品工业的生产要求[57-60]，为增强天然淀粉的性质，不少研究人员对其进行物理、化学改性。CP被认为是淀粉改性的新方法。CP对淀粉改性的研究仍处于探索阶段，在已有研究中，主要涉及对淀粉的直链淀粉含量、螺旋结构、晶体结构、颗粒形貌及物理性质的影响（表4），对CP作用的具体位点尚不清楚。Ranjitha等[61]利用CP对芒果核淀粉进行处理，研究发现处理组淀粉颗粒的表面发生刻蚀，淀粉链解聚，直链淀粉含量从32.24%降低至27.24%。产生该现象的原因可能是CP处理破坏了淀粉在分子水平上的氢键，从而导致直链淀粉的含量降低。Taslikh等[62]用CP（50 V处理5 min）对玉米淀粉进行前处理，研究结果发现处理后淀粉的溶胀度、交联比、粘度增加，CP处理使其结构有序性增加。闫溢哲等[63]利用等离子体活化水处理蜡质玉米淀粉和玉米淀粉，也发现处理组淀粉的结晶度、糊化晗、短程有序结构降低，淀粉糊的凝胶强度增加。CP产生的活性物质可作用于淀粉的醇羟基，使淀粉分子间脱一份子水而发生交联，如图5所示[64]。同时，ROS、RNS会对淀粉颗粒产生刻蚀作用，使其糖苷键断裂，或对其官能团进行取代，使淀粉的亲水性、粘度和结晶度等物理性质发生改变。
表 4 冷等离子体的应用对淀粉的影响Table 4. Effects of cold plasma on starch样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 玉米淀粉、木薯淀粉 RFD 空气 40、60 W处理10、20 min 玉米淀粉和木薯淀粉的直链淀粉含量前者降低，后者增加；
两种淀粉的水结合能力都得到提高；不影响淀粉的结晶度[64] 马铃薯淀粉 GD 氮气、氦气 245 V处理30、45、60 min 随着处理时间的增加，淀粉糊化温度降低；
颗粒形状被破坏；淀粉颗粒的单螺旋含量减少[65] 青香蕉淀粉 DBD 湿度为40%
的空气40、60、80、100 W处理3 min 处理后香蕉淀粉与白藜芦醇的复合率提高21.82%；
复合物溶解度提高；持油能力提高41.59%；
膨胀力和冻融稳定性降低；淀粉碎片增加，表面被刻蚀[66] 香蕉淀粉 DBD 空气 30、35、40、45、50 V
处理3 min随着处理电压的增加，直链淀粉含量由8.94 g/100 g增加至
55.92 g/100 g；淀粉溶解度增加、凝胶强度降低；淀粉颗粒被破坏[67] 可溶性淀粉溶液 DBD 氦气 8 kV处理1、2、3、4、5 min 随着处理时间的增加，淀粉水解程度加大，
溶液中葡萄糖浓度从0.01 g/L上升至1.94 g/L[68] 短粒大米、长粒大米 DBD 湿度为45%的空气 60、70 kV处理5、10 min 长粒米的直链淀粉含量增加，短粒米无此现象；
两种粒型米的溶胀度都增加[69] ![]()
目前已有的CP对淀粉的影响研究仅限于表面，对于CP作用的具体位点及其与物理特性改变的关联性还未有具体的研究。同时，对CP处理是否促进糖与蛋白质间结合产物（晚期糖基化终末产物）的产生也未有文献报道。
2.4 对其他活性成分的影响
食品中主要其他活性物质包含维生素、酚类化合物、花青素和类胡萝卜素等，提供食品特别的风味/营养，这些物质在处理/贮藏过程中容易发生氧化、分解。研究发现CP处理不会使食品中其他活性成分发生显著降解，甚至能在一定程度上提高部分活性成分的含量（表5）。其中，以维生素和酚类化合物为例。于弘慧等[70]比较了三种处理方式对梨汁中酚类物质的影响，结果表明，CP处理组酚类物质保留了75.14%，而超高温瞬时杀菌和巴氏杀菌组只保留了14.18%和13.86%；且CP处理组中部分酚类物质含量比新鲜梨汁高，能够更好地保留梨汁的品质。苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸羟化酶、4-香豆酸-CoA连接酶、查尔酮合成酶是合成酚类物质中几种重要的酶类[71]。Fabiano等[72]认为CP处理使得酚类物质含量增加的原因有两个：对于活细胞，CP处理激活了植物细胞的防御机制，增加了上述酶的表达，促进酚类化合物的产生；对于死细胞，CP产生的活性物质会损坏细胞膜使细胞内的酚类物质释放到基质环境中，导致酚类物质含量增加。其次，单宁的解聚也会导致酚类物质含量增加。大多数关于CP的研究都表明低电压的CP处理不会降低维生素C（抗坏血酸）的含量；但高电压或臭氧浓度较高的情况下会使抗坏血酸含量显著降低。低电压下，CP产生的活性物质可将脱氢抗坏血酸转化为抗坏血酸，增加抗坏血酸含量；而高电压形成的活性物质密度大，对抗坏血酸氧化作用强度高于对脱氢抗坏血酸的转化作用，从而降低抗坏血酸含量[73]。除此之外，为更好地保留这些营养物质，可采用间接处理方法（如等离子体活化水）或通过添加保护剂来降低活性物质对它的氧化作用。
表 5 冷等离子体的应用对食品中其他活性成分的影响Table 5. Effects of cold plasma on active ingredients样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 樱桃汁 GD 氮气 80 kHz、氮气流速为10、15、20 mL/min；
每组各作用5、10、15 min维生素A随着气流速度增加而增加；维生素C含量无显著变化；
总酚含量随时间和流速的增加而降低；类胡萝卜素含量增加[74] 草莓 DBD 湿度为42%的空气 60、80 kV处理60、300 s； 60 kV处理组与对照组的维生素C无显著差异，
而80 kV处理组明显下降；花青素均无显著变化[72] 蓝莓 DBD 氮气 300 W处理5、10 min；7 ℃贮藏 处理前后维生素C、花青素含量无显著变化； [75] 蓝莓 DBD 空气 农药涂在蓝莓上，用高阻膜包裹；60、
80 kV处理0、1、2、3、4、5 min；
膜处理后继续包裹于16 ℃贮藏1 min处理组总酚和类黄酮含量显著增加，
后降低；抗坏血酸含量降低[76] 腰果梨汁 DBA 惰性气体 200、700 Hz；20 kV处理15 min CP处理组维生素C含量增加，总酚含量无明显变化 [77] 鳄梨果肉 DBD 氮气 80 kHz；处理10、20、30 min；
气体流量10 mL/20 min、10 mL/30 min、
20 mL/20 min、 20 mL/30 min10 mL/20 min、10 mL/30 min的总酚含量最高；
随着暴露时间的增加，酚类物质含量增加；
总类胡萝卜素含量也增加[78] 3. 结论与展望
CP作为一种新型的非热加工技术，具有安全、绿色、能耗低等优点。CP对食品组分的影响主要体现在对组分含量、结构、物理特性等方面的影响；其中，CP对蛋白质作用位点的研究较其它组分深入，涉及化学键的形成与断裂、氨基酸的酰胺化、硝化及氧化反应等；而CP对淀粉影响的研究还仅限于表面结构及物理特性层面，未涉及具体作用位点与物理特性变化的关联性；脂质氧化与食品风味、酸败程度紧密相关，适度的CP处理不仅不会产生哈喇味，还能使食品的风味更浓郁，同时，CP还可作为油脂氢化技术应用于食品工业。除此之外，CP处理不会使食品中其他活性成分发生显著降解。现有的机理研究中，未能分离出各种活性成分，逐一探讨其影响的程度；CP处理的气体条件、作用功率/时间不同，对食品组分的影响也判然不同，因此，对于不同产品的最佳处理条件还需进一步探讨；同时，实验室处理量较小，是否满足工业上的大规模生产未能评估。在今后的研究中可重点关注扩大生产规模的参数研究及其他生物活性成分的作用研究。
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表 1 冷等离子体处理对食品中蛋白质结构及组成的影响
Table 1 Effects of cold plasma on food protein structure and composition
样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 花生蛋白 DBD 空气 电压35 V、电流2 A、功率70 W、放电
距离8 mm处理 0、1、2、3、4、5 minα-螺旋和β-转角含量减少；β-折叠和无规则卷曲含量
增加；2 min处理效果最佳[33] 脱脂花生粉 DBD 空气 80 kV处理15、30、45、60 min 蛋白条带无变化；脱脂花生粉抗原性降低43%；
二级结构改变[34] 豌豆蛋白粉 DBD 空气 电压0~30 kV；电流0~1 A；
处理10 minACP处理组蛋白质游离巯基含量降低；三级结构
改变，表面疏水性增加[35] 阿拉斯加鳕鱼肌原纤维蛋白
（Myofibrillarproteins，MPs）DBD 空气 10、20、30、40、50、60 kV处理10 min 随着处理电压的升高，MPs游离巯基含量降低；
表面疏水性增加；热稳定性提高[35] 鱿鱼片 − − 聚乙烯包装；50 kV处理30 s；
4 ℃贮藏处理组MPs浓度及巯基含量的下降都较对照组慢，
CP处理可以较好地抑制肌肉蛋白发生交联、变性[36] 鸡胸肉肌原纤维蛋白 ACP 低压空气 0.18 MPa处理0、10、20、30、40 s；
4 ℃保存处理组MPs的α-螺旋、β-折叠含量减少；表面疏水性
增加；游离巯基含量先增后降[37] 
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表 2 冷等离子体处理对食品中内源酶的影响
Table 2 Effects of cold plasma on endogenous enzymes in food
样品 放电
方式放电气体 处理条件 结果 参考文献 番茄及其提取物 DBD；
GAD空气；
氦气DBD：20 W、10 kV处理番茄提取物1~6 min
GAD：50 W、14 kV处理番茄片1~7 min
沸水3 min；微波1 min；蒸汽9 minDBD：空气等离子体处理1 min酶活即降低至5.67%；
氦气等离子体处理6 min才降低至10%以下；
GAD：空气等离子体处理7 min POD酶活逐渐降至7.32%；[44] 荔枝POD粗提取物 DBD 空气 1.5 A、50 kV处理0、2、4、6、8、10 min 荔枝POD酶活性在4 min内缓慢下降，
10 min后降至45.66%[45] 生菜叶 DBD 空气 35、55、75 kV；5 min处理水；活化水清洗
5 min；4 ℃贮藏处理组生菜中PPO酶活被显著抑制 [46] 低筋小麦粉 GD 氦气 50 W处理10、15、20 s PPO酶活降低；POD酶活随着处理时间的
延长显著增强[47] 罗非鱼 DBD 空气 40、50、60 kV处理1、2、3、4 min；4 ℃贮藏 随着处理电压、时间的增加，内源酶活性从232.76±1.83 µmol
Tyr/g protein急剧降至105.44±1.01 µmol Tyr/g protein[48] 鱿鱼蛋白酶 DBD 空气 60 kV处理15、60、120、180、240、300 s 处理组酶活降低，且于240 s处最低 [49] 南美白对虾胰蛋白酶 DBD 空气 10、20、30、40、50 kV处理1、2、3、4 min 处理组酶活降低约50%；α-螺旋、无规则卷曲含量下降，
而β-折叠、β-转角含量增加；表面疏水性增加[50] 小米 DBD 空气 0、15、25、35 kV处理0、2、4、8、12 min LOX和LPS随着等离子体处理电压和时间的增加而降低，
LPS下降程度更大[51]
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表 3 冷等离子体的应用对富含脂质食品中脂肪氧化的影响
Table 3 Effects of cold plasma on lipid oxidation in lipid-rich food
样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 羊肉 CAP 空气 A：70 kV处理0~5 min；
B：40~80 kV下处理3 min；
C：70 kV处理0~4次，间歇处理，
累计处理时间为3 min；
D：70 kV处理3 min；
4 ℃放置随着处理时间、电压的增加，TBARs值增加；
C组表明随着处理次数的增加，羊肉TBARs值降低；
所有处理组TBARs值均小于0.6 mg/kg[57] 鲅鱼块 DBD 空气；CO2、O2、N2 A：空气密封包装；40、50、60、70、
80 kV处理3 min；
B：空气密封包装；70 kV处理0、1、2、3、4、5 min；
C：充CO2：O2：N2=8:1:1和5:1:4；70 kV处理
3 min；A~C隔板厚度为2 mm
D：空气密封包装；70 kV处理3 min；
介质隔板厚度为2、4、6、8、10 mmA、B组：处理电压、时间的增加，使得形成的
氧化活性粒子增加，TBARs值增加；C组表明提高气体
中CO2的浓度，能减少活性物质的产生，从而减少
脂质氧化；D组：隔板厚度增加脂质氧化程度降低；
所有处理组TBARs值均小于5 mg/kg[58] 干腌鲭鱼片 DBD 空气 20 kV处理3、6、9、12 min；−20 ℃贮藏至检测 TBARs值随处理时间的延长呈现先增后降的
趋势；过氧化值增加；不饱和脂肪酸含量降低[24] 鲑鱼寿司 DBD 空气 70、80 kV分别处理1、3、5、10 min；4 ℃贮藏 处理组TBARs含量增加；且80 kV组的TBARs
值超过限定阈值，而70 kV组无此现象[59]
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表 4 冷等离子体的应用对淀粉的影响
Table 4 Effects of cold plasma on starch
样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 玉米淀粉、木薯淀粉 RFD 空气 40、60 W处理10、20 min 玉米淀粉和木薯淀粉的直链淀粉含量前者降低，后者增加；
两种淀粉的水结合能力都得到提高；不影响淀粉的结晶度[64] 马铃薯淀粉 GD 氮气、氦气 245 V处理30、45、60 min 随着处理时间的增加，淀粉糊化温度降低；
颗粒形状被破坏；淀粉颗粒的单螺旋含量减少[65] 青香蕉淀粉 DBD 湿度为40%
的空气40、60、80、100 W处理3 min 处理后香蕉淀粉与白藜芦醇的复合率提高21.82%；
复合物溶解度提高；持油能力提高41.59%；
膨胀力和冻融稳定性降低；淀粉碎片增加，表面被刻蚀[66] 香蕉淀粉 DBD 空气 30、35、40、45、50 V
处理3 min随着处理电压的增加，直链淀粉含量由8.94 g/100 g增加至
55.92 g/100 g；淀粉溶解度增加、凝胶强度降低；淀粉颗粒被破坏[67] 可溶性淀粉溶液 DBD 氦气 8 kV处理1、2、3、4、5 min 随着处理时间的增加，淀粉水解程度加大，
溶液中葡萄糖浓度从0.01 g/L上升至1.94 g/L[68] 短粒大米、长粒大米 DBD 湿度为45%的空气 60、70 kV处理5、10 min 长粒米的直链淀粉含量增加，短粒米无此现象；
两种粒型米的溶胀度都增加[69]
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表 5 冷等离子体的应用对食品中其他活性成分的影响
Table 5 Effects of cold plasma on active ingredients
样品 放电方式 放电气体 处理条件 结果 参考文献 樱桃汁 GD 氮气 80 kHz、氮气流速为10、15、20 mL/min；
每组各作用5、10、15 min维生素A随着气流速度增加而增加；维生素C含量无显著变化；
总酚含量随时间和流速的增加而降低；类胡萝卜素含量增加[74] 草莓 DBD 湿度为42%的空气 60、80 kV处理60、300 s； 60 kV处理组与对照组的维生素C无显著差异，
而80 kV处理组明显下降；花青素均无显著变化[72] 蓝莓 DBD 氮气 300 W处理5、10 min；7 ℃贮藏 处理前后维生素C、花青素含量无显著变化； [75] 蓝莓 DBD 空气 农药涂在蓝莓上，用高阻膜包裹；60、
80 kV处理0、1、2、3、4、5 min；
膜处理后继续包裹于16 ℃贮藏1 min处理组总酚和类黄酮含量显著增加，
后降低；抗坏血酸含量降低[76] 腰果梨汁 DBA 惰性气体 200、700 Hz；20 kV处理15 min CP处理组维生素C含量增加，总酚含量无明显变化 [77] 鳄梨果肉 DBD 氮气 80 kHz；处理10、20、30 min；
气体流量10 mL/20 min、10 mL/30 min、
20 mL/20 min、 20 mL/30 min10 mL/20 min、10 mL/30 min的总酚含量最高；
随着暴露时间的增加，酚类物质含量增加；
总类胡萝卜素含量也增加[78]
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