Effect of Combined Plasma-activated Water and Dielectric Barrier Discharge Treatment on the Sterilization and Quality of Fresh-cut Lettuce
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摘要: 为开发适用鲜切莴苣的新型杀菌保鲜技术，本文采用等离子体活化水（Plasma-activated water，PAW）联合介质阻挡放电（Dielectric barrier discharge，DBD）等离子体技术，通过响应面试验确定最佳杀菌工艺参数，并以微生物数量、色泽、褐变度、硬度及失重率为指标，探究低温等离子体联合处理对鲜切莴苣贮藏期间品质的影响。结果表明：在PAW制备时间130 s、PAW浸泡时间5 min、DBD等离子体处理时间135 s的最佳处理条件下，鲜切莴苣表面菌落总数为（0.48±0.07） lg CFU/g。在贮藏7 d内，低温等离子体联合处理能够有效抑制微生物的生长，维持鲜切莴苣良好的色泽及硬度，延缓失重率的上升，抑制褐变的发生，有效延长货架期。Abstract: To develop a new method for the sterilization of fresh-cut lettuce, plasma-activated water (PAW) combined with dielectric barrier discharge (DBD) plasma technology was applied in this study. Response surface methodological approach was performed to determine the optimal sterilization process parameters. Meanwhile, the microbial count, color, browning degree, firmness and weight loss rate were evaluated to investigate the effects of combined cold plasma treatments on the qualities of fresh-cut lettuce during the storage. Results showed that the total viable bacteria count on the surface of fresh-cut lettuce was (0.48±0.07) lg CFU/g under the optimal treatment conditions when PAW preparation time was 130 s, PAW soaking time was 5 min, and DBD plasma treatment time was 135 s. Moreover, during 7 days of storage, the combined cold plasma treatments could effectively inhibit the growth of microorganisms, maintain the color and firmness of fresh-cut lettuce, delay the increase of weight loss rate, and inhibit the occurrence of browning, which would effectively prolong the shelf life of fresh-cut lettuce.
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Keywords:
- fresh-cut lettuce /
- cold plasma /
- sterilization /
- quality /
- shelf life
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莴苣（Lactuca sativa L.）属菊科莴苣属，富含维生素、膳食纤维素、β-胡萝卜素等营养物质，具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、改善消化系统等功效，深受广大消费者的喜爱[1]。莴苣叶容易损伤腐烂，茎内表皮易纤维化，食用前需去皮，非常适合鲜切加工[2]。但莴苣经鲜切处理后，易受微生物侵染，造成品质劣变和货架期缩短[3]，甚至可能会带来食品安全风险[4]，因此寻求一种能够有效延长鲜切莴苣货架期并保证其良好品质的杀菌保鲜技术，已成为该领域的研究热点。
目前关于鲜切莴苣的杀菌保鲜主要集中在物理、化学和生物保鲜方面[5]，物理保鲜如气调保鲜、臭氧保鲜[6]等，虽然具有安全、成本低等优点，但可能会对感官品质和营养价值等造成不利影响；化学保鲜如可食性涂膜、化学保鲜剂等[7]，虽然操作简单、适用范围广，但易造成化学成分残留，对人体健康造成威胁；生物保鲜技术存在局限性，难以大规模推广应用[8]。低温等离子体作为一种新型非热杀菌技术，具有杀菌效率高、温升低、处理时间短、无残留等优点[9]，近年来在鲜切果蔬的杀菌保鲜领域得到广泛应用[10−11]。Kumar等[12]发现低温等离子体在100 kV电压下处理鲜切胡萝卜5 min，可使其表面霉菌和酵母总数减少约2 lg CFU/g；董闪闪[13]利用介质阻挡放电（Dielectric barrier discharge，DBD）等离子体处理鲜切苹果，在32.6 W条件下处理120 s，鲜切苹果表面的单增李斯特菌和大肠杆菌分别降低了2.43和2.68 lg CFU/g；Schnabel等[14]采用等离子体活化水（Plasma-activated water，PAW）清洗鲜切生菜，结果表明与自来水清洗相比，其表面菌落总数减少5 lg CFU/g。研究发现，单独DBD或PAW处理鲜切果蔬，保鲜效果有限[15]，无法满足鲜切果蔬市场延长货架期的需求，因此PAW联合DBD将成为提高保鲜效果的新趋势。利用PAW对鲜切果蔬进行清洗杀菌，再利用DBD进行二次处理，不仅提高了杀菌率，而且可以最大限度地维持原有品质并延长货架期，在鲜切果蔬保鲜方面具有广阔的应用前景。
本研究采用PAW联合DBD的方式对鲜切莴苣进行杀菌处理，通过响应面试验优化杀菌条件，并探究PAW联合DBD对鲜切莴苣贮藏期间微生物及品质的影响，以期为延缓鲜切莴苣品质劣变提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
‘科兴11号’莴苣 南京苏果超市，挑选无机械损伤、无病害、颜色成熟度基本一致的新鲜莴苣，购买后立即运回实验室，于4 ℃预贮；平板计数琼脂培养基、玫瑰红钠琼脂培养基 青岛海博生物技术有限公司；氯化钠 分析纯，国药集团化学试剂有限公司。
PG-1000ZD低温等离子体喷枪 南京苏曼等离子科技有限公司；DBD等离子体设备 南京农业大学协同苏州屹润食品科技有限公司；CR-400型全自动测色色差仪 柯尼达美能达控股公司；UV-2600型紫外分光光度计 日本岛津公司；TA-XT 2i型质构仪 英国Stable Micro System公司；Allegra 64R型台式冷冻离心机 美国Beckman公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备与处理
样品制备：将新鲜莴苣去叶清洗后，晾干削皮，用消毒的不锈钢刀切成厚度约为5 mm的片状，待用。
PAW处理：采用低温等离子射流装置[16]制备PAW，该装置以空气为工作气体，流速为22.5 L/min，工作电流为0.024 mA、电压为19 kV，频率为20 kHz。将300 mL去离子水置于1 L烧杯中，待放电稳定后，将射流装置的出口端置于去离子水液面下方15 mm，处理一定时间后，立即置于密闭容器中，冷却至室温。将制备好的鲜切莴苣按一定液料比放置于PAW中浸泡一定时间。
DBD等离子体处理：将PAW浸泡过的鲜切莴苣沥干水分，并在超净台用无菌纱布擦干多余水分，然后放置于聚丙烯包装盒（140 mm×85 mm×52 mm）中密封包装。包装后的样品放入DBD装置上下两极板中间进行杀菌处理[17]，每个处理组重复三次。将处理后的样品放置在室温2 h后，进行微生物测定。
1.2.2 单因素实验
固定单因素条件：PAW制备时间120 s、浸泡时间7 min、液料比6 mL/g、DBD等离子体工作电压50 kV和DBD等离子体处理时间120 s，分别考察不同PAW制备时间（0、60、90、120、150和180 s）、PAW浸泡时间（0、3、5、7、9和11 min）、液料比（0、4、6、8、10和12 mL/g）、DBD等离子体工作电压（0、30、40、50、60和70 kV）以及DBD等离子体处理时间（0、60、90、120、150和180 s）对鲜切莴苣菌落总数及霉菌和酵母总数的影响，并结合鲜切莴苣感官品质确定最佳因素水平。
1.2.3 Plackett-Burman试验
在单因素实验基础上，采用Plackett-Burman试验[18]对PAW制备时间、PAW浸泡时间、液料比、DBD等离子体工作电压和DBD等离子体处理时间进行试验研究，以菌落总数为响应值，筛选出对其影响显著的因素，试验因素与水平设计见表1。
表 1 Plackett-Burman试验因素与水平Table 1. Factors and levels of Plackett-Burman test因素 水平 −1 1 A：PAW制备时间（s） 90 150 B：PAW浸泡时间（min） 3 7 C：液料比（mL/g） 6 10 D：DBD等离子体工作电压（kV） 40 60 E：DBD等离子体处理时间（s） 90 150 1.2.4 响应面试验设计
根据Plackett-Burman试验结果，选择PAW制备时间、PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间为自变量，以菌落总数为因变量，进行三因素三水平响应面优化试验。试验因素及水平见表2。
表 2 响应面试验因素水平设计Table 2. Factors and levels of response surface design因素 水平 −1 0 1 A：PAW制备时间（s） 90 120 150 B：PAW浸泡时间（min） 3 5 7 C：DBD等离子体处理时间（s） 90 120 150 1.2.5 微生物测定
参照GB 4789.2-2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行菌落总数的测定[19]，参照GB 4789.15-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》进行霉菌和酵母总数的测定[20]。
1.2.6 贮藏期微生物及品质测定
1.2.6.1 样品处理
根据响应面试验得到最佳杀菌参数，将样品分为4组，分别记为CK、PAW、DBD和PAW+DBD。其中CK组：使用去离子水按照液料比8 mL/g浸泡5 min后，沥干水分后密封包装；PAW组：等离子体活化水制备时间130 s，按液料比8 mL/g浸泡5 min后，沥干水分后密封包装；DBD组：去离子水按液料比8 mL/g浸泡5 min后，沥干水分后密封包装，再用50 kV处理135 s；PAW+DBD组：将样品放在制备好的PAW中按液料比8 mL/g浸泡5 min后，沥干水分后密封包装，再用50 kV处理135 s。在4 ℃、相对湿度85%~90%条件下贮藏7 d，分别于第0、1、3、5、7 d进行微生物和品质指标的测定。
1.2.6.2 色泽测定
采用手持色差仪进行测定，每个样品随机选取赤道边缘6个不同的点进行L*、a*和b*的测定，并取平均值。
1.2.6.3 褐变度测定
采用消光值法[21]测定。取0.5 g样品于5 mL预冷蒸馏水中，在冰浴条件下匀浆，在4 ℃、10000 r/min条件下离心10 min。取上清液于25 ℃保温5 min后，在410 nm处测定吸光度，褐变度以OD410×10表示，每个样品重复3次。
1.2.6.4 失重率及硬度测定
失重率采用称重法[22]测定，根据以下公式计算失重率：
W(%)=m0−m1m0×100 式中：W表示失重率，%；m0表示贮藏前质量，g；m1表示贮藏后质量，g。
硬度采用质构仪进行测定[23]，选择平底柱形探头P/20，设定形变量为40%，检测速度为60 mm/min，起始力为0.7 N，测定鲜切莴苣中心部位的硬度值，每组随机测10个样品，结果以N表示。
1.3 数据处理
所有实验均独立重复三次，结果以平均值±标准差表示，用SPSS 26进行单因素方差分析，选择Duncan多重比较进行显著性分析，P<0.05为差异显著。用Origin 2021绘图，用Design-Expert v 8.06 进行Plackett-Burman以及响应面试验设计。
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 PAW制备时间对鲜切莴苣微生物的影响
如图1所示，与CK组相比，随着PAW制备时间从0 s增加至120 s，鲜切莴苣表面的菌落总数及霉菌和酵母总数显著降低（P<0.05），菌落总数从2.63 lg CFU/g降至0.83 lg CFU/g，霉菌和酵母总数从2.47 lg CFU/g降至0.59 lg CFU/g，表明PAW杀菌效果随着制备时间的延长不断提高，与Zhang等[24]的研究结果相一致，这可能是随着制备时间的延长，促进了气相中等离子体的扩散溶解，导致PAW中活性氧（Reactive oxygen species，ROS）含量逐渐增加[25]。ROS积聚可诱导细胞氧化应激，破坏细胞膜完整性和细胞内部结构[26]，从而导致细胞死亡。但当制备时间延长至180 s时，菌落总数与霉菌和酵母总数均无显著性差异（P>0.05），可能是此时PAW体系中的活性物质趋于饱和状态，进一步延长制备时间也不能继续提高杀菌效果。综上，PAW制备时间的选取范围为90~150 s。
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2.1.2 PAW浸泡时间对鲜切莴苣微生物的影响
从图2可知，随着PAW浸泡时间的延长，鲜切莴苣表面的微生物数量整体呈下降趋势。当浸泡时间从0 min增加至5 min时，菌落总数及霉菌和酵母总数分别降低了1.36和1.54 lg CFU/g，可能是随着浸泡时间的延长，PAW中的活性物质与微生物接触时间延长，诱导菌体发生氧化应激，加剧了细胞内DNA、蛋白质等生物大分子氧化损伤，使微生物无法正常生长繁殖，促使杀菌效果提高[27]。当浸泡时间延长至7 min时，菌落总数及霉菌和酵母总数的变化趋于平缓，与丁甜等[28]的研究结果一致。在保证杀菌的同时，为缩短操作时间以及减少长时间浸泡对鲜切莴苣品质产生的不良影响，因此PAW浸泡时间的选取范围为3~7 min。
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图 2 PAW浸泡时间对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响Figure 2. Effects of PAW soaking time on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce2.1.3 液料比对鲜切莴苣微生物的影响
如图3所示，随着液料比的增加，鲜切莴苣表面的菌落总数及霉菌和酵母总数呈现先降低后趋于平缓的趋势。液料比从0 mL/g增加至8 mL/g，与CK组相比，微生物数量显著降低（P<0.05），菌落总数从2.79 lg CFU/g降至0.96 lg CFU/g，霉菌和酵母总数从2.80 lg CFU/g降至0.98 lg CFU/g。当液料比超过8 mL/g时，微生物数量并未显著降低（P>0.05），可能是PAW与鲜切莴苣的接触面积有限，此后再增加液料比，杀菌效果不会显著提高[29]。因此液料比的选取范围为6~10 mL/g。
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图 3 液料比对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响Figure 3. Effects of liquid-solid ratio on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce2.1.4 DBD等离子体工作电压对鲜切莴苣微生物的影响
由图4可知，随着DBD等离子体工作电压从0增加至50 kV时，鲜切莴苣菌落总数及霉菌和酵母总数显著下降（P<0.05），这可能归因于随着工作电压的升高，活性氧和活性氮等物质含量增加，杀菌效果有所增强[30−31]。当电压超过60 kV时，菌落总数及霉菌和酵母总数变化不显著（P>0.05），且前期通过预实验发现工作电压超过60 kV时，鲜切莴苣表面会发生局部褐变，可能是因为电压过高，对鲜切莴苣的细胞造成破坏[32]，致使细胞内的酚类物质流出，在酶的作用下发生褐变。因此综合考虑，DBD等离子体工作电压的选取范围为40~60 kV。
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图 4 DBD等离子体工作电压对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响Figure 4. Effects of DBD plasma working voltage on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce2.1.5 DBD等离子体处理时间对鲜切莴苣微生物的影响
由图5可知，随着处理时间从0 s延长至120 s，鲜切莴苣表面的菌落总数及霉菌和酵母总数显著降低（P<0.05）。当处理时间超过120 s后，微生物数量趋于平稳，这与徐艳阳等[33]应用低温等离子体处理鲜参切片得到的研究结果一致，可能是包装盒内的活性物质由空气被电离产生，随着处理时间的延长，盒内空气含量逐渐减少，导致活性物质趋于饱和，无法继续产生新的活性物质[34]。综上，DBD等离子体处理时间的选取范围为90~150 s。
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图 5 DBD等离子体处理时间对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响Figure 5. Effects of DBD plasma treatment time on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce2.2 Plackett-Burman试验设计结果
在单因素实验结果基础上，以PAW制备时间、PAW浸泡时间、液料比、DBD等离子体工作电压和DBD等离子体处理时间为自变量，菌落总数为响应值，进行显著因素筛选试验。试验设计及结果见表3。
表 3 Plackett-Burman试验设计及结果Table 3. Design and result of Plackett-Burman test试验号 A：PAW制备时间 B：PAW浸泡时间 C：液料比 D：DBD等离子体工作电压 E：DBD等离子体处理时间 菌落总数（lg CFU/g） 1 1 −1 1 1 1 0.53±0.07 2 −1 1 1 −1 1 0.85±0.09 3 1 1 −1 1 −1 0.87±0.12 4 −1 −1 1 1 1 0.68±0.11 5 −1 1 −1 −1 1 1.01±0.12 6 −1 −1 −1 1 −1 1.25±0.06 7 1 −1 −1 −1 1 0.79±0.07 8 1 −1 1 −1 −1 0.65±0.05 9 1 1 1 −1 −1 0.58±0.15 10 −1 1 1 1 −1 0.92±0.14 11 1 1 −1 1 1 0.61±0.05 12 −1 −1 −1 −1 −1 1.26±0.09 由表4方差分析结果可知：实验模型项P<0.01，说明建立的模型是极显著的；R2=0.9542，说明模型拟合程度良好，能较好地预测实验的实际结果[35]。其中PAW制备时间、PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间对菌落总数的影响是极显著的（P<0.01），液料比和DBD等离子体工作电压的影响是不显著的（P>0.05）。因此，选取PAW制备时间、PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间三个因素进行响应面试验。
表 4 Plackett-Burman试验方差分析Table 4. Variance analysis of Plackett-Burman test方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 0.6305 5 0.1261 24.98 0.0006** A：PAW制备时间 0.3159 1 0.3159 62.59 0.0002** B：PAW浸泡时间 0.2090 1 0.2090 41.41 0.0007** C：液料比 0.0087 1 0.0087 1.72 0.2374 D：DBD等离子体工作电压 0.0061 1 0.0061 1.22 0.3122 E：DBD等离子体处理时间 0.0907 1 0.0907 17.97 0.0054** 残差 0.0303 6 0.0050 总和 0.6608 11 R2=0.9542 R2adj=0.9160 注：*表示差异显著（P<0.05），**表示差异极显著（P<0.01），表6同。 2.3 响应面试验结果
2.3.1 试验设计及结果
在Plackett-Burman试验结果基础上，以PAW制备时间、PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间为自变量，以菌落总数为响应值，进行响应面优化试验，试验设计及结果见表5。
表 5 响应面试验设计方案及结果Table 5. Design scheme and result of response surface test试验号 A：PAW
制备时间B：PAW
浸泡时间C：DBD等离子体
处理时间菌落总数
（lg CFU/g）1 0 0 0 0.45±0.07 2 0 1 1 0.77±0.03 3 1 0 1 0.49±0.10 4 −1 −1 0 1.24±0.05 5 0 −1 −1 0.97±0.05 6 −1 1 0 0.83±0.08 7 −1 0 1 0.71±0.04 8 −1 0 −1 0.90±0.04 9 0 0 0 0.44±0.07 10 1 −1 0 0.70±0.07 11 0 0 0 0.47±0.09 12 1 0 −1 0.61±0.06 13 0 0 0 0.50±0.08 14 0 1 −1 0.64±0.08 15 0 −1 1 0.75±0.06 16 1 1 0 0.80±0.11 17 0 0 0 0.49±0.04 2.3.2 回归方程及方差分析
经Design-Expert v 8.0.6软件拟合得到二次多项式回归方程：Y=0.4753−0.1363A−0.0772B−0.0509C+0.1270AB+0.0174AC+0.0876BC+0.1591A2+0.2603B2+0.0500C2。由表6方差分析可知，回归模型极显著（P<0.01），失拟项不显著（P>0.05），说明该模型具有统计学意义，拟合度较好。模型决定系数R2=0.9889，校正系数R2adj=0.9746，说明模型相关性较好，能有效反映响应值与PAW制备时间、PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间的关系。一次项A、B、C、交互项AB、BC和二次项A2、B2对响应值影响是极显著的（P<0.01），二次项C2对响应值影响显著（P<0.05）。根据F值大小可知，各因素对菌落总数的影响程度顺序为：A（PAW制备时间）>B（PAW浸泡时间）>C（DBD等离子体处理时间）。
表 6 响应面试验方差分析Table 6. Variance analysis of response surface test方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 0.7476 9 0.0831 69.19 <0.0001** A：PAW制备时间 0.1486 1 0.1486 123.77 <0.0001** B：PAW浸泡时间 0.0476 1 0.0476 39.69 0.0004** C：DBD等离子体处理时间 0.0207 1 0.0207 17.26 0.0043** AB 0.0645 1 0.0645 53.73 0.0002** AC 0.0012 1 0.0012 1.01 0.3486 BC 0.0307 1 0.0307 25.56 0.0015** A2 0.1066 1 0.1066 88.81 <0.0001** B2 0.2854 1 0.2854 237.72 < 0.0001** C2 0.0105 1 0.0105 8.77 0.0211* 残差 0.0084 7 0.0012 失拟项 0.0060 3 0.0020 3.37 0.1356 纯误差 0.0024 4 0.0006 总残差 0.7560 16 R2=0.9889 R2adj=0.9746 2.3.3 交互作用分析
如图6（a）和（b）所示，PAW制备时间和PAW浸泡时间的响应面图表现较陡峭，等高线呈椭圆形，表明二者之间交互作用极显著，PAW制备时间比PAW浸泡时间的曲面斜率更大，说明制备时间比浸泡时间对菌落总数的影响更大。从图6（c）和（d）看出，PAW浸泡时间和DBD等离子体处理时间的等高线图倾斜程度大，等高线近似椭圆，说明二者之间交互作用显著，与响应面方差分析结果相吻合。
2.3.4 回归优化结果
经软件分析得到鲜切莴苣最佳杀菌参数：PAW制备时间133.06 s，PAW浸泡时间4.89 min，DBD等离子体处理时间136.91 s，在此条件下菌落总数达到0.45 lg CFU/g，考虑设备实际参数可操作性，将最佳条件调整为PAW制备时间130 s，PAW浸泡时间5 min，DBD等离子体处理时间135 s，三次重复验证实验得到菌落总数为（0.48±0.07） lg CFU/g，实际值与理论值基本相符，表明该模型拟合度较高，响应面优化试验结果可靠。
2.4 贮藏期实验结果
2.4.1 微生物的变化
由图7可知，在整个贮藏期间，各组鲜切莴苣表面的微生物数量呈上升趋势。贮藏第0 d，等离子体处理组菌落总数及霉菌和酵母菌总数均显著低于CK组（P<0.05），其中PAW+DBD组菌落总数降低1.69 lg CFU/g，霉菌和酵母菌总数降低1.20 lg CFU/g。随着贮藏时间的延长，对照组和处理组微生物数量不断增加，但增长速率不同。贮藏至第7 d时，PAW、DBD处理组菌落总数分别为4.70 lg CFU/g和6.14 lg CFU/g，霉菌和酵母总数分别为3.67 lg CFU/g和4.64 lg CFU/g，均显著低于CK组（P<0.05）。与PAW和DBD单独处理相比，PAW+DBD组具有更低的菌落总数及霉菌和酵母总数，说明联合处理能够有效抑制贮藏过程中微生物的生长。此外，鲜切果蔬表面菌落总数超过6 lg CFU/g 时[36]，会对人体健康造成威胁，对照组在第5 d已达到不可食用阶段，而联合处理组在第7 d仍未超过微生物安全限值。综上可知，联合处理组可有效确保鲜切莴苣贮藏期间的微生物安全。
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2.4.2 色泽及褐变度的变化
如图8所示，各组鲜切莴苣贮藏1 d后，其外观品质均保持相同水平。但贮藏至第3 d时，CK组表面发生明显褐变，失去商业价值。随着贮藏时间的延长，CK组褐变程度不断加深，DBD组则在第5 d开始出现褐变，PAW组第7 d发生轻微褐变，PAW+DBD组始终保持良好的色泽，在7 d贮藏期内均未发生褐变，说明低温等离子体联合处理能有效延缓鲜切莴苣的褐变速度，维持其良好的感官品质，这可能是低温等离子体处理抑制了鲜切莴苣中多酚氧化酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶等褐变相关酶的活性，进而延缓了酶促褐变反应的速率[37]。
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图 8 不同处理贮藏期间鲜切莴苣的外观变化Figure 8. Changes of appearance of fresh-cut lettuce during storage under different treatments莴苣的褐变与L*、a*和b*值变化密切相关，当L*值越小、a*值越大和b*值越小时，表明褐变越严重[38]。由表7可知，在贮藏前3 d，CK组与处理组L*值差异不显著（P>0.05）；当贮藏至5~7 d时，CK组鲜切莴苣L*值显著低于PAW+DBD组（P<0.05）。鲜切莴苣b*值与L*值呈现相似的变化趋势，其中PAW+DBD组可显著抑制b*值的下降。鲜切莴苣a*值在贮藏期间呈增加趋势，但与CK组相比，PAW、DBD以及PAW+DBD处理组a*值的增加相对缓慢，其中PAW+DBD组a*值始终保持最低。综上可知，低温等离子体联合处理具有良好的护色效果。
表 7 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间色泽的影响Table 7. Effects of different treatments on the color of fresh-cut lettuce during storage测定指标 组别 贮藏时间（d） 0 1 3 5 7 L* CK 53.08±6.26a 51.21±7.01a 48.92±4.63a 46.78±1.93a 41.70±1.53a PAW 53.08±6.26a 52.11±4.60a 50.17±3.74a 49.86±2.86b 44.19±3.85a DBD 53.08±6.26a 51.75±5.52a 49.07±5.05a 47.72±3.05ab 42.87±3.61a PAW+DBD 53.08±6.26a 52.44±4.95a 51.64±4.89a 50.24±2.61b 46.72±1.47b a* CK −11.08±6.26a −9.76±0.53a −8.90±0.34a −3.71±1.75a −2.74±0.72a PAW −11.08±6.26a −10.16±0.31ab −9.67±0.48b −8.38±0.50c −7.59±0.47c DBD −11.08±6.26a −10.12±0.51ab −9.32±0.26b −7.29±0.71b −5.62±0.95b PAW+DBD −11.08±6.26a −10.18±0.36b −9.71±0.45b −9.49±0.65d −8.07±0.45c b* CK 19.40±0.61a 17.71±0.80a 16.72±0.79a 15.72±0.54a 13.48±0.66a PAW 19.40±0.61a 18.11±0.65a 17.45±1.24a 16.68±1.05bc 15.37±1.13bc DBD 19.40±0.61a 17.97±1.09a 17.25±1.38a 15.97±0.89ab 14.60±1.22b PAW+DBD 19.40±0.61a 18.23±0.80a 17.69±0.87a 16.93±1.00c 16.01±0.48c 注：不同小写字母表示相同指标，同一贮藏时间内不同组别之间差异显著（P<0.05）。 为量化各组的褐变程度，对鲜切莴苣的褐变度进行测定。如图9所示，在整个贮藏过程中，鲜切莴苣的褐变度不断上升，其中CK组在前5 d上升趋势明显，在第5~7 d上升趋势相对缓慢。与CK组相比，单独处理和联合处理均显著抑制了褐变度的上升，其中PAW+DBD组上升趋势较平缓，并显著低于对照组和单独处理组（P<0.05）。当贮藏至第7 d时，PAW+DBD组褐变度仅为对照组的59.33%，说明联合处理能有效延缓鲜切莴苣的褐变，抑制颜色的劣变。
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图 9 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间褐变度的影响Figure 9. Effects of different treatments on the browning degree of fresh-cut lettuce during storage2.4.3 失重率及硬度的变化
由图10（A）可知，在整个贮藏期间，鲜切莴苣失重率逐渐增加，但处理组的失重率显著低于CK组（P<0.05）。当贮藏至第7 d时，与CK组相比，PAW、DBD和PAW+DBD组失重率分别降低了1.63%、1.35%和1.74%，表明低温等离子体处理能够减缓鲜切莴苣贮藏过程中的失重情况。由图10（B）可知，随着贮藏时间的延长，鲜切莴苣的硬度逐渐下降，可能是与细胞壁组分在多种水解酶作用下的降解有关[39]，与对照组和单独处理组相比，联合处理更能显著延缓硬度的下降，可能是联合处理抑制了细胞壁水解酶的活力，减缓了果胶、半纤维素等物质的水解[40]。
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图 10 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间失重率（A）及硬度（B）的影响Figure 10. Effects of different treatments on the weight loss rate (A) and firmness (B) of fresh-cut lettuce during storage3. 结论
本文探究了PAW联合DBD处理对鲜切莴苣的杀菌效果及贮藏品质的影响，通过响应面优化试验得到最佳杀菌参数：PAW制备时间130 s、PAW浸泡时间5 min和DBD等离子体处理时间135 s，在最佳杀菌条件下，鲜切莴苣表面菌落总数为（0.48±0.07） lg CFU/g。贮藏期实验结果表明，与CK组相比，PAW联合DBD等离子体处理能够显著降低微生物数量（P<0.05）；同时延缓褐变的发生，显著降低褐变度（P<0.05）并保持良好的色泽；降低失重率，维持贮藏过程中的硬度。综上，PAW联合DBD等离子体作为一种新型非热杀菌技术，弥补了传统热杀菌可能带来的不良品质影响，在鲜切莴苣杀菌保鲜方面具有良好的应用前景，但仍有很多问题有待深入研究和解决，包括以下几个方面：a.本实验目前仅局限于实验室研究阶段，应尝试用于实际生产中，提高操作性；b.初步发现联合处理能有效延缓鲜切莴苣的褐变，需要进一步探究其抑制机理；c.该技术是否适用于其他鲜切果蔬杀菌保鲜，待进一步研究。
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图 2 PAW浸泡时间对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响
Figure 2. Effects of PAW soaking time on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce
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图 3 液料比对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响
Figure 3. Effects of liquid-solid ratio on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce
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图 4 DBD等离子体工作电压对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响
Figure 4. Effects of DBD plasma working voltage on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce
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图 5 DBD等离子体处理时间对鲜切莴苣表面菌落总数及霉菌和酵母总数的影响
Figure 5. Effects of DBD plasma treatment time on the total bacterial count, mold and yeast on the surface of fresh-cut lettuce
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图 8 不同处理贮藏期间鲜切莴苣的外观变化
Figure 8. Changes of appearance of fresh-cut lettuce during storage under different treatments
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图 9 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间褐变度的影响
Figure 9. Effects of different treatments on the browning degree of fresh-cut lettuce during storage
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图 10 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间失重率（A）及硬度（B）的影响
Figure 10. Effects of different treatments on the weight loss rate (A) and firmness (B) of fresh-cut lettuce during storage
表 1 Plackett-Burman试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman test
因素 水平 −1 1 A：PAW制备时间（s） 90 150 B：PAW浸泡时间（min） 3 7 C：液料比（mL/g） 6 10 D：DBD等离子体工作电压（kV） 40 60 E：DBD等离子体处理时间（s） 90 150 
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表 2 响应面试验因素水平设计
Table 2 Factors and levels of response surface design
因素 水平 −1 0 1 A：PAW制备时间（s） 90 120 150 B：PAW浸泡时间（min） 3 5 7 C：DBD等离子体处理时间（s） 90 120 150
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表 3 Plackett-Burman试验设计及结果
Table 3 Design and result of Plackett-Burman test
试验号 A：PAW制备时间 B：PAW浸泡时间 C：液料比 D：DBD等离子体工作电压 E：DBD等离子体处理时间 菌落总数（lg CFU/g） 1 1 −1 1 1 1 0.53±0.07 2 −1 1 1 −1 1 0.85±0.09 3 1 1 −1 1 −1 0.87±0.12 4 −1 −1 1 1 1 0.68±0.11 5 −1 1 −1 −1 1 1.01±0.12 6 −1 −1 −1 1 −1 1.25±0.06 7 1 −1 −1 −1 1 0.79±0.07 8 1 −1 1 −1 −1 0.65±0.05 9 1 1 1 −1 −1 0.58±0.15 10 −1 1 1 1 −1 0.92±0.14 11 1 1 −1 1 1 0.61±0.05 12 −1 −1 −1 −1 −1 1.26±0.09
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表 4 Plackett-Burman试验方差分析
Table 4 Variance analysis of Plackett-Burman test
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 0.6305 5 0.1261 24.98 0.0006** A：PAW制备时间 0.3159 1 0.3159 62.59 0.0002** B：PAW浸泡时间 0.2090 1 0.2090 41.41 0.0007** C：液料比 0.0087 1 0.0087 1.72 0.2374 D：DBD等离子体工作电压 0.0061 1 0.0061 1.22 0.3122 E：DBD等离子体处理时间 0.0907 1 0.0907 17.97 0.0054** 残差 0.0303 6 0.0050 总和 0.6608 11 R2=0.9542 R2adj=0.9160 注：*表示差异显著（P<0.05），**表示差异极显著（P<0.01），表6同。
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表 5 响应面试验设计方案及结果
Table 5 Design scheme and result of response surface test
试验号 A：PAW
制备时间B：PAW
浸泡时间C：DBD等离子体
处理时间菌落总数
（lg CFU/g）1 0 0 0 0.45±0.07 2 0 1 1 0.77±0.03 3 1 0 1 0.49±0.10 4 −1 −1 0 1.24±0.05 5 0 −1 −1 0.97±0.05 6 −1 1 0 0.83±0.08 7 −1 0 1 0.71±0.04 8 −1 0 −1 0.90±0.04 9 0 0 0 0.44±0.07 10 1 −1 0 0.70±0.07 11 0 0 0 0.47±0.09 12 1 0 −1 0.61±0.06 13 0 0 0 0.50±0.08 14 0 1 −1 0.64±0.08 15 0 −1 1 0.75±0.06 16 1 1 0 0.80±0.11 17 0 0 0 0.49±0.04
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表 6 响应面试验方差分析
Table 6 Variance analysis of response surface test
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 0.7476 9 0.0831 69.19 <0.0001** A：PAW制备时间 0.1486 1 0.1486 123.77 <0.0001** B：PAW浸泡时间 0.0476 1 0.0476 39.69 0.0004** C：DBD等离子体处理时间 0.0207 1 0.0207 17.26 0.0043** AB 0.0645 1 0.0645 53.73 0.0002** AC 0.0012 1 0.0012 1.01 0.3486 BC 0.0307 1 0.0307 25.56 0.0015** A2 0.1066 1 0.1066 88.81 <0.0001** B2 0.2854 1 0.2854 237.72 < 0.0001** C2 0.0105 1 0.0105 8.77 0.0211* 残差 0.0084 7 0.0012 失拟项 0.0060 3 0.0020 3.37 0.1356 纯误差 0.0024 4 0.0006 总残差 0.7560 16 R2=0.9889 R2adj=0.9746
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表 7 不同处理对鲜切莴苣贮藏期间色泽的影响
Table 7 Effects of different treatments on the color of fresh-cut lettuce during storage
测定指标 组别 贮藏时间（d） 0 1 3 5 7 L* CK 53.08±6.26a 51.21±7.01a 48.92±4.63a 46.78±1.93a 41.70±1.53a PAW 53.08±6.26a 52.11±4.60a 50.17±3.74a 49.86±2.86b 44.19±3.85a DBD 53.08±6.26a 51.75±5.52a 49.07±5.05a 47.72±3.05ab 42.87±3.61a PAW+DBD 53.08±6.26a 52.44±4.95a 51.64±4.89a 50.24±2.61b 46.72±1.47b a* CK −11.08±6.26a −9.76±0.53a −8.90±0.34a −3.71±1.75a −2.74±0.72a PAW −11.08±6.26a −10.16±0.31ab −9.67±0.48b −8.38±0.50c −7.59±0.47c DBD −11.08±6.26a −10.12±0.51ab −9.32±0.26b −7.29±0.71b −5.62±0.95b PAW+DBD −11.08±6.26a −10.18±0.36b −9.71±0.45b −9.49±0.65d −8.07±0.45c b* CK 19.40±0.61a 17.71±0.80a 16.72±0.79a 15.72±0.54a 13.48±0.66a PAW 19.40±0.61a 18.11±0.65a 17.45±1.24a 16.68±1.05bc 15.37±1.13bc DBD 19.40±0.61a 17.97±1.09a 17.25±1.38a 15.97±0.89ab 14.60±1.22b PAW+DBD 19.40±0.61a 18.23±0.80a 17.69±0.87a 16.93±1.00c 16.01±0.48c 注：不同小写字母表示相同指标，同一贮藏时间内不同组别之间差异显著（P<0.05）。
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