果蔬类产品中含有人体所必需的一些维生素、无机盐、生物酶及植物纤维，是人类赖以生存必不可少的食物。世界卫生组织报告显示，每人每天食用400 g以上果蔬，不仅能有效减少微量营养元素的缺乏，还可以减少慢性疾病的发生。果蔬类食品具有成熟期集中、产量大、水分含量高等特点，增加了后续加工环节的难度。
冷等离子（cold plasma,CP）是一种新型的非热加工技术，正逐步被全球食品研究者关注。CP中含有带电粒子和活性物质可对食品组分产生影响，因其具有操作简单、绿色环保、处理条件温和等特点，已在农业、医学、机械加工、化工等领域中得到广泛使用。
以CP技术在食品加工方面的应用为切入点，重点分析该技术在果蔬类食品中的研究进展和应用现状，提出其存在问题及未来研究方向，为CP技术在食品加工中的应用和推广提供参考和思路。
等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，常被视为物质的第四态，即电离了的“气体”。由于电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等，这种高度电离、宏观上呈中性的气体叫等离子体。
根据等离子体中活性粒子的相对温度，可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体中粒子温度高于108～109K，低温等离子体又分为热等离子体和CP这2种，热等离子的温度在上千乃至数万开，而CP的温度在100～1 000 K之间。食品加工中主要采用CP技术。
CP的激发装置是CP产生的关键。根据CP激发装置形式分为电晕介质放电（corona discharge,CD）、常压辉光介质放电（glow discharge at atmospheric pressure,GDAP）、介质阻挡放电（dielectric barrier discharge,DBD）和常压等离子体放电（atmospheric pressure plasma jet discharge,APPJD）。图1为这4种激发装置系统示意图。
CD装置采用惰性气体（氦气和氩气）经黄铜管从排列呈钉齿状的针式钍状孔出来，在电晕点附近的气体被激发成CP。呈钉齿状排列物可以采用高压交流电、直流电或者脉冲电压。GDAP采用氦气作为激发气体，利用一个很大的间隔作为阻挡介质，接通电源后，带电粒子聚集在绝缘体表面，绝缘介质间会形成电势差。在这种装置中，绝缘介质至少需盖住一个电极。DBD装置包含2个金属电极及绝缘介质，绝缘介质面积大于金属电极，在绝缘介质的阻挡下，电流无法通过两极板，给两电极板上加入电压，绝缘介质间的气体会形成等离子体。APPJD装置由电极和接地电极（环形）组成，高速气流从2个电极间形成的空间穿过后，在喷嘴处与周围环境中气体分子发生碰撞形成等离子体。
CP作业效果与载气类型、处理食品自身状态、设备结构形式等因素相关。
常用的载气类型为空气、惰性气体、氦气、氧气及多种气体混合组合。空气是成本最低、最常用的载气。空气在放电过程中会激发成活性氮和活性氧，其在破坏入侵微生物、退化细胞都有一定作用。惰性气体稳定性强，在与食品接触时对食品成分影响较小，较大程度地保持了食物原有品质。
处理食品自身状态主要指食品表面粗糙程度、水分、存在形态等。食品表面粗糙程度可以影响CP中活性物质的攻击效果;CP作用在水分较高的食品上，会产生过氧化氢自由基、超氧阴离子和其他活性氧化物质，导致食品成分氧化作用增强；活性物质能与液体食品成分接触，对穿透深度影响不大，而固体食品中水分、孔隙率、成分等因素会影响活性物质的穿透能力，进而影响CP作业效果。
设备结构形式的影响主要体现在对冷等离子束流速的影响。一般来说，低流速气体中半衰期短的活性物质难以达到食品内部，CP作业效果较弱，而增加气体流速会增加活性物质与食品成分相互作用的概率，但过高的气体流速会缩短活性物质在食品中的停留时间，从而减弱CP作用效果。
干燥前传统预处理方式通常采用化学液体浸泡、切分、扎孔、漂烫等方法，在处理时存在汁液流失，易受微生物侵染等问题。CP技术处理果蔬类食品时，可与食品表面的水分作用，发生蚀刻，形成微孔，打破食品表面蜡质层的阻碍，加速干燥进程。Ashtiani等应用CP技术先对葡萄进行预处理再进行热风干燥，研究发现与常规干燥技术相比，随着预处理时间的增加，干燥时间和能耗也都在减少，预处理50 s时，能缩短干燥时间26.27%，减少能耗26.30%。
CP技术在处理食品物料时，物料内的细胞结构会受到不同程度的损伤或与其发生反应，造成物料成分发生不同程度的变化。Zhou等利用CP技术处理枸杞时发现，与未处理干燥相比，枸杞中总酚和总黄酮含量随着预处理时间的增加呈现先增加后减少趋势，合适的CP预处理时间可以提高总酚和总黄酮的含量。此结论在火龙果、石榴汁、红枣和蓝莓的试验中也有相同的报道。
然而，由于CP技术作用于食品物料表面，一部分学者认为CP技术对食品物料颜色有轻微或者没有影响，如辣椒、柑橘皮。而Kashfi等对薄荷进行试验发现，CP中的自由基会穿透物料表面，与内部的活性物质发生反应，加剧颜色褐变程度，红菊苣和蓝莓中也有类似结论报道。
化学保鲜技术是果蔬贮藏保鲜常用手段，但存在残留量高、剂量比例控制精度差等问题。CP技术在进行果蔬保鲜时，具有处理时间短、处理温度低、能较好保存果蔬内营养成分的特点，受到研究者的广泛关注。张勇等利用CP技术进行西兰花的保鲜试验发现，处理过的西兰花贮藏15 d的品质相当于未处理贮藏11 d的品质。Tappi等研究发现，使用CP技术处理哈密瓜与未处理组相比，试验组的储存时间明显变长。
CP可有效减少乙烯、乙醇等代谢物产生，诱导果蔬气孔减小，降低果蔬呼吸强度，延缓变色腐败。王照琪等在进行猕猴桃保鲜试验时发现：未处理猕猴桃切片培养48 h时，果实开始腐败，失水皱缩严重；培养72 h时，果实完全腐败，丧失食用价值；而处理后的猕猴桃片培养72 h，果实颜色鲜绿，边缘组织与果皮连接紧密，失水皱缩现象不明显。
由于CP处理可催化介质气体形成多种活性基团和粒子，这些基团和粒子能与微生物氧化反应产生H2O和CO2，抑制微生物的呼吸作用，延长果蔬保鲜。潘越等进行小白杏保鲜试验发现，CP处理杏果的硬度为未处理组的1.5倍，VC和多酚含量分别是未处理组的1.4和1.2倍。任洁等在进行番茄保鲜试验发现，与未处理组相比，CP处理可维持较好的硬度，保持较高的总酚、可滴定酸和可溶性固形物的含量，延缓呼吸速率的升高。
CP对操作环境无特殊要求，并且激发电压虽高但不会产生过多热量，温度不会明显升高。因此，CP作为一种新的杀菌方式具有极大的发展潜力。Ziuzina等利用CP技术分别对圣女果处理10,60和120 s后发现，其表面的沙门菌、大肠杆菌、单细胞增生性李斯特菌分别从初始菌落的3.1,6.3和6.7 lg(CFU/g）减少至检测限。赵莹等进行草莓杀菌试验发现，CP可使草莓表面的菌落总数由3.64 lg(CFU/g）降至0.83 lg(CFU/g），杀菌率达99.8%。萧文宇等对蓝莓进行杀菌试验发现，与未处理组相比，细菌菌落总数下降1.09 lg(CFU/g），果实表面的灰霉菌、链格孢菌与酵母数量分别下降2.02,1.47和1.43 lg(CFU/g）。CP处理可有效抑制果蔬表面微生物的生长。
CP在电压作用下，可对果蔬表面残留的农药分子进行解离，形成自由基、活性种类和不稳定的化合物，达到降解果蔬表面农药残留的目的。Sarangapani等对蓝莓施加80 k V和5 min CP处理发现，蓝莓表面的啶酰菌胺和吡虫啉分别减少约80%和75%。Karaca等研究发现利用CP处理无籽鲜葡萄储藏36 d后，啶酰菌胺、甲基嘧啶胺、嘧菌环胺、环酰菌胺和异菌脲浓度分别减少46.2%,51.6%,34.7%,64.5%和23.9%。
CP中的活性氧、活性氮是蛋白质改性的关键成分，这些成分可以诱导蛋白质中的化学键形成、氨基酸侧链氧化、多肽链之间交联等，可在无外源化学试剂或酶的条件下改变天然蛋白质功能结构，进而达到改善蛋白质功能的作用。Zhang等利用CP处理豌豆蛋白，结果发现处理后豌豆蛋白的三级结构有部分展开，表面疏水性增加，促进蛋白质间形成聚集体，同时在加热过程中，蛋白聚集体会通过疏水和氢键之间的相互作用，形成更稳定的三维凝胶网络，改善了蛋白的凝胶性质。王然等对大豆蛋白施加50 W和60 s的CP处理，结果发现与对照组相比，大豆蛋白的α-螺旋含量从31.93%下降到23.56%，三级构象变得更为紧凑，表面性能、持水能力和持油能力都显著提高，游离疏基含量从9.77μmol/g蛋白增加到17.76μmol/g蛋白，表面疏水性从2 330.9增加到3 680.7。
CP技术已被广泛应用于果蔬类食品加工等方面。CP技术具有低温、短时、破坏性小、无残留等优点，不仅是高质量果蔬类食品加工的首选方式，也是当下提升食品附加值的趋势。随着在线监测、人工智能等现代技术的不断引进，人们对食品加工领域的需求也不断提升，未来CP技术在食品加工生产应用中将会具有更广阔的发展领域。
