【行恒科技设备助力科研】微纳米气泡结合ε-聚赖氨酸净化技术,鲜苹果表面微生物与农药高效去除研究!

中国农业大学等机构在《Food Innovation and Advances》上发表的研究表明, 采用空气微纳米气泡(MNB)结合食品级抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-PL)的洗涤工艺,可作为一种高效、绿色的鲜苹果净化方法。该技术能实现对致病菌、腐败酵母和农药残留的高效同步去除,且对苹果采后品质无负面影响。

技术核心:MNB结合ε-PL的净化工艺

本研究针对传统化学消毒剂(如氯制剂)可能产生有害副产物、热加工可能损伤品质等问题,开发了一种创新的非热物理净化方法。空气微纳米气泡(MNB) ​ 具有高比表面积、高气体溶解度和良好的稳定性,可提高净化剂与污染物表面的接触效率。**ε-聚赖氨酸(ε-PL)**​ 是一种天然、安全的抗菌肽(GRAS认证)。

实验采用**上海行恒科技有限公司的L-1500微纳米气泡发生器**,通过加压溶解-减压释放法制备空气MNB,空气流量为30 mL/min,压力为0.5 MPa(实验装置示意图):

研究比较了水洗、MNB洗、ε-PL洗及MNB/ε-PL联合洗涤四种处理方式的效果。

微纳米气泡与联合体系特性

  • 气泡尺寸:产生的纳米气泡(NBs)平均尺寸为157.8±3.8 nm,浓度达1.66×10⁷ 个/mL;微米气泡(MBs)直径主要在1-10 μm之间(粒径分布与浓度):
  • Zeta电位 :单独空气MNB体系Zeta电位为负(约-17.53 mV),而加入带正电的ε-PL后,MNB/ε-PL混合体系的Zeta电位转为正值(约+20.27~+22.50 mV),这有助于其与带负电的微生物细胞结合(Zeta电位与pH值):

净化效能:显著提升微生物与农药去除率

1. 对病原菌与腐败酵母的去除

以单核细胞增生李斯特菌(L. monocytogenes)和库德里阿兹威氏毕赤酵母(P. kudriavzevii)为对象,MNB/ε-PL联合洗涤展现出优异的协同效果。

  • L. monocytogenes :MNB/ε-PL(250 mg/L)处理5分钟,可实现3.43 log CFU/片的减少 ,效果显著优于单独水洗或MNB洗(减少量对比详见a)。
  • P. kudriavzevii :MNB/ε-PL(250 mg/L)处理可实现3.19 log CFU/片的减少 (减少量对比详见b)。

2. 对农药残留的去除

以敌百虫(trichlorfon)为目标农药,MNB/ε-PL(10 mg/L)联合处理显示出最高的去除效率,去除率达77.3%,显著高于单独水洗、MNB洗或ε-PL洗(不同处理对敌百虫的去除率对比):

机理探讨:电荷作用与物理效应的协同

  1. 静电吸引:带正电的MNB/ε-PL联合体系,易于吸附到带负电的细菌和酵母细胞表面,中和其表面电荷,破坏细胞膜完整性。
  2. 机械作用:MNB在溃灭时产生的剪切力有助于将微生物细胞从苹果表面"剥离"。
  3. 增溶与包封:ε-PL可能对疏水性农药(如敌百虫)具有乳化或包封作用,结合MNB的扰动,增强了农药的洗脱。

对苹果储存品质的影响

研究评估了处理对苹果在20天储存期内品质的影响,包括总菌落数、色泽(L, a , b值, 褐变指数BI)和硬度*(品质指标数据):

微生物控制:MNB/ε-PL处理组在储存期间的总菌落数始终低于对照组和水洗组,表明其具有持续的抑菌效果。

  • 色泽与质地 :所有处理组(包括MNB/ε-PL)的苹果在储存期间的色泽参数(L*, a* , b*)、褐变指数(BI)和硬度,与对照组(未处理苹果)相比均无显著差异。这表明该净化工艺不会对苹果的采后外观和质地产生负面影响**(苹果果肉在储存第0、10、20天的视觉对比):

结论与优势

  1. 高效广谱:MNB/ε-PL联合工艺能同时高效去除鲜苹果表面的致病菌、腐败酵母和农药残留。
  2. 协同增效:MNB的物理效应与ε-PL的生化抗菌作用相结合,产生了"1+1>2"的协同净化效果。
  3. 安全绿色:ε-PL是天然、安全的食品添加剂,MNB为物理过程,该技术避免了传统化学消毒剂的残留与副产物风险。
  4. 品质友好:处理过程温和,不会损害苹果的采后储存品质。
  5. 设备支撑 :上海行恒科技的L-1500发生器为稳定产生高浓度MNB提供了可靠保障。

该研究证实,基于行恒科技微纳米气泡设备的MNB/ε-PL联合洗涤技术,是一种极具前景的鲜苹果及新鲜农产品绿色、高效净化解决方案。


文献来源 : Lu H, et al. Decontamination of fresh apples using air micro-nanobubbles with epsilon-poly-lysine. Food Innovation and Advances2025, 4(4):446-453.

原文链接 : https://doi.org/10.48130/fia-0025-0038

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核心结论 : 空气微纳米气泡结合ε-聚赖氨酸的洗涤工艺,可作为一种高效、安全且不损害产品品质的鲜苹果创新净化方法。

#鲜苹果净化#微纳米气泡#ε-聚赖氨酸#非热加工#食品安全#行恒科技

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