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食品冷杀菌保鲜包装技术的是国际食品科学技术最新发展方向之一,功能性纳米材料、Fe2O3等的安全无毒及光催化抑菌活性受到关注,目前已开始应用于生鲜食品的抑菌保鲜包装的研究开发,因受紫外光光催化的条件限制而影响其在保鲜包装中的抑菌保鲜效能。高压电场冷源等离子体(High Voltage Electric Field Cold Plasma, HVEF-CP)冷杀菌是目前国际上一种最新的食品冷杀菌技术,利用食品周围介质产生光电子、离子和活性自由基团与微生物表面接触导致其细胞破坏而达到杀菌效果。本论文通过研究纳米Ti02和Fe203颗粒等光催化抑菌活性,对Escherichia coli(大肠杆菌)和鸡肉代表性腐败菌的光催化抑菌动力学分析以及光催化抑菌作用机理,研究纳米Ti02和Fe203光催化与HVEF-CP的抑菌协同作用,探索功能性纳米材料协同HVEF-CP在生鲜肉抑菌保鲜包装的应用。具体研究内容结果如下：1.纳米Ti02和Fe203光催化抑菌活性研究构建功能性纳米材料紫外光光催化抑菌试验装置,分析纳米Ti02颗粒、Ti02玻璃片镀膜、及PVA基镀膜等不同作用形态在紫外光照射条件下,对亚甲基蓝(MB)的光催化降解作用,研究Ti02.等纳米颗粒靶向E.coli的光催化抑菌效果。结果表明：纳米Ti02只有在紫外光照下才对MB有降解作用,引起其吸光值发生蓝移,Ti02在水溶液状态的活性最高,在紫外光(800uw/cm2)照射下,在25min内Ti02对MB的最大降解率为50%,纳米Ti02浓度在一定范围0.2～0.4g/l内增加会增强其光催化活性。以E. coli为试验菌株,纳米Ti02在溶液中对E. coli的作用高于Fe203,Ti02浓度为0.4g/l,作用150min时E.coli浓度变化值(C/Co)为10-4,而同浓度的Fe203只能降低10-2。ZnO与Ti02的质量比为1：4时,150min后Ecoli浓度从7.41og降低至2.21og,适量的ZnO的协同能显著增强Ti02的光催化抑菌作用(P<0.05)。2.纳米Ti02靶向鸡肉腐败菌的光催化抑菌动力学及作用效果研究以E. coli和Pseudomonas aeruginosa(铜绿假单胞菌)为靶向菌,使用光催化抑菌反应装置,研究纳米Ti02浓度、紫外光照强度和菌液初始浓度等因素对纳米光催化抑菌作用效果的影响,建立其光催化抑菌反应动力学模型。纳米Ti02加入菌液中需要约60min与E. coli和P. aeruginosa达到吸附平衡,之后表现出强烈的抑菌作用。纳米Ti02对菌体抑菌效果的拟合曲线公式光反应动力学关系式呈一级动力学反应式,光催化反应速率系数1/K.T与菌液初始浓度成正比,即菌液初始浓度对反应速率起主要决定作用。E. coli和P. aeruginosa的反应速率常数分别是7.668×106cfu/(ml-min)和5.655 × 106 cfu/(ml·min),吸附平衡常数分别1.053 ×10-8 ml/cfu和1.438× 10-8 ml/cfu,证明同条件下E.coli能够在短时间内达到平衡并发生反应。相同实验条件下,TiO2对E. coli和P. aeruginosa的光催化抑菌作用一致,对P.aeruginosa的抑菌率始终低于E.coli,表明E. coli对光催化条件的反应更加敏感。3.纳米TiO2/Fe2O3靶向鸡肉腐败菌的光催化抑菌作用及机理研究以鸡肉中腐败菌Pseudomonas fluorescens(荧光假单胞菌)(G-)与Macrococcus caseolyticus(溶酪大球菌)(G+)为靶向菌,采用透射电镜(TEM)观察菌体形态变化,测定胞内物质K+变化量和脂质氧化产物MDA含量,研究纳米Ti02和Fe203在紫外光及可见光下光催化抑菌作用机理。光催化因素结果显示：相同光照条件下,纳米Ti02和Fe203对P. fluorescens和M. caseolyticus的最大作用浓度分别为0.4g/l和0.8g/l,对P. fluorescens杀伤作用小于M. caseolyticus。TEM结果表明光催化作用过程可以分成三个阶段：首先,纳米材料吸附在细胞外层；其次,纳米材料作用于细胞外壁,破坏细胞壁和细胞膜；最终,引起细胞膜成分脂质氧化,导致胞内物质泄漏,引起细胞死亡。反应过程中M. caseolyticus的K+变化量与氧化值(malondialdehyde, MDA含量)始终高于P. fluorescens,表明M. caseolyticus对纳米材料的反应比P. fluorescens敏感,其细胞膜更加容易受到破坏。4.高压电场冷源等离子体(HVEF-CP)协同纳米Ti02光催化靶向鸡肉腐败菌作用研究以P. fluorescens (G-)和M. caseolyticus (G+)为主要试验菌株,通过等离子体的产生电压、处理时间和产生气体等不同因素对包装内菌体的杀菌作用进行研究,并对等离子体与纳米材料光催化协同杀菌作用进行探索。55-80kv范围内,电压升高,处理时间延长,能够增加包装内部的臭氧产量,增强杀菌效果,受到包装体积的限制,臭氧产量具有最大值。样品处理后4℃放置24h取样,菌体的死亡数量高于处理后立即取样,液体样品的pH呈现下降趋势；不同菌株间对同一等离子体处理条件的反应存在差异,本研究中G-对等离子体处理的反应比所用的G+菌株敏感,菌体的外层结构可能对等离子体的杀菌作用存在影响；含氧源等离子体,产生的杀菌效果高于纯氩气(Argon, Ar)和氦气(Helium, He)源等离子体,与样品状态无关；等离子体协同纳米Ti02并未增强对菌体的杀伤作用,相反,TiO2粒子对菌体起到了一定程度的保护作用,与样品状态无关,Ti02颗粒可能与部分活性等离子体成分发生了反应。5.纳米TiO2/Fe2O3与HVEF-CP对MAP生鲜鸡肉抑菌保鲜协同作用研究采用HVEF-CP协同纳米TiO2/Fe2O3处理MAP生鲜鸡胸肉,研究HVEF-CP电压强度、处理时间、气氛条件等对生鲜鸡肉的保鲜包装效果。结果显示：HVEF-CP电压在55～80 kv,能增加包装内部的臭氧产量,但对鸡肉表面的菌落总数无明显的减少作用,对鸡肉表面品质无明显影响；80 kv电压长时间(6-9 min)处理会降低感官效果；高氧MAP包装内臭氧量是空气包装的6倍,表面菌落总数同比降低1log,表明包装介质气体中含02量升高,HVEF-CP系统中产生的臭氧量增加,抑菌效果越好。高氧MAP包装鸡肉经80kv处理3min,在4℃货架保鲜期比空气包装延长一倍(14天)。纳米Ti02和Fe203光催化抑菌作用在HVEF-CP系统中不显著,可能是HVEF-CP系统中产生的光照不能激发纳米Ti02和Fe203的光催化抑菌作用之故。