《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Revealing the antibacterial mechanism of dielectric barrier discharge cold plasma and lactic acid synergy against
Pseudomonas fragi based on molecular docking and oxidative damage
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本研究针对禽肉冷却过程中次氯酸钠使用的安全风险及假单胞菌污染问题，创新性地将介质阻挡放电冷等离子体(DBD)与乳酸(LA)联用。通过分子对接和氧化损伤分析，发现DBD+LA处理145秒可显著破坏Pseudomonas fragi细胞膜完整性，通过氢键作用靶向外膜蛋白A、SOD酶活性位点及DNA碱基，诱导活性氧(ROS)积累并抑制抗氧化酶活性，导致脂质、蛋白质和DNA氧化损伤。该研究为食品工业非热杀菌技术提供了新策略。
禽肉加工过程中的微生物污染一直是食品工业面临的严峻挑战，尤其是冷却环节作为屠宰后杀菌的关键步骤，其技术优化却鲜少被深入研究。目前广泛使用的次氯酸钠冷却法虽能有效灭菌，但存在潜在健康风险。与此同时，假单胞菌(Pseudomonas)作为冷藏禽肉中的优势腐败菌，其强大的繁殖能力会加速肉质腐败，缩短货架期。在此背景下，南京农业大学的研究团队创新性地提出将介质阻挡放电冷等离子体(DBD)与乳酸(LA)协同使用的抗菌策略，相关成果发表于《Food Chemistry: Molecular Sciences》。
研究团队首先通过16S rRNA测序技术确认了假单胞菌在冷藏鸡肉中的优势地位，进而以特定腐败菌Pseudomonas fragi NMC25为研究对象，系统评估了DBD+LA的协同抗菌效果。关键技术方法包括：采用凝胶平板和鸡肉表面接种模型评估杀菌效果；通过扫描电镜(SEM)和活/死菌染色分析细胞形态变化；利用荧光探针和酶活试剂盒检测活性氧(ROS)水平及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性；结合硫代巴比妥酸法测定脂质过氧化程度；最后通过分子对接模拟H2O2和·OH与外膜蛋白A(OmpA)、SOD酶及DNA的相互作用。实验选用85日龄三黄鸡胸肉样本，所有操作均符合动物伦理规范。
3.1 屠宰后鸡肉微生物群落分析
通过门水平和属水平微生物组成比较，发现变形菌门(Proteobacteria)为绝对优势菌门，其中假单胞菌属(Pseudomonas)在贮藏后期占比超过90%。DBD+LA处理在贮藏早期显著抑制了假单胞菌的相对丰度（P<0.05），而单独使用DBD或LA效果有限。
3.2 DBD+LA对P. fragi的抗菌效果
3.2.1 凝胶平板抗菌效果
DBD处理145秒使菌落数从7.16±0.01 lg CFU/cm2降至2.14±0.05 lg CFU/cm2，而DBD+LA组合进一步降至0.49±0.09 lg CFU/cm2（P<0.05），表明协同作用显著强于单一处理。
3.2.2 鸡肉表面抗菌效果
在鸡肉基质中，DBD+LA处理55秒即可达到4.53±0.14 lg CFU/cm2的抑菌效果，但整体杀菌效率低于凝胶平板，可能与食品基质的复杂性和细菌迁移现象有关。
3.2.3 SEM形态观察
未处理菌体细胞形态完整，LA单独处理导致部分细胞表面出现孔洞，DBD处理引起细胞皱缩，而DBD+LA组合处理则导致几乎所有细胞出现破裂和严重变形。
3.2.4 细胞膜损伤程度
活/死菌染色显示DBD+LA-145秒组基本无活菌残留，细胞膜完整性完全破坏，与SEM结果相互印证。
3.3 DBD+LA对P. fragi的抗菌机制
3.3.1 细胞内ROS含量
DBD+LA处理25秒时ROS水平显著上升，但55秒后因细胞膜破裂导致荧光物质泄漏而下降，表明氧化应激已造成不可逆损伤。
3.3.2 CAT和SOD酶活性
LA本身可抑制CAT活性，DBD+LA处理85秒后SOD酶完全失活，表明抗氧化防御系统被彻底瓦解。
3.3.3 细胞膜脂质氧化水平
DBD+LA处理25秒时丙二醛(MDA)含量升至0.60±0.01 μg/g，显著高于单独处理组（P<0.05），证实协同处理加剧了膜脂过氧化。
3.3.4 蛋白质羰基化水平
蛋白质羰基含量在DBD+LA处理25秒时急剧上升，表明活性氧对蛋白质氨基酸侧链进行了氧化修饰。
3.3.5 DNA损伤
琼脂糖凝胶电泳显示DBD+LA-145秒组DNA条带荧光强度显著减弱，证明氧化应激导致DNA链断裂。
3.3.6 分子对接
H2O2和·OH均能与OmpA的ASP-105、ASN-71残基形成氢键，与SOD酶的ILE-164、THR-22结合，并与DNA鸟嘌呤(DG-10)、胞嘧啶(DC-11)相互作用，从而破坏生物大分子空间构象。
本研究通过多维度实验证实，DBD与LA协同作用可通过物理破坏和化学氧化双重途径增强抗菌效果。其机制核心在于：冷等离子体产生的活性氧组分与乳酸共同作用，一方面直接破坏细胞膜结构，另一方面通过分子级相互作用抑制关键酶活性和遗传物质稳定性。该技术不仅为替代传统化学杀菌剂提供了新思路，其低能耗、无残留的特点更符合现代食品工业的绿色发展方向。值得注意的是，虽然研究证实了该技术在模拟体系和肉表层的有效性，但未来仍需开展整鸡 carcass 层面的应用验证，以推动技术向产业化迈进。
