低温等离子体杀菌技术及在设施农业应用展望

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1、2014年12月农机化研究第12期低温等离子体杀菌技术及在设施农业应用展望11211邹岚，张晓文，解新创，周雪青，王影(1．北京市农业机械研究所，北京100096;2．北京市兴东方实业有限责任公司，北京100038)摘要:低温等离子体灭菌具有短时、低温、安全等优点，在食品工业、医疗器械、废弃物灭菌方面有所应用。为此，简要介绍了低温等离子体的概念、杀菌机理以及在一些行业的应用现状。同时，基于低温等离子体的特性，提出了在设施农业生产上应用低温等离子体进行杀菌的合理性和可行性。关键词:低温等离子体;杀菌;设施农业中图分类号:S237;S62文献标识码:A文章编号:1003－188X

2、(2014)12－0007－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2014.12.002低温等离子体杀菌消毒实验始于20世纪90年0引言代，是以对热敏感的材料为研究对象的新的杀菌技术，［2］所谓灭菌，就是用理化方法杀死一定物质中的微目前不断应用于食品加工和医疗卫生等领域。低温生物的微生物学基本技术。灭菌的彻底程度受灭菌等离子技术灭菌时间短、操作温度低，能够广泛应用于时间与灭菌剂强度的制约。微生物对灭菌剂的抵抗力多种材料和物品的灭菌。等离子被封闭在一个系统取决于原始存在的群体密度、菌种或环境赋予菌种的内，不会对外造成辐射，不会对操作人员构成伤害;通抵抗力。灭菌是

3、获得纯培养的必要条件，也是食品工过气体循环系统可将杀灭的细菌和残余物带走。低温业和医药领域中必需的技术。等离子体消毒灭菌技术安全且能保持食品原有风味与［3－5］目前，杀菌方式主要分为加热杀菌和非热杀菌两营养成分，有望部分取代现有的食品热杀菌方式。种技术。加热杀菌是高效、准确的杀菌方法，能够准1低温等离子体定义与分类确控制杀菌的程度，并且可以杀死各种微生物。高温杀菌方法是目前应用最广泛的杀菌方法，但是该方法1．1低温等离子体的定义会破坏食品色、香、味、形，容易导致热敏性成分分解等离子体是指一种电离气体(电离度超过0．1%和挥发性成分散失，能耗也较高。的气体)，是由离子、电子和中

4、性粒子(原子或分子)非热杀菌技术能较好解决这些问题，其包括物理组成的集合体，离子和电子所带电荷数相等，整体呈杀菌技术和化学杀菌技术。物理杀菌是运用物理手电中性。它是一种由带电粒子组成的电离状态，因此段，如机械作用、电磁场、高压、电子和光等单一作用称为继“固、液、气”三态以外的新的物质聚集态，或两种以上共同作用以达到杀菌的目的;而化学杀菌即物质的第四态。因其中的正电荷总数和负电荷总是指在杀菌对象中添加化学制品如化学防腐剂或生数在数值上总是相等，故称其为等离子体。［1］物代谢物等物质以杀死或抑制微生物的生长。非等离子体一词源于希腊语，译自Plasma，意为能热杀菌技术主要是指超高

5、压杀菌(Ultra－HighHydro够成形的东西。这个名词首先是由美国物理学家朗staticPressure，UHHP)、高压脉冲电场杀菌(Pulsed谬尔在1923年提出来的。他指出:在绝对温度不为ElectricField，PEF)、高压二氧化碳杀菌(Pressurized零的任何气体中，都有一定数量的原子电离，即除中CarbonDioxide)、脉冲强光杀菌(High－Intensity性粒子外还存在带电粒子—电子和离子;但是只有在Pulse)、微波杀菌(Microwave)、放射线杀菌(Irradia-带电粒子的密度达到其建立的空间电荷限制着自身tion)、紫外线杀

6、菌(UVlight)及等离子体杀菌(Non－运动时，带电粒子才对气体的性质产生显著的影响。ThermalPlasma，NTP)等。当密度足够大时，正负带电粒子之间的相互作用，使得在与气体体积密度可相比拟的体积内维持宏观电收稿日期:2013－12－18中性。基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2013AA103002)等离子体杀菌作为一种新兴的广谱灭菌技术，可作者简介:邹岚(1974－)，女，湖北宜昌人，高级工程师，博士，(E－mail)lanzou@Hotmail．com。杀死多种类型的抗性细菌细胞、真菌类病原菌、芽孢、·7·2014年12月农机化研究第12期病毒和酵母菌等

7、，还可杀灭一些抗辐射细菌。其具有产生的大量紫外线直接破坏微生物的基因物质;紫外以下特点:①灭菌所需时间短，一般只需几秒至几分光子固有的光解作用打破微生物分子的化学键，最后钟，对最顽固的芽孢也仅需要几分钟至十几分钟，且生成挥发性的化合物，如CO、CHx;通过等离子的蚀刻可不必进行通风循环。②不产生有毒物质。产生等作用，即等离子体中活性物质与微生物体内的电白和离子体的气体可以采用无毒气体，对环境和操作人员核酸发生化学反应，能够摧毁微生物和扰乱微生物的安全，实现灭菌技术的“绿色化”。③灭菌温度低。例生存功能。