电场强度对微波场非热效应杀菌效果及机制的影响研究

目的研究在相同辐照时间和样品终温下,不同电场强度对微波场非热效应灭活生孢梭菌的效果及机制的影响。方法利用同步升温法将微波场的热与非热效应区分开来,以获得非热效应对微生物的影响。基于微波加热腔内电场强度呈中间高两边低的分布,将初温不同的两组样品置于加热腔内不同位置(1号和2号位)以分析不同的电场强度对微波场非热效应的影响。经相同处理时间后样品终温基本一致(排除温度对非热效应的影响),进而分析电场强度对非热效应的杀菌效果及机制的影响。通过平板计数法、紫外分光光度计和激光共聚焦扫描显微镜分析不同电场强度对非热效应带来的杀菌效果、胞内大分子的泄漏量以及细胞膜通透性变化的影响。结果初温为10℃和30℃的样品分别在电场强度较大的1号位和电场强度较小的2号位经微波辐照1.5 min后,两样品终温无显著差异(P>0.05)。微波场非热效应导致的1号位微生物降低的数量级、胞内大分子的泄漏量以及细胞膜通透性的改变均显著高于2号位(P<0.05)。结论相同的辐照时间下,随电场强度的增大微波非热效应对细胞膜通透性的破坏作用也随之增强,造成更多的胞内物质泄露,最终导致更多的微生物灭活。因此,电场强度的增加可以带来更多的非热效应及其对微生物的致死效果。

微波场非热效应对巴氏杀菌三文鱼脂质品质的影响

为探究三文鱼微波巴氏杀菌过程中非热效应是否存在,采用无线温度传感器记录微波处理过程中三文鱼冷热点的时间温度-曲线后,用水浴加热方式分别对微波冷点和热点进行升温曲线的模拟,从上边界和下边界逼近微波冷热点的时间-温度曲线,即采用双向逼近法研究微波场非热效应。同时研究了微波场非热效应对三文鱼总脂、过氧化值(Peroxide Value,POV)、硫代巴比妥酸值(Thiobarbituric Acid Reactive Substances,TBARs)、酸价(AcidValue,AV)以及脂肪酸组分的影响。结果显示,微波处理组总脂肪酸含量显著高于两个水浴处理组,在测得的27种脂肪酸组分中有17种脂肪酸组分的提取系数显著高于两个水浴处理组(P<0.05)。研究结果表明,微波加热过程中存在非热效应,使得脂质成分更容易被提取,脂肪酸提取系数增加。本研究可为微波加热过程中非热效应对食品品质的影响提供理论参考和数据支持。

微波生物非热效应的量子理论及其机理

根据已有的微波生物非热效应的实验,应用量子力学推导出微波生物非热效应的公式。该公式表明:微波生物非热效应与辐射功率无关,仅取决于生物组织的结构。根据共振吸收的普遍性和生物组织的结构所具有的自适应性,提出“共振自适应”理论,并用其来解释微波生物非热效应。

微波的生物非热效应的机理研究

水分子是极性分子,水分子之间存在的电偶极相互作用,使它们以氢键的形式相互偶联在一起,形成水的团簇结构,且这种结构是一种动态结合.在微波场的作用下,水分子将发生取向极化,其转动频率恰在微波频率范围内,因此,原来较大的水分集团变小,甚至产生单个的水分子.以微波与微生物水相互作用的实验数据为基础,研究了微波与生物体相互作用时可以产生的两种效应,即热效应和非热效应.提出了非热效应是微波作用于生物的主要效应,并对微波与生物体的作用机制给予了解释.

脉冲电场的非热效应及在液态食品处理中的应用

系统地阐述了脉冲电场对微生物非热效应的机理、影响因素 ,结合国内外研究现状 。

低强度微波对烟草叶片细胞膜系统和POD同工酶的非热效应

在300MHz低强度微波辐射下,烟草叶片细胞膜电解质渗漏率增加,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,表明微波抑制了细胞膜保护酶系统的活性,使膜脂产生了过氧化作用。进一步的研究表明,烟草类囊体膜膜脂不饱和度指数(index of unsaturated fatty ac id,IUFA)下降,膜流动性减小,类囊体膜结合酶Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性升高。低强度微波还使烟草叶片过氧化物酶(POD)活性发生了变化,电泳分析显示,POD同工酶谱的染色和条带都有所改变。烟草叶片细胞发生的这些变化是微波对光合细胞的一种非热效应。

微波辅助合成菲并咪唑衍生物及微波非热效应

以1,10-邻菲啰啉5,6-二酮及苯甲醛(或取代苯甲醛)为原料,在微波辐射条件下制备了一系列菲并咪唑类衍生物,考察了温度、时间以及投料比对微波辅助合成菲并咪唑类衍生物的影响,并进一步探讨了微波非热效应的影响.设计正交实验优化了反应条件;使用SiC管作为反应容器屏蔽微波对反应的影响;通过元素分析、核磁共振波谱、质谱及红外光谱等对化合物进行了表征.结果表明,微波辅助反应的最佳反应条件为:1,10-邻菲啰啉-5,6-二酮与苯甲醛(或取代苯甲醛)的投料比为1∶1.5,反应温度为100℃,反应时间为20 min;并且发现SiC管中反应的产率明显低于石英管反应容器.与传统制备方法相比,微波辅助合成方法可在更短时间内快速方便地制得菲并咪唑类衍生物;反应温度、反应时间以及投料比对微波辅助合成反应有明显影响;微波非热效应有助于提高反应产率.

电磁波对化学反应的非热作用及其在电磁生物非热效应机理研究中的意义

文用实验证实了电磁波对化学反应的非热作用.电磁波改变了反应的活化能和指前因子,从而导致反应速率和平衡的变化.这一结果也为生物代谢动态过程中的电磁干扰理论提供了间接的证据.

微波低温加热过程中的非热效应

研究了低温条件下微波非热效应对冶金反应的影响。实验表明,在微波低温加热含碳铬铁矿粉体还原过程中,微波非热效应表现得比较明显,而在高温过程中表现得不太明显。

脉冲电流电磁场对生物膜的非热效应分析

通过简单的生物体细胞模型,研究脉冲电磁场对生物体所产生的生物效应的机制问题。证明了高电压脉冲电流放电环境中,低强度的脉冲电磁场可引起膜内外离子的输运过程,而当脉冲电磁场足够强时,则引起细胞膜的击穿。因此高电压脉冲电流放电环境中脉冲电流电磁场分量以及电磁防护的研究是非常有必要的。

微波辐射炼焦煤中噻吩硫结构的非热效应研究

采用XANES和XPS解析山西炼焦煤中有机硫的赋存特征,选择与煤中结构匹配的噻吩硫模型化合物进行微波辐射和水浴加热,通过Raman光谱比较研究两者对模型化合物中含硫结构的作用机制,利用Materials Studio构建、优化模型化合物结构,用密度泛函理论计算模拟微波场中模型化合物分子构型参数,解析含硫结构对微波的响应机理。结果表明:噻吩硫是炼焦煤中有机硫最主要的赋存形式。微波辐射后,模型化合物碳硫键和硫硫键的Raman谱吸收峰发生红移,温升速度快的模型化合物红移较小;相同温升的水浴加热后,几乎没有红移现象。微波能量不足以使模型化合物中碳硫键和硫硫键断裂,但能够改变分子构型,模型化合物含硫键在微波场中可能存在某种过渡态。微波作用对煤中噻吩硫结构存在非热效应。

微波非热效应改善天然石墨提纯效果

研究了微波非热效应对天然石墨提纯效果的影响。结果表明,微波场的引入可将样品的碳质量分数由95.840%提高到99.%以上。微波功率、反应压力和反应时间对提纯效果都有一定影响。采用XRD和SEM对提纯产品的形貌和结构进行了表征,证明微波辅助酸法提纯后的天然鳞片石墨的表面形貌及晶体结构没有改变。在最佳条件下(混酸配比为1∶1,反应罐内压力为1.0 MPa,辐照时间为25 min,微波功率为800 W),石墨经纯化后碳质量分数可达99.432%。

微波的热效应与非热效应

在微波对化学反应确实存在热效应的基础上,对微波非热效应的具体实例和理论依据作了初步探讨。

微波非热效应诱发的陶瓷材料中物质各向异性扩散

利用微波烧结Cr_2O_3-Al_2O_3/Al_2O_3双层复合材料,通过对材料断面的X射线能谱线扫描发现,铬离子从富铬的氧化铝层通过界面向纯氧化铝层扩散时,扩散距离是各向异性的,沿入射微波振动方向的扩散距离比沿入射波传播方向深大约28％。这种扩散的各向异性是由于入射波的方向性电场在微波加热过程中叠加在示踪离子的化学势上导致的。从微波场对带电粒子跃迁影响的角度阐述微波非热效应加速陶瓷材料中固有的扩散过程,推导出微波场中物质扩散通量J_M和物质的本征扩散通量J_C之间的关系式。

微波非热效应对有机硫化合物结构的影响

为探究微波辐照脱除煤中有机硫的作用机理以及影响程度,通过核磁共振氢谱、红外光谱和激光共聚焦显微拉曼光谱技术,研究了微波非热效应对有机硫模型化合物结构性能的影响。红外光谱测试说明,微波辐照有机硫化合物存在非热效应并影响化学键的键能分布、基团的振动强度和稳定性,但仅限于分子的极化机制,不会破坏分子中原有的化学键也不会生成新的化学键和基团;核磁共振氢谱揭示非热效应影响了模型化合物分子内部的电子云密度分布和磁环境,对含硫化合物产生的双重极化作用既可改变微观的电子或原子极化,也可改变分子固有偶极矩的取向;显微激光拉曼光谱证明非热效应可有效极化含硫键,使之振动强度减弱,从而有助于有机硫的微波辐射脱除。

微波处理及其非热效应对麻辣鸡块品质的影响

基于麻辣鸡块缺乏有效的保鲜手段,以热处理(中心温度达到85℃保温10 min)为对照,研究微波处理(中心温度达到85℃即停止,微波时间60 s,微波功率密度4 W/g)及其非热效应对麻辣鸡块贮藏期间品质的影响。结果表明:(1)微波处理麻辣鸡块初始菌落总数为1. 5 lg CFU/g,显著低于热处理组,而两者中心温度相同(85℃),证明存在微波非热效应,且非热效应占主导,热效应次之;(2)微波处理组麻辣鸡块初始感官品质次于热处理组,但贮藏第6天后,微波处理较热处理能更有效抑制麻辣鸡块剪切力、硬度、弹性、水分含量下降,p H值、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、非蛋白氮(nonprotein nitrogen,NPN)含量以及菌落总数上升,维持更好的感官品质。第18天时,热处理组麻辣鸡块菌落总数为4. 765 lg CFU/g,已失去食用价值,而微波处理组仅为3. 79 lg CFU/g,且感官品质保持较好,说明微波处理能更好的在保质期和感官品质之间取得平衡,其最终保质期可达24 d。

微波加快化学反应中非热效应研究的新进展

微波已经被广泛应用于加快化学反应．然而,微波加快化学反应所产生的特殊效应,特别是非热效应仍是人们争论的焦点．文中介绍了近年来微波加快化学反应中产生的非热效应、机理分析及实验方法等方面的研究进展．

微波与物质相互作用过程中非热效应的机理分析

微波与物质相互作用过程中 ,除热效应外 ,是否还存在非热效应 ?如果存在微波非热效应 ,其可能的机理是什么 ?本文就上述两个问题进行了探讨。实验证明在一些特定的过程中 。

HIFU非热效应诱导兔肝VX2肿瘤损伤

目的探讨高强度聚焦超声(HIFU)非热效应机制诱导兔肝VX2肿瘤损伤的效果及其特点。方法将22只兔肝VX2肿瘤模型随机分为热效应组(n=11)和非热效应组(n=11),在实时测温下行不同参数HIFU辐照,分别诱导热效应和非热效应损伤,结合病理学检查和辐照剂量对肿瘤的损伤情况对比分析。结果热效应组和非热效应组的时间-温度曲线分别表现为"快速升高、缓慢下降"和"缓慢升高、缓慢下降",损伤体积分别为(1.10±0.22)cm3和(1.21±0.24)cm3(P>0.05)。辐照区域伴有不同程度的并发症,两组比较差异无统计学意义(P>0.05);热效应组和非热效应组残瘤率分别为72.73%和18.18%(P<0.05);破坏最大血管管径分别为(135.27±22.09)μm和(877.64±253.68)μm(P<0.001)。与热效应组比较,非热效应组的辐照点数明显降低、辐照时间缩短、总时间延长(P均<0.001),两组间损伤效率差异无统计学意义(P>0.05)。结论 HIFU非热效应可有效损伤兔肝VX2肿瘤及其滋养血管。

微波辅助萃取中茶多酚的传质机理和非热效应的初步研究

本文研究了微波辅助萃取茶多酚的机理，利用植物切片技术并通过电子光学显微镜，比较在常温、热水萃取和微波萃取后茶叶叶肉组织的破碎程度的差异及组织细胞内部结构的微观变化，结果初步表明微波作用下的浸提过程，不仅存在热效应，还存在非热效应，即微波电磁场的极化作用，这能极大提高浸提速率。相对于同温热水浸提，35℃和90℃微波辅助浸提时，各种儿荼素单体的浸出量分别提高了12％-26％和12％-45％。说明微波萃取有助于提高浸取效率。