尾气净化用低温等离子体催化反应器的研制及实验研究

研制了用于尾气净化的低温等离子体催化反应器,该反应器由介质阻挡放电型低温等离子发生器和金属蜂窝载体催化剂组成.采用模拟配气的实验结果表明:低温等离子体催化反应器能明显改善在低温状态下对丙稀和一氧化氮的净化效果,在高温状态主要表现为催化剂的反应活性·

不同低温等离子体反应器降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)可对人体及自然环境造成严重危害,低温等离子体技术适用范围广且能在常温常压下分解VOCs.对不同类型的低温等离子体反应器进行分类,并关注其对降解效果的影响,结果表明:在配电参数和配气参数不变的情况下,线-筒式电晕放电反应器和电极的直径、线-板式电晕放电反应器的线线间距和线板间距对降解效率影响较大;圆筒式介质阻挡放电反应器在性能上优于平板式介电阻挡放电反应器;等离子体内催化反应器降解VOCs的能力优于等离子体后催化反应器,但在副产物控制方面不如等离子体后催化反应器;催化剂的选择在VOCs的降解中有重要影响.最后,对等离子体反应器的发展进行了展望.

低温等离子体耦合Fe^(2+)均相催化降解甲苯和丙酮

本文对比研究了两类典型VOCs(甲苯和丙酮)在单独NTP、NTP+LC/Fe^(2+)和NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的降解效果.结果表明,甲苯和丙酮的去除率均随放电电压的升高而升高;在相同电压下,甲苯降解效率高于丙酮,但降解过程中O_(3)的产生量相当;当放电电压为22kV时,NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的甲苯去除效率比单独NTP提高了18.2%,丙酮的去除效率提高了55.5%;NTP+LC/Fe^(2+)+PCA的O_(3)去除率可达100%;EPR和猝灭实验表明,羟基自由基和超氧自由基在LC/Fe^(2+)+PCA反应器中对VOCs去除有重要贡献.最后,结合测定的自由基和中间有机产物,推测了VOCs在NTP+LC/Fe^(2+)体系中的降解途径.

低温等离子体协同催化剂降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)会对自然环境和人类健康带来巨大危害,如何有效降解VOCs已成为目前环境保护研究中的重要领域。低温等离子体催化技术被证明可以有效降解VOCs。选取乙酸乙酯、甲苯、三氯乙烯等3种比较具有代表性的VOCs,介绍低温等离子体催化降解VOCs的机理和低温等离子体协同催化剂降解VOCs技术的研究进展。

低温等离子体活化液对血管内皮细胞增殖和血管生成能力的影响

目的探索低温等离子体(low temperature plasma,LTP)产生的活化液(plasma-activated medium,PAM)对人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)增殖和血管生成的影响,为未来利用PAM促进创伤愈合和抑制肿瘤血管生成提供理论基础。方法选择HUVECs作为体外研究模型,以LTP处理不同时间(0、15、30、45、60、75 s)后的PAM培养液进行分组干预。采用MTT法和细胞周期法测定PAM对HUVECs活力的影响,通过血管生成实验检测PAM对血管生成的影响,采用荧光探针检测细胞内活性氧(ROS)水平;构建黑色素瘤小鼠模型,免疫组织化学法检测肿瘤组织中CD31的表达以评估血管生成情况。结果LTP处理获得的PAM对HUVECs血管生成具有双向作用,表现为:与对照组(0 s)相比,低剂量(15 s和30 s)处理时,HUVEC细胞活力增加,而高剂量(45 s、60 s和75 s)处理时,细胞活力明显下降(P<0.05);PAM-15 s和PAM-30 s组处于S期的细胞比例明显增高,而PAM-45 s、PAM-60 s、PAM-75 s组处于S期细胞比例显著降低,差异具有统计学意义(P<0.05);PAM-15 s和PAM-30 s组HUVEC血管生成能力增强,而PAM-45 s、PAM-60 s、PAM-75 s组的细胞血管生成能力降低,血管节点、交叉点、网眼数和血管分支数都明显降低(P<0.05)。此外,HUVECs内ROS水平随着LTP处理时间的延长而升高。PAM处理黑色素瘤小鼠后,对照组肿瘤组织中CD31棕黄色阳性信号大面积分布,各PAM处理组肿瘤组织中CD31棕黄色颗粒分布减少。结论短时间LTP处理的PAM促进了HUVEC的增殖和血管生成;而长时间LTP处理的PAM则抑制细胞活力和血管生成。

低温等离子体技术在食品行业的应用研究进展

近年来,低温等离子体技术发展迅速,由于低温等离子体设备具有易安装、样品处理简单、绿色环保等性能优势,因此在食品工业领域越来越受到重视。该文在阐析低温等离子体技术的相关概念及分类的基础上,重点对低温等离子体在食品杀菌与贮存、降解真菌毒素与农药残留及菌藻诱变方面的应用进行阐述。以期为低温等离子体技术在食品行业的广泛应用提供参考。

低温等离子体杀菌对肉品食用品质的影响规律与机制研究进展

肉品在加工贮藏过程中极易因微生物污染腐败变质,造成商品价值丧失和安全隐患。低温等离子体作为一种温和的新型非热加工技术,可有效控制食品微生物污染。然而低温等离子体杀菌处理对肉品色泽、质地、营养组分等理化品质的影响及其相互作用关系的研究综述鲜见报道。因此,该文综述了近年来低温等离子体处理对肉品色泽、嫩度、风味等品质的影响,重点阐述了其对肉品脂质氧化、蛋白质变性的作用规律,讨论了低温等离子体处理对肉品品质影响的作用机制,以期推动低温等离子体技术在肉品加工与贮藏中的应用。

低温等离子体处理对豆腐皮杀菌效果及其品质的影响

豆腐皮作为中国传统的豆制品,因其营养丰富且易吸收的特点深受人们喜爱。然而豆腐皮在生产过程中易被外源微生物污染导致品质下降。低温等离子体杀菌技术作为一种新型非热的杀菌技术,具有杀菌效率高、无残留等优势。该文以等离子体的电源功率、处理时间及电极间距为试验因素,运用响应曲面试验方法探究各试验因素的交互作用机制,并优化杀菌工艺参数。结果表明:低温等离子体对豆腐皮杀菌的最优工艺为电源功率80 W、处理时间15 s、电极间距10 mm,菌落总数从4.56 lg(CFU/g)降低至3.85 lg(CFU/g);处理前后豆腐皮的感官评分、pH值无显著差异,而处理后的豆腐皮的弹性和咀嚼性有所提升。通过豆腐皮挥发性风味测定发现,低温等离子处理减少了豆腐皮中的豆腥味且增加了香味物质壬醛的含量。低温等离子体处理后的豆腐皮经真空包装后4℃下的货架期从3 d延长至6 d,具有较好的贮藏品质。

超声波协同低温等离子体活化水降解黑木耳中抗生素

以超声波技术及低温等离子体活化水协同作用为基础,联合降解黑木耳中的残留抗生素,以期为黑木耳生产中污染物控制提供技术方法。结果表明:将抗生素浓度0.5 mg/kg的黑木耳浸没于低温等离子体活化水中,在超声功率480 W、温度30℃、频率25 kHz条件下处理45 min时,木耳中环丙沙星和恩诺沙星的降解率分别为51.92%和55.47%,通过响应面试验优化后的抗生素降解效果与预测值无明显差异。处理后黑木耳中总糖、粗蛋白、粗脂肪含量分别降低5.24%、1.24%、0.12%,而粗纤维和灰分含量无显著变化,相关指标符合国家标准中黑木耳的理化指标要求。因此,超声波协同低温等离子体活化水对黑木耳中抗生素的降解效果良好。

低温等离子体耦合微酸性电解水对三文鱼的保鲜作用

采用单因素和Box-Behnken响应面试验优化低温等离子耦合微酸性电解水对三文鱼杀菌的工艺条件,通过菌落总数、pH值、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸反应产物(TBARS)值、羰基含量和色差等指标比较等离子体活化水、微酸性电解水及低温等离子体耦合微酸性电解水对三文鱼4℃贮藏的保鲜效果。结果显示,当低温等离子体活化时间5 min,功率320 W,浸泡时间20 min,有效氯质量浓度50 mg/mL,料液比1∶6时杀菌效果最优,均可延长三文鱼贮藏期,而低温等离子体耦合微酸性电解水更有利于缓解脂肪和蛋白氧化。本研究为水产品保鲜提供了新思路。

介质阻挡放电低温等离子体处理对小麦种子活力及幼苗生理的影响

为揭示低温等离子体处理对小麦种子活力及幼苗生理特性的影响,该研究以济麦22、百农307为处理对象,对其进行不同时长(0、6、9、12、15 s)的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体处理,分析其对小麦种子萌发、幼苗生长、种皮形态结构、幼苗代谢生理及抗氧化性指标的影响。结果表明:以氩气为气源的DBD低温等离子体处理明显提高了小麦种子发芽率及其幼苗根苗长、鲜干重、活力指数;各处理时长条件下小麦种子吸水率均有所增加,当处理时间为9 s时,两种小麦种子的吸水率增幅最大,分别显著增加了6.4%(济麦22)、5.9%(百农307)(P<0.05);小麦种子接触角随处理时间的延长而逐渐减小,表明其润湿性能逐渐提高;处理9 s时小麦的种皮结构组织轮廓模糊,呈现明显裂纹;处理后小麦种子的新生幼苗中光合色素含量、可溶性蛋白含量均得到不同程度的增加;处理后小麦种子的新生幼苗抗氧化能力有所提高,当处理时间为9 s时,两种小麦幼苗中的丙二醛含量降幅最大,分别显著降低了15.6%(济麦22)、18.0%(百农307)(P<0.05)。因此,DBD低温等离子体有效改善了小麦种子活力及其幼苗生理特性,可作为潜在的种子强化方法用于提高作物生产中的种子质量及促进后续小麦生长。

低温等离子体关键活性粒子对大豆球蛋白结构及致敏性的影响

该文通过构建单独活性粒子(·OH、H_(2)O_(2))氧化体系和基于低温等离子体技术(CP)的活性粒子屏蔽体系(屏蔽·OH:叔丁醇;屏蔽H_(2)O_(2):MnO_(2))的对比研究,探究CP活性粒子(·OH、H_(2)O_(2))对大豆球蛋白结构及致敏性影响的特异性。结果表明:单独·OH氧化体系,大豆球蛋白与IgG/IgE结合能力均随·OH含量增加而逐渐降低至69.00%(20 mmol/L);CP+叔丁醇的·OH屏蔽氧化体系中,结合能力由59.45%(IgG)、52.50%(IgE)(40 kV、2 min),分别增加至67.95%(IgG)(100 mmol/L)和73.77%(IgE)(300 mmol/L)。单独H_(2)O_(2)氧化体系,大豆球蛋白与IgG/IgE结合能力均随H_(2)O_(2)含量增加而降至65.65%(IgG)、30.84%(IgE)(2.0 mmol/L),基于CP+MnO_(2)的H_(2)O_(2)屏蔽体系中,随着MnO_(2)添加量的增加,结合能力分别增加至91.22%(IgG)、73.90%(IgE)(25 mmol/L)。利用SDS-PAGE和内源荧光光谱分别表征蛋白一级结构和三级结构变化,结果表明,·OH通过改变大豆球蛋白一级和三级结构,而H_(2)O_(2)改变蛋白三级结构达到消减大豆球蛋白致敏性目的。该研究证实·OH和H_(2)O_(2)作为具有氧化作用的活性粒子参与CP处理对蛋白结构的氧化修饰。

蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体净化含硫恶臭气体

采用蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体净化5种典型含硫恶臭气体,通过沸石硅铝比、锰改性、放电电压参数的优化探究最佳工艺参数与处理效果。结果表明:降低硅铝比、锰改性利于提升蜂窝状ZSM-5沸石对含硫恶臭气体的整体吸附效率,增大硅铝比、适当增加锰负载量、提高放电电压则利于提升蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体对含硫恶臭气体的去除效率,其提升机制可能与沸石比表面积、外表面积和Mn^(3+)负载催化有关。在硅铝比为70(摩尔比)、锰负载量为10%(质量分数)、7.5 kV的条件下,锰改性蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体对含硫恶臭气体的去除效率均大于95%,比输入能量仅为2.3 J/L。

低温等离子体处理对小白杏细胞壁代谢及软化特性的影响

目的:探究介质阻挡低温等离子体(dielectric barrier discharge cold plasma,DBD)处理对小白杏贮藏期间细胞壁代谢及软化情况的影响。方法:用低温等离子体设备处理新疆小白杏40 s(电压90 kV),于4℃、相对湿度95%条件下贮藏42 d,每7 d检测杏果细胞壁组成成分含量、细胞壁代谢酶活性及部分品质指标。结果:DBD处理提高了杏的品质,降低了丙二醛和过氧化氢的含量,显著抑制了细胞壁降解酶的活性,延缓了果胶的溶解以及纤维素的降解,并抑制了杏果中水分的迁移和丧失。透射电子显微镜成像显示,DBD处理有助于保持细胞壁结构,使细胞壁结构更加均匀完整。结论:DBD处理可以有效抑制贮藏期间杏果的细胞壁降解酶活性,增强杏果细胞壁结构,延缓小白杏的软化。

低温放电等离子体对葡萄干中赭曲霉毒素A的降解效果及降解机理

采用低温放电等离子体对葡萄干中赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)进行降解,研究不同时间下初始质量浓度、放电电压对葡萄干中OTA降解率的影响。结果表明,葡萄干中初始质量浓度为50?μg/mL的OTA经等离子体在放电电压75 kV时处理10 min被完全降解。利用高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱检测并鉴定经低温放电等离子体处理的OTA降解产物,结合一级和二级质谱,推测出相对分子质量分别为m/z 426.0715(B)和m/z 158.1540(C)的2种主要降解产物结构及OTA可能的降解路径。等离子体处理前后葡萄干的理化品质没有发生显著变化,挥发性物质除酸类物质中3-甲基丁酸、乙酸、辛酸含量有明显的下降,甲酸、戊酸、2-乙基己酸含量有明显上升外,大部分的酸、醛、醇和酮类物质的相对含量未出现明显变化。研究结果表明低温放电等离子体可以有效地降解OTA,并对葡萄干品质没有显著影响,可为OTA污染的食品降解研究提供参考。

低温等离子体活化水对采后蓝莓杀菌效果及贮藏品质的影响

为探究低温等离子体活化水(PAW)处理对采后蓝莓杀菌效果及贮藏品质的影响,以‘优瑞卡’蓝莓为试材,采用大气低温等离子体激活去离子水得到不同处理时间(0、20、40、60 min)的PAW,并于25℃下通过喷洒和浸泡两种方式处理蓝莓果实。结果表明:与PAW浸泡组相比,PAW喷洒处理能增加蓝莓果实的亮度,PAW40喷洒处理在10 d贮藏期内产生的色差最小;与其他PAW处理组相比,PAW20浸泡和喷洒处理可以更好地维持蓝莓果实的硬度;PAW20喷洒组和PAW60喷洒组的抑菌效果较好,能够有效地抑制蓝莓果实表面霉菌和酵母菌的生长;PAW60组的腐烂率最低,并且PAW喷洒处理降低蓝莓腐烂的效果优于浸泡处理;喷洒相比浸泡处理可以更好地维持蓝莓果实的花青素含量。综上,PAW喷洒处理是一种可行的蓝莓果实采后贮藏方法。

低温等离子体杀菌技术对泡菜源混菌体系杀菌效果的研究

该研究制备了泡菜源的3种乳酸菌和2种酵母组成的混菌体系,并考察不同低温等离子体杀菌(CPS)处理对泡菜源微生物模拟混菌体系的杀菌效果,并评估混菌体系的产膜、产气、产酸和耐酸特性。结果表明,当放电电压相同、处理时间相同时,5种微生物的存活率均随处理时间、放电电压的增加而降低。当处理时间≥9 min时,放电电压越高,膜璞积累量及产气能力下降;但产气效果差异不明显。最佳CPS处理条件为放电电压160 k V,处理时间9 min。在此优化条件下,当发酵31 h时,混菌体系中微生物生物量(OD_(600 nm)值)最低(1.35),有效减缓了乳酸菌和酵母菌的生长;pH值最高(4.12),抑制了微生物产酸,一定程度上缓解了后酸化。

低温等离子体对金鲳鱼肌原纤维蛋白结构特性的影响

采用不同电压(10、20、30 kV)处理金鲳鱼,分析处理后鱼肉肌原纤维蛋白的Ca^(2+)-ATP酶活性、肌原纤维小片化指数(myofibrillary fragmentation index, MFI)、三氯乙酸(trichloroacetic acid, TCA)溶解肽、总氨基酸含量、表面疏水性、紫外吸收光谱、红外光谱和SDS-PAGE,探究低温等离子体(cold plasma, CP)处理对金鲳鱼肌原纤维蛋白结构特性的影响。结果表明,随着CP处理电压的增加,金鲳鱼肉的MFI、TCA溶解肽和总氨基酸含量显著升高(P<0.05),Ca^(2+)-ATP酶活力显著下降(P<0.05),表明肌原纤维蛋白变性程度随电压增加而加深。同时,表面疏水性和紫外吸收强度增加,但是红外光谱和SDS-PAGE未发生显著变化,表明过高电压CP处理会促进蛋白质变性,三级结构发生一定程度舒展,但是对一、二级结构影响较小。综上,在利用CP对水产品进行杀菌时应该避免过高电压导致的水产蛋白质的变性。

低温等离子体处理模式对冷藏南美白对虾中假单胞菌的抑菌效果及机制研究

目的 探究低温等离子体(cold plasma,CP)处理模式对冷藏南美白对虾中常见荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的抑菌效果及其作用机制。方法 通过CP直接处理和循环处理P. fluorescens,研究了两种处理模式下臭氧含量动态变化对P. fluorescens的生长曲线、细胞活力、生物膜形成、细胞壁、细胞膜完整性和南美白对虾菌落总数及假单胞菌数等指标的影响。结果 两种处理模式在CP处理3 min或3 cycles后,包装内臭氧含量达到最高值,分别为(850±10) mg/m^(3)和(874±20) mg/m^(3)。CP循环处理模式使得臭氧含量随处理循环数递增,因此获得更长的臭氧存在时间从而具有更大的抑菌能力。P. fluorescens生长曲线表明CP处理使得菌体延迟期变长且对数生长期推迟。此外, CP处理后的P. fluorescens细胞活力显著下降(P<0.05), CP-1 min、CP-3 min和CP-3 cycles组的细胞活力分别为33.03%、5.90%和4.82%。同时相比CP-3 min组, CP-3 cycles组的P. fluorescens生物膜OD值下降27.61%。碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)活性和核酸蛋白泄漏量结果表明,细胞壁和细胞膜完整性受损可能是P. fluorescens失活的直接原因。对虾保鲜测试结果证实,贮藏第6 d, CP-3cycles组虾体中的菌落总数和假单胞菌数相比CP-3 min组分别降低了58.02%和79.54%。结论 CP循环处理模式通过延长臭氧与对虾的暴露时间,提高了对P. fluorescens的灭活效果,同时还具有更优越的保鲜能力。本研究为开发基于CP技术的新型保鲜技术应用提供了理论参考。

基于介质阻挡放电低温等离子体分析储藏稻谷高温胁迫下酚类代谢规律

【目的】探讨介质阻挡放电低温等离子体(DBD-CP)处理对储藏稻谷高温胁迫下酚类代谢规律的影响。【方法】模拟夏季高温35℃条件下,以新鲜偏高水分稻谷(粳稻,16.0%水分含量,湿基水分)为原料,分析DBD-CP处理对储藏稻谷L^(*)、a^(*)、b^(*)、黄度指数(YI)、活性氧以及丙二醛(MDA)等品质指标的影响,探讨储藏过程中总酚和总黄酮成分的变化规律,并结合抗氧化活性ABTS^(+)、DPPH自由基抑制率以及铁离子还原能力等多重验证,联合苯丙烷代谢关键限速酶的活性变化,共同揭示DBD-CP处理下的储藏稻谷酚类代谢规律。【结果】经DBD-CP处理后,稻谷储藏过程中颜色稳定性得到显著提升,对应储藏60 d后的处理组黄变指数显著降低了12.6%,超氧阴离子、过氧化氢以及MDA含量在储藏20 d时分别相对降低14.8%、41.6%和21.6%,对应的新鲜偏高水分稻谷劣变速率显著受到抑制;此外,在高温胁迫储藏期间,处理组样本总酚及总黄酮含量同步增加(P<0.05),最大上升幅度分别为对照组的1.23和1.34倍,对应样本的抗氧化特性和铁离子还原能力均得到显著提升(P<0.05);结合苯丙烷代谢关键限速酶的活性分析,对应处理后苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)和查尔酮合酶(CHS)活性显著增强,上升幅度在1.71—2.28倍;相关性分析进一步证实,高温胁迫下偏高水分稻谷酚类物质含量与PAL、C4H和CHS酶活性密切关联(P<0.05),与籽粒内部活性氧以及丙二醛含量显著负相关(P<0.05)。【结论】介质阻挡放电低温等离子体处理可以通过激活苯丙烷代谢促进偏高水分稻谷籽粒内部酚类合成速率,加强组织抗氧化特性并缓解膜质过氧化和自由基的积累,进而延缓稻谷在高温胁迫储藏环境下的品质劣变。