DBD等离子体与活化水对马铃薯生长特性及产量的影响

等离子体技术在农业生产、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景。论文采用多针-板电极制备等离子体活化水装置、板-板电极等离子体直接处理马铃薯装置,对比研究了不同放电功率下等离子体活化水、直接等离子体处理对马铃薯生长特性及产量的影响。2种装置均呈丝状放电,且放电功率与外施电压正相关;当最佳放电功率匹配时,等离子体活化水、直接等离子体处理均能显著改善马铃薯生长特性及产量。等离子体活化水的放电功率为53 W时,马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了6.4%、18.9%、25.9%、31.7%及17.5%;直接等离子体处理马铃薯的放电功率为8 W时,植株的各参数值增幅均在10%以上。研究结果表明:放电功率变化时,等离子体活化水的理化参数(pH值、氧化还原电位、电导率、过氧化氢、硝酸根离子、亚硝酸根离子)变化显著;随着放电功率的提升,直接等离子体处理的马铃薯吸水率先增长后下降,种皮刻蚀逐渐明显。论文的研究可为DBD等离子体与活化水在农业生产领域应用提供参考。

等离子体活化水喷淋及浸泡处理的生菜采后品质变化分析

目前基于PAW的果蔬采后品质研究主要采用浸泡处理,较少涉及喷淋处理。该文分别采用PAW喷淋和浸泡对生菜进行处理,并研究了处理后生菜表面菌落总数、失重率、颜色、叶绿素及代谢物的变化。结果显示,PAW喷淋和浸泡处理后生菜表面的菌落总数分别下降1.54和2.82 lg CFU/g(P<0.05),并且PAW喷淋较浸泡处理对生菜失重率和叶绿素的影响较小。代谢组分析表明,PAW喷淋处理组的生菜与对照组相比能维持含量更多的黄酮类物质,而PAW浸泡处理组的生菜与对照组相比膜脂代谢活跃。综上,PAW喷淋处理后在贮藏前期可以有效降低生菜表面菌落总数,并且能够在贮藏期间较好地维持生菜品质。

等离子体活化水对根癌土壤杆菌的抑制作用及其对樱花根癌病的防治

以樱花幼苗为试材,使用低温等离子体活化水冷杀菌技术(PAW)对樱花幼苗及其病原菌进行处理,研究了PAW对樱花苗木的抗病作用,以期为PAW在樱花根癌病防治中的应用提供参考依据。结果表明:等离子体活化水能有效地抑制樱花根癌病病菌Agrobacterium tumefaciens的生长,其可以对Agrobacterium tumefaciens的细胞结构造成破坏。CK组樱花幼苗的根瘤发生率为100%,根瘤的平均直径为18.8 mm,处理后的幼苗发病率为56.7%,根瘤的平均直径为8.4 mm。此外,PAW可以提高樱花根系多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)及超氧化物歧化酶(SOD)活性的表达,激活樱花植株的抗性。综上,PAW具有一定的生物防治潜力,可以防御樱花根癌病。

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。

等离子体活化水用于微生物消杀的意义和现状

等离子体活化水作为大气压冷等离子体的一种主要衍生形式,近年来成为等离子体生物医学领域的研究热点。等离子体活化水能够储存等离子体中的活性成分,具备与等离子体相近的生物效应,能高效杀菌;具有良好的均匀性和流动性,可通过擦拭、冲洗等多种方式应用于多种消毒场景,包括环境和物体表面的消毒、食品保鲜等;因其具有的低刺激性和良好的生物安全性,也可用于感染性疾病的治疗。基于等离子体活化水的这些特性和应用,近年来围绕着活化水的制备和性质、对微生物消杀效应及其机制、等离子体活化水制备装置的研发及应用发展等方面开展了大量研究工作,增加了对等离子体活化水化学和生物学机制的认识,为等离子体活化水的应用转化提供了科学依据。文中综述了等离子体活化水用于微生物消杀的基本原理、研究现状和发展方向,以期为同行学者、研究生和企业技术人员提供参考。

低温等离子体技术杀灭食源性致病菌的研究进展

低温等离子体冷杀菌作为一种新型冷杀菌保鲜技术,对细菌、真菌、病毒、细菌孢子和生物膜均有一定的杀灭作用,同时还能保持食品原有的感官品质和营养成分。通过等离子体射流装置制取的等离子体活化水、等离子体活化有机酸溶液,由于液体的流动性,对形状不规则食品的杀菌效果比较均匀,可以有效提高微生物致死率。主要介绍了低温等离子体冷杀菌的杀菌机理和等离子体活化水、等离子体活化有机酸溶液对食源性致病菌的杀灭效果。

低温等离子体活化水对菠菜种子萌发及幼苗生长的影响

作者以崇明小菠菜种子为材料,以空气为放电气体、饮用水为等离子体作用水,设计并产生不同放电电压(25kV、30kV、35kV)条件下的等离子体,分别得到3种低温等离子体活化水(PAW),研究其对菠菜种子萌发和幼苗生长的影响。试验结果表明,菠菜种子经PAW处理后,其发芽率和发芽指数得到显著提高,PAW处理能促进菠菜幼苗生长,明显提高幼苗的株高、茎粗、根长、叶鲜质量和根鲜质量,且随着放电电压的提高,促进效果明显增强,同时PAW处理可提高菠菜幼苗叶绿素和类胡萝卜素等植物色素的含量。可见,在本试验条件下,PAW处理有利于促进菠菜种子萌发和幼苗生长,最优处理为T3(35kV)。

低温等离子体活化水对蓝莓表面微生物抑制作用及其贮藏品质的影响

为探究低温等离子体活化水(plasma-activated water,PAW)对蓝莓表面微生物的抑制作用和蓝莓品质的影响。该研究采用不同反应时间生成的PAW(等离子体与去离子水反应20、40、60 min生成的PAW分别记作PAW20、PAW40、PAW60)浸泡蓝莓果实,并研究PAW处理前后的蓝莓果实中细菌、常见的真菌数量、果皮的色泽、花青素含量、抗坏血酸含量、β-胡萝卜素含量和自由基清除能力以及蓝莓在4、25°C条件下,贮藏期间的腐烂率和硬度的变化情况。结果表明,蓝莓经PAW60处理后,与对照组(蓝莓用去离子水处理)相比,细菌菌落总数下降1.09 lg(CFU/g),蓝莓果实表面的酵母、链格孢菌与灰霉菌数量分别下降1.47、1.43与2.02 lg(CFU/g),PAW处理显著降低了蓝莓的腐烂率(P<0.05)并且能够减缓蓝莓果实的软化;色差值ΔE在PAW20和PAW40组均小于1.5,而PAW60组为1.7左右;蓝莓的β-胡萝卜素含量显著下降(P<0.05);抗坏血酸含量在PAW20和PAW40组中增加(P<0.05),在PAW60组降低(P<0.05);PAW40和PAW60组蓝莓花青素含量和抗氧化能力均显著提高(P<0.05)。总之,PAW处理可以有效抑制蓝莓表面微生物的生长,降低蓝莓贮藏期间腐烂率,延长了蓝莓的储藏时间,提高蓝莓贮藏期间的品质。该研究为PAW技术在蓝莓保鲜与加工领域的应用提供了参考。

空气等离子体射流特性及其活化水灭菌效果

等离子体活化水在医学、食品和农业领域有广泛的应用前景。文中采用同轴针–筒电极在高频交流高压驱动下产生空气等离子体射流来制备活化水,研究了空气等离子体射流在不同电极参数和气体流量下的形态、电学和光学特性,并探究了所制备活化水的理化特性及灭菌效果。结果表明,在低空气流量(qv<5 L/min)时,空气流动处于层流状态,射流长度和放电功率随流量增大而小幅增加,在较高空气流量(qv>5 L/min)时,逐渐向湍流转变,射流长度和放电功率随流量增大而减小,当射流与液面接触时功率略有下降。发射光谱表明空气射流的等离子体振动温度相对其他放电方式的更高,射流作用于去离子水可使其pH值下降,氧化还原电位和电导率上升,活化水的灭菌功效随活化时间增加而增强,染病葡萄叶表微生物的灭活率超过90%,而活化水在室温敞口放置1h后灭菌能力显著下降。本研究可为空气等离子体射流活化水的现场应用提供数据参考。

等离子体活化水对鲜切莲藕杀菌及保鲜的影响

为比较等离子体活化水(plasma-activated water,PAW)与常用保鲜剂(抗坏血酸、次氯酸钠)对鲜切莲藕杀菌效果以及对鲜切莲藕褐变、酚类物质和活性氧代谢等贮藏品质的影响,以‘鄂莲五号’莲藕为研究对象,以蒸馏水作为空白对照,用PAW、抗坏血酸溶液、次氯酸钠溶液分别浸泡鲜切莲藕10 min,于4℃贮藏12 d并测定相关指标。结果表明,3种处理均能有效维持莲藕的贮藏品质;其中PAW抑菌、维持水分质量分数的效果最佳,而抗坏血酸能更好地延缓莲藕硬度和VC含量下降。另外,PAW通过维持较高的活性氧代谢酶活性,有效减少了鲜切莲藕中活性氧的累积,保持了细胞膜结构的完整;同时抑制了过氧化物酶的活性,诱导了酚类物质的积累,最终减缓了褐变过程。综上,PAW能有效维持鲜切莲藕的贮藏品质,抑制微生物生长及褐变的发生,在鲜切莲藕杀菌保鲜领域具有广阔的应用前景。

等离子体活化水对腐败希瓦氏菌杀菌效果及机理

为探究等离子体活化水(plasma activated water,PAW)对水产品中常见的腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)的杀菌效果及其作用机制。本实验通过平板计数、荧光染色、扫描电子显微镜等方法,研究了PAW对Shewanella putrefaciens的杀菌作用以及对其细胞形态、细胞膜通透性、细胞膜电位和细胞内容物泄漏情况等指标的影响。结果表明:PAW能显著降低Shewanella putrefaciens的数量(P<0.05),经等离子体放电120 s的活化水(PAW120)处理6.0min后,菌落数对数值减少了7.44(lg(CFU/mL)),细菌形态发生皱缩和破裂,内膜和外膜通透性分别增加了989.31%和474.51%,胞内核酸、蛋白等大分子发生泄漏,电导率显著升高(P<0.05);傅里叶变换红外光谱分析结果显示,经PAW120处理后细菌细胞脂质和蛋白质结构发生变化。综上所述,PAW能够通过破坏细胞壁从而使细胞膜通透性增大、细胞内蛋白和核酸流出,最终导致细胞死亡。本研究可为PAW在水产品保鲜中的应用提供理论依据。

等离子体活化水韧化处理对蜡质玉米淀粉和玉米淀粉结构及性能的影响

本文研究了等离子体活化水(plasma-activated water,PAW)协同韧化处理对蜡质玉米淀粉(waxy maize starch,WMS)和玉米淀粉(maize starch,MS)结构及性能的影响。结果表明,与常规韧化处理相比,PAW韧化没有改变WMS和MS的结晶类型,但降低了相对结晶度。WMS的相对结晶度从37.1%降低到25.9%,MS的相对结晶度从30.3%降低到27.7%。PAW韧化没有使淀粉分子产生新的官能团,但导致WMS和MS的短程有序性降低。PAW韧化降低了WMS和MS的糊化焓(WMS:13.33~12.10 J/g、MS:10.76~10.26 J/g)、峰值黏度和黏弹性,提高了淀粉糊的凝胶强度。PAW协同韧化处理提供了一种淀粉双重物理改性的新方法,在淀粉基凝胶领域具有潜在的应用。

等离子体活化水对鲜切苹果品质及抗氧化酶活性的影响

为了揭示等离子体活化水(PAW)对鲜切苹果的保鲜作用与机理,将0.2 mg/mL Na _(2) SO _(4)无菌溶液分别在500、550、600 V直流电压下用辉光放电等离子体处理30 min得到PAW.使用比色法测定PAW中活性粒子H_(2)O_(2)和·OH的浓度.通过测定鲜切苹果用PAW浸泡后在贮藏期间的品质指标及代谢参数,研究了PAW对鲜切苹果的保鲜作用及机制.结果表明,在500~600 V,PAW中H_(2)O_(2)和·OH浓度随放电电压的升高而增大;PAW处理可使鲜切苹果在贮藏期间硬度、色度、酸度等品质指标保持稳定;果肉中丙二醛(MDA)含量低于对照组,脂氧合酶(LOX)和多酚氧化酶(PPO)的活性显著下降,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均显著提高(P<0.05).因此PAW对鲜切苹果具有优良的保鲜性能.

等离子体活化水韧化处理对小麦淀粉结构及性质的影响

该文研究了等离子体活化水(plasma-activated water,PAW)协同韧化处理(annealing,ANN)对小麦淀粉结构及性质的影响。X射线衍射结果表明,与常规韧化处理相比,PAW-ANN没有改变小麦淀粉的结晶类型,但导致相对结晶度增加。傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱结果表明,PAW-ANN没有使淀粉分子产生新的官能团,但增强了小麦淀粉的短程有序性。差示扫描量热分析表明,PAW-ANN使小麦淀粉的糊化焓值升高。黏度特性和动态流变特性分析表明,PAW-ANN降低了小麦淀粉的峰值黏度,增强了淀粉糊的凝胶强度。该研究提出了一种PAW协同韧化的双重物理改性新方法,为PAW在淀粉改性中的应用提供了新思路。

磁场辅助沿面介质阻挡放电对所制备等离子体活化水化学活性及灭菌效应的影响

利用磁场辅助大气压空气沿面介质阻挡放电制备等离子体活化水,研究了不同放电电压与放电频率下有无磁场时放电制备的等离子体活化水的溶液性质,结合气液两相相关化学反应网络,分析了磁场影响放电制备等离子体活化水的机理;并比较了不同放电条件下有无磁场制备的等离子体活化水对大肠杆菌的杀灭效果.结果表明,磁场的加入能通过影响电子碰撞反应,进而影响后续的链式化学反应和液相次级反应进程,提高等离子体活化水的酸度、电导率及NO_(3)^(-),NO_(2)^(-),H_(2)O_(2)和ONOOH的浓度,增强对大肠杆菌的灭活效果.对于获得相同的杀菌效果,磁场的引入显著降低了所需的放电电压和放电频率、降低了能耗.等离子体活化水中的H^(+),H_(2)O_(2),ONOOH等活性物种对杀菌具有协同效应.磁场辅助高电压-高频率放电时液相各活性物种的提升最显著,此时杀菌效应的提升也最明显.

入射角度对激光诱导水等离子体声信号特性的影响

开展了入射角度对1064 nm纳秒激光诱导水下等离子体声波信号特性影响的研究,结果表明:当激光垂直入射时,激光诱导水下等离子体声波信号强度最大;随着入射角度增大,激光诱导水下等离子体声波信号强度逐渐减弱。由等离子体发光图像可知,激光诱导水下等离子体产生了多次聚焦。随着入射角度增大,水等离子体长度逐渐增加,等离子体腔体半径逐渐减小,且水等离子体发光辐射强度逐渐变弱。这是因为空气-水界面处的光学折射效应导致透镜的等效焦距变大,延长了聚焦透镜的瑞利长度,从而使激光诱导水下等离子体声信号的强度变弱。研究结果对激光水下声波探测以及激光通信具有重要意义。

低温等离子活化水对猕猴桃溃疡病菌抗菌活性及机制

为了探究低温等离子体活化水(cold plasma activated water,PAW)对丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv.actinidiae,PSA)的抗菌活性和潜在机制。该研究通过介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体发生装置制备不同激活时间的PAW,考察放电时间与杀菌效果之间的关系。此外,通过评估PSA形态特征,细胞粒径、DNA、细胞膜损伤情况和胞内活性氧积累(reactive oxygen species,ROS)情况探究PAW对PSA的杀菌机制。结果表明:PAW对PSA的杀灭效果与PAW激活时间呈依赖性,与对照相比PAW处理120 s后,PSA显著(P<0.05)减少了4.38 lg CFU/mL。扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)结果清楚地表明,由于PAW处理,PSA细胞发生了明显的质壁分离。荧光染色结果显示,PSA细胞DNA、膜渗透屏障被破坏程度、内容物泄漏量和ROS积累量与PAW激活时间表现为正相关关系。因此,推测PAW由于自身酸性、较高的氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP),以及水性活性物质导致细胞的氧化损伤,而且这可能是杀灭PSA的主要原因。研究结果可为PAW控制猕猴桃细菌性溃疡病提供参考。

等离子体活化水对青椒尖孢镰刀菌的抑制作用

本文旨在研究等离子体活化水(Plasma activated water,PAW)对青椒腐败菌-尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)AF93247的抑制作用。着重研究了制备功率(0~1.18 kW)和制备时间(0~420 min)对PAW物理性质的影响;PAW制备时间(0~60 min)对AF93247菌丝生长和分生孢子萌发的影响,PAW处理时间(0~60 min)对染菌青椒腐败率和品质的影响。实验结果表明,制备功率越高,PAW的氧化还原电位、电导率和温度越高,pH值越低。同一制备功率(0.90 kW)时,随制备时间延长,PAW对AF93247的抑制作用增强。制备60 min的PAW(即PAW60)处理AF93247样品后,其菌丝生长抑制率和孢子萌发抑制率分别为(15.00±1.14)%和(54.44±5.03)%,显著高于其他各组(p<0.05);PAW60处理后的孢子受损程度也高于其他各组。贮藏实验中,PAW60处理30 min组的染菌青椒色差ΔE降低率和硬度H降低率与对照组无显著性差异(p>0.05),青椒腐败率、叶绿素a和总叶绿素损失率显著低于其他各组(p<0.05)。综上,PAW60对尖孢镰刀菌AF93247的有良好抑制作用,用其处理青椒30 min可在14 d内有效抑制青椒腐败的同时最大程度保持其品质。

等离子体活性水腌制对猪肉肌原纤维蛋白氧化及结构的影响

研究等离子体活性水(plasma-activated water,PAW)腌制对猪肉肌原纤维蛋白氧化及结构变化的影响。在输出电压20 kV、输出电流0.025 mA条件下,采用等离子体射流装置分别处理蒸馏水0、40、60 s和80 s制备PAW,随后在PAW溶液和纯水中分别加入8%NaCl、3%白糖和0.5%焦磷酸钠配制成腌制液。在10℃条件下,将猪背最长肌样品在各组分腌制液中分别腌制12 h,腌制液和肉块的质量比为2∶1。腌制结束后对样品蛋白质羰基、巯基、游离氨基酸含量、表面疏水性及二级结构进行分析。结果表明:蛋白质氧化程度随着处理时间的延长而加剧,40、60 s和80 s处理组的羰基含量分别比对照组增加0.67、1.42 nmol/g和1.57 nmol/g,总巯基含量分别下降14.51%、19.35%和30.65%。PAW处理使蛋白质结构由紧密变松散,40、60 s和80 s处理组的α-螺旋相对含量分别减少了10.73%、20.71%和33.32%,而β-折叠相对含量增加了7.78%、11.87%和16.41%,无规卷曲相对含量增加了6.50%、17.38%和26.23%,β-转角相对含量无显著变化。60 s和80 s制备的PAW腌制能显著增加谷氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸、酪氨酸和精氨酸等呈味氨基酸的含量。40 s处理组疏水性指数显著下降而60 s和80 s处理组疏水性指数分别增加12.72%和36.36%。PAW腌制能诱导蛋白质发生氧化,且可以改变蛋白质的二级结构。