高压静电场及其在水产上的研究和应用进展

高压静电场(high voltage electrostatic field,HVEF)技术涉及物理、化学、电子、生物等多个学科,具备能耗低、效率高、清洁环保等优点,是未来消毒杀菌和低碳环保的重要发展方向,并逐渐成为农业领域新兴研究热点。综述了近20年来HVEF在灭菌和食品保鲜等方面的主要研究进展及其在水产领域的应用,旨在促进其在水产品处理以及水产育种等方面的应用。

高压静电场处理对青皮扁桃果实采后生理与种仁品质的影响

青皮扁桃采后易褐变腐烂,种仁易出芽,品质易变劣,为了延长青皮扁桃贮藏时间,提升市场价值,该文以“晋扁一号”青皮扁桃为试验试材,采用不同强度的高压静电场对其进行处理,然后将其用0.03 mm厚的打孔聚乙烯袋包装,在(0±1)℃下贮藏,测定青皮扁桃果实的失重率、褐变指数、裂果率、色泽、呼吸强度和乙烯释放量的变化,以及种仁过氧化值、酸价、过氧化氢酶和过氧化物酶活性的变化。结果表明,通过比较100、150、200 kV/m三个电场处理组各指标的数值,发现150 kV/m的电场处理组效果最好,对青皮扁桃的失重率、褐变指数和裂果率有显著的抑制作用,抑制或推迟乙烯释放高峰及呼吸高峰,维持果皮的色泽,抑制种仁过氧化值和酸价的提高以及过氧化氢酶和过氧化物酶活性的下降。因此,高压静电场处理可以有效保持青皮扁桃在贮藏过程中的果实品质,延缓果实衰老。

高压静电场协同臭氧解冻对冷鲜猪肉品质特性的影响

为探究高压静电场协同臭氧解冻对猪肉品质的影响,以冷冻猪肉为研究对象,对比分析高压静电场结合臭氧与冰箱解冻(4℃)、高压静电场解冻(10 mA、4000 V、4℃)、臭氧解冻(64.5 mg/m3、30 min、4℃)对猪肉解冻后菌落总数、水分含量、解冻损失率、色差、质构、微观结构、总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值及挥发性风味的影响,以新鲜猪肉作为对照组。结果表明:高压静电场协同臭氧解冻耗时最短(2 h),猪肉的菌落总数、解冻损失率、TVB-N含量和TBARS值均明显降低,同时有效抑制了高铁肌红蛋白的形成和脂肪氧化,保持了肌肉的颜色、保水性和质构特性,其肌肉组织结构完整;此外,高压静电场协同臭氧解冻改变了猪肉的挥发性风味物质组成,增加了醛类、醇类、烷烃类物质相对含量,并产生了一些新的风味物质,主要是醇类和酮类,对解冻后猪肉总体风味形成有重要贡献。综上,结合解冻效率、理化指标和挥发性风味物质,高压静电场协同臭氧解冻方法在肉类解冻方面具有显著优势。

高压静电场解冻对凡纳滨对虾肌球蛋白结构特征的影响

该研究以去头凡纳滨对虾为材料,以羰基与总巯基含量、表面疏水性与粒径大小、内源荧光光谱与傅里叶变换红外光谱和聚丙烯酰胺凝胶电泳的特征等作为考察指标,以自然解冻(nature thawing,NT)作为对照,研究了高压静电场解冻(high voltage electrostatic field thawing,HVEFT)的场强(1.8、3.8、4.3 kV)和温度(5、15、25℃)对去头虾肌球蛋白结构的影响。结果表明,当场强为3.8 kV时,随着温度的升高,总巯基、粒径、α-螺旋的含量呈先增后减的趋势,表面疏水性呈先下降后上升的趋势,羰基和内源荧光强度逐渐增加。当温度在15℃时,随着场强的增加,总巯基、α-螺旋表现为先增后减的趋势,羰基逐渐增加,表面疏水性则呈现出先下降后上升的趋势。综上所述,当场强为3.8 kV,温度为15℃时,高压静电场解冻对去头肌球蛋白结构影响最小。在此条件下,与NT处理组相比,HVEFT处理组样品的总巯基(3.35 mol/104g)和α-螺旋的占比(30.7%)分别是NT的1.15倍和1.17倍,表面疏水性是NT(22.54μg/mL)的0.42倍。结果表明,HVEFT能较好地维持虾肌球蛋白结构稳定性,有利于去头虾解冻后品质的保持。研究结果为高压静电场技术在水产制品解冻中的应用提供科学依据。

高压静电场对绿豆萌发和抗氧化生理影响的差异

为了探明高压静电场对绿豆(Vigna radiata L.)种子萌发生长调控的有效性及其对抗氧化生理的影响,研究了不同方向和强度高压静电场对绿豆种子萌发特性及其抗氧化特性影响的差异性。结果表明,同一强度(3 kV/m)高压正静电场处理对2个绿豆品种的发芽率、简化活力指数、芽长和根长都有明显的促进作用,相同强度的高压负静电场对2个绿豆品种的简化活力指数和芽长的生物学效应相反。不同方向高压静电场处理对2个绿豆品种鲜重的影响不明显。抗氧化生理研究显示,2个绿豆品种的SOD活性和含量出现峰值时的高压正静电场处理强度相同,小于12 kV/m高压正静电场处理可以诱导激活2个绿豆品种的SOD活性。2个绿豆品种萌发时的抗坏血酸含量(ASA)对不同强度高压正静电场处理表现不敏感,其萌发过程中H2O2的清除可能主要由CAT调控,而与APX无关。研究探讨了不同方向和强度高压静电场对绿豆种子萌发和抗氧化生理影响差异的原因。

高压静电场辅助解冻技术应用实验研究

随着食品保鲜需求的不断增长,冷库冷冻冷藏技术的优化及发展变得愈发重要。本研究评估了高压静电场辅助解冻在冷库中的应用效果,监测了冷库内部三层货架区域的各项参数,包括温度、湿度、风速变化以及货架电压分布。以冷冻猪肉作为实验样品,观察解冻速率、温度均匀性和解冻效果。研究结果表明,冷库三层货架的温度分布、相对湿度以及温度均匀度无显著性差异,但中层货架的电压最大,能够有效加快冷冻猪肉解冻速率,相比于电压微弱的下层,中层平均升温速率比下层提高78.7%左右,并保持良好的肉类解冻品质。本实验研究结果可为高压静电场技术在冷库食品解冻、贮藏保鲜等领域发展提供参考。

高压静电场处理对鳀鱼发酵液品质的影响

为探究高压静电场处理对鳀鱼发酵液品质的影响,以鳀鱼为原料,采用长孢洛德酵母进行接种发酵,通过氨基酸态氮含量并结合感官评价分析不同发酵时间、电场作用时间以及电场介入时间条件下发酵产物品质的差异,优化发酵条件。基于此探究电场处理对发酵液pH值、总酸质量浓度以及风味的影响,对其进行游离氨基酸组成分析和必需氨基酸营养评价,并采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)联用技术分析发酵液的风味物质组成。结果表明:在发酵时间为15 d、电场介入时间为接种后40 h、电场处理时间为30 min的条件下,发酵液的风味与品质最佳,此条件下氨基酸态氮质量浓度为0.72 g/100 mL,发酵液鲜香味浓郁,伴有果香味;游离氨基酸总量为54.798 mg/mL,呈鲜甜味氨基酸含量上升,呈苦味氨基酸含量下降;必需氨基酸指数为71.07,营养品质较好。HS-SPME-GC-MS结果表明,与空白对照组相比,电场处理组中酸类、醇类和酯类等香气活性物质含量提高,而饱和直链醛、杂醇油等具有不良风味的化合物减少。因此,适当条件下高压静电场处理可以使鳀鱼发酵液的风味品质得到提高。

基于STM32的农用高压静电场助长系统研究

为了研究强度适宜的高压静电场对农业系统中农作物、禽畜的增益作用,设计了一种利用光伏发电供能的农用高压静电场助长系统。该系统以STM32、传感器为硬件核心,利用光伏发电作为系统的能源供给,通过施加强度适宜的高压静电场提高农作物和禽畜的生长效率和产量,并且配备了相应的物联网交互软件,使农场管理者可以实时查看农场环境,结合实际情况调整系统参数设置。为了验证理论分析及设计,制作了实验样机并编写了物联网交互软件。实验结果表明,高压静电场可以有效促进农牧循环中的个体生长,对农场环境具有优化作用,农场管理者可以实施检测并调整农业助长系统的参数设置,以数字化助推农、牧、场三位一体化优质发展。

高压静电场技术在果蔬保鲜方面的应用综述

近年来,高压静电场(high-voltage electrostatic field,HVEF)技术在果蔬保鲜方面的应用逐渐受到重视。为了解该技术在果蔬保鲜上的研究及应用现状,本文综述了近年来高压静电场技术在果蔬保鲜方面的研究进展,包括保鲜机制、应用现状、应用效果以及未来的发展趋势等。结合当前果蔬保鲜发展趋势,总结了高压静电场技术的高效保鲜和环保优势,旨在为HVEF技术在果蔬保鲜上的应用提供参考。

高压静电场下发酵牛肉风味品质及微生物群落特性研究

为明确高压静电场(High-voltage electrostatic field,HVEF)对发酵牛肉品质影响规律,采用2.0 kV HVEF和3.0 kV HVEF辅助制作发酵牛肉,与对照组比较,分析不同处理条件对发酵牛肉理化指标、风味品质、微生物群落的影响。结果表明:HVEF辅助处理会显著降低发酵牛肉的含水率(P<0.05),且电压越高,效果越显著,对pH值、L^(*)和b^(*)值无显著影响,但2.0 kV HVEF处理会显著降低a^(*)值、增加ΔE值(P<0.05)。电子鼻分析表明,不同处理组发酵牛肉样品之间风味差异较大,可以通过主成分分析进行较好区分。电子舌分析表明,HVEF辅助处理会增加鲜味、咸味和苦味传感器响应值。通过气相离子迁移谱(Gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)分析,共鉴别出43种挥发性风味物质,包括醇类12种、酮类10种、醛类9种、烯类8种、其他4种,3.0 kV HVEF处理对这些风味物质的含量影响较大。高通量测序结果表明,发酵牛肉中的真菌优势菌为Penicillium(青霉菌属)和Debaryomyces(德巴利酵母属),HVEF能够降低Penicillium所占比例,增加Debaryomyces所占比例;发酵牛肉中的细菌优势菌为Staphylococcus(葡萄球菌属)和Lactobacillus(乳杆菌属),HVEF能够增加Staphylococcus所占比例,降低Lactobacillus所占比例。各指标综合分析表明,3.0 kV HVEF处理对发酵牛肉品质提升有较好促进作用。

高压静电场介导对番茄种子萌发特征及α-淀粉酶活性的影响

以番茄“黄玫瑰”种子为试材,采用室内水培方法,研究了不同电场强度的静电场处理不同时间对番茄种子萌发及α-淀粉酶活性的影响,以期筛选出最适于番茄种子引发的静电场处理条件。结果表明:与对照组相比,电场强度为6 kV·cm^(-1)的静电场施加20 min后能使得番茄种子发芽率提高30.3%,6 kV·cm^(-1)的静电场施加25 min使得番茄种子发芽势提高43.73%,6 kV·cm^(-1)的静电场施加15 min使得番茄种子发芽指数提高65.46%。6 kV·cm^(-1)的静电场处理10~15 min,对番茄种子的根和芽生长的促进效应明显。结合α-淀粉酶活性可以看出,当6 kV·cm^(-1)静电场处理20 min时,处理组番茄种子的α-淀粉酶活性最高。综上所述,静电场处理可以促进番茄种子的萌发,6 kV·cm^(-1)处理20 min可作为番茄种子萌发适宜的静电场处理参数。

高压静电场处理对草莓保鲜品质的影响

为探究高压静电场(High voltage electrostatic field,HVEF)处理对草莓贮藏过程中品质的影响,将草莓置于高压静电冰箱,分析其在贮藏过程(0~15 d)中VC、可溶性糖、可滴定酸含量及感官品质等指标的变化。结果表明:HVEF处理能有效延缓草莓在贮藏过程中可滴定酸含量的上升以及可溶性糖和VC含量的下降,减少草莓的腐烂损耗。贮藏12 d时,HVEF组草莓的好果率为97.33%,CK组为89.33%;贮藏15 d时,HVEF组草莓的VC含量显著高于CK组(P<0.05)。因此,该高压静电场处理能够有效抑制草莓的品质劣变,延长其保鲜期。

高压静电场协同低温保鲜对莴笋贮藏品质影响及新鲜度的电子鼻无损检测研究

目的研究高压静电场(high-voltage electrostatic field,HVEF)协同低温保鲜对莴笋贮藏品质的影响以及电子鼻对莴笋新鲜度的无损检测。方法本研究以新鲜莴笋茎为研究对象,4℃协同HVEF冷藏保鲜为实验组,4℃常规冷藏保鲜为对照组,测定其贮藏期间感官评分、呼吸速率、硬度、失重率、色差、叶绿素含量和磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI),同时利用电子鼻结合主成分分析(principalcomponent analysis,PCA)和线性判别分析(lineardiscriminantanalysis,LDA)研究贮藏过程中不同新鲜度莴笋的挥发性气味变化。结果HVEF组莴笋贮藏期可达35d。贮藏期间莴笋呼吸速率得到抑制,硬度、色泽、叶绿素、水分等品质得到较好的保持,PCA和LDA对不同新鲜度莴笋均有良好的区分效果。结论HVEF协同低温保鲜能够减缓莴笋品质劣化,延长贮藏期;电子鼻结合PCA和LDA可对不同新鲜度莴笋进行区分,对莴笋贮藏过程中的无损检测具有重要意义。

高压静电场联合食盐腌制对鮰鱼冷藏品质的影响

目的对比高压静电场(High voltage electrostatic field,HVEF)、食盐处理,以及食盐与HVEF联合处理对鮰鱼冷藏(4℃)品质的影响,以期为鮰鱼片保鲜提供新方法。方法将鱼肉样品分别进行腌制处理(盐处理组)、HVEF处理(电处理组)和联合处理(盐+电处理组),以未进行任何处理的鱼肉为对照组,研究不同处理方式对鮰鱼冷藏过程中菌落总数、pH值、白度、微观结构、剪切力、离心失水率、硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA)值及总挥发性盐基氮(Total volatile basic nitrogen,TVB−N)值的影响。结果随着冷藏时间的延长,鮰鱼肉的菌落总数、离心失水率、TBA值、TVB−N值整体呈上升趋势。在贮藏第7天时对照组样品已腐败,其菌落总数达到7.3 lg(CFU/g),超过最高安全限度,最高安全限度为7 lg(CFU/g),而处理组样品的菌落总数均小于5.5 lg(CFU/g)。与贮藏第7天时的盐处理组相比,高压静电场处理组样品的剪切力、白度、TBA值、TVB−N值相对较高。在贮藏第7天时,联合处理组样品的菌落总数、离心失水率、TBA值、TVB−N值均低于其他处理组,并显示出较紧密的肌纤维结构,品质更好。结论HVEF处理联合食盐腌制能有效延缓斑点叉尾鮰在冷藏期间的品质劣变进程,为HVEF在保持预调理淡水鱼品质中的应用提供了理论基础。

冰箱环境下高压静电场对于肉类冷冻效果的影响

冰箱中肉类冷冻效果主要受到存储温度的影响,现有冰箱冷冻存储温度(-18~-24℃)难以实现理想的存储效果。为解决此问题,通过实验分析了冰箱冷冻温度下不同电场处理(0 kV·cm^(-1)、3 kV·cm^(-1)、6 kV·cm^(-1)、9 kV·cm^(-1))对纯水降温曲线的影响,并通过食材验证冷冻保鲜效果。结果表明,高压静电场处理后,水的过冷度以及冻结速度明显改变,且电场处理后的食材,汁液流失率更低。

高压静电场对月见草种子萌发期的生物学效应

用高压静电场处理月见草种子，研究其萌发状况并测定了１２项生理、生化指标。试验结果表明：经电场处理后发芽率提高了９５８％。电解质外渗率，呼吸强度，过氧化氢酶活性有不同程度的改善。电场处理对过氧化物酶、酯酶同工酶、可溶性蛋白有一定影响，使谱带数目、颜色有改变。并以２６ＫＶ／ｃｍ×６０ｍｉｎ为最佳处理剂量，处理效果最好。

高压静电场结合冰温技术对罗非鱼片贮藏期品质的影响

研究高压静电场结合冰温技术对鲜罗非鱼片的保鲜效果,比较了不同贮藏条件下,罗非鱼片的感官指标、肉质渗出率、微生物数量、质构、鲜度指标及肌肉显微结构的变化。结果表明,高压静电场冰温条件下,罗非鱼片的色泽和气味的感官评分始终比普通冰温保鲜样品更高,鱼肉中微生物活动得到有效抑制,贮藏到30 d微生物含量约为10-4 CFU/g,比初始值更低,肉汁渗出率保持在5%以内,鲜度指标挥发性盐基氮值与K值维持在较低水平,鱼肉硬度减弱更加缓慢。通过透射电子显微镜观察鱼肉细胞完整性及肌肉纤维,细胞结构较完整,轮廓清晰,细胞间黏连紧密表明了肌肉蛋白质降解速率被延缓,维持了良好的感官特征,冰鲜鱼片的货架期延长至30 d。在高压静电场结合冰温气调组合条件下贮藏的鱼片产品,保持了新鲜鱼片的品质,货架期也得到有效延伸,为冰鲜罗非鱼鱼片产品在国内超市流通提供可行的技术条件。

高压静电场结合冰温气调保鲜技术对罗非鱼鱼片品质的影响

文章研究了高压静电场结合冰温气调保鲜技术对罗非鱼鱼片的保鲜效果,通过罗非鱼片贮藏过程中肉汁渗出率、菌落总数、感官品质、色差值、总挥发性盐基氮(TVB-N)、脂质氧化(TBA)、p H等指标的变化情况,分析比较3.8 kV、1.8 kV、0 V高压静电下罗非鱼肉品质指标的变化。结果表明,高压静电场能够显著改善鱼肉的品质,贮藏至第30天,样品无异味,感官品质良好,可显著抑制肉汁渗出;可有效抑制微生物的生长和挥发性盐基氮的增加,在一定程度上抑制了鱼肉内脂肪氧化,具有较好的保鲜效果。总体上3.8 kV高压静电对鱼肉的保鲜效果优于1.8 kV高压静电,可延长肉片的保质期至30 d。

高压静电场（HVEF）对大豆种子吸胀冷害的影响

高压静电场预处理可不同程度地提高大豆种子抗低温吸胀冷害的能力。处理组种子在低温吸胀时无机离子，可溶性糖和可溶性蛋白的外渗量显著低于对照组，静电场预处理还提高了种子中过氧化氢酶（简ＣＡＴ）、过氧化物酶（简ＰＯＤ）、超氧物歧化酶（简ＳＯＤ）等清除自由基的酶活性，降低了丙二醛（简ＭＤＡ）的积累，促进了种子代谢水平，即提高了种子的淀粉酶、脱氢酶的活力和可溶性蛋白含量，最终提高了发芽率。本文以膜的相变和损伤修复方面探讨了静电场的作用机制。

高压静电场分离水稻、油菜及芝麻种子对萌发期生物效应的影响

落入高压静电场内的水稻、芝麻及油菜种子，在场的作用下，即产生沿电场方向的位移，在同一跌落高度下，重量基本相同的种子，其分离距离产生很大的差异，且分离距离与种子的发芽率及发芽势的改善程度存在着较为明显的相关关系，研究中证实，种子活力强度得到提高，其α淀粉酶活性、蛋白酶活性、脂肪酶活性及电导率得到明显的改善。