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等离子体活化水清洗技术原理及其应用

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-11-16
等离子体是除固、液、气物质外的第四种状态,是由中性气体在大气或低压下通过放电、电晕放电、介质阻挡放电、微波、射频波或滑动电弧放电产生的激发或未激发的分子、原子、自由电子、具有正负电荷的离子以及自由基等的集合体。等离子体活化水(plasma active water,PAW)是通过冷大气等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)处理水,操作过程中控制其电压、载气、温度、脉冲或频率而生成的。与未经处理的水相比,PAW具有较低的pH值、较高的电导率和较高的氧化还原电位。

等离子体活化水清洗技术原理

等离子体暴露于水中后产生的活性氧(reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactivenitrogenspecies,RNS)是PAW中破坏细菌的关键成分。其中,ROS包括·OH、H2O2、O3、单线态氧(1O2)和O2-·等,被认为是主要的杀菌剂,可通过破坏细胞壁、细胞膜,并进入细胞造成内部成分的损伤而使微生物致死。RNS包括NO2、NO2-和NO3-等,能在水溶液中形成HNO2、HNO3,可导致水溶液酸化而使微生物失活。此外,活性氧和活性氮的协同作用也是等离子体灭菌的重要机制之一。

等离子体活化水清洗技术应用

由于具有非热、能耗低、抗菌效果好、无化学残留及无二次污染等特点,PAW处理在食品清洗减菌方面受到了极大的关注。研究表明,低温等离子体活化水能在消除农产品微生物污染的同时维持农产品品质。等离子体活化水处理可使生鲜黄鱼和鸡蛋表面肠炎沙门氏菌明显减少但不影响其理化指标及感官特性。等离子体活化水处理可显著减少绿豆芽上的酵母菌和霉菌,并维持绿豆芽的抗氧化能力、感官特性以及总酚含量和类黄酮含量。研究还表明,使用等离子体活化水清洗杨梅,可使杨梅贮藏期间的微生物数量减少1.1lg(CFU/g),且在贮藏期间杨梅的硬度、颜色等感官指标明显优于未处理组。

操作条件(如电压、放电时间)、处理时间、微生物和农产品种类等是影响等离子体活化水减菌效果的重要因素。使用电压分别为6、8、10kV的条件下生成的等离子体活化水清洗苹果,苹果表面需氧菌减少量分别为0.37±0.03)、(1.05±0.07)、(0.28±0.04)lg(CFU/g),由此可见只有最适合的电压才会得到最好的减菌效果。激活放电时间越长,等离子体活化水对草莓表面清洗减菌的效果越好。还有研究表明等离子体活化水处理黄鱼,黄鱼表面沙门氏菌随处理时间的延长而减少。与表面不平整的农产品相比,表面光滑的农产品上的微生物种群更容易被灭活。

为了提高保鲜的综合效果,生鲜农产品的清洗减菌技术正由单一技术向多种技术相结合的复合型技术发展。尽管各类新型绿色清洗减菌技术都具有安全、低毒的特点,但不同类型的清洗减菌技术也存在一定的短板,比如物理清洗减菌技术具有减菌效果较差的问题,化学清洗减菌技术存在影响农产品风味的缺点,生物清洗减菌技术减菌稳定性差并有可能改变农产品风味。此外,不同种类农产品也因特性差异需要特定的清洗减菌技术,以达到高效减菌和食品品质保持的目的。因此复合型清洗减菌技术的应用需求不断增加,物理、化学或生物技术的结合将是农产品表面清洗减菌技术的未来发展趋势。

蒸馏水通过等离子体放电区域后产生等离子活化水,其中含有各种带电粒子,自由基,活性氧等活性成分,能破坏微生物的脂质、蛋白质、DNA等,从而具有杀菌效果。利用这一特性,低温等离子体技术被逐渐运用到食品保鲜领域,取得了良好的防腐保鲜效果,成为有潜力的绿色环保保鲜技术。 


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