滑动弧放电等离子体对枯草芽孢杆菌的灭菌机理
2021-04-02崔鲁彬孙运金王雪莹
崔鲁彬,孙运金,2,王雪莹,王 艳
(1.北京农学院,北京 102206;2.北京农学院首都农产品安全产业技术研究院等离子体工程中心,北京 102206;3.中国农业机械化科学研究院,北京 100083)
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等离子体是由一种或几种电子、离子、光子及处于中性的粒子所构成的部分或全电离的离子化气体状物质[1-2]。根据等离子产生条件,等离子体可分为高温等离子体与低温等离子体两种,高温等离子体的电子温度和离子温度相等,可高达10 000 K[3-4]。相比之下,低温等离子体的电子温度虽在10 000 K左右,但离子温度接近环境温度,整体上呈现为室温,可直接应用于处理热敏物质[5]。同时,低温等离子体放电会产生大量活性氧、活性氮等活性成分,这些活性成分对细菌、真菌和孢子均有一定灭活作用,可应用于食品杀菌、农业育种和污染治理等领域[6-11]。
低温等离子放电具有多种产生方式,包括滑动弧放电、介质阻挡放电(DBD)、等离子体射流和电晕放电等[12-17]。因激发方式不同,等离子体产生的活性粒子种类和抑菌效果具有较大差异。目前大气等离子体放电模式主要有DBD放电、等离子体射流和滑动弧放电。MENDES-OLIVEIRA G等[18]采用DBD方式对枯草芽孢杆菌处理120 s,灭活效果超过了6个对数值,并且通过试验发现导致孢子失活的主要活性气体为臭氧。HUANG Y H等[19]采用DBD方式对枯草芽孢杆菌灭活,发现芽孢失活率取决于初始芽孢浓度和芽孢的处理时间,但对等离子体中活性物质的组分缺乏深入研究。ROTH S等[20]采用DBD方式灭活枯草芽孢杆菌,发现紫外线辐射在孢子失活过程中起主导作用,并且枯草芽孢杆菌的孢子是通过蛋白质失活和DNA损伤的共同作用而被灭活的。……
