常压介质阻挡放电空气等离子体对金黄色葡萄球菌杀灭效果及机理研究

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大气压辉光放电等离子体对不同细菌杀灭效果的研究

大气压辉光放电等离子体对不同细菌杀灭效果的研究

大气压辉光放电等离子体对不同细菌杀灭效果的研究姜玉;秦克勤;张善端;朱绍龙;张源;邓续周;宋伟民【期刊名称】《中国消毒学杂志》【年(卷),期】2007(24)1【摘要】目的研究直接曝光式大气压辉光放电等离子体消毒机杀菌效果。

方法采用载体定量杀菌试验方法在实验室进行了观察。

结果直接曝光式大气压辉光放电等离子体消毒机对染菌载体(玻璃片)上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作用45 s,平均杀灭率达99.99%,作用60 s杀灭率可达100%。

用该等离子体消毒机对染菌载体上白色念珠菌作用120 s杀灭率为99.98%,作用180 s,杀灭率为100%;对枯草杆菌黑色变种芽孢作用90 s,杀灭率达到99.99%,作用120 s可使杀灭率达到100%。

结论直接曝光式大气压辉光放电等离子体消毒机对玻璃片上细菌繁殖体、真菌和细菌芽孢都具有快速杀灭作用,4种试验菌中以白色念珠菌对该类等离子体抗力最强。

【总页数】3页(P1-3)【关键词】辉光放电;等离子体;杀菌效果;细菌繁殖体;细菌芽胞【作者】姜玉;秦克勤;张善端;朱绍龙;张源;邓续周;宋伟民【作者单位】复旦大学公共卫生学院环境卫生教研室;复旦大学电光源研究所【正文语种】中文【中图分类】R187.1【相关文献】1.大气压辉光放电等离子体薄膜表面改性后的退化现象研究 [J], 柳晶晶2.大气压辉光放电低温等离子体诱变选育谷氨酰胺转胺酶高产菌株 [J], 夏书琴;刘龙;张东旭;李江华;堵国成;陈坚3.大气压辉光放电等离子体消毒效果影响因素 [J], 姜玉;秦克勤;张善端;宋伟民4.大气压次辉光放电等离子体 [J], 李芮因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

介质阻挡放电等离子体特性及其在化工中的应用

介质阻挡放电等离子体特性及其在化工中的应用

介质阻挡放电等离子体特性及其在化工中的应用杨宽辉;王保伟;许根慧【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2007(058)007【摘要】阐述了介质阻挡放电(DBD)等离子体的基本特性、放电机理、理论模型、反应器类型及存在问题.评述了介质阻挡放电在物质合成、挥发性有机物处理、汽车尾气净化、材料表面处理、催化剂改性、沉积制膜以及等离子体催化协同作用在环境化工中的应用等方面的研究进展,分析了传统方法在这些方面应用的优缺点,指出通过与催化剂协同可以更好地发挥等离子体的优势.DBD等离子体技术在节约能源、降低成本、安全操作和环境保护等方面都有很大改进,是一种很有前途的新技术,并展望了DBD等离子体技术的发展前景和研究方向.【总页数】10页(P1609-1618)【作者】杨宽辉;王保伟;许根慧【作者单位】天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TQ517.5【相关文献】1.介质阻挡放电等离子体特性及其在化工中的应用 [J], 杨宽辉;王保伟;许根慧2.介质阻挡放电等离子体在碳材料表面改性中的应用 [J], 徐青;李军;郑章靖;凌长明3.常压介质阻挡放电等离子体发射光谱诊断及其在材料表面改性中的应用 [J], 唐晓亮;冯贤平;黎志光;闫永辉;邱高4.大气压沿面介质阻挡放电等离子体激励器流动控制特性综述 [J], 齐晓华;雷济宇5.脉冲参数对介质阻挡放电等离子体CH4\r干重整特性影响的实验 [J], 王晓玲;高远;张帅;孙昊;李杰;邵涛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

常压低温等离子体对微生物的杀灭研究

常压低温等离子体对微生物的杀灭研究

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介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究

介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究

㊀㊀2023年6月第38卷第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY㊀Vol.38No.3Jun.2023㊀收稿日期:2022-04-25;修回日期:2022-07-24;出版日期:2023-06-15基金项目:国家自然科学基金项目(32072356);河南省重大公益专项项目(201300110100)作者简介:王博华(1998 ),男,河南省周口市人,郑州轻工业大学硕士研究生,主要研究方向为肉制品加工与安全控制㊂E-mail :wangbh1212@通信作者:白艳红(1975 ),女,辽宁省彰武县人,郑州轻工业大学教授,博士,主要研究方向为肉制品加工与安全控制㊂E-mail :baiyanhong212@163.com王博华,薛冬,董闪闪,等.介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究[J].轻工学报,2023,38(3):17-24,54.WANG B H,XUE D,DONG S S,et al.Inactivation effect and mechanism of dielectric barrier discharge plasma against Listeria monocytogenes [J].Journal of Light Industry,2023,38(3):17-24,54.DOI:10.12187/2023.03.003介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究王博华,薛冬,董闪闪,白艳红郑州轻工业大学食品与生物工程学院/河南省冷链食品质量与安全控制重点实验室,河南郑州450001摘要:采用扫描电子显微镜(SEM )㊁流式细胞分析㊁荧光染色等方法研究介质阻挡放电(Dielectric BarrierDischarge ,DBD )等离子体对单增李斯特菌(Listeria monocytogenes )的杀灭效果及对其细胞形态㊁细胞膜变化㊁胞内活性氧(Reactive Oxygen Species ,ROS )水平等的影响㊂结果表明:经放电功率为20.8W 的DBD 等离子体处理80s 后,L .monocytogenes 菌落数从初始8.26lg CFU /mL 降低至1.30lg CFU /mL ,其胞内ROS 相对水平显著升高了9.5倍(P <0.05);DBD 等离子体处理会破坏L .monocytogenes 的细胞形态,增强细胞膜通透性并使其发生去极化,且细胞损伤程度随处理时间的延长而显著增加;经DBD 等离子体处理后,生理盐水的pH 值显著降低,氧化还原电位(ORP )㊁NO -3㊁NO -2和H 2O 2浓度均显著升高㊂DBD 等离子体杀灭L .monocytogenes 的作用机制是其可损伤细胞膜㊁诱导氧化应激损伤等㊂关键词:介质阻挡放电等离子体;单增李斯特菌;杀灭效果;作用机制中图分类号:TS201.3㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:2096-1553(2023)03-0017-090 引言由微生物引起的食源性疾病严重威胁着人类健康,已成为世界公共卫生重要问题之一㊂据报道[1],2018年中国共发生107起由食源性病原菌导致的食物中毒事件,中毒人数高达4958人,占食物中毒总人数的63.11%㊂因此,有必要采取合适的加工方法保证食品的安全性㊂虽然传统热杀菌技术能够有效杀灭微生物,但同时会对食品的营养成分及感官品质造成不良影响㊂为了满足人们对食品安全和营养的需求,非热杀菌技术在食品加工领域的应用受到广泛关注[2-3]㊂大气压冷等离子体(Atmospheric Cold Plasma,ACP)是一种新型非热加工技术,具有处理时间短㊁温度低㊁无污染等优点,在食品加工等领域展现出广阔的应用前景[4-6]㊂已有研究[7-8]表明,ACP 能够有效杀灭食品和农产品表面的微生物,同时保持其营养品质并延长货架期㊂目前,主要通过介质阻挡放㊃71㊃㊀2023年6月第38卷第3期㊀电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)㊁电晕放电㊁微波放电等方式产生冷等离子体[9]㊂陈玥等[10]研究发现,经DBD等离子体(功率为70W,电极板间距为6mm)处理18s和14s后,大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)分别由初始的8lg CFU/mL降低至检测限以下;M.L.Li 等[11]研究发现,经放电电压为45kV的DBD等离子体处理1min后,鲜切草莓表面好氧细菌㊁酵母和霉菌总数均显著降低;与对照组相比,处理组鲜切草莓在4ħ下贮藏7d后,菌落总数降低了1.41lg CFU/g㊂本课题组前期对ACP的杀菌作用及应用进行了大量研究,发现DBD等离子体对大肠杆菌O157: H7㊁金黄色葡萄球菌等食源性病原菌均具有良好的杀灭效果,且不会影响鲜切苹果品质和抗氧化能力[12]㊂但目前有关DBD等离子体杀灭微生物的研究多集中在处理参数优化㊁食品品质变化规律等方面,对DBD等离子体杀灭微生物的作用机理研究尚不充分㊂基于此,本文拟以常见的食源性致病菌单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)为研究对象,探究DBD等离子体对L.monocytogenes的杀灭效果,以及对其细胞形态㊁细胞膜变化(通透性㊁完整性和膜电位变化)㊁胞内活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)水平等的影响,以期揭示DBD等离子体杀灭L.monocytogenes的作用机制,为ACP技术在食品杀菌领域的拓展应用提供参考㊂1㊀材料与方法1.1㊀主要材料与试剂L.monocytogenes(ATCC15313),美国标准菌种保藏中心(ATCC);大豆酪蛋白琼脂(TSA)培养基㊁胰酪大豆胨液体(TSB)培养基,北京澳博星生物技术有限责任公司;乙酸异戊酯㊁N-1-萘乙二胺盐酸盐㊁碘化丙啶(PI)㊁50%(体积分数)戊二醛,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability试剂盒㊁DiBAC4(3),美国Thermo Fisher Scientific公司;2 ,7 -二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)㊁2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)㊁二甲基亚砜㊁二甲酚橙,上海麦克林生化科技有限公司㊂以上试剂均为分析纯㊂1.2㊀主要仪器与设备CTP-2000K型等离子体实验装置,南京苏曼电子有限公司;MJ-54A型高压灭菌锅,上海施都凯仪器设备有限公司;Regulus8100型高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM),日本Hitachi公司;NanoDrop 2000型超微量分光光度计,美国Thermo Fisher Sci-entific公司;5427R型高速冷冻离心机,德国Eppen-dorf公司;Spark20型多功能微孔板读数仪,瑞士Tecan公司;CytoFLEX S型流式细胞仪,美国Beck-man Coulter公司;UV-1800PC型紫外-可见分光光度计,上海美析仪器有限公司㊂1.3㊀实验方法1.3.1㊀菌悬液制备㊀将L.monocytogenes菌种从-80ħ冰箱中取出,分别在TSA培养基平板上活化2次后,用无菌接种环挑取单菌落接种于TSB培养基中,置于37ħ㊁120r/min摇床中振荡培养12h;于4000r/min㊁4ħ条件下离心10min,去上清液,菌体用0.85%无菌生理盐水洗涤2次(离心同上);再用0.85%无菌生理盐水重悬浮,调整细胞浓度至108~109CFU/mL㊂1.3.2㊀DBD等离子体杀菌效果评价㊀取2mL细胞浓度为108~109CFU/mL的菌悬液于石英反应釜中,放入DBD等离子体装置电极板之间,设备示意图如图1所示㊂调节电极板间距为10mm㊁功率为20.8W,分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后取样,于4ħ㊁12000r/min条件下离心1min,弃上清液,收集菌体并重悬浮于1mL无菌磷酸缓冲盐溶液(PBS缓冲液,0.1mol/L,pH值为7.4)中;用0.85%无菌生理盐水进行梯度稀释,选取适宜稀释梯度的菌液进行平板涂布,于37ħ条件下培养24h 后进行菌落计数,结果显示为lg CFU/mL㊂每个稀释梯度均重复3次㊂1.3.3㊀L.monocytogenes细胞表面形态表征㊀采用SEM观察经DBD等离子体处理后的L.monocytogenes 细胞表面形态变化[13]㊂菌悬液经放电功率为20.8W的DBD等离子体分别处理0s㊁40s㊁60s和80s后,于4ħ㊁12000r/min条件下离心2min,弃上清液;加入500μL体积分数为2.5%的戊二醛溶㊃81㊃㊀王博华,等:介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究液(已预冷),并于4ħ固定4h,于4ħ㊁8000r/min 条件下离心6min,去除固定液,用无菌PBS缓冲液清洗3次;依次使用体积分数为10%㊁30%㊁50%㊁70%㊁90%和100%的乙醇溶液逐级脱水10min,其中100%梯度乙醇脱水2次;再用乙酸异戊酯溶液置换乙醇2次,每次10min,离心(条件同上),弃上清液,留微量液体,混匀后滴加到洁净的硅片上,30ħ烘干过夜㊂利用真空蒸镀仪喷金150s后,采用高分辨场发射SEM进行观察㊂1.3.4㊀L.monocytogenes胞外核酸和蛋白质释放量测定㊀菌悬液经放电功率为20.8W的DBD等离子体分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后,收集菌液,于4ħ㊁12000r/min条件下离心2min,收集上清液㊂采用超微量分光光度计测定上清液中核酸和蛋白质的释放量/(μg㊃mL-1)[10]㊂1.3.5㊀L.monocytogenes细胞膜完整性评价㊀参照LIVE/DEAD BacLight bacterial viability试剂盒说明,采用SYTO9/PI探针评价DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞膜完整性的影响[14]㊂菌悬液经放电功率为20.8W的DBD等离子体分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后,于4ħ㊁12000r/min 条件下离心2min,弃上清液,收集菌体细胞并用无菌PBS缓冲液洗涤2次后,重悬浮于1mL无菌PBS缓冲液中;各组样品中先加入1.5μL SYTO9染液(3.34mmol/L),混匀,室温暗处反应15min后,离心(条件同上),弃上清液,用无菌PBS缓冲液洗涤1次后重悬浮;加入1.5μL PI染液(20mmol/ L),混匀,室温暗处反应15min后,离心(条件同上),弃上清液,用无菌PBS缓冲液洗涤1次后重悬浮㊂采用流式细胞仪检测样品,每个样品收集20000个细胞,使用CytExpert软件进行数据分析㊂1.3.6㊀L.monocytogenes细胞膜电位测定㊀采用DiBAC4(3)探针检测L.monocytogenes细胞膜电位的变化[15]㊂菌悬液经放电功率为20.8W的DBD等离子体分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后,于4ħ㊁12000r/min条件下离心2min,弃上清液,收集菌体细胞并用无菌PBS缓冲液洗涤2次后,重悬浮于无菌PBS缓冲液中;加入终质量浓度为0.5μg/mL的DiBAC4(3)染液,于室温避光孵育2min后,离心收集菌体并重悬浮于无菌PBS缓冲液中㊂采用多功能微酶标仪测定样品荧光强度,激发波长为488nm,发射波长为525nm㊂1.3.7㊀L.monocytogenes胞内ROS水平测定㊀采用DCFH-DA探针检测L.monocytogenes胞内ROS水平[16]㊂菌悬液经放电功率为20.8W的DBD等离子体分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后,于4ħ㊁12000r/min条件下离心2min,弃上清液,并用0.85%无菌生理盐水洗涤菌体2次并重悬浮;加入终浓度为10μmol/L的DCFH-DA试剂,于37ħ避光孵育20min;反应结束后,于4ħ㊁12000r/min 条件下离心2min,弃上清液,收集菌体并用无菌PBS缓冲液洗涤2次㊂采用多功能酶标仪测定样品荧光强度,激发波长为488nm,发射光波长为525nm㊂1.3.8㊀DBD等离子体处理后生理盐水理化性质测定㊀取2mL0.85%无菌生理盐水,使用DBD等离子体装置在20.8W条件下分别处理0s㊁20s㊁40s㊁60s和80s后,收集各处理组样品,测定其pH值㊁氧化还原电位(ORP),以及H2O2㊁NO-3和NO-2的浓度㊂1)pH值:采用pH计测定样品的pH值㊂2)ORP:采用复合ORP电极测定样品的ORP㊂3)H2O2浓度:参考M.Akagawa等[17]的方法,将待测样品经超纯水适当稀释后,取待测稀释样品100μL,加入1mL FOX试剂并混匀,避光反应2h,于560nm处测定吸光度;配制H2O2(0~40μmol/ L)标准溶液,在上述相同条件下于560nm处测定吸光度并绘制标准曲线,根据标准曲线计算样品中的H2O2浓度㊂4)NO-3浓度:参考M.Ali等[18]的方法,将待测样品用超纯水稀释适当倍数,取5mL稀释样品,依次加入100μL HCl溶液(1moL/L)和10μL氨基磺酸溶液(体积分数为0.8%)并混匀,于220nm处测定吸光度;以终浓度为0~500μmol/L的NO-3标准溶液绘制标准曲线,根据标准曲线计算样品中的NO-3浓度㊂5)NO-2浓度:参考Q.S.Xiang等[13]的方法,将待测样品用超纯水稀释适当倍数,取5mL稀释样品,加入100μL磺胺溶液(10g/L)并混匀,于室温㊃91㊃㊀2023年6月第38卷第3期㊀避光孵育2min,加入100μL N-1-萘乙二胺盐酸盐溶液(1g/L),室温避光反应20min,测定540nm处吸光度;以终浓度为0~20μmol/L的NO-2标准溶液绘制标准曲线,根据标准曲线计算样品中的NO-2浓度㊂1.4㊀数据处理所有实验均重复3次,实验结果表示为(平均值ʃ标准差)㊂采用Origin软件绘图,SPSS软件(Version26.0)进行实验数据单因素方差分析(ANOVA),利用LSD法进行多重比较,P<0.05表示差异显著㊂2㊀结果与分析2.1㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes的杀灭效果分析㊀㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes的杀灭效果如图1所示㊂由图1可知,DBD等离子体能够有效杀灭L.monocytogenes,且杀灭效果随处理时间的延长而增强㊂与未经DBD等离子体处理相比,经放电功率为20.8W的DBD等离子体处理60s后,L.monocytogenes菌落数由初始的8.26lg CFU/mL显著降低至2.49lg CFU/mL(P<0.05);延长处理时间至80s,L.monocytogenes菌落数显著降至1.30lg CFU/mL㊂X.Y.Liao等[19]研究发现,在相同放电功率下,E.coli菌落数也随着DBD等离子体处理时间的延长而逐渐降低;经放电功率为40W的DBD等离子体处理20s后,E.coli菌落数下降了约1.0lg CFU/mL;延长处理时间至40s时,E.coli菌落数下降了4.2lg CFU/mL㊂这与本研究结果较一致㊂2.2㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞形态的影响分析㊀㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞形态的影响如图2所示㊂由图2可知,未经DBD等离子体处理的L.monocytogenes细胞呈现典型杆状结构,表面完整㊁光滑;经DBD等离子体处理40s后,部分L.monocytogenes细胞表面粗糙,且出现皱缩现象;当处理时间为60s时,L.monocytogenes细胞表面出现凹陷和皱缩;继续延长处理时间至80s,L.monocytogenes表面出现明显的褶皱和孔洞,变形严重㊂以上结果表明,DBD等离子体处理破坏了L.monocytogenes的细胞形态,可能会进一步造成胞内组分泄露并影响其正常生长代谢[10]㊂2.3㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞膜变化的影响分析2.3.1㊀对L.monocytogenes细胞膜通透性的影响㊀细胞膜作为细胞的主要结构成分,在维持细胞正常生理代谢等方面具有重要作用㊂当细胞膜通透性遭到破坏后,会导致细胞内核酸㊁蛋白质等大分子物质的泄漏[20]㊂DBD等离子体处理对L.monocytogenes核酸和蛋白质泄露的影响如图3所示㊂由图3可知,L.monocytogenes上清液中核酸和蛋白质释放量㊀㊀图1㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes的杀灭效果Fig.1㊀Inactivation effect of L.monocytogenes inducedby DBD plasma treatment图2㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞形态的影响Fig.2㊀Effect of DBD plasma treatment on themorphology of L.monocytogenes cells ㊃02㊃㊀王博华,等:介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究随着DBD等离子体处理时间的延长而显著升高㊂未经DBD 等离子体处理的上清液中,核酸和蛋白质图3㊀DBD 等离子体处理对L .monocytogenes 核酸和蛋白质泄露的影响Fig.3㊀Effect of DBD plasma treatment on theleakages of nucleic acids and proteinsof L .monocytogenes cells㊀㊀含量分别为8.57μg /mL 和48.39μg /mL;经DBD等离子体分别处理20s㊁40s㊁60s 和80s 后,L .monocytogenes 胞外核酸释放量分别升高至15.23μg /mL㊁18.78μg /mL㊁22.90μg /mL 和25.49μg /mL(P <0.05),胞外蛋白质释放量分别升高至63.07μg /mL㊁81.87μg /mL㊁149.14μg /mL 和170.47μg /mL(P <0.05)㊂这可能是DBD 等离子体在放电过程中产生的㊃OH㊁O 3㊁H 2O 2等氧化性物质会破坏L.monocytogenes 细胞中肽聚糖的化学键,导致细菌细胞壁和细胞膜发生损伤,进而造成胞内物质泄露㊂此外,细胞膜上不饱和脂肪酸的磷脂双分子层极易被ROS 氧化,造成细胞膜损伤[17]㊂上述结果表明,DBD 等离子体处理会增强L .monocytogenes 细胞膜通透性,引起核酸㊁蛋白质等胞内组分泄露至胞外,进一步影响其生理生化功能,导致细胞损伤甚至死亡㊂2.3.2㊀对L .monocytogenes 细胞膜完整性的影响㊀PI 不能穿过拥有完整细胞膜结构的细胞,只能进入细胞膜受损的细胞,与DNA 或RNA 结合后发出红色荧光,而SYTO9可进入具有完整细胞膜结构的细胞并与核酸结合后发出绿色荧光㊂DBD 等离子体处理L.monocytogenes 细胞后的SYTO9/PI 染色流式散点图如图4所示,其中,门Q1-UL(左上)表㊀㊀图4㊀DBD 等离子体处理L .monocytogenes 细胞后的SYTO9/PI 染色流式散点图Fig.4㊀Flow cytometry scatter diagrams of SYTO9/PI staining for L .monocytogenes cells treated with DBD plasma㊃12㊃㊀2023年6月第38卷第3期㊀示死亡细胞(SYTO9-,PI+);门Q1-UR(右上)表示膜受损细胞(SYTO9+,PI+);门Q1-LL(左下)表示未染色细胞(SYTO9-,PI-),该区域可能是由于DNA或RNA受损,而细胞仍然完好无损或细胞裂解成碎片,因此无法与核酸结合染色[21-22];门Q1-LR(右下)表示细胞膜完整的活细胞(SYTO9+,PI-)㊂由图4可知,未经DBD等离子体处理时,大部分L.monocytogenes细胞(90.63%)位于门Q1-LR(右下),表明其具有完整的细胞膜,未能被PI染色㊂经DBD等离子体处理不同时间(20s㊁40s㊁60s和80s)后,门Q1-LR(右下)内活细胞率显著降低,当处理时间为80s时,活细胞率降低至29.71%;此外,与未经DBD等离子体处理(0.75%)相比,门Q1-UR(右上)内膜受损细胞比例显著升高,当处理时间为80s时,膜受损细胞比例显著升高至46.50%,表明DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞膜造成了损伤,且损伤程度随处理时间的延长而增强㊂2.3.3㊀对L.monocytogenes细胞膜电位的影响㊀膜电位是指细胞膜内外的电势差,在微生物能量转化㊁pH稳态㊁主动转运㊁环境传感等生理及行为调控等过程中起着重要作用[23]㊂作为一种膜电位敏感染料,DiBAC4(3)只能进入去极化细胞,并与胞内蛋白质或膜结合,在疏水环境中发出较强的荧光㊂DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞膜电位的影响如图5所示㊂由图5可知,与未经DBD等离子体处理相比,经DBD等离子体处理20~80s后,L.monocytogenes细胞中DiBAC4(3)相对荧光强度显著升高㊂当处理时间分别为40s和80s时,L.monocytogenes细胞中DiBAC4(3)相对荧光强度分别升高了约1.5倍和3.2倍㊂上述结果表明,经DBD等离子体处理后,L.monocytogenes细胞膜发生了去极化,从而干扰了其细胞正常代谢功能,最终导致细胞死亡㊂2.4㊀DBD等离子体对L.monocytogenes胞内ROS相对水平的影响㊀㊀ROS在微生物信号传导㊁维持胞内平衡等方面具有重要作用,但胞内ROS的大量累积会引起氧化应激,导致细胞损伤甚至死亡[24]㊂DCFH-DA是一种细胞渗透性探针,已被广泛应用于胞内ROS的检测㊂DCFH-DA进入细胞后,会被胞内酯酶转化为非荧光物质DCFH,而DCFH可被胞内ROS氧化并形成高荧光的2 ,7 -二氯二氢荧光素(DCF)[23]㊂DBD等离子体处理对L.monocytogenes胞内ROS水平的影响如图6所示㊂由图6可知,与未经DBD等离子体处理相比,随着DBD等离子体处理时间的延长,L.monocytogenes细胞中的胞内ROS相对水平显著升高;经DBD等离子体分别处理20s㊁40s㊁60s和80s后,L.monocytogenes细胞中的胞内ROS相对水平分别升高了2.0倍㊁4.7倍㊁6.6倍和9.5倍(P<0.05)㊂上述结果表明,DBD等离子体放电过程中产生的大量ROS会进入L.monocytogenes细胞内,造成细胞膜㊁核酸㊁脂质㊁蛋白质等发生氧化损伤,进而破坏细胞结构和代谢功能,最终导致细胞死亡[25]㊂图5㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes细胞膜电位的影响Fig.5㊀Effect of DBD plasma treatment on themembrane potential of L.monocytogenes cells图6㊀DBD等离子体处理对L.monocytogenes胞内ROS相对水平的影响Fig.6㊀Effect of DBD plasma treatment on theintracellular ROS levels of L.monocytogenes cells ㊃22㊃㊀王博华,等:介质阻挡放电等离子体对单增李斯特菌的杀灭效果及作用机制研究2.5㊀DBD 等离子体处理对生理盐水理化指标的影响分析㊀㊀DBD 等离子体处理对生理盐水理化指标的影响见表1㊂由表1可知,经DBD 等离子体处理20~80s 后,0.85%无菌生理盐水的pH 值显著降低(P <0.05),这与先前的研究[26]结果一致㊂相关报道[27-29]中发现,由于等离子体放电过程中产生的NO -3㊁NO -2等活性成分会使得无菌生理盐水酸化,故推测其在DBD 等离子杀菌过程中发挥着重要作用㊂此外,与未经DBD 等离子体处理相比,经DBD 等离子体处理20~80s 后,无菌生理盐水的ORP 显著升高(P <0.05),这可能与NO -3㊁NO -2㊁H 2O 2等氧化性物质的产生有关㊂DBD 等离子体处理可能通过改变溶液氧化还原能力从而引起L .monocytogenes 细胞膜损伤,进而导致其死亡[30]㊂表1㊀DBD 等离子体处理对生理盐水理化指标的影响Table 1㊀Effect of DBD plasma treatment on the physical and chemical properties of normal saline处理时间/s pH 值ORP /mVH 2O 2浓度/(μmol ㊃L -1)NO -3浓度/(μmol ㊃L -1)NO -2浓度/(μmol ㊃L -1)0 6.27ʃ0.03a 204.33ʃ4.93d 020 3.56ʃ0.02b 428.67ʃ4.16c 110.37ʃ1.71d 417.93ʃ10.41d 18.41ʃ0.12d 40 3.22ʃ0.01c 485.33ʃ3.51b 162.22ʃ3.32c 777.93ʃ5.15c52.86ʃ0.73c 60 3.02ʃ0.01d 521.67ʃ0.58a 184.44ʃ3.22b 1074.87ʃ18.03b94.46ʃ1.42b802.85ʃ0.01e524.67ʃ1.53a214.07ʃ7.25a1688.33ʃ36.78a127.01ʃ1.91a ㊀注:同列不同小写字母表示差异显著(P <0.05)㊂㊀㊀DBD 等离子体放电过程中,产生的㊃NO㊁㊃OH㊁㊃O -2㊁N +2等活性成分能够与溶液发生一系列化学反应,生成H 2O 2㊁NO -3㊁NO -2㊁ONOOH 等寿命较长的次级产物[31]㊂由表1可知,经DBD 等离子体处理20~80s 后,生理盐水中产生了H 2O 2㊁NO -3和NO -2,且其浓度随处理时间的延长而显著升高(P <0.05)㊂这些物质的过度积累会造成某些生物分子(如脂类㊁蛋白㊁核酸等)的氧化损伤,进而影响细胞的正常生理功能,最终杀灭微生物[32-33]㊂3㊀结论本文以L .monocytogenes 为研究对象,研究了DBD 等离子体对其杀灭效果及作用机制㊂研究结果表明,DBD 等离子体能够有效杀灭L .monocytogenes ,其杀灭效果随着DBD 等离子体处理时间的延长而增强㊂经放电功率为20.8W 的DBD 等离子体处理80s 后,L .monocytogenes 菌落数从初始的8.26lgCFU /mL 降低至1.30lg CFU /mL,其细胞表面发生皱缩,胞外核酸和蛋白质释放量及胞内ROS 相对水平显著升高,细胞膜发生去极化;此外,经DBD 等离子体处理后,生理盐水的pH 值显著降低,ORP 及活性物质浓度(NO -3㊁NO -2和H 2O 2)均显著升高,这可能是DBD 等离子体杀灭L .monocytogenes 的主要原因之一㊂本研究为DBD 等离子体杀菌技术在食品杀菌领域的实际应用提供了理论依据㊂在今后的研究中应综合运用代谢组学㊁蛋白质组学㊁转录组学等方法系统阐明DBD 等离子体处理杀灭微生物的分子机制;同时,还应系统评价DBD 等离子体处理对食品表面微生物的杀灭效果及对食品营养㊁感官品质㊁货架期等指标的影响㊂参考文献:[1]㊀刘辉,任婧寰,伍雅婷,等.2018年全国食物中毒事件流行特征分析[J ].中国食品卫生杂志,2021,33(1):114-117.[2]㊀王雯雯,相启森,白艳红.UV-LEDs 技术在食品杀菌保鲜领域中的应用研究进展[J ].轻工学报,2022,37(1):46-54.[3]㊀WU D ,FEREIDOUN F ,ALIRI E B M ,et al.Microbialresponse to some nonthermal physical technologies [J ].Trends in Food Science &Technology ,2020,95:107-117.[4]㊀相启森,刘秀妨,刘胜男,等.大气压冷等离子体技术在食品工业中的应用研究进展[J ].食品工业,2018,39(7):267-271.[5]㊀BOURKE P ,ZIUZINA D ,BOEHM D ,et al.The potentialof cold plasma for safe and sustainable food production [J ].Trends in Biotechnology ,2018,36(6):615-626.[6]㊀相启森,董闪闪,郑凯茜,等.大气压冷等离子体在食品农药残留和真菌毒素控制领域的应用研究进展[J ].轻工学报,2022,37(3):1-9.[7]㊀EKEZIE F G C ,SUN D W ,CHENG J H.A review onrecent advances in cold plasma technology for the food industry :Current applications and future trends [J ].Trends in Food Science &Technology ,2017,69:46-58.[8]㊀DASAN B G ,BOYACI I H.Effect of cold atmospheric㊃32㊃plasma on inactivation of Escherichia coli and physico-chemical properties of apple,orange,tomato juices,andsour cherry nectar[J].Food and Bioprocess Technology,2018,11(2):334-343.[9]㊀相启森,张嵘,范刘敏,等.大气压冷等离子体在鲜切果蔬保鲜中的应用研究进展[J].食品工业科技,2021,42(1):368-372.[10]陈玥,李书红,孟琬星,等.常压冷等离子体对食源性腐败菌失活作用机制研究[J].食品研究与开发,2021,42(5):71-76.[11]LI M L,LI X A,HAN C,et al.Physiological and metabo-lomic analysis of cold plasma treated fresh-cut strawber-ries[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2019,67(14):4043-4053.[12]DONG S S,FAN L M,MA Y F,et al.Inactivation of poly-phenol oxidase by dielectric barrier discharge(DBD)plasma:Kinetics and mechanisms[J].LWT-Food Scienceand Technology,2021,145:111322.[13]XIANG Q S,LIU X F,LI J G,et al.Effects of dielectricbarrier discharge plasma on the inactivation of Zygosac-charomyces rouxii and quality of apple juice[J].FoodChemistry,2018,254:201-207.[14]ROSENBERG M,AZEVEDO N F,IVASK A.Propidiumiodide staining underestimates viability of adherent bacte-rial cells[J].Scientific Reports,2019,9:6483. [15]KIM D K,KIM S J,KANG D H.Bactericidal effect of266to279nm wavelength UVC-LEDs for inactivation of Grampositive and Gram negative foodborne pathogenic bacteriaand yeasts[J].Food Research International,2017,97:280-287.[16]PAN Y Y,CHENG J H,LV X Y,et al.Assessing theinactivation efficiency of Ar/O2plasma treatment againstListeria monocytogenes cells:Sublethal injury and inactiva-tion kinetics[J].LWT-Food Science and Technology,2019,111:318-327.[17]AKAGAWA M,SHIGEMITSU T,SUYAMA K.Productionof hydrogen peroxide by polyphenols and polyphenol-richbeverages under quasi-physiological conditions[J].Bio-science,Biotechnology,and Biochemistry,2003,67(12):2632-2640.[18]ALI M,CHENG J H,SUN D W.Effect of plasma activatedwater and buffer solution on fungicide degradation fromtomato(Solanum lycopersicum)fruit[J].Food Chemis-try,2021,350:129195.[19]LIAO X Y,LI J,MUHAMMAD A I,et al.Application of adielectric barrier discharge atmospheric cold plasma(Dbd-Acp)for Eshcerichia coli inactivation in apple juice[J].Journal of Food Science,2018,83(2):401-408.[20]CHEN C Z,COOPER S L.Interactions between dendrimerbiocides and bacterial membranes[J].Biomaterials,2002,23(16):3359-3368.[21]BOOYENS J,THANTSHA M S.Fourier transform infra-red spectroscopy and flow cytometric assessment of theantibacterial mechanism of action of aqueous extract ofgarlic(Allium sativum)against selected probioticBifidobacterium strains[J].BMC Complementary andAlternative Medicine,2014,14:289.[22]GUEDES J P D,DE SOUZA E L.Investigation of damageto Escherichia coli,Listeria monocytogenes and Salmonellaenteritidis exposed to Mentha arvensis L.and M.piperitaL.essential oils in pineapple and mango juice by flowcytometry[J].Food Microbiology,2018,76:564-571.[23]KALYANARAMAN B,DARLEY-USMAR V,DAVIES K JA,et al.Measuring reactive oxygen and nitrogen specieswith fluorescent probes:Challenges and limitations[J].Free Radical Biology&Medicine,2012,52(1):1-6.[24]朱育攀.大气压低温等离子体对金黄色葡萄球菌的杀菌效应研究[D].郑州:郑州大学,2019. [25]PAN Y Y,ZHANG YCHENG J H,et al.Inactivation ofListeria monocytogenes at various growth temperatures byultrasound pretreatment and cold plasma[J].LWT-FoodScience and Technology,2020,118:108635. [26]GONZALEZ-AGUILAR G A,WANG C Y,BUTA J G.Maintaining quality of fresh-cut mangoes using antibrown-ing agents and modified atmosphere packaging[J].Jour-nal of Agricultural and Food Chemistry,2000,48(9):4204-4208.[27]SU X,TIAN Y,ZHOU H Z,et al.Inactivation efficacy ofnonthermal plasma-activated solutions against newcastledisease virus[J].Applied and Environmrntal Microbiology,2018,84(9):E02836-17.[28]THIRUMDAS R,KOTHAKOTA A,ANNAPURE U,et al.Plasma activated water(PAW):Chemistry,physico-chem-ical properties,applications in food and agriculture[J].Trends in Food Science&Technology,2018,77:21-31.[29]LUKES P,DOLEZALOVA E,SISROVA I,et al.Aqueous-phase chemistry and bactericidal effects from an air dis-charge plasma in contact with water:Evidence for the for-mation of peroxynitrite through a pseudo-second-orderpost-discharge reaction of H2O2and HNO2[J].PlasmaSources Science&Technology,2014,23(1):015019.[30]LIAO X Y,SU Y,LIU D H,et al.Application of atmos-pheric cold plasma-activated water(PAW)ice for preser-vation of shrimps(Metapenaeus ensis)[J].Food Control,2018,94:307-314.[31]KAUSHIK N K,GHIMIRE B,LI Y,et al.Biological andmedical applications of plasma activated media,water andsolutions[J].Biological Chemistry,2019,400(1):39-62.[32]CABISCOL E,TAMARIT J,ROS J.Oxidative stress inbacteria and protein damage by reactive oxygen species[J].International Microbiology,2000,3(1):3-8.(下转第54页)seed oil with supercritical CO2extraction technologyZHANG Han1,ZHOU Liqin1,LIU Zhiguo2,LIU Shenglin2,LIAO Dankui11.College of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi University,Nanning530004,China;2.Guangxi Pingnan Wanjiaxiang Food Co.,Ltd.,Guigang537100,China Abstract:Selenium enriched passion fruit seed oil was prepared by supercritical CO2extraction method with Selenium enriched passion fruit seed as raw material.Based on single factor experiment,RSM-CCD(response surface curve-central composite design)was used to explore the effects of temperature,pressure,static extraction time,dynamic extraction time and CO2flow rate on the extraction rate of Selenium enriched passion fruit seed oil. And the physical and chemical properties,fatty acid content and antioxidant activity of selenium-rich passionfruit seed oil extracted by supercritical CO2extraction and Soxhlet extraction were investigated.The results showed that optimal process parameters of supercritical CO2extraction for oil from Selenium enriched passion seed was found to be extraction temperature of50ħ,extraction pressure of34MPa,static extraction of109min,dynamic extraction of 97min,CO2flow rate of1.0L/min.Under this condition,the actual Selenium enriched passion seed oil was clear light yellow liquid,and the yield was72.33%.The content of unsaturated fatty acids extracted by supercritical CO2 extraction was80.11%,which was slightly higher than that extracted by soxhlet extraction(78.71%);Acid value,peroxide value,oxidation resistance and other properties also showed that the quality of oil extracted by supercritical CO2extraction was better than that extracted by Soxhlet extraction.Key words:Selenium enriched passion fruit seed oil;RSM-CCD;supercritical CO2extraction method㊀(责任编辑:王晓波)(上接第24页)Inactivation effect and mechanism of dielectric barrierdischarge plasma against Listeria monocytogenesWANG Bohua,XUE Dong,DONG Shanshan,BAI YanhongCollege of Food and Biological Engineering/Henan Key Laboratory of Cold Chain FoodQuality and Safety Control,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou450001,China Abstract:The effects of dielectric barrier discharge(DBD)plasma on the inactivation effect,the cell morphology, membrane changes and intracellular reactive oxygen species(ROS)levels of Listeria monocytogenes were investiga-ted by scanning electron microscopy(SEM),flow cytometry,fluorescence staining and so on.The results showed that the population of L.monocytogenes was reduced from an initial level of8.26lg CFU/mL to1.30lg CFU/mL after DBD plasma treatment at20.8W for80s,and the intracellular ROS level increased by9.5-folds(P< 0.05).DBD plasma treatment caused damage in the morphology and cell membrane of L.monocytogenes in a treat-ment time-dependent manner.Moreover,DBD plasma caused the depolarization of the cell membrane of L.monocytogenes.In addition,after DBD plasma treatment,the pH value of normal saline decreased significantly, the oxidation-reduction potential and concentration of NO-3,NO-2and H2O2increased significantly.In summary, DBD plasma could inactivate L.monocytogenes by disrupting cell membranes and inducing oxidative stress damage. Key words:dielectric barrier discharge plasma;Listeria monocytogenes;inactivation effect;mechanism㊀(责任编辑:杨晓娟)。

常压低温等离子体对鲜切胡萝卜表面金黄色葡萄球菌的杀菌效果及品质影响

常压低温等离子体对鲜切胡萝卜表面金黄色葡萄球菌的杀菌效果及品质影响

常压低温等离子体对鲜切胡萝卜表面金黄色葡萄球菌的杀菌效果及品质影响张志伟【摘要】为了解决鲜切胡萝卜微生物安全问题,采用常压低温等离子体(APLTP)对鲜切胡萝卜表面进行杀菌处理,研究ATLTP对鲜切胡萝卜表面金黄色葡萄球菌的杀菌效果.在单因素实验的基础上,利用响应面分析方法建立金黄色葡萄球菌杀菌率的二次项数学模型,利用模型对处理电压、处理时间和处理极距及其相互作用进行分析.结果表明:ATLTP能有效杀死鲜切胡萝卜表面的金黄色葡萄球菌,各因子对杀菌率的影响大小依次是处理电压>处理极距>处理时间,最佳工艺条件为处理电压170 V,处理时间5 min,处理极距2.5 cm,此时杀菌率高达92.35%,与预测值92.26%接近,提高了鲜切胡萝卜食用安全性.APLTP处理前后胡萝卜的水分含量、可溶性固形物、pH值、色泽、相对电导率、丙二醛及Vc含量变化均不显著(P>0.05),较好的保持了胡萝卜的水分、糖度、酸度和颜色,同时维持了细胞膜的通透性及抗氧化能力.【期刊名称】《粮油食品科技》【年(卷),期】2018(026)003【总页数】6页(P50-55)【关键词】鲜切胡萝卜;常压低温等离子体(ATLTP);金黄色葡萄球菌;杀菌率【作者】张志伟【作者单位】青岛农业大学食品科学与工程学院;青岛市现代农业质量与安全工程重点实验室,山东青岛266000【正文语种】中文【中图分类】TS201.3鲜切果蔬(Fresh-cuts fruits and vegetables),又叫半处理果蔬和轻(微)度加工果蔬(Minimally processed fruits and vegetables),只改变水果和蔬菜的物理形状,但仍然保留其新鲜状态的可食用果蔬产品[1]。

鲜切产品作为一种新兴食品工业化产品,最早源于美国20 世纪50 年代,刚开始主要是供应餐饮业,随后又进入零售业,60 年代开始商业化生产。

到了80 年代后,欧洲和日本等国家的鲜切产业也得到了迅猛的发展[2]。

滑动弧放电对金黄色葡萄球菌的杀菌工艺

滑动弧放电对金黄色葡萄球菌的杀菌工艺

滑动弧放电对金黄色葡萄球菌的杀菌工艺靳程茗; 王晨航; 裴雪芸; 刘铎; 孙运金【期刊名称】《《农业工程》》【年(卷),期】2019(009)010【总页数】5页(P76-80)【关键词】大气等离子体; 滑动弧放电; 杀菌工艺; 表面形貌分析; 金黄色葡萄球菌【作者】靳程茗; 王晨航; 裴雪芸; 刘铎; 孙运金【作者单位】北京农学院食品科学与工程学院北京102206; 中国农业机械化科学研究院北京100083【正文语种】中文【中图分类】TS205.90 引言金黄色葡萄球菌是一种常见的食源性致病菌,也是引起食品安全问题的重要污染源之一[1-2]。

如何在生产、加工和销售环节进行有效灭菌,一直受到广泛关注。

灭杀金黄色葡萄球菌的常用方法是热杀菌,但其分泌的具有毒性的肠毒素较为稳定,很难进行热降解,需用次氯酸溶液、环氧乙烷等化学试剂进行降解和低温消毒,因此该方法存在较多的安全隐患,如环氧乙烷具有致突变性和致癌性[3]。

此外,虽然紫外线和伽马射线产生的高能光子会严重破坏DNA的结构,产生较好的灭杀效果,但射线也会对人体产生一定的致癌作用[4]。

因此,常用的热灭菌方法很难适用于非热食品的杀菌处理方法,研发一种新型的绿色、无污染的冷杀菌技术成为当前杀菌领域的必然要求。

等离子体由正负离子、电子、自由基和各种活性基团构成,这些粒子作用于微生物表面后可明显改变微生物的生理生化特定,达到灭杀或清除的目的。

等离子体技术还具有成本低、应用范围广的特点,克服了传统的高温或辐照杀菌的缺陷,是一种绿色的无污染的物理冷杀菌技术[5-6]。

KILONZO-NTHENGE A等[7]用大气等离子体对金冠苹果表面的沙门氏菌和大肠杆菌进行灭菌,发现灭菌效率与放电功率、处理时间密切相关,可以降低5.3对数值。

KIM SY等[8]使用介质阻挡放电(DBD)对受沙门氏菌污染的蔬菜表面进行消毒,发现灭菌效率与放电气体类型、湿度以及其他环境因素有关。

介质阻挡放电等离子体协同金属氧化物催化剂降解VOCs

介质阻挡放电等离子体协同金属氧化物催化剂降解VOCs介质阻挡放电等离子体协同金属氧化物催化剂降解VOCs近年来,随着工业化进程的加速推进,挥发性有机化合物(VOCs)排放问题日益凸显。

VOCs是一类具有挥发性和有害性的有机化合物,对人体健康和环境造成严重威胁。

因此,如何高效、低能耗地降解VOCs成为了当前环境研究的热点问题。

介质阻挡放电等离子体(DBD)是一种常用的非热等离子体技术,具有能耗低、操作方便、体积小、噪音低等优点。

DBD通过产生强电场和电子碰撞,可以激发大量活性物种,如电子、正负离子、自由基等,进而降解有机污染物。

然而,仅仅通过DBD来降解VOCs效果并不理想,因为DBD产生的活性物种在气相中扩散和湮灭的速率非常快,导致反应区域有限。

为了提高DBD降解VOCs的效率,研究者们引入了金属氧化物催化剂。

金属氧化物催化剂具有较高的活性和选择性,可以增加DBD产生的活性物种,并促进有机污染物在催化剂表面的吸附和降解。

通过将金属氧化物催化剂与DBD等离子体结合,形成DBD协同催化剂体系,可以实现对VOCs更高效地降解。

此体系中,金属氧化物催化剂作为吸附氧化剂,可以将VOCs吸附于其表面,提高反应活性。

同时,DBD产生的活性物种可以在催化剂表面上进行有效的反应,实现VOCs的降解。

研究者们进行了大量实验研究,发现不同金属氧化物催化剂的结构、形貌、晶相等性质对DBD协同降解VOCs的效果有着重要影响。

例如,钛酸钡(BaTiO3)催化剂具有优异的光催化性能,可以吸收紫外光,增强活性物种产生。

镍氧化物(NiO)催化剂具有较高的化学活性,能够促进VOCs的氧化反应。

锡二氧化物(SnO2)催化剂则在低温下具有较高的活性,适用于需降解的低挥发性有机污染物。

除了金属氧化物催化剂的选择,催化剂的负载方式也对DBD协同降解VOCs的效果起着重要作用。

研究者们通过比较不同负载方式下的催化剂活性,发现纳米颗粒负载方式可以提高催化剂的比表面积,增加VOCs的吸附量,从而提高降解效果。

介质阻挡放电等离子体去除柴油机中氮氧化物的研究的开题报告

介质阻挡放电等离子体去除柴油机中氮氧化物的研究的开题报告一、研究背景及意义近年来,环境污染日益严重,其中机动车尾气排放也成为城市环境污染的主要来源之一。

柴油机作为一种传统的动力系统,其氮氧化物(NOx)排放量较高,严重影响到大气环境质量。

因此,寻找一种有效的降低柴油机氮氧化物排放的方法具有重要的实际应用价值。

介质阻挡放电等离子体技术是一种基于电场击穿原理进行气体放电的新型技术。

该技术可以产生高效的等离子体,将氮氧化物分解成氮和氧,从而达到降低排放量的目的。

目前国内外已有一些研究对该技术在柴油机氮氧化物净化方面的应用进行了探讨和实验。

因此,本研究将进一步研究介质阻挡放电等离子体去除柴油机中氮氧化物的机理和实验示范,为减少机动车尾气污染提供新的技术与方法,具有一定的科学研究和实际应用价值。

二、研究目的及内容本研究旨在通过理论计算、仿真模拟和实验研究等方式,探究介质阻挡放电等离子体在柴油机氮氧化物净化方面的机理和应用效果,具体包括以下内容:1. 基于电场理论,理论计算介质阻挡放电等离子体发生的条件和机理。

2. 在仿真模拟中,对介质阻挡放电等离子体净化氮氧化物的过程进行模拟和优化,探究其最优工作条件。

3. 制备介质阻挡放电等离子体净化柴油机氮氧化物的实验装置,并进行实验验证。

4. 对比实验结果,分析介质阻挡放电等离子体在柴油机氮氧化物净化方面的应用效果,找出任何不足之处,并提出改进措施。

三、研究方法本研究将采用理论计算、仿真模拟和实验验证相结合的方法,具体如下:1. 理论计算方法:通过电场理论,分析介质阻挡放电等离子体发生的条件和机理。

2. 仿真模拟方法:基于MATLAB和ANSYS FLUENT等软件平台,对介质阻挡放电等离子体净化氮氧化物的过程进行模拟和优化,探究其最优工作条件。

3. 实验验证方法:制备介质阻挡放电等离子体净化柴油机氮氧化物的实验装置,并进行实验验证。

四、研究预期成果1. 掌握介质阻挡放电等离子体在柴油机氮氧化物净化方面的工作机理和实验方法。

大气压氦介质阻挡放电等离子体对生物大分子作用的研究

大气压氦介质阻挡放电等离子体对生物大分子作用的研究侯英敏于红李爽董晓宇修志龙**(大连理工大学环境与生命学院生物科学与工程系大连 116024)摘要:近些年来,等离子体灭菌和诱变机制的研究引起国内外众多学者广泛关注,但等离子体失活微生物的机制目前尚不清楚。

本文从生物学的角度,对大气压氦介质阻挡放电(He DBD)等离子体失活微生物的机理进行研究。

在不添加任何无机酸和酶的条件下,利用介质阻挡放电等离子体对淀粉进行水解,进而产生单糖、双糖等小分子。

淀粉的酸水解实验证明淀粉的水解不仅是由等离子体产生的酸引起,而且还包括等离子体中高能电场、自由基以及其他活性成分综合作用的结果。

HPLC结果显示淀粉水解为葡萄糖、麦芽糖、乙酸、甲酸等,其中乙酸和甲酸的浓度分别为0.2427g/L和0.0828g/L。

同时,大气压He DBD等离子体导致酸性增强的菌液可以引发微生物细胞壁上大分子物质发生水解的试验,进一步证实了上述推断。

本文章从生物学的角度, 提供了等离子体诱变和失活微生物的实验和理论依据。

关键词:介质阻挡放电等离子体淀粉细胞壁扫描电子显微镜前言等离子体是物质第四态,其中包括荷电粒子、激发态原子分子、伴随放电所产生的光子、等离子体化学过程所产生的活性粒子、放电外参数所产生的能量场以及放电等离子体本身所产生的辐射场等,因此等离子体技术在各种材料表面改性以及化学反应方面有着广泛的应用[1,2],并且近20多年来该技术在灭菌和生物诱变方面的应用也引起人们的广泛关注[3-6]。

自1968年Menashi首次使用氩等离子体杀灭玻璃瓶表面的细菌以来[7],利用低温等离子体技术杀菌消毒的研究日趋活跃,并广泛应用于食品、饮料、医疗器械等方面的灭菌消毒。

1986年余增亮将低能离子束应用于水稻品种的改良,获得极大的成功[8],随后该技术被用于多种农作物和微生物菌种的改良。

近些年来, 国内外的研究者采用不同形式的等离子体成功有效失活和诱变多种微生物,已报道的相关研究中,主要是从物理学角度尝试解释微生物失活和诱变机理,认为在有氧气存在或产生的等离子体中有原子氧的情况下,原子氧或具有氧化作用的成分起主要作用。

常压低温等离子体的医学应用研究

华中科技大学硕士学位论文常压低温等离子体的医学应用研究姓名:***申请学位级别:硕士专业:皮肤病与性病学指导教师:***2010-05华中科技大学硕士学位论文常压低温等离子体的医学应用研究华中科技大学同济医学院协和医院皮肤科硕士研究生谭明导师涂亚庭教授中文摘要第一部分 常压低温等离子体对细菌的杀灭作用目的研究常压低温等离子体(CAP)对细菌的杀灭作用及其相关机制方法选取大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别作为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的代表。

采用载体定量杀菌试验的方法,观察研究CAP对不同菌种、不同浓度的同种细菌的杀灭效果。

以透射电镜观察经CAP处理后的细菌形态,以推测可能的杀菌机制。

结果实验结果显示,CAP对大肠杆菌的杀灭作用强于金黄色葡萄球菌(P<0.05);细菌浓度可影响杀菌效果,CAP对低浓度金黄色葡萄球菌的杀灭率高于高浓度者(P<0.05)。

透射电镜照片显示,在CAP作用下,细菌很可能首先出现表面结构的破坏。

结论CAP能有效地杀灭细菌,其杀菌机制很可能与细胞壁、细胞膜的破裂有关。

关键词常压低温等离子体;杀菌;透射电镜华中科技大学硕士学位论文第二部分 常压低温等离子体对创伤性皮肤溃疡愈合的影响目的 探讨常压低温等离子体(CAP)对Balb/c小鼠创伤性皮肤溃疡愈合的影响。

方法 在150只Balb/c小鼠背部两侧各做一直径6mm的溃疡,将其随机分为对照组(溃疡自然愈合)﹑He-Ne激光组(溃疡接受He-Ne激光治疗)﹑CAP组(溃疡接受CAP治疗)。

术后第4、7、10、14天,计算各组创面愈合面积百分比。

术后第4、7、10、14天,3组各处死10只小鼠,两侧溃疡均被切取进行病检,按同一评分系统评分。

术后第7天,以免疫组化技术检测溃疡组织中血管内皮生长因子(VEGF)的表达, 图像分析系统定量。

结果 与对照组相比,CAP组在术后第7、10天,平均创面愈合面积百分比明显增大(P<0.01);在术后第7、10、14天,平均病理评分也明显提高(P<0.05,P<0.01,P<0.05)。

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a i r pl a s ma o n S t a ph y l o c o c c u s a u r e u s
ZHANG Zh e n g,YUE Yo n C e n t e r f o r D i s e a s e C o n t r o l a n d P r e v e n t i o n , X i ’ a n S h a a n x i 7 1 0 0 5 4 ,C h i n a )
介质 阻挡 放电低 温空气等离子体 ; 金 黄色葡萄球菌 ; 灭菌效果 ; 杀菌机理
文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1— 7 6 5 8 ( 2 0 1 5 ) 0 9— 0 8 5 3— 0 4
中图分类 号 : R 1 8 7 . 7
S t u d y o n b a c t e r i c i d a l e f e c t s a n d me c h a n i s ms o f d i e l e c t i r c b a r i r e r is d c h a r g e( D B D)
介质间距5 m m的条件下 , 放 电作用 1 m i n对 聚四氟乙烯 载体表面的金黄色葡萄球菌杀灭率 达到 9 9 . 9 % 以上 。扫描 电镜观察发现 , 作用后的菌体破损 , 菌体 内容物漏出。结论 关键词
杀灭塑料表面金黄 色葡 萄球 菌并使菌体破坏 , 证 明杀 菌效果的可靠性 。
c e l l c o n t e n t .Co n c l u s i o n T h e DBD ir a p l s ma a C n a k i l l S .a u r e u s e ic f i e n t l y i n s h o r t t i me nd a c a n c a u s e b a c t e i r a l c e i l s
a g e o f 1 5 0 V, s u p p l y c u r r e n t o f 0 . 5 0 A, a i r g a p o f 5 mm nd a t r e a t me n t t i me o f 6 0 S , t h e k i l l i n g r a t e c o u l d r e a c h o v e r
9 9 . 9 %. r h e es r u l t o f S E M s h o w e d t h e c r a c k o f c e l l w l a 1 ( c e l l me m b r a n e ) . t h e c h a n g e o f c e l l p e r m e a b i l i t y nd a t h e l e a k o f
中国消毒 学杂志 2 0 1 5年第 3 2卷第 9期
・ 8 5 3・
【 论 著】
常 压介 质 阻挡 放 电空 气 等 离 子 体 对 金 黄 色 葡 萄球 菌杀 灭 效 果 及 机 理 研 究
张 铮, 岳 永 杰
( 陕西省疾病预防与控制 中心 , 陕西西安 7 1 0 0 5 4 )
ma o n S t a p h y l o c o c c u s a l l , r e s .M e u t h o d s T h e c a r r i e r q u nt a i t a t i v e b a c t e r i c i d a l t e s t wa s u s e d t o o b s e r v e t l l e k i l l i n g e f e c t o f
摘要 目的 观察常压介质 阻挡放 电低温 空气 等离子体对 金黄 色葡 萄球菌 的杀灭效 果及其 杀菌机 理 。方法 采
用载体定量杀菌试验和扫描 电镜技术 , 对该等离子体空气 消毒装 置杀灭金黄色葡萄球 菌的效果及 作用后菌体 超微
结构进行观察 。结果
该常压介质放 电空气 等离子体消毒装置 以空气为载气 , 能够在 电源电压 1 5 0 V, 电流 0 . 5 A, 本研 究 常压 介质 阻挡放 电空气 等离子体 装置 能快速
D B D a i r p l a s m a o n S .a u , r e s u o n p o l y ( t e t r a f l u o r o e t h y l e n e )( P T F E) . 1 1 l e u l t r a —s t r u c t u r e o f b a c t e i r a w a s t e s t e d b y s c a n . n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y( S E M) .R e s u l t s Wh e n t h e b a c t e i r a o n P r r F E w a s e x p o s e d t o t h e D B D i a r p l a s ma a t s u p p l y v o l t -
A b s t r a c t 0 b j e c t i v e T o o b s e r v e t l l e b a c t e i r c i d l a e f e c t s a n d m e c h a n i s ms o f d i e l e c t i r c b a r r i e r d i s c h a r g e( D B D)a i r p l a s .
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