等離子體活化水清洗技術原理及其應用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-11-16

等離子體是除固、液、氣物質外的第四種狀態，是由中性氣體在大氣或低壓下通過放電、電暈放電、介質阻擋放電、微波、射頻波或滑動電弧放電產生的激發或未激發的分子、原子、自由電子、具有正負電荷的離子以及自由基等的集合體。等離子體活化水（plasma active water，PAW）是通過冷大氣等離子體（cold atmospheric plasma，CAP）處理水，操作過程中控制其電壓、載氣、溫度、脈沖或頻率而生成的。與未經處理的水相比，PAW具有較低的pH值、較高的電導率和較高的氧化還原電位。

等離子體活化水清洗技術原理

等離子體暴露于水中后產生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮（reactivenitrogenspecies，RNS）是PAW中破壞細菌的關鍵成分。其中，ROS包括·OH、H₂O₂、O₃、單線態氧（¹O₂）和O₂^-·等，被認為是主要的殺菌劑，可通過破壞細胞壁、細胞膜，并進入細胞造成內部成分的損傷而使微生物致死。RNS包括NO₂、NO₂-和NO₃-等，能在水溶液中形成HNO₂、HNO₃，可導致水溶液酸化而使微生物失活。此外，活性氧和活性氮的協同作用也是等離子體滅菌的重要機制之一。

等離子體活化水清洗技術應用

由于具有非熱、能耗低、抗菌效果好、無化學殘留及無二次污染等特點，PAW處理在食品清洗減菌方面受到了極大的關注。研究表明，低溫等離子體活化水能在消除農產品微生物污染的同時維持農產品品質。等離子體活化水處理可使生鮮黃魚和雞蛋表面腸炎沙門氏菌明顯減少但不影響其理化指標及感官特性。等離子體活化水處理可顯著減少綠豆芽上的酵母菌和霉菌，并維持綠豆芽的抗氧化能力、感官特性以及總酚含量和類黃酮含量。研究還表明，使用等離子體活化水清洗楊梅，可使楊梅貯藏期間的微生物數量減少1.1lg（CFU/g），且在貯藏期間楊梅的硬度、顏色等感官指標明顯優于未處理組。

操作條件（如電壓、放電時間）、處理時間、微生物和農產品種類等是影響等離子體活化水減菌效果的重要因素。使用電壓分別為6、8、10kV的條件下生成的等離子體活化水清洗蘋果，蘋果表面需氧菌減少量分別為0.37±0.03）、（1.05±0.07）、（0.28±0.04）lg（CFU/g），由此可見只有最適合的電壓才會得到最好的減菌效果。激活放電時間越長，等離子體活化水對草莓表面清洗減菌的效果越好。還有研究表明等離子體活化水處理黃魚，黃魚表面沙門氏菌隨處理時間的延長而減少。與表面不平整的農產品相比，表面光滑的農產品上的微生物種群更容易被滅活。

為了提高保鮮的綜合效果，生鮮農產品的清洗減菌技術正由單一技術向多種技術相結合的復合型技術發展。盡管各類新型綠色清洗減菌技術都具有安全、低毒的特點，但不同類型的清洗減菌技術也存在一定的短板，比如物理清洗減菌技術具有減菌效果較差的問題，化學清洗減菌技術存在影響農產品風味的缺點，生物清洗減菌技術減菌穩定性差并有可能改變農產品風味。此外，不同種類農產品也因特性差異需要特定的清洗減菌技術，以達到高效減菌和食品品質保持的目的。因此復合型清洗減菌技術的應用需求不斷增加，物理、化學或生物技術的結合將是農產品表面清洗減菌技術的未來發展趨勢。

蒸餾水通過等離子體放電區域后產生等離子活化水,其中含有各種帶電粒子,自由基,活性氧等活性成分,能破壞微生物的脂質、蛋白質、DNA等,從而具有殺菌效果。利用這一特性,低溫等離子體技術被逐漸運用到食品保鮮領域,取得了良好的防腐保鮮效果,成為有潛力的綠色環保保鮮技術。