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高效低溫等離子體消殺滅菌技術(shù)及機理研究方面取得進展
2022年10月12日 13:21:52
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4379
該研究提供了一種高效利用低溫等離子體聯(lián)合等離子體活化水來提高真菌微生物殺滅效率的方法。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】等離子體在我們的眼中是一個十分“神秘”的存在，事實上，它其實只是宇宙中常見的一種物質(zhì)，例如太陽、恒星、閃電中都存在等離子體，它占了整個宇宙的99%。最常見的等離子體是高溫電離氣體，如電弧、霓虹燈和日光燈中的發(fā)光氣體，又如閃電、極光等。而在地球上，等離子體物質(zhì)遠比固體、液體、氣體物質(zhì)少，需要通過人工方式合成和應(yīng)用。
等離子體是由物質(zhì)微觀組成中的原子或分子被電離后形成的電中性氣態(tài)物質(zhì)，被認(rèn)為是物質(zhì)除固體、氣體、液體外的“第四態(tài)”。根據(jù)熱力學(xué)狀態(tài)的不同和粒子溫度的相對高低，等離子體可分為熱等離子體和冷等離子體。
冷等離子體又統(tǒng)稱為低溫等離子體，其含有“離子態(tài)的”高能電子、自由基等活性粒子，已被發(fā)現(xiàn)具備許多活化特性，并在低溫狀態(tài)下營造，可極大的降低成本，近年來低溫等離子體技術(shù)正被生物醫(yī)學(xué)、材料處理、能源轉(zhuǎn)化、環(huán)境治理、航空航天、農(nóng)業(yè)食品等眾多領(lǐng)域重視。
低溫等離子體中包含有大量帶電粒子(OH−、H3O+等)、活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、激發(fā)態(tài)的O2和N2，以及紫外線。除了紫外輻射殺菌作用外，這些高能電子及自由基等活性基團都有殺菌作用，對空氣中浮游菌、物體表面附著菌擁有良好的殺滅效果。
近年來，中科院合肥研究院智能所黃青研究員帶領(lǐng)課題組研究人員在低溫等離子體微生物消殺機理及應(yīng)用方面做了系統(tǒng)的研究工作。他們提出利用大氣壓低溫等離子體(CAP)射流和由此產(chǎn)生的等離子體活化水(PAW)相結(jié)合的滅菌處理方式，并以處理兩種典型真菌(酵母菌和黃曲霉菌)為例，深入研究了大氣壓低溫等離子體，等離子體活化水以及兩者聯(lián)合滅菌機理。
他們發(fā)現(xiàn)，等離子體與等離子體活化水聯(lián)合處理具有協(xié)同效應(yīng)，能夠有效提高殺菌效率。為了闡明這種協(xié)同作用機制，他們進一步研究了兩者產(chǎn)生的RONS(·OH，1O2，H2O2，ONOO-，NO2-，NO3-)情況，特別探討了不同處理方式下，胞內(nèi)各種RONS(·OH，1O2，H2O2，NO，ONOO-)變化情況。
研究發(fā)現(xiàn)，在單獨等離子體射流處理下，主要是ROS起作用，·OH和1O2能夠通過破壞壁膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致真菌失活；而單獨等離子體活化水并不能直接導(dǎo)致真菌壁膜損傷，但是容易導(dǎo)致真菌處于一種不可培養(yǎng)狀態(tài)(VBNC)。等離子體與等離子體活化水的聯(lián)合處理具有協(xié)同效應(yīng)，這是因為在第一階段等離子體處理下，真菌的壁膜結(jié)構(gòu)收到損傷；而在隨后的等離子體活化水處理中，更多的1O2和ONOO- 進入細(xì)胞，并對線粒體和能量代謝系統(tǒng)造成不可逆損傷，從而導(dǎo)致真菌失活。
該研究提供了一種高效利用低溫等離子體聯(lián)合等離子體活化水來提高真菌微生物殺滅效率的方法。相關(guān)研究成果已被國際著名期刊 Chemical Engineering Journal 接收發(fā)表。
(資料來源：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院)
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