放電殺茵技術是一種利用電壓瞬間發生變化而對細菌產生不可逆損失，進而導致死亡的一種非熱殺菌技術。放電殺菌特別符合疫苗製備過程中的抗原滅活，利用放電殺菌具有①時間短；②升溫小；③對環境、對人類安全等特點，抗原為人類提供真正的綠色食品。
基本介紹
- 中文名：放電殺菌
- 外文名：Discharge sterilization
技術機理,套用研究,展望,
技術機理
強電強通透殺菌效應
利用強電場所引起的微生物細胞的穿孔效應來殺菌。由於微生物細胞膜的外表面和膜內具有一定電勢差，當一個外部的電場加到細胞兩端時，會使細胞膜內、外電勢差增大，細胞膜的通透性劇增，細胞膜上會出現許多小孔，產生不可逆的損失，導致細胞不可逆破裂和最終死亡。
強烈衝擊波殺菌效應
當液體物料中產生脈衝放電時，儲能系統(例如儲能電容器組)把儲存的大量能量在瞬間釋放出來，液體介質被擊穿而形成放電通道，產生極大的脈衝衝擊電流，使細菌細胞膜破裂、壓碎、死亡。
脈衝放電化學殺菌效應
液體物料中在脈衝放電時產生的化學效應也強化和加速了細菌的死亡。由於脈衝放電的大電流及由此而產生的強磁場作用、電解電離作用，在液體物料中會產生許多電漿和基本粒子，如激勵狀態下的H、0H、H20離子團、O、H原子、O2、H2、臭氧分子、光子等。它們在強電場的作用下極為活躍，有些基本粒子還能穿過已提高通透性的細胞膜而與細胞膜內的生命物質如蛋白質、核糖核酸等相結合，使之變性，死亡。
電離作用
在外加電磁場的作用下，電解質電解出陰、陽離子。這些陰、陽離子在強電磁場的作用下極為活躍，穿過本來就已經提高通透性的細胞膜，與微生物內的生命物質如蛋白質、RNA作用，因而阻斷了細胞內正常化反應和新陳代謝的進行。
套用研究
國外對於放電殺菌的研究
國外對放電殺菌效果進行了廣泛的研究。早在1879年Cohn和Mendelsohn就發現溶液中的電場能殺滅細菌。自從Sale A J H等發現高壓脈衝電場有殺菌作用以來，許多研究者對此表現出濃厚的興趣。1992年Jayarameta S等套用高強度脈衝電場抑制短乳桿菌，得出細胞破壞是由於強電場導致的細胞壁破裂的結論。Elez-Martinez P等對果汁中的啤酒酵母用高壓脈衝電場進行處理，對產生高壓脈衝電場的參數(電場寬幅，處理時間，脈衝極性，頻率，脈衝寬幅)進行了評價，並且與巴氏消毒法進行了比較。結果表明，高壓脈衝電場對啤酒酵母的殺滅很有效。Garcia D等對兩株革蘭陽性菌(枯草芽孢桿菌和李斯特菌)和6株革蘭陰性菌(2株大腸埃希菌，1株假單胞菌，2株沙門菌，1株小腸結腸炎耶爾森菌)用脈衝電場處理後的亞致死情況的檢測，發現革蘭陽性菌在pH7．0的情況下對脈衝電場具有一點抵抗力，而革蘭陰性菌在pH 4．0的情況下對脈衝電場的抵抗力更大一些。。Nuccitelli R等用高壓脈衝電場對17隻動物黑色素瘤引起腫瘤供血障礙的患者進行了治療，經過47 d的治療後，在未來的4個月，這些黑色素瘤沒有出現復發現象。
國內放電殺菌的套用研究
國內對於放電殺菌相對起步較晚。陳健對脫脂乳中的大腸埃希菌用高壓脈衝電場進行處理，發現用22．5 kV/cm的電場、脈衝數為50次，能使脫脂乳中的99%的大腸埃希菌失活。殷涌光等套用高壓脈衝電場非熱殺菌技術對原料乳進行預處理，發現原料乳的細菌總數隨電場強度、脈衝數、初始溫度的增加而降低，隨流速的增加而升高。當出口溫度為20℃，電場強度E等於50 kV/cm，脈衝頻率為1 000 Hz，流速為20 mL/min時，能使其菌落總數降低2．6個數量級，從4級原料乳提升至1級原料乳，而不改變其營養結構和風味。周媛等將高壓脈衝電場套用於全蛋液的殺菌，結果表明，在蛋液流動性較差，極易變性且高導電率的情況下，將接種大腸埃希菌或沙門菌的全蛋液置於脈衝電場中進行殺菌，最佳處理工藝為脈衝電場強度17.8 kV/cm，脈衝寬度為2 μs，每秒400個脈衝、處理時間、處理溫度、流體性質及微生物綜合作用的結果。
展望
放電殺菌的特點，特別符合疫苗製備過程中抗原滅活。但是到此為止，國內外還沒有這方面的相關報導。如果利用高壓脈衝對病原體進行滅活後仍然具有免疫力，那么這將有可能會對抗原的滅活技術帶來一場革新。因為利用脈衝電場殺菌具有很多優點：①時間短。一般為μs～ms級，處理過程中的能耗很低。每噸液態食品滅菌耗電約為0．5 kwh～2．0 kwh，是高溫殺菌能耗的千分之一。對於對付突發的傳染病，快速製備滅活疫苗節省了時間，抓住有利時機，防止傳染病的擴散。②升溫小。一般的脈衝放電殺菌時的升溫幅度小於5℃，這有利於病原體表面抗原不會因為熱而變性而失去活性，使滅活的病原體具有免疫原性。③對環境、對人類安全。使用高壓脈衝電場技術殺菌，不會造成化學物質在動物體內的殘留，不會對環境造成污染，從而為人類提供真正的綠色食品。
