摘 要

在现代食品工业中，传统的加热杀菌技术不仅能够有效杀死各种致病菌，而且可以准确控制工艺过程，但往往设备能耗较高，还会极大程度地破坏食品的品质。于是，新型的非热杀菌技术应运而生。

本课题旨在研究高压静电场的杀菌机制，主要结论如下：

高压静电场的杀菌机制和臭氧的产生有关，且臭氧浓度随着处理电压和处理时间的增大而增大，50 kV高压静电场处理4 min后的菌液产生的臭氧浓度为0.002 mg/L，80 kV处理4 min和20 min时的菌液中臭氧浓度分别为0.025 mg/L、0.06 mg/L；

经50 kV电场处理的菌液，与对照组相比，在260 nm和595 nm处的吸光度分别从0.082、0.685升高到0.093、0.769，显微观察结果显示处理前的革兰氏阳性菌株在处理后的革兰氏染色结果为阴性，试验结果提示高压静电场对细胞膜有一定的击穿作用，导致细菌体内的核酸、蛋白质泄露到菌液中，并改变了革兰氏染色反应的结果。

关键词：非热杀菌 高压静电 低耗能 臭氧 膜击穿

Research of High Voltage Electrostatic Field sterilization mechanism

ABSTRACT

In the modern food industry, not only can the traditional heat sterilization effectively kill a variety of pathogenic bacteria, but also can accurately control the process. However, energy consumption of the equipment is very high, and the food quality will also be destoryed drastically. And then, the new type of non heat sterilization technology arises at the historic moment

The paper aims at researching the streilization mechanism of High Voltage Electrostatic Field, and the main conclusions are as follows:

The sterilization mechanism of High Voltage Electrostatic Field has to do with the generation of ozone, and the concentration of ozone increased with the increase of the voltage and teratment time. Ozone concentration of 50 kV, treatment time 4 min is 0.002 mg/L, 80 kV, treatment time 4 min and 20 min are 0.025 mg/L and 0.06 mg/L;

Compared with controlled group, the absorbance of 50 kV at 260 nm and 595 nm are increased from 0.082 and 0.082 to 0.082 and 0.769. Microscopic observation of gram positive strains before treatment shows that gram staining result is negative after treatment.Test results indicate High Voltage Electrostatic Field has a certain breakdown on the cell membrane, resulting in nucleic acid and protein of bacterial leakaging to the bacteria liquid, and changing the result of gram staining reaction.

Key words: non heat sterilization; HVEF; low energy consumption; ozen; breakdown of cell membrance

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 非热杀菌技术 1

1.1.1 非热杀菌技术现状 1

1.2.1 常见的非热杀菌技术 1

1.2 高压静电雾化 2

1.2.1 高压静电雾化装置 2

1.2.2 高压静电雾化的机理 2

1.2.3 影响静电雾化的因素 3

1.3 高压静电的杀菌机制 3

1.3.1 电场对细胞膜的击穿作用 3

1.3.2 臭氧的强氧化杀菌作用 4

1.4 高压静电场杀菌机制研究的目的和意义 4

第二章 实验材料与方法 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 试验菌种 5

2.1.2 培养基 5

2.1.3 试剂 5

2.1.4 主要仪器 6

2.1.5 实验装置 7

2.2 实验方法 7

2.2.1菌种活化 7

2.2.2 高压静电场预处理 7

2.2.3 高压静电场处理 7

2.2.4 检测方法 7

2.2.5装置经济可行性分析方法 9

第三章 结果与分析 10

3.1 高压静电雾化效果 10

3.2 高压静电场对菌液中臭氧浓度的影响 10

3.3 高压静电场对细胞膜击穿作用效果分析 11

3.3.1 高压静电场处理后的菌液中可能溢出的蛋白质 12

3.3.2 高压静电场处理的菌液中可能溢出的核酸 12

3.3.3 高压静电场对细胞膜通透性的 13

3.4 高压静电雾化装置经济可行性分析 14

第四章 结论与展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 17

致谢 20

第一章 文献综述

1.1 非热杀菌技术

1.1.1 非热杀菌技术现状

加热杀菌在达到灭菌效果的同时往往会影响食品的感官品质和营养成分，如变色、变味、营养素损失等等。为了弥补传统加热杀菌的缺陷，一些新型的冷杀菌技术已经逐渐被应用到现代食品工业化生产当中，很多发达国家在食品非热杀菌技术领域也已经取得了重大的进展。

1.2.1 常见的非热杀菌技术

（一）紫外线杀菌

光线在波长4900到1700 A^。时具有很强的杀菌能力，2600 A^。时效果最佳。微生物在受到一定量的紫外线照射后，细菌体内的蛋白质会发生不可逆的变性，致使微生物衰亡。紫外线杀菌具有明显的经济实用、杀菌效果好的特点，但其穿透力差，只能作用在食品表面。目前多用于医学上空气消毒及部分饮料厂家用于消毒饮料用水，在固态及半流状食品杀菌方面基本未开发利用。

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