低温等离子活化水的杀菌应用展望

低温等离子体技术是一种新型的非热处理技术，集物理效应、化学效应和生物效应为一体的杀菌技术。该技术是以空气为电离介质，在高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基以及高频电场的作用下，产生大量·OH、·HO2、·O等活性自由基和O3等物质，进而破坏微生物的细胞结构，起到广谱杀菌的作用。

杀菌的进阶应用：等离子活化水

在以空气为介质的杀菌过程中，电离气体的均匀性还不够理想，在处理多样性的食品时存在杀菌不彻底的情况。而水具有良好的流动性和均质性，通过低温等离子体对水体进行处理，其氧化还原电位上升、pH降低，使其成为一种活化水。等离子体活化水在杀菌方面的机理目前还不清楚，推测其与空气电离的方式一致，是通过羟自由基、超氧自由基等活性基团实现的。

研究指出，等离子体活化水具有广谱杀菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、致病菌等细菌都有很好的抑菌作用，其杀菌能力与菌种、制备工艺有关。

在菌种方面，其对革兰氏阴性菌的抑菌效果要好于革兰氏阳性菌，比如对金黄色葡萄球菌进行活化水杀菌处理时需要20min，而同样条件下对大肠杆菌只需要5min。在制备工艺方面，等离子体活化水的杀菌能力与处理水量成反比，与制备时间成正比，主要取决于水体中活性基团含量的多少。

等离子体活化水的技术探讨

对等离子体活化水的研究是建立在低温等离子体技术的基础之上，虽然目前低温等离子体技术方面已经有了长足进步，但还有很多难点、疑点没有解开，这就使得依托该技术的活化水更需要深入研究，其局限性仍非常突出。

等离子体活化水目前还存在以下几点问题：

1、机制不清，与等离子体空气电离类似，等离子体活化水的机制目前也不清楚，尤其是在具体的成分分析上较为模糊，过程不可控，对于多样化的食品类别缺乏模型支持；

2、安全性不明，目前的研究表明，等离子体活化水中可能有超氧自由基、过氧化氢、羟基及单线态氧四类活性基团，其杀菌过程中是否伴随着残留及其潜在危害目前还不清楚；

3、作用时间短，等离子体活化水的杀菌能力与储存时间呈反比，现制现用才能保证杀菌效果，在流水线上如何保证效率是个重要的难点；

4、应用成本高，等离子体发生装置本身成本不高，但对于场地和配套设施有一定要求，再加上现制现用的特点，其综合成本较高，不适于大规模应用。

虽然等离子体活化水还存在诸多不足，但在某些方面已经表现出很好的应用前景，比如污水处理。等离子体放电过程中产生的电能还能够打开一些物质的化学键，使其得到降解，在环保问题日趋严峻的当下，将等离子体应用在污水处理上具有重要的社会及生态意义。

同样的原理，我们也可以用于处理农药及有害物质残留，鉴于杀菌和除残留的优势，等离子体活化水在农产品果蔬保鲜加工方面表现出惊人的发展潜力。

提升农业产值

种子是农业的“芯片”，关系着中国人的粮食安全，对于农业现代化更是发挥着基础性作用。种子活力的降低仍是农业生产上的一大难题，种子预处理是提高种子活力的一条重要途径。

种子预处理具有提高种子的发芽率和成苗率、提高作物的产量、增加作物成熟及品质一致性等作用。等离子体活化水中的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）是打破种子休眠和调节种子新陈代谢的信使，ROS、RNS和植物激素协同参与了种子萌发过程中的信息传导过程。同时，RNS中的硝酸盐不仅是植物的主要氮源，也是调节植物新陈代谢和生长发育的信号，可以诱导植物叶片的扩张，并协调相关基因的表达。

目前，等离子体活化水在全国农业技术推广服务中心、中国科学院、中国农业科学院、西北农林科技大学及全国多省市农业科学院和农业技术推广中心等权威机构的共同努力下，应用农用等离子体制剂在20多种作物上进行多年、多地的田间试验、示范和推广，其结果非常理想。

但对于食品加工而言，杀菌技术领域将是等离子体活化水的重要应用领域，也是具有前景的应用方向。与传统杀菌方式相比，等离子体活化水具有杀菌效率高、杀菌能力强及广谱抗菌的优势，是潜在的新一代杀菌方式。

作者简介：

Huer，从事熟肉制品产品研发10年，糕点生产线产品开发3年。