频率及电压对高压脉冲电场提高陈年棉种活力的影响

为研究不同频率脉冲电场对陈年棉种活力的影响,该文利用高压脉冲电源和弧形电极-平板组成的电场系统在极间距离为50 mm、电压分别为16和20 kV条件下对陈年棉种在不同频率(1、5、10、20、50 Hz)下进行了电场处理,处理时间为40 s。结果发现,频率为10 Hz时,陈年棉种的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标与不做电场处理对照相比都有明显提高,且都达到极显著差异(P0.01),16比20 kV条件下的处理效果更好,达到显著性差异(P0.05)。试验结果表明,电场频率对棉种活力指标的影响是存在的,且对各指标的影响趋势是一致的,即在一定处理条件下(电场强度与处理时间)可以找到一个较优频率范围,对种子活力提高达到最大,且该试验研究结果能够为后续种子电场处理提供参考。     

极低频脉冲电场与高压静电场对作物种子萌发影响的差异

为了明确基于极低频脉冲电场(pulsed electric field,PEF)的种子处理技术与基于高压静电场(highvoltage electrostatic field,HVEF)的种子处理技术的有效性及其差异,研究了极低频PEF和HVEF对绿豆生长的影响。结果表明,极低频PEF处理对绿豆幼苗的质量、芽长和根长都有明显的促进作用,相同强度的HVEF处理对绿豆幼苗的根长生长有一定促进作用,对芽长的影响不显著。机理研究显示,极低频PEF和HVEF处理均对萌发绿豆的氧化代谢和蛋白质代谢有一定影响,在种子萌发初期,极低频PEF处理促进了种子储藏蛋白的分解,在后期促进了新蛋白的合成,HVEF处理则对萌发后期的蛋白合成有一定促进作用。研究还发现,极低频PEF和HVEF均可通过诱发超氧阴离子自由基激活种子超氧化物歧化酶(SOD)活性,促进过氧化物酶(POD)的合成,但是,极低频PEF对SOD和POD的影响大于HVEF。讨论了极低频PEF和HVEF对绿豆萌发影响差异的原因。     

极低频高压脉冲电场生物学效应仪的设计与应用

为开展极低频高压脉冲电场生物学效应的研究,设计了基于植物本征电位波动的极低频高压脉冲电场生物学效应仪,该系统可以产生幅值高压在6～20kV、输出频率在0.1～15Hz范围内数字式可调的极低频、宽脉宽、上升前沿陡的高压脉冲。用100kV/m、1Hz、80ms脉宽的极低频高压脉冲电场处理萌发中的绿豆和玉米种子,发现极低频高压脉冲电场对绿豆和玉米种子的发芽和生长具有较强的促进作用,说明基于植物电位波动的极低频高压脉冲电场具有明显的生物学效应,研究结果可为极低频高压脉冲电场生物学效应的深入研究提供参考。     

高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙工艺优化

为了提高鱼骨钙的提取效果,利用高压脉冲电场从淡水鱼骨中辅助提取鱼骨钙制备高钙鱼骨水解液。单因素试验和二次通用旋转组合设计试验表明,脉冲数、电场强度、柠檬酸与苹果酸比对鱼骨钙的提取率影响显著;建立鱼骨钙提取率与各影响因子间关系的回归数学模型;确定了高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙的最佳工艺参数为电场强度为25kV/cm、脉冲数为8个、柠檬酸与苹果酸的质量比为1:1g/g、酸料比为1:1g/g、水料比为12:1mL/g,此时处理4g鱼骨粉所得的鱼骨水解液中钙提取率达84.2%。与超声波辅助提取鱼骨钙对比试验表明,高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙的得率较超声波辅助提取提高了17%,且其耗时短。该研究可为高压脉冲电场辅助提取鱼骨钙深入研究及其高钙鱼骨口服液的研制提供借鉴参考。     

脉冲电场促进黑曲霉生长提高产酶活性

为了探讨脉冲电场对黑曲霉生长和糖化酶活性的影响,研究采用响应面法设计脉冲电场工作参数(脉冲强度5～15 kV/cm、脉冲持续时间10～100μs和脉冲数50～99)并对黑曲霉孢子悬液进行处理和培养。结果表明:脉冲强度显著(P0.05)影响菌丝干质量和产糖化酶能力,当脉冲强度为12.975 kV/cm、脉冲宽度为54μs和脉冲数为66,黑曲霉的菌丝干质量和糖化酶活性分别为28.05 mg和18.01 U/mL,比对照(未采用脉冲处理)提高了68.27%和14.71%;酯酶同工酶分析未显示出PEF对黑曲霉有诱变作用,但PEF处理明显刺激了黑曲霉孢子萌发,使孢子萌发率增加了77.8%～231%。该研究为黑曲霉菌等霉菌生物学性能的提高及其在实际生产中的应用提供理论依据。     

高压脉冲电场技术提高红松籽抗氧化肽活性

为了研究用高压脉冲电场技术(pulsed electric field,PEF)提高红松子抗氧化肽活性的效果,该文以分子量1~3k Da的红松籽多肽为试验原料,以2,2-二苯基-1-苦基肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl,DPPH)清除率为衡量指标,借助单因素和响应面试验设计方法,优选高压脉冲电场技术处理红松籽抗氧化肽的最佳工艺参数。研究发现,当电场强度11.5 k V/cm,脉冲频率1 500 Hz,流速4.8 m L/min时,PEF处理的红松籽抗氧化肽粉的DPPH清除率为86.93%±0.31%,比未经PEF处理的DPPH清除率68.16%±0.25%,提高了18.77%;通过中红外色谱技术(mid-infrared spectroscopy,MIR)分析了最佳PEF处理的1-3 k Da红松籽抗氧化肽粉,发现其二级结构中R2C=CH2键和-CH3发生改变,研究结果为探究PEF技术提高抗氧化肽的机理提供参考。     

用高压脉冲电场杀细菌孢子

在高压脉冲电场中，大部分细菌孢子能被杀死。其效率与脉冲电场处理参数有关，处理时间长，杀死的孢子数多；脉冲频率与脉冲宽度均对处理结果有影响     

高压脉冲电场结合冷冻浓缩生产浓缩绿茶汤工艺优化

为解决茶饮料生产过程中因热力加工导致茶叶香气物质损失的关键难点问题,寻找一种保留香气成分的低温加工新技术,采用高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF)和冷冻浓缩分别对茶汤进行提取和浓缩,得到最佳工艺参数,并用气相色谱-质谱(gas chromatograph-mass spectrometer,GC-MS)与固相微萃取(solid-phase micro-extraction,SPME)相结合的方法测定高压电场提取的茶汤与热水浸提的茶汤以及冷冻浓缩得到的浓缩茶汤与真空蒸发浓缩得到的浓缩茶汤在香气成分方面的差异。试验结果表明:脉宽2.5μS时,PEF技术生产绿茶汤的适宜条件为料液比1:30、电场强度35 kV/cm、脉冲个数8个、脉冲频率2 700 Hz;以4℃的溶液初温、150 r/min的刮刀转速、冷媒温度为-15~-18℃条件浓缩效果最佳;香气成分分析表明PEF集成冷冻浓缩比真空蒸发浓缩更能保留茶汤的香气成分。研究结果可为高压脉冲电场及冷冻浓缩的应用提供技术依据。     

高压脉冲电场杀菌技术研究现状及发展

高压脉冲电场杀菌能保持食品的原有风味，具有处理时间短、能耗低的特点。该技术有望取代或补充热杀菌技术，是杀菌技术的前沿课题。该文综述高压脉冲电场对细胞膜、食品中成分的影响，以及其在食品工业中的应用现状及展望。     

高压脉冲电场对鱼骨液物理状态变化的影响

为了研究高压脉冲电场(high intensity pulsed electric fields,PEF)作用对物质物理状态变化的影响,该试验以鱼骨液为研究对象,采用质构仪分析测试的方法,研究PEF作用下鱼骨液的流变学性质。通过主成分分析法确定PEF下鱼骨液物理状态变化的综合指标公式,通过单因素试验和Box-Behnken中心设计法得出PEF作用鱼骨液最佳参数:液料比9.81 m L/g、场强23.10 k V/cm、脉冲数10,综合指标达到2.3312,此时鱼骨液的物理指标分别为第一压缩功1.2 N,第二压缩功1.3 N,内聚性1.21,弹性9.25 mm,胶着性0.11 N,说明经过PEF处理,鱼骨液在第一循环和第二循环内获得指定形变所需要得能量增加,样品弹性增加,组成样品结构的内部键力降低,综合各物理状态指标的变化,说明PEF处理后的鱼骨液物理状态得到了明显改善(P=0.001210.01),因此高压脉冲电场技术可以应用于鱼骨液的加工处理。     

优化高压电场处理提高高粱种子活力

为了探讨高压电场处理对高粱种子萌发活力的影响,以晋杂122#高粱种子为试材,采用种子发芽试验、生物化学分析及二次通用旋转组合设计相结合的方法,研究电场强度和处理时间对高粱种子的活力指数和内源赤霉素(gibberellin,GA)含量的影响,通过建模分析,寻求高压电场处理条件的优化方案。结果表明:不同高压电场(high voltage electric field,HVEF)处理对高粱种子活力指数和内源GA含量影响均达到显著水平(P0.05);二因素对高粱种子的活力指数和内源GA含量影响效应顺序为电场强度处理时间;电场强度和处理时间对高粱种子活力指数和内源GA含量影响有阈值效应;二因素耦合效应对高粱种子的活力指数的影响呈现负交互效应,对内源GA含量的影响表现出正交互效应,且交互效应显著(P0.05),二因素交互作用对内源GA含量影响大于对种子活力的影响;经模型寻优,同时满足活力指数≥14.25、内源GA质量分数≥11.55 ng/g的优化方案为:电场强度485.53~605.38 k V/m,处理时间31.41~48.99 min,在此基础上,进一步确定优化条件为:电场强度500 k V/m,处理时间36 min,经试验验证,高粱种子活力指数和内源GA质量分数理论值15.50、14.92 ng/g,与实测值(15.38±0.18)、(14.85±0.13)ng/g基本一致,进一步验证了方案的可靠性。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

高压电场下玉米的干燥特性

玉米刚收获时含水率一般超过18%,为了能够安全存储必需将含水率降低到14%以下,因此干燥是玉米生产加工中不可缺少的工序。该文利用高压电场干燥技术,以玉米为对象研究了物料厚度、针电极密度对干燥特性的影响,并与自然通风干燥对比分析了高压电场干燥玉米的脱水速率和含水率的变化。结果表明:高压电场干燥时,当针电极密度在113~283根/m2范围内时,脱水速率随针状电极的密度的增加呈先增大后减小的趋势,针电极存在一个较佳密度170根/m2;而物料堆积厚度对高压电场干燥的影响较小,当物料堆积较薄(d=0.8 cm),含水率为36.7%时,电场脱水速率是对应自然通风脱水速率的2倍,干燥时间是自然通风干燥的50%;但当物料的堆积厚度较大(d=1.9 cm),含水率为20%时,电场脱水速率是对应自然通风干燥的6.5倍,可节省85%的干燥时间,当物料的堆积厚度大于3.6 cm时,水分的自然蒸发对电场干燥的影响可忽略;高压电场干燥的能量利用率不低于9.3%,是热风干燥的10余倍。因此高压电场干燥适用于厚物料层的干燥,不仅节能而且还能有效减少晾晒场地和工作量,提高干燥效率。研究结果可为玉米等粮食作物的高效节能干燥提供参考。     

优化高压电场处理对谷子种子萌发期内源激素的影响

为了探讨高压电场处理谷子种子内源激素含量动态变化对其萌发活力的调控影响,以农大八号谷子种子为试材,运用二次通用旋转组合设计与主成分分析相结合的方法,建模寻优。在优化电场处理条件下,研究种子萌发过程中内源激素含量动态变化。结果表明:高压电场处理谷子种子显著影响其萌发活力(P0.05);模型决定系数R2为0.979 2,表明模型拟合较好;模型耦合效应表明,高压电场处理谷子种子存在阈值效应,且电场强度影响效应大于处理时间;模型解析得到高压电场优化条件为电场强度340 k V/m,处理时间14 min。谷子种子萌发期内源激素含量动态变化结果表明,优化电场处理条件诱导吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)和赤霉素(gibberellin,GA)含量增加,抑制脱落酸(abscisic acid,ABA)含量增加;种子萌动前后,内源IAA、GA迅速上升、ABA快速下降,ZR在萌动时也达到极值,有利于胚根突破种皮,促进种子的萌动;GA/ABA、IAA/ABA、ZR/ABA比值处理均高于对照(未经电场处理),表明高压电场处理谷子种子后内源激素比值的变化是种子萌发活力提高的诱因,胚根达种子的2倍长后,GA/ABA、IAA/ABA比值都呈现增大趋势,表明幼苗生长与其调控密不可分。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

电场对作物种子影响有效性的综合评价方法

针对电场对作物生物效应的影响,利用数据包络分析的有关理论,给出了用于综合评价电场强度对作物生物效应影响的非参数方法和相应的数学模型,提出了用于生物效应-电场强度影响有效性分析的图形法和表格法,为探讨不同外部条件对作物综合生物效应的影响程度以及在不同电场强度下某一生理指标与综合生物效应之间的关系提供一种有效的分析工具.并应用该方法对不同电场强度对小麦种子幼苗形态指标株高、根长、鲜质量、干质量及生理生化指标POD、SOD、MDA的影响进行综合评价.结果表明:不同电场处理条件对小麦幼苗生长及生理生化过程产生不同影响,在0.5～6.0 kV/cm场强范围,随电场强度增加,生理指标呈振荡性变化,且2.5 kV/cm和4.0 kV/cm场强为最佳处理条件.     

电晕场与介电分选提高水稻种子活力

为研究电晕场和介电分选对水稻种子活力的影响,该文利用弧形芒刺电极与下极板形成的电晕场对水稻种子在不同高压下进行处理,处理时间为4 min,结果显示,处理后水稻种子的活力有显著提高,并在17500 V （DC）时取得较优值;利用介电分选机在不同的分选电压下对水稻种子进行介电分选,选滚筒转速为25 r/min,结果发现,分选机对水稻种子有较好的分选效果,并且当分选电压为4000 V（DC）时,分选获得的 I 级水稻种子的活力最高。在上述最优条件下,先利用电晕场对水稻种子进行电晕场处理,再利用介电分选机对电晕场处理后的水稻种子进行介电分选,结果表明：水稻种子的各活力指标均高于只进行分选时的活力指标,其中Ⅱ级和Ⅲ级种子的活力指标有明显的提高,且Ⅱ级种子的活力指标较对照有显著提高（P＜0.01或0.05）,这也说明电晕场处理对低活力种子效果较好。同时,通过记录水稻种子每天的发芽数发现,电晕场处理和介电分选都能使水稻种子约提前1天发芽。这对后期研制电晕场与介电分选组合处理机提供了数据支持。