等离子体中含有多种化学活性物质,可与微生物细胞膜表面物质结合反应,产生物理和化学变化从而起到灭菌效果
在其电离过程中可产生大量微小活性物质,尽管这些活性物质很快就会消失,但在短时间内依然能够对生物体结构及活性造成破坏,已有研究表明,低温等离子体可快速杀死细菌和病毒
01 灭菌原理
等离子体之所以能将物体表面的微生物杀灭,是因为在一定距离内高频电磁场所产生的高能粒子*自由基*紫外线等因素共同作用于微生物的结果
根据分子生物学研究得知,细菌及病毒膜表面均带正电,膜上的电荷正常分布有利于细菌*病毒对营养物质的吸收,但当膜上电荷受到带电粒子干扰,膜上的电荷不能正常分布,进而打破细菌或病毒的正常生理活动导致细菌*病毒死亡。
等离子体中的活性粒子撞击微生物细胞膜,当活性粒子量达到一定数目即可穿透细胞膜,与内部的蛋白质*核酸等物质发生化学反应,破坏细胞电解质平衡,甚至渗透到细胞内部击穿细胞核导致细胞死亡。
也有研究表明,等离子体场中产生的粒子作用可使泄漏的蛋白质和核酸挥发,此外,产生等离子体过程中还会产生紫外线,核酸吸收这种高能紫外光子而被破坏,但在距离30cm远后,紫外线的杀菌作用显著下降,自由基则成为主导作用,破坏细胞膜中多不饱和脂肪酸导致细菌死亡
02在医疗上的应用
等离子体消毒灭菌技术应用于不耐高温的医疗物品和医用器材的消毒灭菌)例如检查身体的用具,塑料*橡胶高分子材料,以及呼吸科不耐热器材设备等,这种技术提高医用器材寿命的同时,也降低了一次性医用物品的污染
03在治疗上的应用
等离子体不但可以杀灭皮肤上的病原微生物,不会产生过敏反应,而且还能促进皮肤再生起到美容效果。因此,等离子体在化妆品生产和美容领域也很受欢迎,其原理是刺激皮肤产生胶原蛋白*促进新细胞分化,让皮肤细胞及时得到更新。
04抑制真菌
研究发现,等离子体对人类皮肤的主要致病真菌,即红色毛癣菌*指间毛癣菌*石膏样小孢子菌等都具有显著抑制作用,且红色毛癣菌和指间毛癣菌对等离子体较为敏感。
等离子体在食品领域中的应用
低温等离子体还能杀死牛奶和果汁中的部分大肠埃希菌*沙门菌。等离子体消毒杀菌技术能有效*快速降低食品中病原菌的数量,使食物中的含菌量降低而不能致病,降低了食源性疾病的风险,增加食品安全*延长食物的保存时间。此外,等离子体还可用于净化水)一般使用次氯酸钠净化水,当加入的次氯酸钠量不够起不到净化作用,过量则会因次氯化钠过剩导致腐蚀铁水管风险)臭氧净化水是一种去除饮用水中有机物的常用方法,比氯更健康环保,通过介质阻挡放电装置产生等离子体和臭氧。
等离子体在农业领域中的应用
科学家们加快研究,发现等离子体中的多种粒子共同作用可缩短种子出芽时间,提高出芽率,使农作物抗旱*抗病性增强*生长旺盛,解决产量低下的问题.等离子体处理后的大豆平均产量每公顷达2800KG,大大提高了大豆的生产量。等离子体处理水可用作肥料且具有很强的杀菌作用,这是由于产生了强而短暂的活性氧,促进植物生长的同时将植物体上的病原体杀灭
用等离子体处理水培育绿豆种子和黄豆种子,提高了种子的发芽率和发芽速度,并且能够提高黄豆芽中抗坏血酸的含量,但是对豆芽的蛋白质含量没有显著的影响。
也有研究表明,低温等离子体技术已被确定为是畜牧业中的一种有效*低成本*无毒净化灭菌方式,用于处理牲畜食用水*食物和处理工具表面*动物养殖废物,减少因动物感染病原微生物引发的瘟疫,减少经济损失。
等离子体消毒灭菌技术在医学领域可减少医护人员的工作负担,提高医学器材的使用寿命;
在食品行业增加食品的安全性,减少化学添加剂的使用;在
农业生产方面可作为肥料,促进农作物生长同时还可作为杀菌剂杀灭病原微生物,防害虫侵犯)
对于不耐高温灭菌的器具,可结合部分化学试剂达到更好的消毒效果,如过氧化氢等离子体
等离子体因具有有效*绿色*环保的杀菌优势,其必将成为新一代消毒灭菌的方法并被广泛应用