脈沖電場(chǎng)殺菌消毒
最早使用射頻電場(chǎng)，由于電場(chǎng)<2 kV/cm，不能致死細(xì)菌。1967年，英國(guó)發(fā)現(xiàn)25 kV/cm直流脈沖能有效致死營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌和酵母菌。電解產(chǎn)物和水溫升高都不是致死原因，滅活率由電脈沖寬度和數(shù)目的乘積及水中電場(chǎng)強(qiáng)度決定。各種細(xì)菌對(duì)電場(chǎng)具有不同的敏感度，其中酶母菌比營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌更敏感，細(xì)菌的芽孢忍耐電場(chǎng)高達(dá)30 kV/cm。實(shí)驗(yàn)觀察到了血紅細(xì)胞和原生質(zhì)的溶解，細(xì)胞間物質(zhì)的泄漏，大腸桿菌的失活以及β－半乳糖苷酸的松馳。推斷是電場(chǎng)使細(xì)胞膜的半滲透性壁壘功能產(chǎn)生了不可逆的破壞并導(dǎo)致細(xì)胞的死亡。
80年代后期以來(lái)，日本的研究比較活躍。Mizuno將酵母菌或桿菌散布在w(NaCl)=(1～3)%的溶液和去離子水中用不同的電極測(cè)試，線-圓筒電極能在線電極附近形成非常強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，而棒-棒會(huì)形成放電電弧，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，通過(guò)機(jī)械力毀壞細(xì)胞。細(xì)菌存活率大致遵循Weibull分布，即R=exp(-X.N.W)，R為存活率，N為脈沖次數(shù)，W為輸入能量，X為常數(shù)。不同類(lèi)型電極所需能量明顯不同。R<10－6時(shí)，線-圓筒電極需41.8～125.6J/cm3，板-板需>293J/cm3，棒-棒只需20.9～41.8J/cm3。計(jì)算與測(cè)試表明，電容儲(chǔ)存的能量與消耗在液體中的能量偏差<10%，即幾乎所有的貯存能量都被液體消耗，火花間隙和脈沖供能電路的能量損耗可被忽略。用平行板電極挖兩個(gè)小孔洞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用Um＝30 kV/cm的脈沖電場(chǎng)作用60～120次后，SVDV病毒滅活，能量輸入為181.5～365.1J/cm3。滅活后，SVDV蛋白質(zhì)外殼形狀不變，但是SVDV核中的RNA消失并可以觀察到顆粒狀空洞。EHV-1病毒也在同樣電壓下作用45次后滅活，可觀察到被破壞的DNA。
M.Sato認(rèn)為使用針板或棒-棒這類(lèi)不規(guī)則電極會(huì)發(fā)生電弧或火花放電并產(chǎn)生一些化學(xué)活性基。此時(shí)除物理效應(yīng)(電場(chǎng)或沖擊波擊穿細(xì)胞膜)外，還要考慮化學(xué)效應(yīng)殺死微生物。過(guò)氧化物等作用于生物分子，會(huì)破壞DNA，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。電弧放電發(fā)射的光譜分析可探測(cè)到-H基和-OH基的產(chǎn)生，通過(guò)分光光度計(jì)的吸收光譜探明了過(guò)氧化氫的存在。水的電導(dǎo)率對(duì)化學(xué)活性物種的形成也有影響，在一定電導(dǎo)率下可獲得-OH基和過(guò)氧化氫的最大質(zhì)量濃度。水中脈沖放電產(chǎn)生的-OH基對(duì)酵母菌的生存幾乎沒(méi)有危害。而過(guò)氧化氫能殺死酵母菌細(xì)胞，而且隨其質(zhì)量濃度的增加，細(xì)胞存活率按對(duì)數(shù)值線性下降。因此推斷過(guò)氧化氫是放電生成的唯一重要的殺菌氧化物。
使用高壓脈沖殺滅磷肥緩沖溶液中乳酸桿菌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)存活率隨著電場(chǎng)強(qiáng)度、處理時(shí)間和液體溫度的增加而下降，主要原因?yàn)殡妶?chǎng)使細(xì)胞壁破裂，而非歐姆熱效應(yīng)；新的殺菌方法使用了相對(duì)低的溫度和較短的處理時(shí)間，可降低液體食品營(yíng)養(yǎng)成份的損失，是一種極好的液體食品殺菌法。
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