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《第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集》2017年
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大气压冷等离子体在生物过程强化领域的应用

董晓宇  
【摘要】:大气压冷等离子体是除固体、气体、液体之外的第4种物质,由于其具有低温甚至接近室温,高效性、无毒性、前期投入少、操作简单、低能耗等优点,被科学界认为是新一代最有前途的绿色技术之一。目前,大气压冷等离子体被广泛地应用于环境科学、能源与材料科学、微电子、医学和生物学等诸多领域。我们前期科学发现表明,大气压冷等离子体能够促进克雷伯氏菌快速生长和提高其生产1,3-丙二醇能力。本研究中,我们将大气压冷等离子体作为一种新型生物过程强化技术,用于强化生物体的生物化学过程,并对其强化机制进行研究。我们以克雷伯氏菌、酿酒酵母和蓝莓为研究对象,通过生物化学技术、分子生物学技术、荧光探针技术、等技术,明确大气压冷等离子体强化微生物发酵的生物学机制,即大气压冷等离子体通过改变细胞膜电位-膜通透性-钙通道-钙信号-质子泵-辅因子-关键酶活性-碳代谢流的通路强化发酵的生物学机制;通过发射光谱技术、分析化学技术等,明确大气压冷等离子体生物强化技术的物理化学机制,即等离子体活性因子在气相介质、液相介质、气液界面,三项中产生机制和长效机制;通过微生物学技术、分子生物学技术、分析化学技术、生物化学技术等技术,明确大气压冷等离子体强化蓝莓果实品质的分子生物学机制和生物化学机制,即大气压冷等离子体通过改变鸟嘌呤分子结构,断裂DNA双螺旋链,抑制或灭活微生物生长,从而降低腐烂率,延长蓝莓货架期的分子生物学机制;大气压冷等离子体提高蓝莓抗氧化力和蓝莓营养品质的生物化学机制。我们研究结果表明,大气压冷等离子体可以作为一种新型生物过程强化技术,用于微生物发酵能力的强化和高经济价值水果贮藏期果实品质的强化。该项研究理论和应用是大气压冷等离子体技术在低温等离子体技术领域的一个纵、深、广的拓展。

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