高壓靜電場技術在植物生長與食品加工方面的應用進展

摘要""為研究高壓靜電場（High-voltage electrostatic field，HVEF）技術在植物生長與食品加工方面的應用現狀，本文綜述了該技術的應用進展。該技術具有綠色、節能和殺菌等特性，植物生長方面，HVEF對種子發芽、植物生長、發育和貯藏具有積極影響；食品加工方面，HVEF對食品殺菌、干燥以及凍結和解凍等方面具有較大的應用潛力，可減少食品中細菌的繁殖、提高食品干燥效率以及提高食品凍結、冷凍速率。結合當前HVEF發展趨勢，總結了該技術在多方面的研究進展和開發價值，為高壓靜電場技術的應用提供參考。

關鍵詞""高壓靜電場技術；植物生長；保鮮；節能

中圖分類號""S37 """"""文獻標識碼""A """"""文章編號""1007-7731（2025）04-0104-04

DOI號""10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.04.021

Application progress of high-voltage electrostatic field technology in plant growth and food processing

HUANG Jue """WANG Li """ZHANG Ying """WEI Shuyi

（School of Biology and Materials Engineering， Suqian University， Suqian 223800， China）

Abstract "To investigate the application status of high-voltage electrostatic field （HVEF） technology in plant growth and food processing， the application progress of this technology from the perspectives was reviewed. The technology has the characteristics of green， energy saving and sterilization. In terms of plant growth ， HVEF has a positive effect on seed germination， plant growth， development and storage. In terms of food processing， HVEF has great application potential for food sterilization， drying， freezing and thawing， which can reduce the proliferation of bacteria in food， improve the efficiency of food drying， and improve the freezing and freezing rate of food. Based on the current development trend of HVEF， the research progress and development value of this technology in many aspects have been summarized， providing a reference theoretical basis for the application of high-voltage electrostatic field technology.

Keywords "high-voltage electrostatic field technology; plant growth; preservation; energy conservation

高壓靜電場（High-voltage electrostatic field，HVEF）是一種新型的保鮮技術手段，具有高效、無毒和節能環保等優勢。該技術主要應用于果蔬保鮮、貯藏等方面。Wang等^[1]研究表明，適當的HVEF處理提高了陳年水稻種子的活力指數、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）的活性，改善了幼苗膜的滲透能力和脂質過氧化水平。Liu等^[2]研究發現，HVEF具有延緩組織衰老的能力，可抑制果膠酯酶活性、延緩水果果肉軟化。Bajgai等^[3]研究發現，高壓電場可延長余甘子果實貯藏時間，交流電磁場可使水果保持硬度和色澤，延長貯藏時間，此外，經電場處理的果實較未處理果實更加新鮮，其營養得以最大化保存。

朱瑩瑩^[4]研究表明，當溫度降至2 ℃時，采取HVEF處理葡萄，不僅能提升果實的柔韌性、維生素C和可溶性固形物的濃度，還能夠改善果皮顏色，減少掉粒率，進而延長果品保質期。此外，該技術還可減少儲存過程中的果梗褐變，使果品味道更加鮮美。胡燕等^[5]試驗表明，采用HVEF處理使用氣調包裝存放的蓮藕，能改善其維生素C濃度，抑制多酚氧化酶的活性，減少抗氧化應激，同時還能夠保持其柔韌性與pH，從而延長儲存期限。楊澤鵬等^[6]研究表明，HVEF能夠有效減緩萵筍的新陳代謝，提高其耐儲存性、耐腐蝕性、抗氧化性和抗病蟲害能力，從而延長其儲存時間。劉雪芳等^[7]研究發現，在儲存之前進行1.5 h的HVEF處理能夠明顯降低鮮核桃的呼吸強度，從而降低其氧化應激水平、增強SOD活性，可阻止POD和多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）的生成，并能顯著減少鮮核桃的腐敗率，從而達到良好的儲存效果。本文從植物生長和食品加工方面綜述了HVEF技術的應用現狀，為其在植物生長與食品加工上的應用提供參考。

1 在植物生長發育中的應用

1.1 種子發芽

鄧紅梅等^[8]研究表明，靜電場處理可改變黃瓜種子體內生物膜電位，增加自由基含量。趙根等^[9]研究發現，在適宜的處理時機和處理時間下，一定強度的HVEF能有效促進巨型南瓜種子的發芽率、發芽勢等指標。高偉娜^[10]研究發現，經正均勻HVEF處理后的老化水稻種子活力有所提升。以上試驗結果表明，經HVEF處理后的種子水分含量、發芽率以及呼吸度明顯增加，說明該技術對促進種子發芽具有積極作用。

1.2 植物生長

溫尚斌等^[11]研究發現，HVEF處理可促進根系活力，增加根冠比和根釋放CO₂量；大量CO₂和H₂O結合生成H^-和HCO³⁺，H^-與土壤中陽離子的交換速度同步提高，增加了植株對陽離子的吸收，從而為植物的生理代謝提供充足養分。在HVEF中，由于電流電勢的不同，導致細胞薄膜電勢有所升高，通過提高細胞膜的滲透性和生長素及其他分子的極性遷移，可提高細胞對物質的吸收，從而促進植株生長^[12]。由此可見，HVEF對于植物生長具有積極影響。

1.3 植物發育

在100 kV/m的電場作用下，與無靜電場的對照組相比，食用菌的成熟時間較短；HVEF對花朵的花期有一定的影響，正電場能使花期提前^[13]。依麗艷等^[14]研究表明，HVEF可提高小麥、水稻種子發芽率和淀粉酶活性。郭亞等^[15]研究發現，在125 kV/m HVEF下處理20 min后番茄種子的發芽率、莖粗和株高等指標均有明顯提高。路媛媛等^[16]研究指出，6 kV/cm的靜電場處理10～15 min，對番茄根和芽生長的促進效果明顯。綜上所述，HVEF對植物生長的促進作用較為明顯，在實際生產中，推廣使用該技術對農業發展具有重要意義。

1.4 植物貯藏

肖艷輝等^[17]研究發現，HVEF處理的草莓果實腐爛指數較低，其丙二醛含量、PPO活性均低于未經處理的草莓。蔣耀庭等^[18]研究表明，HVEF可清除鮮切青花菜表面微生物，減緩其組織代謝。王宗偉等^[19]研究發現，在HVEF下儲存的香菇較未處理香菇，其內源性甲醛沉淀減少、保鮮期延長。孫貴寶等^[20]研究表明，HVEF處理可抑制采后青椒的乙烯釋放和延緩衰老過程，其腐爛率明顯降低。以上研究說明采用HVEF處理可顯著延長植物的貯藏時間。

2 在食品加工中的應用

2.1 食品殺菌

HVEF對固態、液態食物具有一定程度的殺菌效果。該技術已被廣泛應用于食品加工領域，尤其用于防止食品細菌污染。楊曉煒^[21]對HVEF處理后的大腸桿菌胞內蛋白進行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳和傅立葉變換紅外光譜分析，發現HVEF處理未改變胞內蛋白質一級結構。Huang等^[22]研究表明，HVEF處理抑制了不動桿菌和鏈球菌的生長，降低了食品安全風險。Qi等^[23]研究發現，使用2.4 V/cm HVEF處理15～30 min，可有效防止三文魚、豬肉和香腸等食品出現細菌污染。相關報道指出，HVEF對櫻桃番茄^[24]等水果表層細菌的抑制效果顯著，有助于延緩貯藏期間的腐敗，并改善采后質量。HVEF技術已被廣泛應用于多種食物加工過程，如酒、醋和醬油等，其能夠有效地消除微生物，從而使食物口感更佳，較傳統的熱處理消毒更加安全^[25]。趙良等^[26]研究表明，當羅非魚片經過21 d的1.8 kV或3.8 kV HVEF處理后，其表面微生物總量均降至106 CFU/g。張佰清等^[27]研究發現，HVEF可有效地消滅大腸桿菌，其殺菌效果與電壓和處理時間成正比。以上研究結果為未來的靜電殺菌技術提供了重要參考，表明HVEF技術可有效抑制肉類等食品中細菌的繁殖。

2.2 "食品干燥

食品干燥常使用傳統干燥法，其特點是原料需加熱，溫度較高，這對熱敏感材料是不利的。靜電干燥技術因低能耗、低干燥溫度和較低的設備成本等特性，逐漸成為干燥技術領域中的一種重要方法。李里特等^[28]在溫度25.0 ℃，相對濕度60.0%的無風條件下，用針-板電場對1.0%質量的瓊脂凝膠進行了干燥試驗，發現在電場作用下，膠體的干燥速率隨電場強度的增大而加快，其蒸發速率呈現指數變化。該技術可提高食品干燥效率，同時在保護物料品質方面表現出色，適用于多個行業。

2.3 "食品凍結和解凍

HVEF解凍是一種無需額外加熱的非常規處理方式，其使用交流或直流高壓，具有解凍速度較快、能量消耗較少等優良特性，應用范圍較廣，目前已越來越多地應用于肉類產品的保鮮與冷卻解凍領域^[29-30]。采用該技術可以大大提升肉類食品和其他食品的冷卻和解凍效率，有效地縮短儲存周期。例如，Hsieh等^[31]研究發現，采取HVEF技術解凍雞腿肉的時間比傳統處理技術縮短2/3；唐夢等^[32]研究表明，當溫度降至5 ℃時，利用3.8 kV HVEF處理樣品的解凍效率較未經處理提高了1.59倍，這可能歸功于該處理方式可有效提升樣品的凝結效率。孫芳等^[33]研究發現，采用HVEF處理的肉類新鮮度較未處理肉類有所提升。這是由于處理過程中，肉類中的肌紅蛋白和氧分子形成緊密的氧合肌紅蛋白，提升了食品解凍速率。馬堅^[34]研究表明，與未經處理的肉類相比，采用HVEF技術處理的肉類凝固速率有所提升；Zhang等^[35]研究表明，采用HVEF處理的牛肉解凍過程得到大幅度改善，從而使其具備良好的口感和營養價值。此外，該技術還被廣泛應用于食物加工、包裝、流通、儲存和運輸等諸多領域。

高壓靜電場保鮮技術具有綠色、節能和殺菌等特性^[36-37]，通過抑制乙烯生成或減少乙烯含量來延緩果蔬成熟與老化^[38]。在靜電場的作用下，酶的活性也隨之改變，同時隨著呼吸強度的下降，自由水會附著在細胞壁上，導致其蒸發速率下降，使植物的水分含量得到了有效保留^[39]。

綜上所述，本文從植物生長與食品加工方面綜述了HVEF技術的應用進展，其在植物生長發育、食品殺菌、食品干燥以及食品凍結和解凍等方面具有較大的應用潛力。利用HVEF對種子進行優化，可改善種子質量，降低了后期補苗、施肥等作業次數，為后期增產奠定基礎。采用適當的高壓靜電場處理，不僅可提高植物種子的活性，促進其生長發育，對提升食品的新鮮度和品質具有重要作用。為更好地利用該技術，需不斷探索其優勢和局限性，并結合實際情況，制訂出更加科學、合理的應用方案，以提高食品的耐儲存性。

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（責任編輯：吳思文）