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低温等离子体灭菌实验研究

张梅  
【摘要】: 低温等离子体中存在的大量活性自由基、紫外射线及带电粒子对细菌产生强烈的相互作用,构成了全方位对细菌或病毒的灭杀环境,有希望成为一种安全、简便、快速且无毒性残留的新一代的灭菌技术。近年来对低温等离子体灭菌的研究成为低温等离子体中的前沿课题。 本论文开展了质阻挡放电常压低温等离子体灭菌的实验研究。详细学习和介绍了细菌的培养和检测技术。设计了介质阻挡放电灭菌实验装置,并对放电形貌、放电的物理参数进行了测量。利用该介质阻挡放电等离子体装置对不同条件下的的灭菌效果进行了初步的实验研究。研究了放电气体种类、细菌种类和细菌载片对灭菌效果的影响。利用平板计算法对不同实验条件下的灭菌实验结果进行了分析,给出了不同条件下的细菌存活曲线和表征灭菌效果的D值,探讨了等离子体对微生物的灭杀机理和影响灭杀效果的因素。 实验结果表明常压介质阻挡低温等离子体能有效地灭杀细菌。O_2等离子体能在十几秒内将大肠杆菌完全灭杀。因此比常规的灭菌技术具有更高的灭菌效率。同时表明等离子体对细菌的灭杀过程是多种元素共同作用,从而在存活曲线上出现多个D值。 对不同气体下的灭菌效果发现在O_2等离子体中灭菌效果明显优于Ar、N_2气等离子体。作为一种强的活性物质,O_2等离子体存在的活性物质在灭菌过程中具有重要作用。实验显示等离子体灭菌过程中活性物种的作用比紫外辐射的具有更大的贡献。 对不同类型微生物的灭杀实验中发现,对大肠杆菌(革兰氏阴性菌)灭杀效果要好于金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)。灭菌效果不同的原因是由于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的细胞壁结构不同所致。革兰氏阳性菌厚而结实的细胞壁结构使它能受更长时间的等离子体刻蚀作用,从而需要更长的灭菌处理。 在对不同载体上的大肠杆菌进行灭杀时发现,载体对微生物的灭杀有很大的影响。载片表面的粗糙度和在等离子体中的吸热和散热特性将影响灭菌效果。在玻璃、陶瓷和PP塑料三种载片中,PP塑料灭菌效果最差。当载片在等离子体中的时间不足于产生明显的温升时,玻璃载片具有最好的灭菌效果。


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