高壓脈沖電場(chǎng)（PEF）商業(yè)化市場(chǎng)分析

高壓電源

中文名：高壓脈沖電場(chǎng)，英語(yǔ)名：High intensity pulsed electric field，英語(yǔ)縮寫(xiě)：HPEF

一般我們把高壓脈沖電場(chǎng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為：脈沖電場(chǎng)，英語(yǔ)名：pulsed electric field，英語(yǔ)縮寫(xiě)：PEF

某百科說(shuō)“高壓脈沖電場(chǎng)，是近年來(lái)液態(tài)食品非熱處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一”，“脈沖電場(chǎng)(Pulsed Electric Fields, PEF)處理是一種新型的非熱食品殺菌技術(shù)”。

其實(shí)這些說(shuō)法有些片面，高壓脈沖電場(chǎng)是近十幾年來(lái)最有前途實(shí)現工業(yè)化連續生產(chǎn)和最具有商業(yè)價(jià)值的加工技術(shù)之一；它能廣泛應用于食品行業(yè)、生物醫藥行業(yè)、化妝品行業(yè)、污水處理行業(yè)。

對于高壓脈沖電場(chǎng)PEF的作用機理,現在有多種假說(shuō),大多數研究者傾向于認同電場(chǎng)對細胞膜的影響,以此為基礎進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)的推導。當細胞處于電場(chǎng)中時(shí),細胞膜在強電場(chǎng)的作用下,產(chǎn)生可修復的破裂或穿孔,使細胞組織受損,導致細胞失活,這種現象稱(chēng)為電穿孔,這己經(jīng)在細胞融合和提取細胞內物質(zhì)的處理中得到了應用。對細胞膜較為通用的模型認為細胞膜的厚度大約為7nm~10nm,細胞膜可等效于一個(gè)具有低介電常數電介質(zhì)的平板電容器,電介質(zhì)的厚度約為3nm,細胞膜 兩表面帶有極性相反的自由電荷,大多數細胞膜產(chǎn)生穿孔的臨界電勢在0.7V~2.2V之間。

Teissie等人指出,在強電場(chǎng)作用下,細胞膜表面不斷堆積電 荷,從而誘導產(chǎn)生橫跨膜電勢,當橫跨膜電勢大于臨界電勢時(shí),細胞膜破裂形成穿孔。

Castro等人解釋穿孔的原因,是由于細胞膜兩表面堆積的異號電荷相互吸引,引起膜的擠壓,當這種電擠壓力大于膜的彈性力時(shí)就產(chǎn)生穿孔。

這種現象稱(chēng)為電穿孔現象；這種電穿孔分為不可逆的電穿孔和可逆電穿孔。

不可逆電穿孔，細胞死亡，孔徑的大小由細胞的種類(lèi)和設備的電氣參數決定，小孔徑水分會(huì )自然流出，大孔徑細胞內物質(zhì)會(huì )流出。

商業(yè)應用價(jià)值為：食品工業(yè)：例如固體原料中的提取和干燥，使用PEF作為預處理步驟可以，提高加工效率，速度和產(chǎn)品質(zhì)量；增加產(chǎn)能、增加產(chǎn)量、節約能耗、降低生產(chǎn)成本；

生物醫藥化妝品工業(yè)：增強提取，提高加工的效率、速度和產(chǎn)品質(zhì)量
可逆電穿孔，細胞不會(huì )死亡，而且還會(huì )允許營(yíng)養液、化學(xué)品，藥物或DNA被誘導引入細胞。

商業(yè)應用價(jià)值為：園藝花卉行業(yè)：增加植株的成活率、大大減緩鮮花枯萎；種子行業(yè)：刺激增殖、提高成活率；微藻行業(yè)：刺激增殖、有益代謝物的富集；

該技術(shù)在分解植物、動(dòng)物或微生物細胞方面的潛力已被證明，在提取或干燥之前對組織進(jìn)行預處理，以及保存優(yōu)質(zhì)、冷凍產(chǎn)品或含有蛋白質(zhì)的培養基已被確定為有前景的應用。該技術(shù)可以達到工業(yè)規模；德國食品技術(shù)研究所正在開(kāi)發(fā)原型設備。