高壓脈沖電場（PEF）商業(yè)化市場分析

中文名：高壓脈沖電場，英語名：High intensity pulsed electric field，英語縮寫：HPEF

一般我們把高壓脈沖電場，簡稱為：脈沖電場，英語名：pulsed electric field，英語縮寫：PEF

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

其實這些說法有些片面，高壓脈沖電場是近十幾年來最有前途實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)和最具有商業(yè)價值的加工技術(shù)之一；它能廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)、生物醫(yī)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PEF的作用機理,現(xiàn)在有多種假說,大多數(shù)研究者傾向于認(rèn)同電場對細(xì)胞膜的影響,以此為基礎(chǔ)進行了動力學(xué)的推導(dǎo)。當(dāng)細(xì)胞處于電場中時,細(xì)胞膜在強電場的作用下,產(chǎn)生可修復(fù)的破裂或穿孔,使細(xì)胞組織受損,導(dǎo)致細(xì)胞失活,這種現(xiàn)象稱為電穿孔,這己經(jīng)在細(xì)胞融合和提取細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的處理中得到了應(yīng)用。對細(xì)胞膜較為通用的模型認(rèn)為細(xì)胞膜的厚度大約為7nm~10nm,細(xì)胞膜可等效于一個具有低介電常數(shù)電介質(zhì)的平板電容器,電介質(zhì)的厚度約為3nm,細(xì)胞膜 兩表面帶有極性相反的自由電荷,大多數(shù)細(xì)胞膜產(chǎn)生穿孔的臨界電勢在0.7V~2.2V之間。

Teissie等人指出,在強電場作用下,細(xì)胞膜表面不斷堆積電 荷,從而誘導(dǎo)產(chǎn)生橫跨膜電勢,當(dāng)橫跨膜電勢大于臨界電勢時,細(xì)胞膜破裂形成穿孔。

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

這種現(xiàn)象稱為電穿孔現(xiàn)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(xì)胞死亡，孔徑的大小由細(xì)胞的種類和設(shè)備的電氣參數(shù)決定，小孔徑水分會自然流出，大孔徑細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)會流出。

商業(yè)應(yīng)用價值為：食品工業(yè)：例如固體原料中的提取和干燥，使用PEF作為預(yù)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(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本；

生物醫(yī)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(xì)胞不會死亡，而且還會允許營養(yǎng)液、化學(xué)品，藥物或DNA被誘導(dǎo)引入細(xì)胞。

商業(yè)應(yīng)用價值為：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、動物或微生物細(xì)胞方面的潛力已被證明，在提取或干燥之前對組織進行預(yù)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(yǎng)基已被確定為有前景的應(yīng)用。該技術(shù)可以達(dá)到工業(yè)規(guī)模；德國食品技術(shù)研究所正在開發(fā)原型設(shè)備。