高压静电场技术在植物生长与食品加工方面的应用进展

摘要""为研究高压静电场（High-voltage electrostatic field，HVEF）技术在植物生长与食品加工方面的应用现状，本文综述了该技术的应用进展。该技术具有绿色、节能和杀菌等特性，植物生长方面，HVEF对种子发芽、植物生长、发育和贮藏具有积极影响；食品加工方面，HVEF对食品杀菌、干燥以及冻结和解冻等方面具有较大的应用潜力，可减少食品中细菌的繁殖、提高食品干燥效率以及提高食品冻结、冷冻速率。结合当前HVEF发展趋势，总结了该技术在多方面的研究进展和开发价值，为高压静电场技术的应用提供参考。

关键词""高压静电场技术；植物生长；保鲜；节能

中图分类号""S37 """"""文献标识码""A """"""文章编号""1007-7731（2025）04-0104-04

DOI号""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

高压静电场（High-voltage electrostatic field，HVEF）是一种新型的保鲜技术手段，具有高效、无毒和节能环保等优势。该技术主要应用于果蔬保鲜、贮藏等方面。Wang等^[1]研究表明，适当的HVEF处理提高了陈年水稻种子的活力指数、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性，改善了幼苗膜的渗透能力和脂质过氧化水平。Liu等^[2]研究发现，HVEF具有延缓组织衰老的能力，可抑制果胶酯酶活性、延缓水果果肉软化。Bajgai等^[3]研究发现，高压电场可延长余甘子果实贮藏时间，交流电磁场可使水果保持硬度和色泽，延长贮藏时间，此外，经电场处理的果实较未处理果实更加新鲜，其营养得以最大化保存。

朱莹莹^[4]研究表明，当温度降至2 ℃时，采取HVEF处理葡萄，不仅能提升果实的柔韧性、维生素C和可溶性固形物的浓度，还能够改善果皮颜色，减少掉粒率，进而延长果品保质期。此外，该技术还可减少储存过程中的果梗褐变，使果品味道更加鲜美。胡燕等^[5]试验表明，采用HVEF处理使用气调包装存放的莲藕，能改善其维生素C浓度，抑制多酚氧化酶的活性，减少抗氧化应激，同时还能够保持其柔韧性与pH，从而延长储存期限。杨泽鹏等^[6]研究表明，HVEF能够有效减缓莴笋的新陈代谢，提高其耐储存性、耐腐蚀性、抗氧化性和抗病虫害能力，从而延长其储存时间。刘雪芳等^[7]研究发现，在储存之前进行1.5 h的HVEF处理能够明显降低鲜核桃的呼吸强度，从而降低其氧化应激水平、增强SOD活性，可阻止POD和多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）的生成，并能显著减少鲜核桃的腐败率，从而达到良好的储存效果。本文从植物生长和食品加工方面综述了HVEF技术的应用现状，为其在植物生长与食品加工上的应用提供参考。

1 在植物生长发育中的应用

1.1 种子发芽

邓红梅等^[8]研究表明，静电场处理可改变黄瓜种子体内生物膜电位，增加自由基含量。赵根等^[9]研究发现，在适宜的处理时机和处理时间下，一定强度的HVEF能有效促进巨型南瓜种子的发芽率、发芽势等指标。高伟娜^[10]研究发现，经正均匀HVEF处理后的老化水稻种子活力有所提升。以上试验结果表明，经HVEF处理后的种子水分含量、发芽率以及呼吸度明显增加，说明该技术对促进种子发芽具有积极作用。

1.2 植物生长

温尚斌等^[11]研究发现，HVEF处理可促进根系活力，增加根冠比和根释放CO₂量；大量CO₂和H₂O结合生成H^-和HCO³⁺，H^-与土壤中阳离子的交换速度同步提高，增加了植株对阳离子的吸收，从而为植物的生理代谢提供充足养分。在HVEF中，由于电流电势的不同，导致细胞薄膜电势有所升高，通过提高细胞膜的渗透性和生长素及其他分子的极性迁移，可提高细胞对物质的吸收，从而促进植株生长^[12]。由此可见，HVEF对于植物生长具有积极影响。

1.3 植物发育

在100 kV/m的电场作用下，与无静电场的对照组相比，食用菌的成熟时间较短；HVEF对花朵的花期有一定的影响，正电场能使花期提前^[13]。依丽艳等^[14]研究表明，HVEF可提高小麦、水稻种子发芽率和淀粉酶活性。郭亚等^[15]研究发现，在125 kV/m HVEF下处理20 min后番茄种子的发芽率、茎粗和株高等指标均有明显提高。路媛媛等^[16]研究指出，6 kV/cm的静电场处理10～15 min，对番茄根和芽生长的促进效果明显。综上所述，HVEF对植物生长的促进作用较为明显，在实际生产中，推广使用该技术对农业发展具有重要意义。

1.4 植物贮藏

肖艳辉等^[17]研究发现，HVEF处理的草莓果实腐烂指数较低，其丙二醛含量、PPO活性均低于未经处理的草莓。蒋耀庭等^[18]研究表明，HVEF可清除鲜切青花菜表面微生物，减缓其组织代谢。王宗伟等^[19]研究发现，在HVEF下储存的香菇较未处理香菇，其内源性甲醛沉淀减少、保鲜期延长。孙贵宝等^[20]研究表明，HVEF处理可抑制采后青椒的乙烯释放和延缓衰老过程，其腐烂率明显降低。以上研究说明采用HVEF处理可显著延长植物的贮藏时间。

2 在食品加工中的应用

2.1 食品杀菌

HVEF对固态、液态食物具有一定程度的杀菌效果。该技术已被广泛应用于食品加工领域，尤其用于防止食品细菌污染。杨晓炜^[21]对HVEF处理后的大肠杆菌胞内蛋白进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和傅立叶变换红外光谱分析，发现HVEF处理未改变胞内蛋白质一级结构。Huang等^[22]研究表明，HVEF处理抑制了不动杆菌和链球菌的生长，降低了食品安全风险。Qi等^[23]研究发现，使用2.4 V/cm HVEF处理15～30 min，可有效防止三文鱼、猪肉和香肠等食品出现细菌污染。相关报道指出，HVEF对樱桃番茄^[24]等水果表层细菌的抑制效果显著，有助于延缓贮藏期间的腐败，并改善采后质量。HVEF技术已被广泛应用于多种食物加工过程，如酒、醋和酱油等，其能够有效地消除微生物，从而使食物口感更佳，较传统的热处理消毒更加安全^[25]。赵良等^[26]研究表明，当罗非鱼片经过21 d的1.8 kV或3.8 kV HVEF处理后，其表面微生物总量均降至106 CFU/g。张佰清等^[27]研究发现，HVEF可有效地消灭大肠杆菌，其杀菌效果与电压和处理时间成正比。以上研究结果为未来的静电杀菌技术提供了重要参考，表明HVEF技术可有效抑制肉类等食品中细菌的繁殖。

2.2 "食品干燥

食品干燥常使用传统干燥法，其特点是原料需加热，温度较高，这对热敏感材料是不利的。静电干燥技术因低能耗、低干燥温度和较低的设备成本等特性，逐渐成为干燥技术领域中的一种重要方法。李里特等^[28]在温度25.0 ℃，相对湿度60.0%的无风条件下，用针-板电场对1.0%质量的琼脂凝胶进行了干燥试验，发现在电场作用下，胶体的干燥速率随电场强度的增大而加快，其蒸发速率呈现指数变化。该技术可提高食品干燥效率，同时在保护物料品质方面表现出色，适用于多个行业。

2.3 "食品冻结和解冻

HVEF解冻是一种无需额外加热的非常规处理方式，其使用交流或直流高压，具有解冻速度较快、能量消耗较少等优良特性，应用范围较广，目前已越来越多地应用于肉类产品的保鲜与冷却解冻领域^[29-30]。采用该技术可以大大提升肉类食品和其他食品的冷却和解冻效率，有效地缩短储存周期。例如，Hsieh等^[31]研究发现，采取HVEF技术解冻鸡腿肉的时间比传统处理技术缩短2/3；唐梦等^[32]研究表明，当温度降至5 ℃时，利用3.8 kV HVEF处理样品的解冻效率较未经处理提高了1.59倍，这可能归功于该处理方式可有效提升样品的凝结效率。孙芳等^[33]研究发现，采用HVEF处理的肉类新鲜度较未处理肉类有所提升。这是由于处理过程中，肉类中的肌红蛋白和氧分子形成紧密的氧合肌红蛋白，提升了食品解冻速率。马坚^[34]研究表明，与未经处理的肉类相比，采用HVEF技术处理的肉类凝固速率有所提升；Zhang等^[35]研究表明，采用HVEF处理的牛肉解冻过程得到大幅度改善，从而使其具备良好的口感和营养价值。此外，该技术还被广泛应用于食物加工、包装、流通、储存和运输等诸多领域。

高压静电场保鲜技术具有绿色、节能和杀菌等特性^[36-37]，通过抑制乙烯生成或减少乙烯含量来延缓果蔬成熟与老化^[38]。在静电场的作用下，酶的活性也随之改变，同时随着呼吸强度的下降，自由水会附着在细胞壁上，导致其蒸发速率下降，使植物的水分含量得到了有效保留^[39]。

综上所述，本文从植物生长与食品加工方面综述了HVEF技术的应用进展，其在植物生长发育、食品杀菌、食品干燥以及食品冻结和解冻等方面具有较大的应用潜力。利用HVEF对种子进行优化，可改善种子质量，降低了后期补苗、施肥等作业次数，为后期增产奠定基础。采用适当的高压静电场处理，不仅可提高植物种子的活性，促进其生长发育，对提升食品的新鲜度和品质具有重要作用。为更好地利用该技术，需不断探索其优势和局限性，并结合实际情况，制订出更加科学、合理的应用方案，以提高食品的耐储存性。

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（责任编辑：吴思文）