二维空间里面有什么:电生功能水在农业领域的应用研究

第１９卷 ２００３年 增刊 １１月 农业工程学报 Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＡＥ Ｖ０１．１９ Ｎｏｖ． Ｓｕｐｐ ２００３ １２７ 电生功能水在农业领域的应用研究 武 龙，李里特※ （中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京１０００８３） 摘要：电生功能水是一种新型杀菌剂，其消毒杀菌功效十分显著，而且灭菌后可完全还原成水，无毒、元残留。因此，在食 品加工、医疗卫生等领域的应用前景十分广阔。将电生功能水用于减农药、无农药栽培，用以部分替代农药来防治植物病虫 害，以减轻农药对环境的污染及对人体的危害，将是植物病虫害防治的一种新途径。电生功能水是一种有效的防腐保鲜剂， 可以减少在农产品储运过程中化学药剂的使用，它还可以有效的杀灭农产品中存在的病原微生物，用于农产品加工的预处 理。文章主要介绍了目前电生功能水在植物保护及农产品加工等方面的应用研究，对其应用前景作了分析评价。将电生功 能水在农业领域推广应用，将带来可观的社会效益及经济效益。 ’ 关键词：电生功能水；杀菌剂；农产品加工；植物保护 ０引 言 电生功能水又称电位水、电解水或离子水。它是指 在特殊装置中将电解质稀溶液经电场处理，使水的ｐＨ 值、氧化还原电位（ＯＲＰ值）、残余氯浓度等指标发生改 变而产生的具有特殊功能的酸性离子水和碱性离子水 的总称‘１―３｜。 中国是一个农业大国，农药的需求量越来越大。农 功能水应用于农业生产领域，处于国内领先的位置。本 文对这些研究成果加以综合介绍，探讨了电生功能水在 植物保护及农产品储藏加工等领域的应用前景。 １ 电生功能水发生原理和特点 药及化学防腐保鲜剂对环境和人类健康产生的危害越 来越被人们重视。开发、推广安全、高效、低残留的环保 型农药和利用环保型农业核心技术已成为各国农业专 家和政府的共识。电生功能水作为一种杀菌高效、没有 残留、使用安全、经济实用的消毒杀菌剂［５叫］，在食品原 料的杀菌［１ ９１、食品生产器具的消毒等领域均发挥出良 好的功效［８’９］。将电生功能水作为一种“绿色”农产品保 鲜剂和无农药、减农药栽培的手段，必将推动我国绿色 农业和绿色食品的发展，为我国的农业可持续发展做出 贡献。 目前，在农业领域，日本已将酸性离子水应用于杀 菌为目的的减农药无农药栽培以及种子的消毒清洗等 领域；碱性离子水应用于品质改良为目的的植物的无土 栽培、嫁接、酸性土壤的改良、高品质作物的栽培等领 域［１引。我国对电生功能水的应用研究已经起步，中国农 业大学于１９９６年研制成功了间歇式电生功能水发生装 置，在该装置内可同时得到酸性离子水和碱性离子水， １９９８年该技术获得国家专利（ＺＬ９６ ２ ４４９９２．Ｘ）。但研 究工作主要集中在电生功能水的消毒杀菌作用及其在 医疗卫生领域的应用。近年来，中国农业大学中日食品 研究中心对电生功能水的理论及应用问题作了大量的 研究工作，取得了一些重要的实验结果。尤其是将电生 作者简介：武龙，硕士研究生．北京中国农业大学食品科学与营 养工程学院，１０００８３ 电生功能水产生的原理主要是：在ＮａＣｌ等电解质 稀溶液中插入两个电极，＃Ｉ－力Ｄ一定的直流电压，经过一 定时间的电解后，电解槽中发生了一系列电极反应： 阳极：２Ｈ２０―０２十＋４Ｈ＋＋４ ｅ一２Ｃ１一一Ｃ１２＋ ２ ｅ一 阴极：２Ｈ２０＋２ｅ一一Ｈ２十＋２０Ｈ一 从而在阳极室、阴极室中分别产生具有特殊功能的 酸性离子水和碱性离子水。它们的理化性质为：强酸性 离子水的ｐＨ值通常在２．ｏ～３．５之间，具有较高的氧 化还原电位（ＯＲＰ值），一般达１０００～１２００ ｍＶ；溶解氧 含量在１０＂－５０肛Ｌ／Ｌ；有效氯浓度为２０～２００ ｙＬ／Ｌ。碱 性离子水：ｐＨ ｍＶ。 １１．０～１２．２，ＯＲＰ为…８５０ １０００ 电生功能水的本质还是水，与光和空气及有机物接 触后，它的氧化还原电位下降，逐渐还原生成普通的水， 排放后对环境无污染。小宫山宽机Ｅ２０３等从老鼠、哺乳动 物到人类志愿者进行了皮肤刺激性试验、皮肤过敏试 验、口腔粘膜刺激试验、急性眼刺激试验、细胞毒性试 验、染色体异常试验及微核试验等，发现所观测的各项 指标均无显著变化，具有较高的安全性。日本已于２００１ 年批准将其列为食品加工添加物［２１｜。 电生功能水的主要特点可概括为以下几点：（１）杀 菌适用范围广：细菌等植物病源菌种类繁多，一般用一 种杀菌剂来抑菌比较困难。强酸性离子水对细菌、真菌、 病毒等均有高效瞬时的杀菌功效［２＾６’１ ３｜，适用范围广。 研究表明ＡＣＣ为４０弘Ｌ／Ｌ的强酸性水杀菌效果与 ０．１％的次氯酸钠杀菌效果相当甚至更好。（２）无污染、 无残留：电生功能水与化学消毒、杀菌药剂有很大的不 同，与化学药剂相比，它没有任何残留性，随着与光和空 气以及有机物等接触，溶于其中的有效成分会放电分 解，其氧化还原电位会逐步下降，最终还原为普通的水， 对环境无任何污染。（３）安全、可靠：离子功能水不同于 ※通讯作者：李里特（１９４８一），博士，教授，博导，北京市海淀区清华 东路１７号 ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ 中国农业大学东校区２１２信箱，１０００８３。Ｅｍａｉｌ：ｄｒ一５ １２８ 农业工程学报 以往任何的化学药剂，它对皮肤无刺激，对人体无毒副 作用、无蓄积毒性，对作业人员安全可靠。（４）价格低廉： 我国是农业大国，农民的负担、农业成本等问题不容忽 视。离子功能水制取方便、价格低廉，可大大降低农业成 本。 ２ 电生功能水用于植物病虫害防治的研究 和品质，就必须抑制有害微生物的生长繁殖和果蔬自身 的生理活动。通常的贮藏措施（如低温、气调贮藏等）主 要用来抑制果蔬自身的生理活动［１ ２｜，对于有害微生物 却基本上无能为力。电生功能水不同于以往任何的消毒 杀菌剂，它是一种高效、无残留、无污染的新型杀菌产 品，其功效部分是离子化的水，高效、廉价、无污染是它 的最大特色。将其用于农产品保鲜贮藏是一种全新的尝 试。我们以草莓、番茄和葡萄为对象，研究了电生功能水 对果蔬产品的保鲜效果。 １）草莓的保鲜草莓属于易腐烂果蔬，影响贮藏 效果的主要因素是果实表面微生物的数量，而用电生功 能水处理能显著减少果实表面能够导致腐烂的霉菌数 量，同时对果实生理代谢也有一定调节作用，所以能较 好的起到延长保鲜期的作用。对草莓生理指标的测定表 明：用电生功能水（酸性）处理后草莓中羧甲基纤维素酶 和多聚半乳糖醛酸酶的酶活被显著抑制，延缓草莓的软 化进程；酸性水处理后的草莓果实呼吸强度明显受到抑 电生功能水作为一种无毒无污染的杀菌剂应用于 植物病害的防治方面的研究已经开始，日本为了推进电 生功能水在农业方面的应用研究，成立了“电解功能水 农业研究会”。利用酸性离子水对桃白粉病进行防治试 验，发现喷洒酸性水能显著减少桃树和叶子白粉病的发 病率。富士原和宏等［ｚ４，１５］研究表明，电生功能水对专性 寄生菌（白粉）、疫霉菌（黄瓜霜霉菌）等的防除效果都非 常显著。我们进行了电生功能水用于农作物病虫署防治 方面的应用研究。目前已经进行的试验研究结果表明： １）电生功能水可以有效的防治黄瓜白粉病黄瓜 的整个生长期都处在高温高湿的条件下，故病害发生较 严重，主要病害有白粉病、霜霉病、炭疽病、角斑病 等［１引。对黄瓜白粉病的防治试验表明：对已发病的黄瓜 植株喷洒电生功能水一个月后，黄瓜叶面的白粉病防治 效果均达到７０％以上，较自来水处理组要高出４０％。黄 瓜白粉病分生孢子萌发的最适相对湿度为７０％～ ８０％，在叶片上有水滴或水膜存在时不利于萌发，孢子 在水滴中，由于渗透压的存在，一般超过半小时以后，便 会吸水膨胀至使细胞破裂死亡［１ ７｜，所以利用自来水喷 洒也有一定的防治效果，而电生功能水处理后的防治效 果远远高于自来水处理，说明电生功能水中的活性成分 对白粉病菌起到了有效的杀灭作用。试验末期观察到电 生功能水处理后的黄瓜叶面略显黄绿色，自来水处理和 对照组的黄瓜叶面则为深绿色。说明强酸性水处理会使 叶片颜色变黄，但对植株的生长没有明显影响口引。 ２）电生功能水对于葡萄炭疽病的防治可以起到一 定的作用葡萄炭疽病又名晚腐病，主要危害果穗，发 病严重时可以造成３０％的损失，是葡萄的主要病害之 一。对“京玉”葡萄进行的炭疽病的防治试验结果表明： 电生功能水对葡萄炭疽病的防治效果与常用农药百菌 清效果相当。但是电生功能水对葡萄炭疽病的防治效果 不如对黄瓜白粉病的防治效果理想。其原因可能是：喷 洒电生功能水只能杀灭作物表面的有害微生物，对于表 面寄生性病害白粉病能起到较好的防治作用，但对于体 内寄生型的病害如炭疽病等则不能充分发挥它的作用。 利用电生功能水防治作物病害应以预防为主，防治 的目标也应以表面寄生性病害为主。电生功能水对植物 病害的防治机理还有待于进一步深入研究，它在植物上 的滞留时间短也有待于研究解决。此外，选择适宜的电 生功能水指标以及具体的使用条件（如：喷洒方法、喷洒 时间等）、应用范围等等都需要进一步研究和规范。 制，营养成分的消耗减少，从而延缓了果实的成熟和衰 老；同时经过处理后的果实表面及总微生物数量均有明 显减少，较好地保持草莓的鲜度，大大降低了果实的腐 烂率，在贮藏１２ ｄ后，仍能能保持果实较新鲜无腐 烂‘２引。 ２）番茄的保鲜番茄果实柔软多汁，在贮运过程 中易迅速软化。对番茄的保鲜试验结果表明：电生功能 水处理能够抑制番茄果实多聚半乳糖醛酸酶的活性，从 而控制果实的软化进程；刚采摘的番茄果实用酸性水浸 泡１０ ｍｉｎ，室温贮藏１２ ｄ后，果实硬度明显高于自来水 浸泡对照组；可溶性固形物含量也要高于对照组，失重 率显著降低。 ３）葡萄的保鲜 葡萄属非跃变型果实，虽然采后 生理活性较低，但是由于葡萄果皮薄，果浆丰富，采后极 易失水，导致果柄萎蔫、褐变，果粒脱落、皱皮，在贮藏过 程中易发生腐烂，从而大大降低了葡萄的品质和商品价 值［１１｜。试验结果表明：酸性水处理后葡萄表皮上附着的 霉菌总数和细菌总数均下降约２个对数值以上，经电生 功能水处理后，葡萄的腐烂率由对照组的２．９％下降到 低于１％，葡萄的脱粒率降到２％以下，与对照组７．２％ 的脱粒率相比下降了５％左右。 电解水对水果保鲜有一定的作用，但是在处理过程 中如果选择的条件不适宜，则会对水果产生不良的影 响，如在葡萄的保鲜试验中，电生功能水在杀菌防腐保 鲜的同时也使果梗褐变率以及皱果率增加，影响了果实 的外观品质，并使失重率稍有增加。但是选择适当的浸 泡时间后这些不良影响即可得到控制。今后还需进一步 研究探索电生功能水的使用方法和条件，探讨电生功能 水的作用机理。 ４结 语 ３电生功能水用于果蔬贮藏保鲜的研究 果蔬产品是具有生物活性的产品，要保持其新鲜度 量在凳糍嚣筌；鬻蠢鬻霎翥蓄竿釜瞿 用给我们生存的环境造成了极大的破坏。电生功能水是 增刊 武 龙等：电生功能水在农业领域的应用研究 １２９ 一种减农药、无农药栽培的有效手段，可以部分替代农 药防除植物病虫害，减轻农药对环境的污染，它将是植 物病虫害防治的一种新途径。它也是一种有效的防腐保 鲜剂，可以减少在农产品储运过程中化学药剂的使用。 电生功能水的应用有利于减轻农业生产对环境的污染、 有利于人类的身体健康，可以带来巨大的社会效益；同 时，中国是一个农业大国，农民的负担、农业成本等问题 也不容忽视，电生功能水可以在达到同样效果的情况下 有效的降低农业成本、减轻农民负担，带来更大的经济 效益。电生功能水在农业生产领域有着非常好的应用前 景，而我国对于它在农业领域的应用研究只是刚刚起 步，研究人员还需要付出巨大的努力，才能使它真正的 投入实际应用，充分利用其优点，造福于人类。 ［参 ［１］ １９９８，（１）：７１―７３． ｒＬ 水生产过程中消毒效果研究［Ｊ］．中国食品卫生杂志． ２００１，１３（１）：９―１１． ［如 叼 ｎ 一ｎ一 松尾昌树．弱强电解水力生育艺杀菌飞。利用技术（上、 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吴丽敏，吴丽华，邵忠奇，等．强酸性电解水在食用菌的应 黄吉诚．电解氧化水的杀菌效果观察［Ｊ］．中国食品卫生杂 志，１９９８，１０（６）：１２―２１． 李 用研究初报［Ｊ］．微生物学杂志，２００２，３（２２）：６１―６２． ¨ 虻 趵 明 ｆ＝ｌ ［ｒ●一ｒＬ 红 毖 幻 髂 幻 危永波．电解水作为刚采摘蔬菜消毒剂的研究ｉ－Ｊ－Ｉ．食品 与机械，２０００（１）：３８―３９． 盛，徐庆华，谢慧娟，等．高氧化还原电位酸性水杀灭 微生物效果的试验观察［Ｊ］．中国消毒学杂志，２０００，１７ （１）：９―１１． 小宫山宽机．电解水力安全性Ｉ－Ｊ］．食品Ｅ开发，１９９８，１０：８ ―１０． ［７］ 电解水妒／ｆ Ｆ［Ｚ］．机能水研究振兴财团学术选考委员会 编集，日本，２００１：５６． 肖卫华，李里特，等．电生功能水对草莓的保鲜试验研究 高哲平，尹炜玲，韩呈武，等．氧化电位水对ＨＢｓＡｇ破坏效 果的试验及临床观察［Ｊ］．中华流行病学杂志，２００１，２２ （１）：４０一４２． ［８］ 黄吉城，邓 峰，严纪文，等．电解氧化水的杀菌效果及其 ｒ●一ｒＬ ［Ｊ］．食品科学，２００３，２４（５）：１５２―１５５． 肖卫华，李里特，等．电生功能水防治黄瓜白粉病试验初 报［Ｊ］．植物保护，２００３，２９（２）：５０一５１． 在食品生产和食具消毒中的应用研究［Ｊ］．广东卫生防 疫，２００１，２７（２）：８一１０． ［９］ 黄吉城，戴昌芳，邓 峰，等．电解氧化水在瓶装饮用纯净 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ ｗａｔｅｒ Ｗｕ Ｌｏｎｇ，Ｌｉ Ｌｉｔｅｘ ｏｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｉＳ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｏｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｈｅａｌｔｈ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔａｎｔ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｂａｃｔｅｒｉｃｉｄａｌ ｅｆｆｅｃｔ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ｉｔ ｈａｓｎ’ｔ ｉｎ ａｎｙ 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电生功能水是一种新型杀菌剂,其消毒杀菌功效十分显著,而且灭菌后可完全还原成水,无毒、无残留.因此,在食品加工、医疗卫生等领域的应用前景十分广阔.将电生功能水用于减农药、无农药栽培,用以部分替代农药来防治植物病虫害,以减轻农药对环境的污染及对人体的危害,将是植物病虫害防治的一种新途径.电生功能水是一种有效的防腐保鲜剂,可以减少在农产品储运过程中化学药剂的使用,它还可以有效的杀灭农产品中存在的病原微生物,用于农产品加工的预处理.文章主要介绍了目前电生功能水在植 物保护及农产品加工等方面的应用研究,对其应用前景作了分析评价.将电生功能水在农业领域推广应用,将带来可观的社会效益及经济效益. 3.期刊论文 郑磊.刘海杰.郝建雄.杨合斌.李里特.Zheng Lei.Liu Haijie.Hao Jianxiong.Yang Hebin.Li Lite 电生功能水对保护地番茄叶霉病防治效果 -植物保护2010,36(1) 弱酸性电生功能水处理保护地越冬番茄,每15 d喷洒一次,喷洒量80 mL/m~2,连续处理3次.结果表明,电生功能水对番茄叶霉病防治效果达68.1%,喷洒条件相同的甲基硫菌灵和恶唑菌酮?氟硅唑的防治效果仅为30.4%,即电生功能水对番茄叶霉病的防治效果比混合农药高1倍以上.本研究结果为电生功能水作为绿色杀菌剂在农业上的应用提供了依据. 4.会议论文 郝建雄.刘海杰.李里特 电生功能水在植保领域的应用研究 2008 电生功能水中的酸性水作为一种新型杀菌剂，具有广谱杀菌的特性，而且灭菌后可完全还原成水，无毒、无残留，在食品加工、医疗卫生等领域的应用已经受到广泛的重视。电生功能水用以部分替代农药杀菌剂来防治植物病害，以减轻农药对环境的污染及对人体的危害，将是植物病害防治的一种新途径。它用于农产品的杀菌保鲜，可以减少在农产品储运过程中化学药剂的使用，增加食品的安全性。本文对电生功能水在植物保护方面的应用研究进行了总结，对其应用前景作了分析评价。将电生功能水在农 业领域推广应用，将带来十分可观的社会效益及经济效益。 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Conference_5800390.aspx 授权使用：河北科技大学(hbkjdx)，授权号：2710893e-6127-462a-bb8b-9eb50107d281 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