1、1 王奕程王奕程、方煒、方煒 高壓靜電場於生物產業的應用高壓靜電場於生物產業的應用2006生物機電工程研討會 2大綱大綱簡介高壓靜電場在植物上的應用(蔬果保鮮)高壓靜電場在植物上的應用(促進生長)高壓靜電場在人體上的應用高壓靜電場在動物繁殖上的應用高壓靜電場應用於其他生物產業相關領域參考資料3簡介簡介大氣層相對地面有360 kV的電位地面附近的電場強為130V/m4簡介簡介我們生長在這樣的靜電場中.5靜電對生物之影響靜電對生物之影響以靜電之臨界效應做說明 抑制 促進 無作用E2E16實例應用說明實例應用說明高壓靜電場在植物之應用高壓靜電場在植物之應用(蔬果保鮮蔬果保鮮)2006生物機電工程研討
2、會7靜電保鮮的原理與實例靜電保鮮的原理與實例 目前常用的保鮮方法，包括了低溫冷凍保鮮、放射線保鮮、化學保鮮、塗膜或氣調保鮮。相較於這幾種保鮮方式，靜電保鮮具有設備簡單、成本低耗能小、保鮮效果好不會留餘毒、不會造成二次污染等優點。原理:靜電保鮮主要是透過高壓靜電場、高壓放電產生的負離子，以及臭氧等三種機制綜合的結果。8高壓電場之保鮮作用機制高壓電場之保鮮作用機制 可延緩生物食品的新陳代謝，以達到保鮮的作用。可減緩生物食品的呼吸作用，以達保鮮的的作用。可降低生物食品內酶的添生，以達到保鮮的作用。9負離子與臭氧之作用機制負離子與臭氧之作用機制 負離子負離子 負離子直接作用於被保鮮的食品 負離子霧能淨
3、化保鮮環境 臭氧臭氧臭氧具有強烈的殺菌消毒作用臭氧可與乙烯發生化學反應，消除催熟作用臭氧與負離子作用類似，對於新陳代謝有很強的抑制效果，還可降低呼吸強度，減緩酶的活性。但某些果品不適合用臭氧保鮮10保鮮實例保鮮實例保鮮實例處理條件成效 柑橘(鄭、田)-50kV-70kV(以六十天存放期為例)耗損率下降 29%，且總糖、還原糖、有機酸、Vitamin C均比對照組高。哈密瓜(鄭、田)負離子濃度106/cm3臭氧濃度2x10-610 x10-6(相對溼度85%、儲存30天)經靜電處理過後的哈密瓜糜爛率為2%，未經處理的則為96%。香蕉(張，1988)300kV400kV 降低了香蕉的呼吸強度，並抑
4、制了其新陳代謝的能力。奇異果(王、曾2004)70kV處理9小時與12小時 乙烯釋放高峰推遲兩天，而且峰值相較於對照組降低46.19與46.28%11實例應用說明實例應用說明 高壓靜電場在植物上的應用高壓靜電場在植物上的應用(促進植物生長促進植物生長)2006生物機電工程研討會12高壓靜電場用於促進植物的生長高壓靜電場用於促進植物的生長可提高ATP含量可提高酶活性可促進植物營養元素吸收可促進植物呼吸作用 可誘導染色體畸變 可用於植物的殺菌 其他之伴隨效應 13促進植物生長之實例促進植物生長之實例應用實例處理條件成效水稻種子(王等四人，2004)以200kV/m的電場處理水稻種子10分鐘發芽率可
5、提高27.1%，幼苗生長高度也可提高13.4%大豆種子(張等五人，2005)200kV/m處理20minx4天種子的發芽率提高了4.60%，發芽指數提高了10.59%，芽長增加了31.15%，活力指數提高了63.39%。刺青瓜(蔡、易，2004)200kV/m800kV/mSOD值明顯提高，平均提高量為49%。而SOD值具有清除種子體內的超氧自由基的功用，可促進種子的萌發和生長作用。紅葉石楠(Photinia serrulata)(趙等五人，2006)12.5kV/m生根率達到96.8%，比對照組高出11.8%。生根時間也比對照組提前22天。14實例應用說明實例應用說明高壓靜電場和負離子在人體
6、上的應用高壓靜電場和負離子在人體上的應用2006生物機電工程研討會15以高壓靜電場治療人體相關疾病以高壓靜電場治療人體相關疾病 對於腫瘤細胞的抑制在6kV的電場作用下肝癌細胞SMMC7721的死亡率增加了122.4%。(張，2005)14kV的電壓作用下死亡率更是提高了173.7%。在2.5kV電壓的作用下，小鼠Lewis肺癌細胞的活性是對照組的71.7%。(佟，2005)以高壓靜電場治療失眠病患，有60%的患者大大提高了睡眠的品質。(黃，2005)應用高壓電場治療神經衰弱、高血壓，更年期綜合症等，療效的有效率都超過八成以上。醫學上應用高壓靜電治療砂眼(肖，2004)、腰椎間盤突出(周，200
7、5)等疾病和縮短骨折受傷和軟骨組織的癒合期方面研究也都有相關的文獻。16負離子對人體的功用負離子對人體的功用調節中樞神經的興奮和抑制、刺激造血功能改善肺的換氣、減少氣管哮喘的發作可降低苯中毒病人尿液中的17-KS、兒茶酚胺。腎上腺素也會下降。對於人的毛細血管會產生擴張的作用，可降低人體體溫、表皮溫度和血壓使波的頻率降低，振幅升高，大幅提高人的感覺與知覺能改善因乾燥炎熱所引起的激怒症，顯著降低其尿液中的5-HT(致血管緊張素)和5-HIAA甲狀腺亢進、過敏性鼻竇炎、心血管、高血壓、慢性胃病等等，都具有一定的療效17實例應用說明實例應用說明高壓靜電場在其他動物上的應用高壓靜電場在其他動物上的應用2
8、006生物機電工程研討會18高壓靜電場在其他動物上的應用高壓靜電場在其他動物上的應用將鮑魚卵以1540kV的直流或脈衝電壓，處理10-30分鐘，可提高孵化率並降低剝離後15天之死亡率。將鴨種蛋在孵化第五天時用場強150kV/m的靜電場處理5min，種蛋血液中的蛋白質、維生素B12均有增加，且孵化率大為提高，胚胎死亡的情形也大為降低。以1001000V對蠶進行處理，蠶的孵化率和結繭率皆有顯著的增加。最高可提高全繭量高達15.52%，且蠶的死亡率也會大幅降低。(張，2005)若以600kV/m的電場處理綿羊精液300min，可提高綿羊精液中Zn2+的濃度，提高綿羊精液的品質。(娜，2005)19實
9、例應用說明實例應用說明應用於其他生物產業相關領域應用於其他生物產業相關領域2006生物機電工程研討會20其他生物產業相關領域其他生物產業相關領域 水質淨化 靜電殺菌 農牧產品之殺菌 靜電乾燥法 靜電除塵應用 基因工程上的應用 靜電噴頭21結論結論2006生物機電工程研討會22結論結論 高壓靜電應用在生物產業的技術在國外已行之有年，不論是在動物、植物，甚至人體的醫療方面都有不錯的成效。未來若能輔以更深入的理論基礎，以更微觀的分子和量子的角度去做分析，開拓生物物理相關的知識與原理，並應用於更多廣泛的領域和範圍，將可為二十一世紀的生活創造更開闊的視野和未來。23結論結論 以靜電場處理甜菜種子，甜菜含
10、糖平均可提高0.06%，每畝產量可提高7%。而大陸在東北華北和西北，在28個糖廠的合作之下，推廣11萬公頃的農田，即創造了7000萬元人民幣的經濟效益，算是相當驚人的成效。目前這項實用的技術在台灣尚未普及。本研究就針對高壓靜電場在各個領域的應用和相關原理做介紹，期望未來這項新的技術能應用在更多不同的領域上。24參考資料參考資料 王悅芳。曾一凡。2004。高壓靜電場對彌猴桃果實乙烯釋放速率的影響。江西農業大學學報:889-892。王清元等四人。2004。高壓靜電處理水道種子的試驗研究。農機化研究2004-(3):157-158,176。王冬梅。2005。高壓靜電療法的臨床應用。Journal o
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