Мировой опыт применения нетермальной плазмы в агропромышленном комплексе

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Мировой опыт применения нетермальной плазмы в агропромышленном комплексе

УДК 631.17:614.875

Петрухина Д.И.,

Помясова М.Г.

Всероссийский научно-исследовательский

В статье представлены результаты обзора опубликованных исследований, посвященных применению нетермальной (холодной) плазмы - частично ионизованного, крайне реакционноспособного газа с температурой окружающей среды - в сельскохозяйственной и пищевой промышленности в качестве технологии для целей инактивации грибов и бактерий, повышения урожайности, деградации токсинов и др.

Ключевые слова: ОБРАБОТКА ПЛАЗМОЙ, НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА, ДЕКОНТАМИНАЦИЯ, ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ

холодная плазма инактивация бактерия урожайность

В настоящее время возрос интерес к разработке и внедрению технологий низкотемпературной неравновесной плазмы атмосферного давления, что связано с открывающимися новыми возможностями применения этой плазмы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности [1-3]. Сообщается, что разница между реальной и потенциальной урожайностями сельскохозяйственных культур может достигать 50-75 %, особенно в развивающихся странах, поэтому по-прежнему актуальны исследования по увеличению производительности сельского хозяйства в мире [4]. Однако при применении различных технологий в сельском хозяйстве, например, химических реагентов, часто не учитывается их воздействие на экосистему. В связи с этим представляется интересным повышать производительность сельского хозяйства с учетом защиты окружающей среды благодаря новым технологиям. Одна из них - использование нетермальной плазмы в сельском хозяйстве. Кроме того, было показано, что нетермальную плазму можно использовать и в пищевой промышленности, где она находит применение для обработки упаковочных материалов с целью улучшения их свойств или для обеззараживания [4, 5], а также для дезинфекции пищевых продуктов [6, 7], потому что термические процессы, широко используемые для санитарной обработки, могут влиять на органолептические свойства и пищевую ценность продуктов [8]. Нетермальная плазма в сельском хозяйстве применяется, в основном, для дезинфекции продуктов и сельскохозяйственных культур после сбора урожая. Согласно литературным данным, улучшение роста и прорастания семян и в целом обработка до сбора урожая находятся в фокусе интереса исследователей в настоящий момент [2].

В опубликованной литературе сообщается, что, начиная с 2010 г., количество выходящих статей по применению в сельском хозяйстве нетермальной плазмы постоянно увеличивается. Наибольший процент статей посвящен исследованиям деконтаминации, прорастанию семян и улучшению роста растений. В остальных статьях представлены разработки плазменных аппаратов и другие технологии применения, такие как удаление летучих химических соединений и восстановление почвы [2]. Кроме того, после анализа докладов, представленных на 1-ом и 2-ом Международных семинарах по использованию плазменных технологий в сельском хозяйстве IWOPA-1 и 2 (2016, 2018), можно выделить наиболее актуальные направления проводимых в настоящее время исследований: взаимодействие плазмы с жидкостью (Plasma-liquid interactions) и нетермальная плазма атмосферного давления (NTAP) [1].

Плазма - это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически равны. Низкотемпературная плазма (плазма с температурой менее 1 млн.єК) является неравновесной, в ней температура электронов существенно превышает температуру ионов и нейтральных частиц, которые остаются относительно холодными (с температурой окружающей среды). NTAP-плазма характеризуется довольно малой степенью ионизации (до 1%), и, обобщая литературные данные, можно сказать, что она представляет собой смесь возбужденных и невозбужденных, ионизированных и нейтральных атомов и молекул газа, а также свободных электронов и квантов электромагнитного излучения [9].

Ионизацию плазмы чаще всего проводят электрическими полями, которые ускоряют электроны, что приводит к ионизации атомов [9]. Источниками NTAP-плазмы являются электрические разряды атмосферного давления, которые различаются между собой характерными свойствами и областями применения. Наиболее часто используются диэлектрический барьер (DBD) и plasma jet. Также применяются многие другие виды разрядов [10-17], из них можно выделить коронный, тлеющий и искровой разряды [18], gliding arc [19, 20], MW plasma torch [21-23], RF plasma [24].

Диэлектрический барьерный разряд (DBD) хорошо подходит для обработки обширных поверхностей. Его применяют, например, для дезинфекции продуктов перед упаковкой, некоторых продуктов в упакованном виде - в пластиковом контейнере или пакете, а также для стерилизации разделочных досок, ножей и другого оборудования в пищевой промышленности [16, 25-28].

Plasma jet представляют собой тонкую струю нетермальной плазмы на основе маломощного (несколько десятков Вт) разряда в аргоне или в гелии. Тонкая стабильная струя плазмы длиной до нескольких сантиметров обычно используется для прямой обработки объектов [16, 29-36].

1.1 Введение

В последние годы все чаще стали появляться научные работы, посвященные де-контаминации и инактивации т.е. уничтожению микроорганизмов или разрушению их активных структур с целью обеззараживания продуктов.

Из литературных данных видно, что наиболее часто в качестве газа для генерирования плазмы используют воздух [10-12, 18-23, 26-28, 32-34], а также используют воздух с добавлением кислорода [16, 17, 24, 25]. Кроме того, применяют азот [15, 31] и азот с добавлением кислорода [15], а также гелий [15, 35], гелий с добавлением кислорода [14, 15] и аргон [13, 29, 30, 36]. Отмечается, что плазма благородных газов не такая реактивная, как воздушная, а потому авторами проводятся исследования возможностей применения смеси благородного газа с небольшим процентом реактивных газов (O₂, СО₂, N₂ или воздуха) [9].

Если рассматривать продукты, которые наиболее часто используются авторами в своих исследованиях по обеззараживанию, то это, прежде всего, салат 10-13, 16, 18, 21, 22, 24, 29-31], яблоки [16, 18, 20-23], томаты [13, 16, 23, 24], морковь [13, 21, 23, 33], огурцы [16, 23, 33], шпинат [24, 25], картофель [24, 31] и клубника [21, 31]. Намного реже авторами исследуются другие продукты, например, черный перец [36], порошок из красного перца [15], семена риса и лимона [26], нарезанный бекон [14], нарезанный сыр чеддер [28], свиная и говяжья вырезки [27], черника [32], мускусная дыня [18], груши [33], капуста [11] и зерно [22]. Помимо непосредственной обработки сельскохозяйственных и пищевых продуктов, авторами проводятся обработки воды [17, 19, 35] и воздуха [16, 34].

Патогены, против которых проводится обработка с использованием нетермальной плазмы, это, прежде всего, E. coli [13, 14, 16-20, 23, 25, 27-30, 35], Salmonella [10, 14, 18, 20, 24, 27, 28, 31, 33, 36] и Listeria [11, 14, 18, 27, 28], а также фоновая микрофлора [10, 15, 23, 32]. Кроме того, исследователями были проведены эксперименты по борьбе с B. subtilis (споры), B. atrophaeus (споры) [36], B. cereus (споры) [15], Aeromonas hydrophila [12], Aspergillus flavus [15], Aspergillus (споры) [26], P. digitatum (споры) [16, 26], Fusarium fujikuroi, Burkholderia plantarii [34], M. domestica, F. ananassa, V. locusta, D. carota subsp. sativus [21], P. marginalis, P. carotovorum, L. innocua [22].

Таким образом, по результатам литературного исследования можно сказать, что нетермальная атмосферная плазма имеет потенциал как технология обезвреживания против нескольких пищевых патогенных микроорганизмов: Aspergillus spp., Salmonella spp. (в частности, Salmonella typhimurium), Listeria monocytogenes, E. coli [7, 37]. По мнению авторов, актуальными пищевыми патогенами и объектами дальнейших исследований являются Shigella spp., Campylobacter, Yersinia enterocolitica, Staphylococcus aureus, Clostridium spp., и Vibrio spp. [7].

1.2 Прямая обработка плазмой

Авторами исследований проводится обработка объектов путем непосредственного воздействия плазмы на образцы либо обработкой образцов жидкостями, облученными плазмой, так называемой активированной жидкостью. Согласно анализу литературных источников, для дезактивации микроорганизмов при обработке объектов в газовой фазе (на воздухе), в основном, используют DBD, plasma jet и MW plasma torch.

Проводятся исследования по созданию упаковок для пищевых продуктов, в которых могла бы проводиться обработка с помощью DBD, а также влияния такой обработки в запечатанных упаковках на физические свойства продуктов [38]. В то же время, согласно опубликованной информации, plasma jet и MW plasma torch имеют плотность радикалов ионизированного газа выше, чем DBD, и поэтому могут использоваться для быстрого обеззараживания объектов. Например, в работах исследователей Leibniz Institute for Plasma Science and Technology (Германия) использовалась MW плазменная горелка для обеззараживания воздуха, который после обработки был эффективен против некоторых микроорганизмов, а также спор Bacillus atrophaeus. Эта технология обработки была успешно применена к сельскохозяйственным продуктам, таким как яблоки, салат, клубника и морковь, для инактивации фитопатогенных микроорганизмов (вызывающих порчу этих продуктов) [21, 22, 39]. В другом исследовании проводили изучение прямого воздействия струи нетермальной плазмы для обеззараживания миндаля, искусственно зараженного Salmonella и E. coli. Время экспозиции и расстояние варьировались, а результаты исследования показали, что кратковременное воздействие значительно уменьшило количество обоих патогенов [37]. Прямое воздействие также изучали в цикле работ других авторов, например, скоропортящиеся листья салата обрабатывали плазмой на расстоянии 17 мм до струи. Исследование показало, что листья можно обрабатывать до 60 сек. при фиксированной мощности (8 Вт) и расходе 5 л/мин аргона в смеси с 0,1% кислорода. Температура поверхности на листьях никогда не превышала 35,2°С. Антибактериальные тесты, проведенные на салате, а также огурцах, яблоках и помидорах, показали инактивацию искусственно засеянной Escherichia coli [16, 29, 30]. В другом исследовании ягоды черники обрабатывали плазмой на расстоянии 7,5 см, в результате чего наблюдали значительное снижение микробной обсемененности (КОЕ/г) [32]. Также был предложен метод инактивации спор грибов Penicillium digitatum с помощью аргонной plasma jet [40], который был успешно использован для подавления двух заболеваний проростков риса, а именно грибкового патогена Fusarium fujikuroi и бактериального -- Burkholderia plantarii, путем облучения зараженных семян риса plasma jet [34]. В этом исследовании семена помещали на дно стакана и облучали плазмой в течение 10 мин на расстоянии 10 см, переворачивая семена во время облучения встряхиванием с интервалами 2 мин. Прорастание семян и рост проростков не были ингибированы в обработанных плазмой здоровых семенах, а индекс тяжести болезни и процент растений с симптомами болезни были снижены [34].

Согласно литературным источникам, в качестве практически применяемого метода обеззараживания в будущем будет активнее использоваться обработка сельскохозяйственных продуктов в жидкости, поскольку, используя жидкость, можно обрабатывать продукты большого объема и с более сложной формой. По мнению авторов, для осуществления данной технологии обработки может быть использована плазма c gliding arc, поскольку жидкости имеют большую теплоемкость, и применение этой плазмы позволит получить в конечном итоге относительно низкие температуры жидкости [2].

Например, авторы исследования наблюдали снижение прорастания грибковых спор возбудителя Fusarium oxysporum после воздействия плазмы и одновременное увеличение транскрипции генов, связанных с патогенезом, в корнях восприимчивого сорта томата (растения-хозяина Solanum lycopercicum) после той же самой обработки плазмой, используемой при грибковой инактивации [41]. В исследовании прорастание грибковых спор, взвешенных в физиологическом растворе, снижалось с течением времени после воздействия аргоновой плазмы в течение 10 мин. На основании этих данных авторы предполагают, что нетермальная плазма может быть эффективно применена для борьбы с грибковыми заболеваниями растений путем инактивации грибковых патогенов и усиления механизмов устойчивости хозяина.

1.3 Обработка жидкостью, активированной плазмой

Активированная плазмой жидкость, как отмечается многими исследователями, может успешно применяться для обработки сельскохозяйственных продуктов сложной формы и для обработки в больших объемах. Согласно литературным данным, для активации жидкостей используют различные источники плазмы, такие как gliding arc, DBD и plasma jet. Например, в исследовании авторы применяли плазму с gliding arc для очистки воды, загрязненной Staphylococcus aureus, Salmonella и Penicillium [42]. После обработки наблюдали удовлетворительное обеззараживание без образования побочных продуктов. В опубликованной литературе приводятся данные об успешной инактивации Erwinia spp., Hafnia alvei, Saccharomyces cerevisiae, E. coli и Staphylococcus aureus и др. с помощью активированной плазмой воды, а также описаны механизмы плазменно-жидкостных взаимодействий [43, 44].

2. Стимулирующая обработка

2.1 Введение

Согласно данным из опубликованных работ, для обеззараживания семян при хранении, а также для улучшения прорастания семян растений, довольно часто используют плазму низкого давления [2, 4]. В опубликованных исследованиях было показано, что обработка плазмой способствовала увеличению процента всхожести семян (зерновых, бобовых, капустных, а также семян деревьев) [4]. Низкотемпературную плазму несложно генерировать при пониженном давлении (10-15 % от атмосферного), и ее широкое применение началось уже в 70-х гг. XX в., сначала в компьютерной индустрии [9].

Авторы отмечают, что оптимальные параметры плазмы различаются в зависимости от используемых семян растений, а также от используемого при создании плазмы газа. В основном, в исследованиях по плазменной обработке семян при низком давлении применяли аргон, кислород и воздух [4].

Для генерирования плазмы низкого давления требуется такое оборудование, как вакуумная камера и насосы, что ведет к повышению стоимости обработки. В отличие от нее, низкотемпературная плазма при атмосферном давлении не требует вакуумного оборудования, и, следовательно, обработка такой плазмой стоит дешевле.

2.2 Прямая обработка плазмой

В опубликованных исследованиях авторами для генерирования нетермальной плазмы атмосферного давления чаще используется DBD, чем plasma jet, а обработка плазмой проводится предпочтительнее в газовой фазе. Наблюдаемое повышение всхожести семян авторы связывают с тем, что их «смачиваемость» значительно повышается за счет улучшения гидрофильности поверхности оболочки, поэтому улучшается поглощение воды. Также стимулирование прорастания семян возможно из-за изменения их антиоксидантной активности, например, образования некоторых тиоловых соединений [2, 4, 45]. Эффекты, вызываемые от воздействия плазмы, исследователи объясняют химическим составом ионизированного газа, а именно: содержащимися в нем активными формами кислорода и азота, которые влияют на семенную оболочку, запуская биомолекулярные механизмы в клетках семян [46].

Например, в исследовании было показано, что после обработки плазмой семена томатов прорастают быстрее, чем необработанные в контроле. Длина и вес полученных всходов значительно превышали эти показатели у необработанных семян, а корни -- были значительно длиннее и более разветвленные. Вес растений, выращенных из обработанных семян, был на 20-40 % выше по сравнению с контрольными культурами [47]. Имеются данные, что обработка плазмой также способствовала улучшению всхожести семян огурца и перца [48] и увеличению веса семян и числа семян у Arabidopsis thaliana [49]. Было показано, что рост обработанного плазмой ячменя был увеличен минимум на 15% [50]. Согласно данным ряда исследований, обработка плазмой может положительно влиять на рост не только растений, но и других организмов, используемых в сельском хозяйстве [2]: была показана возможность усиливать рост дрожжей Saccharomyces cerevisiae в лаг-фазе, используя устройство DBD с масштабируемым атмосферным давлением; а также было показано, что скорость роста личинок тутового шелкопряда Bombyx mori L. резко снижалась после обработки плазмой в зависимости от продолжительности, а общий вес личинок уменьшился с увеличением количества обработок. Вес шелковых коконов, полученных после однократной обработки, на 11% превышал этот показатель у необлученных.

2.3 Обработка жидкостью, активированной плазмой

Активированная плазмой жидкость применяется не только для обеззараживания продуктов, как описано нами в п. 1.2 и 1.3, но также для стимулирования биологических процессов [51]. Для этих целей генерирование плазмы чаще производят с применением plasma jet (из-за более высокой плотности газа), чем DBD.

Например, в одном исследовании дренажная вода обрабатывалась в плазменном реакторе (10-20 мин), а затем повторно применялась для орошения китайской капусты Brassica rapa var. perviridis. Было отмечено повышение скорости роста растений и инактивация бактерий в почве [52]. В другой работе авторы исследовали влияние активированной плазмой воды на всхожесть, скорость роста и общую питательную ценность таких растений, как арбуз (Citrullus lanatus), цинния (Zinnia peruviana), люцерна (Medicago sativa), горох (Phaseolus coccineus), редис (Raphanus sativus), томат (Solanum lycopersicum) и перцы (Capsicum annuum) [53]. Были использованы три типа разряда для генерирования плазмы, которыми обрабатывали водопроводную, родниковую и дистиллированную воду. Показаны положительные результаты применения активированной воды, которые разнились в зависимости от исследуемых растений, обрабатываемой воды и разряда, которым получали плазму. В одном из исследований наблюдали стимулирование роста семян через 5 суток эксперимента, в котором семена каждый день обрабатывали водой, на которую воздействовали плазменной струей в течение 5 мин на расстоянии 5 мм от поверхности [2].

Также в исследовании было показано, что жидкость, активированная плазмой, улавливает атмосферный азот, который потом можно использовать для создания удобрений [54].

В опубликованной литературе есть данные об использовании активированной плазмой жидкости для уменьшения остаточного содержания пестицидов в сельскохозяйственных продуктах, а также, например, микотоксинов [55]. В исследовании авторами показано снижение содержания пестицида на винограде до 73,60% после обработки в течение 10 мин с помощью активированной плазмой воды [56]. В другой работе авторами было исследовано уже влияние плазмы на удаление остатков пестицидов и на изменение качества манго. Результаты показали, что обработка в течение 5 мин при скорости потока аргона 5 л/мин понизила концентрации двух видов пестицидов на 74,0-62,9 %. Параметры цвета и текстуры плода в контроле и после обработки существенно не различались [57].

3. Другие направления применения плазмы

Некоторые свежие продукты (овощи, фрукты) выделяют газообразный этилен, который способствует не только их собственному созреванию, но и ускоряет созревание других («соседних») сельскохозяйственных продуктов. Поэтому снижение содержания этилена в транспортных контейнерах представляется важным для поддержания свежести продуктов. В опубликованной литературе сообщается об успешном разложении этилена с использованием плазменного реактора c DBD [2].

В последнее время исследователями изучается воздействие плазмы на полимеры, поскольку это может быть востребовано в различных областях применения, например, для модификации такого биополимера, как крахмал, используемый в пищевой промышленности, который обычно подвергается химической и/или физической обработке для улучшения его функциональных свойств [58]. Согласно литературным данным, воздействие плазмы на поверхность полимера позволяет ее модифицировать и изменять такие свойства, как смачивание, адгезия, гидрофильность, гидрофобность, что может усилить биодеградацию трудно разлагаемого полимера в бактериальной среде [59].

Разложение органических и других соединений в загрязненных промышленных сточных водах тоже интенсивно исследуется. Например, сточные воды бумажной и текстильной промышленности сильно загрязнены красителями. Согласно ряду научных исследований, плазма может быть альтернативным способом деградации красителей в жидкости, что связано с образованием в результате ее воздействия высокоактивных форм кислорода. Рядом авторов сообщается, что озон легко реагирует, например, с красителем метиленовым синим, а поскольку озон считают одной из долгоживущих активных форм кислорода, получаемого в плазме, ожидается, что плазменная обработка будет способствовать деградации красителя метиленового синего [60, 61].

В ряде исследований сообщается, что плазму возможно использовать для обеззараживания и модификации почвы, поскольку плазма как ионизированный газ образует радикалы с коротким временем существования и большой реакционной способностью, что, по мнению авторов, приведет к меньшему негативному воздействию на почвенную биоту, чем при использовании химических веществ. Например, плазму предлагается использовать для повышения жизнеспособности полезных микроорганизмов, таких как азотфиксирующие бактерии, и для «улучшения здоровья почвы», например, за счет уничтожения вредных организмов [62, 63].

Благодаря успешному развитию технологий генерирования низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении устранена необходимость использовать дорогое вакуумное оборудование, необходимое для плазмы низкого давления, что ранее приводило к высокой стоимости обработки. Кроме того, плазма низкого давления не подходит для непрерывной обработки продуктов, транспортируемых на конвейерных лентах, поскольку не все продукты могут быть обработаны в вакууме [4]. В настоящее время ряд исследований посвящен созданию, например, роликового конвейерного плазменного устройства, которое генерирует плазму, используя DBD, для дезинфекции овощей в процессе сортировки, а также снижения содержания пестицидов [64, 65]. Имеется сообщение об апробации устройства для дезинфекции пищевых продуктов в промышленном масштабе [66].

Заключение

После изучения опубликованных исследований на тему использования нетермальной плазмы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности можно сказать, что экспериментальные результаты, полученные разными авторами на одних и тех же объектах, часто различаются как в зависимости от используемого типа разряда, так и от применяемой установки для генерирования плазмы. Чаще всего сравнить используемые в работах плазмы невозможно, поскольку в статьях не приводятся характеристики плазмы, даже тип разряда, с помощью которого она получена, а только время обработки продукта. Также часто в исследованиях используется собственная, обычно экспериментальная (существующая в единственном экземпляре) установка-плазматрон. Довольно часто в статьях приводятся только схемы установок, по которым специалистам невозможно понять и, тем более, сравнить, используемые подходы / условия облучения, подтвердить, действительно ли использовался заявленный тип разряда для генерирования плазмы.

Изучение опубликованных исследований показало, что установки по получению нетермальной плазмы атмосферного давления широко варьируются в научных исследованиях (в особенности используемый для генерирования плазмы газ, его расход, конфигурация электрода и напряжение) и могут влиять на получаемый в экспериментах обеззараживающий эффект. Также могут влиять на эффект обеззараживания вид бактерий, их концентрация и субстрат или обрабатываемая среда. Например, в исследовании было показано, что на эффективность обработки с применением plasma jet для инактивации сальмонеллы влияла поверхность субстрата [31]. В другом исследовании было показано, что обработка воздуха, используемого для инактивации бактерий, посеянных на яблоки, была эффективнее при более высоких скоростях потока газа [20]. Также, согласно опубликованным результатам исследований, на антимикробную эффективность обработки влияют расстояние от источника плазмы, а также вид микроорганизма и состав газа [37]. Таким образом, по мнению ряда авторов, максимальное обеззараживание зависит от вида микроорганизма, обрабатываемого продукта, условий обработки и используемого оборудования.

Список использованных источников

1.Scholtz V., Pazlarova J., Souskova H., Khun J., Julak J. Nonthermal plasma -- A tool for decontamination and disinfection // Biotechnology Advances. - 2015, vol. 33, no. 6, part 2. - p. 1108-1119.

2.Ito M., Oh J.-S., Ohta T., Shiratani M., Hori M. Current status and future prospects of agricultural applications using atmospheric-pressure plasma technologies // Plasma Processes and Polymers. ? 2017, vol. 15. ? p. e1700073.

3.Ehlbeck J., Schnabel U., Polak M., Winter J., von Woedtke T., Brandenburg R., von dem Hagen T., Weltmann K.D. Low temperature atmospheric pressure plasma sources for microbial decontamination // Journal of Physics D: Applied Physics. ? 2010, vol. 44, no. 1. ? p. 013002.

4.Puaи N., Gherardi M., Shiratani M. Plasma agriculture: A rapidly emerging field // Plasma Processes and Polymers. ? 2017, vol. 15. ? p. e1700174.

5.Pankaj S.K., Bueno-Ferrer C., Misra N.N., Milosavljeviж V., O'Donnell C.P., Bourke P., Keener K.M., Cullen P.J. Applications of cold plasma technology in food packaging // Trends in Food Science & Technology. ? 2014, vol. 35, no1. ? p. 5-17.

6.Guo J., Huang K., Wang J. Bactericidal effect of various non-thermal plasma agents and the influence of experimental conditions in microbial inactivation: A review // Food Control. ? 2015, vol. 50. ? p. 482-490.

7.Ziuzina D. Atmospheric cold plasma as a tool for microbiological control: Doctoral Thesis; Dublin Institute of Technology. ? Dublin, 2015. ? 259. p.

8.Misra N.N. Chapter 10 - Quality of Cold Plasma Treated Plant Foods // Cold Plasma in Food and Agriculture. ? San Diego: Academic Press, 2016. ? p. 253-271.

9.Тихонов В.Н., Алешин С.Н., Иванов И.А., Тихонов А.В. Плазменные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности // Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы: Сборник докладов международной научно-практической конференции. ? 2018. ? С. 307-310.

10.Jahid I.K., Han N., Zhang C.Y., Ha S.D. Mixed culture biofilms of Salmonella typhimurium and cultivable indigenous microorganisms on lettuce show enhanced resistance of their sessile cells to cold oxygen plasma // Food Microbiol. ? 2015, vol. 46. ? p. 383-394.

11.Srey S., Park S., Jahid I., Ha S.-D. Reduction effect of the selected chemical and physical treatments to reduce L. monocytogenes biofilms formed on lettuce and cabbage // Food Research International. ? 2014, vol. 62. ? p. 484-491.

12.Jahid I., Han N., Ha S.-D. Inactivation kinetics of cold oxygen plasma depend on incubation conditions of Aeromonas hydrophila biofilm on lettuce // Food Research International. ? 2014, vol. 55. ? p. 181-189.

13.Bermudez-Aguirre D., Wemlinger E., Pedrow P., Barbosa-Cбnovas G., Garcia-Perez M. Effect of atmospheric pressure cold plasma (APCP) on the inactivation of Escherichia coli in fresh produce // Food Control. ? 2013, vol. 34. ? p. 149-157.

14.Kim B., Yun H., Jung S., Jung Y., Jung H., Choe W., Jo C. Effect of atmospheric pressure plasma on inactivation of pathogens inoculated onto bacon using two different gas compositions // Food Microbiology. ? 2011, vol. 28, no 1. ? p. 9-13.

15.Kim J.E., Lee D.U., Min S.C. Microbial decontamination of red pepper powder by cold plasma // Food Microbiol. ? 2014, vol. 38. ? p. 128-136.

16.Baier M., Gцrgen M., Ehlbeck J., Knorr D., Herppich W.B., Schlьter O. Non-thermal atmospheric pressure plasma: Screening for gentle process conditions and antibacterial efficiency on perishable fresh produce // Innovative Food Science & Emerging Technologies. ? 2014, vol. 22. ? p. 147-157.

17.Kobayashi T., Iwata N., Oh J.-S., Hahizume H., Ohta T., Takeda K., Ishikawa K., Hori M., Ito M. Bactericidal pathway of Escherichia coli in buffered saline treated with oxygen radicals // Journal of Physics D: Applied Physics. ? 2017, vol. 50, no. 15. ? p. 155208.

18.Critzer F.J., Kelly-Wintenberg K., South S.L., Golden D.A. Atmospheric plasma inactivation of foodborne pathogens on fresh produce surfaces // J Food Prot. ? 2007, vol. 70, no. 10. ? p. 2290-2296.

19.Kim H., Cho Y., H. Hwang I., H. Lee D., Cho D., Rabinovich A., Fridman A. Use of plasma gliding arc discharges on the inactivation of E. coli in water // Separation and Purification Technology. ? 2013, vol. 120. ? p. 423-428.

20.Niemira B.A., Sites J. Cold plasma inactivates Salmonella stanley and Escherichia coli O157:H7 inoculated on golden delicious apples // J Food Prot. ? 2008, vol. 71, no. 7. ? p. 1357-1365.

21.Schnabel U., Andrasch M., Weltmann K.-D., Ehlbeck J. Inactivation of Vegetative Microorganisms and Bacillus atrophaeus Endospores by Reactive Nitrogen Species (RNS) // Plasma Processes and Polymers. ? 2014, vol. 11, no. 2. ? p. 110-116.

22.Ehlbeck J., Schnabel U., Andrasch M., Stachowiak J., Stolz N., Frцhling A., Schlьter O., Weltmann K.-D. Plasma Treatment of Food // Contributions to Plasma Physics. ? 2015, vol. 55, no. 10. ? p. 753-757.

23.Baier M., Ehlbeck J., Knorr D., Herppich W.B., Schlьter O. Impact of plasma processed air (PPA) on quality parameters of fresh produce // Postharvest Biology and Technology. ? 2015, vol. 100. ? p. 120-126.

24.Zhang M., Oh J.K., Cisneros-Zevallos L., Akbulut M. Bactericidal effects of nonthermal low-pressure oxygen plasma on S. typhimurium LT2 attached to fresh produce surfaces // Journal of Food Engineering. ? 2013, vol. 119, no. 3. ? p. 425-432.

25.Klockow P.A., Keener K.M. Safety and quality assessment of packaged spinach treated with a novel ozone-generation system // LWT - Food Science and Technology. ? 2009, vol. 42, no. 6. ? p. 1047-1053.

26.Hayashi N., Yagyu Y., Yonesu A., Shiratani M. Sterilization characteristics of the surfaces of agricultural products using active oxygen species generated by atmospheric plasma and UV light // Japanese Journal of Applied Physics. ? 2014, vol. 53, no. 5S1. ? p. 05FR03.

27.Jayasena D.D., Kim H.J., Yong H.I., Park S., Kim K., Choe W., Jo C. Flexible thin-layer dielectric barrier discharge plasma treatment of pork butt and beef loin: Effects on pathogen inactivation and meat-quality attributes // Food Microbiology. ? 2015, vol. 46. ? p. 51-57.

28.Yong H.I., Kim H.-J., Park S., Kim K., Choe W., Yoo S.J., Jo C. Pathogen inactivation and quality changes in sliced cheddar cheese treated using flexible thin-layer dielectric barrier discharge plasma // Food Research International. ? 2015, vol. 69. ? p. 57-63.

29.Baier M., JanЯen T., Wieler L.H., Ehlbeck J., Knorr D., Schlьter O. Inactivation of Shiga toxin-producing Escherichia coli O104:H4 using cold atmospheric pressure plasma // Journal of Bioscience and Bioengineering. ? 2015, vol. 120, no. 3. ? p. 275-279.

30.Baier M. Direct non-thermal plasma treatment for the sanitation of fresh corn salad leaves: Evaluation of physical and physiological effects and antimicrobial efficacy // Postharvest Biology and Technology. ? 2013, vol. 84. ? p. 81-87.

31.Fernandez A., Noriega E., Thompson A. Inactivation of Salmonella enterica serovar Typhimurium on fresh produce by cold atmospheric gas plasma technology // Food Microbiol. ? 2013, vol. 33, no. 1. ? p. 24-29.

32.Lacombe A., Niemira B.A., Gurtler J.B., Fan X., Sites J., Boyd G., Chen H. Atmospheric cold plasma inactivation of aerobic microorganisms on blueberries and effects on quality attributes // Food Microbiol. ? 2015, vol. 46. ? p. 479-484.

33.Wang H., Zhou B., Feng H. Surface Characteristics of Fresh Produce and their Impact on Attachment and Removal of Human Pathogens on Produce Surfaces // Decontamination of Fresh and Minimally Processed Produce. ? John Wiley & Sons, 2012. ? p. 43-57.

34.Ochi A. Management of bakanae and bacterial seedling blight diseases in nurseries by irradiating rice seeds with atmospheric plasma // Plant pathology. ? 2017, vol. 66, no. 1. ? p. 67-76.

35.Ikawa S., Tani A., Nakashima Y., Kitano K. Physicochemical properties of bactericidal plasma-treated water // Journal of Physics D: Applied Physics. ? 2016, vol. 49, no. 42. ? p. 425401.

36.Hertwig C., Reineke K., Ehlbeck J., Knorr D., Schlьter O. Decontamination of whole black pepper using different cold atmospheric pressure plasma applications // Food Control 55. ? 2015. ? p. 221-229.

37.Niemira B.A. Cold Plasma Decontamination of Foods // Annual Review of Food Science and Technology. ? 2012, vol. 3, no 1. ? p. 125-142.

38.Misra N.N., Schlьter O., Cullen P.J. Chapter 1 - Plasma in Food and Agriculture // Cold Plasma in Food and Agriculture. ? San Diego: Academic Press, 2016. ? p. 1-16.

39.Schnabel U., Niquet R., Schlьter O., Gniffke H., Ehlbeck J. Decontamination and Sensory Properties of Microbiologically Contaminated Fresh Fruits and Vegetables by Microwave Plasma Processed Air (PPA) // Journal of Food Processing and Preservation. ? 2015, vol. 39, no. 6. ? p. 653-662.

40.Iseki S., Ohta T., Aomatsu A., Ito M., Kano H., Higashijima Y., Hori M. Rapid inactivation of Penicillium digitatum spores using high-density nonequilibrium atmospheric pressure plasma // Applied Physics Letters. ? 2010, vol. 96, no. 15. ? p. 153704.

41.Panngom K., Lee S.H., Park D.H., Sim G.B., Kim Y.H., Uhm H.S., Park G., Choi E.H. Non-thermal plasma treatment diminishes fungal viability and up-regulates resistance genes in a plant host // PLoS One. ? 2014, vol. 9, no. 6. ? p. e99300.

42.Gharagozalian M., Dorranian D., Ghoranneviss M. Water treatment by the AC gliding arc air plasma // Journal of Theoretical and Applied Physics. ? 2017, vol. 11. ? p. 1-10.

43.Thirumdas R., Kothakota A., Annapure U., Siliveru K., Blundell R., Gatt R., Valdramidis V.P. Plasma activated water (PAW). ? Chemistry, physico-chemical properties, applications in food and agriculture // Trends in Food Science & Technology. ? 2018, vol. 77. ? p. 21-31.

44.Bruggeman P.J., Kushner M.J., Locke B.R., et al. Plasma-liquid interactions: a review and roadmap // Plasma sources science and technology. ? 2016, vol. 25, no. 5. ? p. 053002.

45.Hayashi N., Ono R., Shiratani M., Yonesu A. Antioxidative activity and growth regulation of Brassicaceae induced by oxygen radical irradiation // Japanese Journal of Applied Physics. ? 2015, vol. 54, no. 6S2. ? p. 06GD01.

46.Randeniya L., De Groot G.J.J.B. Non-Thermal Plasma Treatment of Agricultural Seeds for Stimulation of Germination, Removal of Surface Contamination and Other Benefits: A Review // Plasma Processes and Polymers. ? 2015, vol. 12. ? p. 608-623.

47.Mгgureanu M., Sоrbu R., Dobrin D., Gоdea M. Stimulation of the Germination and Early Growth of Tomato Seeds by Non-thermal Plasma // Plasma Chemistry and Plasma Processing. ? 2018, vol. 38, no. 5. ? p. 989-1001.

48.Љtмpбnovб V., Slavicek P., Kelar J., Prasil J., Smйkal M., Stupavska M., Jurmanovб J., Иernбk M. Atmospheric pressure plasma treatment of agricultural seeds of cucumber (Cucumis sativus L.) and pepper (Capsicum annuum L.) with effect on reduction of diseases and germination improvement // Plasma Processes and Polymers. ? 2017, vol. 15. ? p. e1700076.

49.Koga K., Thapanut S., Amano T., Seo H., Itagaki N., Hayashi N., Shiratani M. Simple method of improving harvest by nonthermal air plasma irradiation of seeds of Arabidopsis thaliana (L.) // Applied Physics Express. ? 2015, vol. 9, no. 1. ? p. 016201.

50.Park Y., Oh K.S., Oh J., Seok D.C., Kim S.B., Yoo S.J., Lee M.-J. The biological effects of surface dielectric barrier discharge on seed germination and plant growth with barley // Plasma Processes and Polymers. ? 2018, vol. 15, no. 2. ? p. 1600056.

51.Sarinont T., Katayama R., Wada Y., Koga K., Shiratani M. Plant Growth Enhancement of Seeds Immersed in Plasma Activated Water // MRS Advances. ? 2017, vol. 2, no. 18. ? p. 995-1000.

52.Takaki K., Takahata J., Watanabe S., Satta N., Yamada O., Fujio T., Sasaki Y. Improvements in plant growth rate using underwater discharge // Journal of Physics: Conference Series. ? 2013, vol. 418. ? p. 012140.

53.Park P., Davis K., Gilani S., Alonzo C.-A., Dobrynin D., Friedman G., Fridman A., Rabinovich A., Fridman G. Reactive nitrogen species produced in water by non-equilibrium plasma increase plant growth rate and nutritional yield // Current Applied Physics. ? 2013, vol. 13. ? p. S19-S29.

54.Ingels R., Graves D.B. Improving the Efficiency of Organic Fertilizer and Nitrogen Use via Air Plasma and Distributed Renewable Energy // Plasma Medicine. ? 2015, vol. 5, no. 2-4. ? p. 257-270.

55.Park B.J., Takatori K., Sugita-Konishi Y., Kim I.-H., Lee M.-H., Han D.-W., Chung K.-H., Hyun S.O., Park J.-C. Degradation of mycotoxins using microwave-induced argon plasma at atmospheric pressure // Surface and Coatings Technology. ? 2007, vol. 201, no. 9. ? p. 5733-5737.

56.Zheng Y., Wu S., Dang J., Wang S., Liu Z., Fang J., Han P., Zhang J. Reduction of phoxim pesticide residues from grapes by atmospheric pressure non-thermal air plasma activated water // Journal of Hazardous Materials. ? 2019, vol. 377. ? p. 98-105.

57.Phan K.T.K., Phan H.T., Boonyawan D., Intipunya P., Brennan C.S., Regenstein J.M., Phimolsiripol Y. Non-thermal plasma for elimination of pesticide residues in mango // Innovative Food Science & Emerging Technologies. ? 2018, vol. 48. ? p. 164-171.

58.Thirumdas R., Kadam D., Annapure U. Cold Plasma: an Alternative Technology for the Starch Modification // Food Biophysics. ? 2017, vol. 12., no. 1. ? p. 129-139.

59.Scally L., Gulan M., Weigang L., Cullen P.J., Milosavljevic V. Significance of a Non-Thermal Plasma Treatment on LDPE Biodegradation with Pseudomonas aeruginosa // Materials. ? 2018, vol. 11, no 10. ? p. 1925.

60.Bansode A.S., More S.E., Siddiqui E.A., Satpute S., Ahmad A., Bhoraskar S.V., Mathe V.L. Effective degradation of organic water pollutants by atmospheric non-thermal plasma torch and analysis of degradation process // Chemosphere. ? 2017, vol. 167. ? p. 396-405.

61.Attri P., Yusupov M., Park J.H., Lingamdinne L.P., Koduru J.R., Shiratani M., Choi E.H., Bogaerts A. Mechanism and comparison of needle-type non-thermal direct and indirect atmospheric pressure plasma jets on the degradation of dyes // Sci Rep. ? 2016, vol. 6. ? p. 34419.

62.Stryczewska Henryka D., Pawіat J., Ebihara K. Non-Thermal Plasma Aided Soil Decontamination // Journal of Advanced Oxidation Technologies. ? 2013, vol. 16, no. 1. ? p. 23-30.

63.Zhang H., Ma D., Qiu R., Tang Y.-T., Du C. Non-thermal plasma technology for organic contaminated soil remediation: A review // Chemical Engineering Journal. ? 2017, vol. 313. ? p. 157-170.

64.Toyokawa Y., Yagyu Y., Misawa T., Sakudo A. A new roller conveyer system of non-thermal gas plasma as a potential control measure of plant pathogenic bacteria in primary food production // Food Control. ? 2017, vol. 72. ? p. 62-72.

65.Toyokawa Y., Yagyu Y., Yamashiro R., Ninomiya K., Sakudo A. Roller conveyer system for the reduction of pesticides using non-thermal gas plasma - A potential food safety control measure? // Food Control. ? 2018, vol. 87 (Interdisciplinary Toxicology 2 1 2009). ? p. 211-217.

66.Ziuzina D., Misra N.N., Cullen P.J., Keener K.M., Mosnier J.P., Vilarу I., Gaston E., Bourke P. Demonstrating the Potential of Industrial Scale In-Package Atmospheric Cold Plasma for Decontamination of Cherry Tomatoes // Plasma Medicine. ? 2016, vol. 6, no. 3-4. ? p. 397-412.

Цитирование:

Петрухина Д.И., Карпенко Е.И., Шишко В.И., Помясова М.Г. Мировой опыт применения нетермальной плазмы в агропромышленном комплексе // АгроЭкоИнфо. - 2019, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2019/4/st_402.doc.

Размещено на Allbest.ru