低温等离子体用于去除水培作物中的大肠杆菌

在一项新的研究中，一个由日本人领导的团队利用电力和大气中的氧气产生的低温等离子体对水培营养液进行了消毒。这种新的灭菌技术可以让农民在不使用化学农药的情况下种植作物，这是农业技术在可持续作物生产方面的重要进步。

　　

由日本名古屋大学和明治大学的研究人员领导的一个小组开发了一种消毒技术，利用电力产生的低温等离子体培育环保型水培作物。这项创新技术使作物绝育，在不使用化肥的情况下促进植物生长。他们的研究结果发表在《环境技术与创新》杂志上。

在水培农业中，农民通过向植物根部提供营养液来种植植物。然而，营养液可能感染致病性大肠杆菌菌株，污染作物并导致食源性疾病。

为了避免这个问题，农民在种植前和种植过程中使用化学处理对营养液进行消毒。在这个过程中，营养液被替换。不幸的是，这可能会损害环境，因为化学物质会污染水，并在生产过程中产生温室气体排放。

“我们的研究结果提出了一种全新的消毒方法，”Meijo大学的作者Masafumi Ito教授说。“我们的技术有可能减少使用化石燃料的农药的生产、环境污染和残留物。”

该团队的技术不是使用农用化学品，而是使用等离子体进行杀菌。等离子体是带有小电荷的气体，被称为离子和电子，以及电中性的反应粒子。该团队使用等离子体发生器制造了低温等离子体。

他们的方法针对肥料中的氨基酸色氨酸，这对植物的生长发育至关重要。当营养液用等离子体照射时，等离子体的电子产生氧自由基，高度不稳定的氧粒子，然后产生色氨酸自由基。

虽然植物仍然可以在其代谢中使用改变的色氨酸，但自由基使大肠杆菌中参与碳代谢的酶失活。代谢组学分析显示，对细菌生存至关重要的糖酵解和三羧酸回路失活，关键酶GAPDH失活。其结果是在较短的时间内使作物不育，这是与传统的化学技术相比的一个主要优势。

名古屋大学低温等离子体科学中心的主要作者Kenji Ishikawa教授说:“我们开发了一种使用氧自由基的灭菌技术，这是一种很有希望作为现代水培栽培营养液卫生控制技术的技术。”“由于可持续发展目标和绿色战略限制了化学农药的使用，我们的创新技术可以通过将含有氮、氧和水蒸气的大气转化为基于从自然能源中获得的电能的低温等离子体来进行杀菌。这项技术有望推动技术发展，朝着消除化石燃料和减少温室气体的目标发展。”