低温等离子体净化谷物表面污染物的应用基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871889
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2009.食品安全风险评估
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Taking advantage of the different electricity, kinetic energy, life-spans and penetration of plasma actives species (electrons, ions, free radicals and ultraviolet light) to make them effectively separated at a special plasma field. Based on this, the plasma chemical reaction mechanism model is established, which respectively predicts the characteristics of actives species on conveying, diffusing. The purification experiments on grains (wheat, maize) surface contaminants (pesticides, microorganisms and mycotoxins) by specific plasma are studied in the plasma-grains surface field to indicate the interaction of decontamination dose effect, plasma purification and grains quality changes and the time-dependent effect of residual free radicals. According to modern testing techniques, the purifying effects and contributing share of each active species in the plasma are determined. Combined with the classical theory of organic chemistry and cell structure theory, the degradation mechanism of pesticides and toxins and the micro-mechanism of microbial inactivation are revealed. Based on the plasma purification kinetics, the dynamic mathematical model of plasma-purifying grains is established to analyze the purification mechanisms of grains surface pollutants..The application of non-thermal plasma on food security engineering in this project will develop a safe, simple, efficient, non-selective and non-toxic new technology of grains purification and preservation and provide theoretical basis and accumulate basic data for the further research.
依据等离子体活性物种(电子、离子、自由基、紫外光)电性、动能、寿命、穿透性特征,使其在特定等离子体场中实现有效分离,建立等离子体化学反应机理模型,预测各活性基团的扩散分布态势;通过特定等离子体对谷物(小麦、玉米)表面污染物(农药、微生物、真菌毒素)净化实验,在等离子体-谷物表面场中研究净化剂量效应;探讨等离子体净化与谷物品质变化的交互影响及残存自由基的经时后效;采用现代测试技术,确定等离子体中各活性物种的净化作用和贡献份额;结合经典有机化学反应理论和细胞结构理论,揭示农药、毒素的降解历程及微生物灭活的微观机制;通过等离子体净化动力学研究,建立等离子体净化谷物的动力学数学模型,剖析等离子体作用下谷物表面污染物净化机理。.本项目将低温等离子体化学科学应用于粮食安全安全领域,为开发安全、简便、高效、无选择性、无残留毒性的粮食净化保鲜新技术提供理论依据和积累基础数据。

结项摘要

寻求一种安全、简便、无损粮食品质、能在短时、多环境下实现广谱净化的新方法已成为提高粮食安全和人类健康的迫切需要。本项目提出低温等离子体技术,以玉米、小麦为研究对象,对其表面常见农残、微生物及真菌毒素的去除进行了深入探讨。 .项目自行设计“双区式”低温等离子体谷物净化装置,建立了活性物种的浓度分布函数,定量分析了等离子体场中电子•离子、自由基的输送•扩散、衰减分布特征,并验证了其可靠性。对Ar和Air放电进行了电学及光学特性诊断,Ar更易被激发和电离,放电效果更好。项目设计了一种实用化低温等离子体谷物净化设备,日处理量可达500kg。等离子体-谷物表面场中净化效应研究表明,直流电源最佳参数为放电电压20kV,放电时间60s,载气流量1L/min,上升沿50ns,下降沿50ns,脉冲宽度2000ns,电源频率1200Hz时,农药降解率可达毒死蜱-玉米91.5%(Ar), 86.5% (Air)、甲萘威-玉米73.4%(Ar), 65.1% (Air)、百菌清-小麦72.70% (Ar), 67.76%(Air)。交流电源最佳参数为电源电压Ar/Air-150/180V,放电时间60s,载气流量1L/min,占空比100%,放电间隙玉米/小麦-8/6mm时,农药降解率可达毒死蜱-玉米92.56%(Ar), 85.90% (Air)、百菌清-小麦74.12%(Ar), 70.44%(Air)、氯氰菊酯-玉米77.77 %(Ar) , 75.48%(Air)、氯氰菊酯-小麦87.90%(Ar) , 83.96%(Air)。降解效果均为Ar > Air。镰刀菌属(赤霉素)在距放电区0~40cm内的灭活率分别为99.96% (0cm)、99.96% (20cm)和99.95% (40cm),并建立了“双区式”氩等离子体场中微生物灭活的动力学模型。当农残与微生物同时存在时会抑制微生物灭活效果,农残浓度越高,灭活率越低。将等离子体场活性物种浓度分布与农药FTIR、GC-MS和微生物各生理指标相关联,揭示了农残降解及微生物灭活机理。在Ar/Air的直/交流等离子场中,测定玉米/小麦表面性质及营养成分,得到净化过程中谷物品质的变化,确认了等离子体粮食净化技术的可行性。.本研究为等离子体技术在粮食安全领域的创新应用积累了基础数据,为后续申请国家级相关科研项目及产业化打下了良好的基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Plasma Degradation of Pesticides on the Surface of Corn and Evaluation of Its Quality Changes
玉米表面农药的等离子体降解及其品质变化评价
  • DOI:
    10.3390/su13168830
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hongxia Liu;Dingmeng Guo;Xinxin Feng
  • 通讯作者:
    Xinxin Feng
Plasma-activated water production and its application in agriculture
等离子体活化水生产及其在农业中的应用
  • DOI:
    10.1002/jsfa.11258
  • 发表时间:
    2021-05-03
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE SCIENCE OF FOOD AND AGRICULTURE
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Guo, Dingmeng;Liu, Hongxia;He, Chi
  • 通讯作者:
    He, Chi
Effect of non-thermal plasma on carbon dioxide reforming of methane to hydrogen
低温等离子体对甲烷二氧化碳重整制氢的影响
  • DOI:
    10.1680/jener.19.00030
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Hongxia Liu;Dingmeng Guo;Xin Ma;Ya Wang;Jinzhuo Xie
  • 通讯作者:
    Jinzhuo Xie
Dry Bio-Decontamination Process in Reduced-Pressure O-2 Plasma
减压 O-2 等离子体中的干式生物净化工艺
  • DOI:
    10.3390/app9091933
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongxia Liu;Xinxin Feng;Xin Ma;Jinzhuo Xie;Chi He
  • 通讯作者:
    Chi He
Argon plasma effects on maize: pesticide degradation and quality changes
氩等离子体对玉米的影响:农药降解和品质变化
  • DOI:
    10.1002/jsfa.9810
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE SCIENCE OF FOOD AND AGRICULTURE
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Feng, Xinxin;Ma, Xin;Fan, Rui
  • 通讯作者:
    Fan, Rui

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其他文献

Randomly orthogonal factorizations with constraints in bipartite networks
二分网络中具有约束的随机正交分解
  • DOI:
    10.1016/j.chaos.2018.04.030
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sizhong Zhou;刘红霞;Tao Zhang
  • 通讯作者:
    Tao Zhang
水稻白叶枯病菌gacA基因的克隆及敲除研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    南京农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨万风;刘红霞;刘凤权等
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肾移植受者生活质量与乐观和心理一致感的相关性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晗;刘红霞;杜春燕;付迎欣;赵杰;韩梦汐;王莎莎;吴丝丝;胡阅;李嘉琪
  • 通讯作者:
    李嘉琪
替米沙坦联合瑞舒伐他汀对老年高血压患者脑白质损害的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中华老年心脑血管病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈亚丽;刘红霞;王娟;周婷婷;孙尚文;张华;段丹丹;刘振东
  • 通讯作者:
    刘振东
腱鞘巨细胞瘤的临床回顾性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华手外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾晓燕;刘红霞;余欣;路来金
  • 通讯作者:
    路来金

其他文献

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刘红霞的其他基金

低温等离子体净化工业气溶胶的规律与机理研究
  • 批准号:
    21077084
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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