電磁場對細(xì)胞凍結(jié)特性的影響.pdf

1、近幾十年來，無線電技術(shù)的飛速發(fā)展使其滲透到人類生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，隨之而來的電磁場對生物體的影響作用逐漸為人們所關(guān)注，有關(guān)電磁生物效應(yīng)的研究指出電磁場對生物的多項(xiàng)生理活動(dòng)中具有影響作用。而在食品低溫保存領(lǐng)域，傳統(tǒng)的低溫凍結(jié)保存方式對食品品質(zhì)會(huì)造成損害，玻璃化凍結(jié)方式比起傳統(tǒng)相變凍結(jié)過程雖然具有種種優(yōu)勢，但實(shí)現(xiàn)難度過大、實(shí)際操作性不強(qiáng)。鑒于食品材料大多屬于生物材料，因此我們提出將電磁生物效應(yīng)和食品冷凍冷藏相結(jié)合，探討電磁場對食品材料凍結(jié)過

2、程中相變階段的作用。
　　本文利用自主設(shè)計(jì)的亥姆霍茲線圈磁場作用于洋蔥等果蔬細(xì)胞組織的凍結(jié)過程，并在此過程中利用帶攝像功能的Olympus BX51低溫顯微鏡對凍結(jié)過程進(jìn)行全程顯微拍攝，旨在探究不同形式和場強(qiáng)的電磁場對于果蔬細(xì)胞相變過程中冰晶形狀和大小的作用以及磁場凍結(jié)方式對細(xì)胞形態(tài)和大小的影響。實(shí)驗(yàn)采用Linkam BCS196低溫臺(tái)以液氮供冷的方式對果蔬細(xì)胞組織進(jìn)行凍結(jié)，其降溫過程溫度精度可達(dá)0.01℃；實(shí)驗(yàn)所采用的磁場形式有

3、：直流磁場和交流磁場兩種，磁場強(qiáng)度分別有：4.6Gs、9Gs、18Gs、36Gs、72Gs五組；鑒于水及水溶液在細(xì)胞凍結(jié)相變過程中的重要作用，本文還對水及0.9％濃度KMnO4溶液在上述條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過以上實(shí)驗(yàn)我們獲取了大量的圖片數(shù)據(jù)。
　　研究發(fā)現(xiàn)：
　　一.磁場對水及水溶液凍結(jié)過程的影響
　　1.凍結(jié)過程中磁場的介入在一定程度上可以降低水及水溶液的過冷度。4.6Gs、9Gs、18Gs、36Gs、72Gs五

4、組磁場作用下相比對照組使得過冷度分別降低了1.62℃、1.68℃、1.65℃、2.23℃、2.55℃；
　　2.從統(tǒng)計(jì)規(guī)律來看，相變過程中冰晶大小相比對照組要細(xì)小，其中水和KMnO4溶液在磁場作用下凍結(jié)過程冰晶平均大小分別約為對照組的67%和76%。
　　二．磁場對洋蔥、胡蘿卜、黃瓜、西葫蘆等果蔬凍結(jié)過程的影響
　　1.磁場輔助凍結(jié)過程中細(xì)胞組織在相變過程中生成的冰晶趨向于霧化、沙?；?，而對照組冰晶形狀則多趨向于偏大的

5、刀片狀和塊狀；
　　2.磁場輔助的果蔬細(xì)胞凍結(jié)過程過冷度相比對照組要低，相變過程被推遲。其中5種場強(qiáng)作用下4種果蔬凍結(jié)過程過冷度相對于對照組均有所降低；總體來看，隨著場強(qiáng)增大過冷度降低的幅度減小；
　　3.磁場作用下相變過程時(shí)間縮短，其中5種場強(qiáng)作用下4種果蔬的相變過程時(shí)間相對于對照組均有所縮短，且縮短的程度隨場強(qiáng)增大而增大；
　　4.作者在對果蔬細(xì)胞凍結(jié)效果評價(jià)方面提出“細(xì)胞二維保持率ζ”這一指標(biāo)，并可利用AutoC

6、AD軟件對顯微圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得出ζ值，其中4種果蔬在5種場強(qiáng)作用下凍結(jié)過程的“細(xì)胞二維保持率ζ”均比對照組高，但四種果蔬的ζ值隨場強(qiáng)變化規(guī)律并不一致。
　　綜上可知，通過對水及水溶液、果蔬細(xì)胞在磁場作用下凍結(jié)的研究可以得出磁場有推遲相變過程、抑制冰晶形成以及更好地保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的作用，其機(jī)理可能是磁場作用下水分子及其團(tuán)簇的抗磁性所產(chǎn)生的附加磁矩?cái)_亂了它本身的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)從而造成了相變過程成核勢壘增大、流動(dòng)性降低最終導(dǎo)致過冷度降低、