低温等离子体在微生物消杀中的研究进展

doi:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2026.01.011

摘要/Abstract

摘要： 低温等离子体作为一种高效、环保的非热广谱杀菌技术,在微生物消杀领域展现出巨大的研究价值和广阔的应用前景。该技术兼具绿色环保、低能耗、低成本、高效安全、无残留及消杀谱广等显著优势。重点阐述了低温等离子体的产生方式和作用机理,系统分析了其对细菌、真菌和病毒等微生物的消杀效能及其对生物毒素的降解特性;同时,综述了该技术在家用电器领域的研究现状和应用前景。最后,展望了低温等离子体的未来研究方向,旨在克服现有技术瓶颈,进一步拓展其在家电非热加工领域的应用范围。

关键词: 低温等离子体, 微生物, 细菌, 真菌, 病毒

Abstract: Low-temperature plasma, as a highly efficient and environmentally friendly non-thermal broad-spectrum sterilization technology, demonstrates significant research value and broad application prospects in the field of microbial inactivation. This technology offers notable advantages including environmental friendliness, low energy consumption, low cost, high efficiency and safety, absence of residues, and a broad antimicrobial spectrum. Emphasis was placed on the generation methods and mechanisms of low-temperature plasma, systematically analyzes its inactivation efficacy against bacteria, fungi, and viruses, as well as its degradation characteristics of biotoxins. Additionally, it summarizes the current research status and application prospects of this technology in the field of household appliances. Finally, future research directions for low-temperature plasma are discussed, aiming to overcome existing technical bottlenecks and further expand its application scope in the non-thermal processing domain of household appliances.

Key words: Low-temperature plasma, Microorganism, Bacteria, Fungus, Virus

中图分类号:

TM925

代建容, 黄依敏, 杨卫星, 张宏莉, 陈大鹏, 路光辉. 低温等离子体在微生物消杀中的研究进展[J]. 家电科技, 2026, 0(1): 74-79.

Dai Jianrong, Huang Yimin, Yang Weixing, Zhang Hongli, Chen Dapeng, Lu Guanghui. Research progress of low-temperature plasma in microbial killing[J]. Journal of Appliance Science & Technology, 2026, 0(1): 74-79.

/ 推荐

参考文献

[1] 孙婷, 徐鸿. 健康家电与家庭健康管理的标准发展[J]. 家电科技, 2022(3): 72-75.
[2] 鲁建国. 疫情下健康家电的快速发展[J]. 家电科技, 2020(2): 2.
[3] 赵梅梅. 进击中的健康家电: 从健康单品到健康解决方案[J]. 电器, 2023(12): 24-25.
[4] 王迪, 焦晓兰, 张维超. 紫外线消毒灯相关测试方法及标准解读[J]. 家电科技, 2020(2): 44-47.
[5] 刘杭生, 邓秋农. 臭氧技术在家用电器中的应用与开发[J]. 家用电器科技, 2000(7): 47-49, 58.
[6] 徐光耀. 家电业一项消毒新科技横空出世, 电化学制备双氧水方案备受瞩目[J]. 电器, 2024(6): 12-13.
[7] 覃丕健, 张强弓, 卢善煜, 等. 家用电器水箱及具有清洁功能的家用电器: CN 216569785U[P].2022-05-24.
[8] 黄榕. 蒸煮杀菌洗碗机: CN 204445774U[P].2015-07-08.
[9] 沈丽. 紫外线对人体的危害[J]. 解放军健康, 2001(4): 37.
[10] 李同囡, 邱嘉馨, 房春生. 环境中臭氧的危害与防治浅析[J]. 世界环境, 2020(5): 16-18.
[11] 孙佳. 食品中过氧化氢的检测方法研究[D]. 长春: 吉林农业大学, 2014.
[12] Bekeschus S, Favia P, Robert E, et al.White paper on plasma for medicine and hygiene: Future in plasma health sciences[J]. Plasma Processes and Polymers, 2018, 16(1): e1800033.
[13] 郝悦, 许桂敏, 石兴民, 等. 低温等离子体消毒灭菌技术的应用研究进展[J]. 中国消毒学杂志, 2024, 41(1): 51-56.
[14] Park J S, Han I, Choi E H.Properties of plasma sterilizer using non-thermal atmospheric-pressure biocompatible plasma[J]. AIP Advances, 2019, 9(7): 075125.
[15] Fiebrandt M, Lackmann J W, Stapelmann K.From patent to product? 50 years of low-pressure plasma sterilization[J]. Plasma Processes and Polymers, 2018, 15(12): e1800139.
[16] 高婷, 尹凯静, 邵栋梁, 等. 低温等离子体技术杀灭食源性致病菌的研究进展[J]. 农产品加工, 2024, 7(14): 100-103.
[17] 唐林, 王松, 郭柯宇, 等. 低温等离子体活化水在食品杀菌保鲜中的应用[J]. 中国食品学报, 2021, 21(12): 347-357.
[18] Kletschkus K, Haralambiev L, Nitsch A, et al.The Application of a Low-temperature Physical Plasma Device Operating Under Atmospheric Pressure Leads to the Production of Toxic NO₂[J]. Anticancer Research, 2020, 40(5): 2591-2599.
[19] Birania S, Attkan A K, Kumar S, et al.Cold plasma in food processing and preservation: A review[J]. Journal of Food Process Engineering, 2022, 45(9): e14110.
[20] Du C, Shang C, Wang T, et al.A Portable Plasma Sterilizer[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2016, 37(1): 77-97.
[21] Sakudo A, Yamashiro R, Onodera T.Recent Advances in Prion Inactivation by Plasma Sterilizer[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(18): 10241.
[22] 周煜, 蔡瑞, 岳田利, 等. 低温等离子体在食品中杀灭微生物与降解真菌毒素研究进展[J]. 食品研究与开发, 2020, 41(14): 209-218.
[23] 黄桂丽, 闫肃, 邵千朔, 等. 低温等离子体在果蔬保鲜中的应用研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2024, 15(23): 71-76.
[24] 郭斌, 张天琦, 张亮, 等. 低温等离子体杀菌机制的研究进展[J]. 中国消毒学杂志, 2025, 42(1): 61-64.
[25] 陈林, 范美琪, 李玉杰, 等. 低温等离子体技术在食品行业的应用研究进展[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(13): 196-203.
[26] Harikrishna S, Anil P P, Shams R, et al.Cold plasma as an emerging nonthermal technology for food processing: A comprehensive review[J]. Journal of Agriculture and Food Research, 2023, 14: 100747.
[27] Mannan M, Al-Ghamdi S G. Indoor Air Quality in Buildings: A Comprehensive Review on the Factors Influencing Air Pollution in Residential and Commercial Structure[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2021, 18(6): 3276.
[28] 焦阳, 吉硕, 于欣, 等. 低温等离子体灭活细菌气溶胶的效能及机制[J]. 中国环境科学, 2024, 44(7): 3615-3624.
[29] 薛莲, 剧猛, 黄毅, 等. 应用低温等离子技术灭活体外结核分枝杆菌效果的初步研究[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(5): 557-561.
[30] 杨同亮, 杨博文, 张一夫, 等. 低温等离子体处理对豆腐皮杀菌效果及其品质的影响[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(1): 74-82.
[31] 胡袭塬, 谢凯, 胡家杰, 等. 低温等离子体处理模式对冷藏南美白对虾中假单胞菌的抑菌效果及机制研究[J]. 食品安全质量检测学报, 2024, 15(5): 113-120.
[32] 甘可凡, 钱婧, 章建浩, 等. 低温等离子体协同复合精油对牛肉贮藏保鲜的影响[J]. 食品工业科技, 2024, 45(21): 292-301.
[33] Shen J, Cheng C, Fang S, et al.Sterilization of Bacillus subtilis Spores Using an Atmospheric Plasma Jet with Argon and Oxygen Mixture Gas[J]. Applied Physics Express, 2012, 5(3): 036201.
[34] Mackinder M A, Wang K, Zheng B, et al. Magnetic field enhanced cold plasma sterilization[J]. Clinical Plasma Medicine, 2020, 17-18: 100092.
[35] 朱文慧, 谭桂芝, 步营, 等. 低温等离子体耦合微酸性电解水对三文鱼的保鲜作用[J]. 中国食品学报, 2024, 24(2): 228-238.
[36] Xu H, Fang C, Shao C, et al.Study of the synergistic effect of singlet oxygen with other plasma-generated ROS in fungi inactivation during water disinfection[J]. Science of the Total Environment, 2022, 838: 156576.
[37] 徐玲峰, 吴迅, 林鑫雨, 等. 低温等离子体活化水对采后蓝莓杀菌效果及贮藏品质的影响[J]. 保鲜与加工, 2024, 24(4): 7-14.
[38] 张莹. 低温等离子体对灵芝和红色毛藓菌的生物效应及其机制的研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2024.
[39] Sai D L, Lee J, Nguyen D L, et al.Tailoring photosensitive ROS for advanced photodynamic therapy[J]. Experimental & Molecular Medicine, 2021, 53(4): 495-504.
[40] 陈松, 翟宇佳, 陈怡, 等. 低温等离子对模拟舰艇密闭舱室中呼吸道病毒的消杀效果[J]. 海军军医大学学报, 2023, 44(12):1481-1484.
[41] 仇恒举. 等离子体杀灭冠状病毒效果评估及机理研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2023.
[42] 梅源, 葛黎红, 杨锐, 等. 低温等离子体杀菌技术对泡菜源混菌体系杀菌效果的研究[J]. 中国酿造, 2024, 43(3):189-193.
[43] 敖晓琳, 蔡义民, 夏姣, 等. 引起泡菜“生花”腐败微生物的分离鉴定[J]. 食品科学, 2013, 34(21): 204-208.
[44] 曾俊. 传统四川泡菜发酵过程中酵母菌的动态变化规律及发酵性能研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2013.
[45] 于旺堂, 许明月, 唐培鑫. 低温等离子体处理对生姜汁杀菌效果及理化特性的影响[J]. 食品安全质量检测学报, 2024, 15(21): 208-215.
[46] 相启森, 张嵘, 范刘敏, 等. 大气压冷等离子体在鲜切果蔬保鲜中的应用研究进展[J]. 食品工业科技, 2021, 42(1): 368-372.
[47] Bagheri H, Abbaszadeh S, Liguori G.Effect of Cold Plasma on Quality Retention of Fresh-Cut Produce[J]. Journal of Food Quality, 2020: 8866369.
[48] Asghar A, Rashid M H, Ahmed W, et al.An in-depth review of novel cold plasma technology for fresh-cut produce[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2022, 46(7): e16560.
[49] 李夏, 钱婧, 章建浩, 等. 等离子体活化水联合介质阻挡放电处理对鲜切莴苣杀菌效果及品质的影响[J]. 食品工业科技, 2024, 45(19): 196-205.
[50] 叶明强, 章建浩, 严龙飞, 等. 低温等离子体冷杀菌对生鲜河豚鱼片的杀菌方法: CN117598349A[P].2024-02-27.
[51] 李海明, 袁萌萌, 邵新红, 等. 低温等离子体对扩展青霉杀菌作用及灭菌机理研究综述[J]. 山东化工, 2021, 50(14): 88-90.
[52] 曾硕, 马骎, 申岱林. 低温等离子体对展青霉素脱毒研究进展[J]. 工艺技术, 2024, 30(14): 101-103.
[53] 潘春青. 低温等离子体对扩展青霉的杀菌作用研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2017.
[54] 张洁荣. 葡萄酒加工中赭曲霉毒素A含量变化规律解析及产物安全性评价[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2022.
[55] 张绍君, 张文乐, 孙守峰, 等. 低温放电等离子体对葡萄干中赭曲霉毒素A的降解效果及降解机理[J]. 食品科学, 2024, 45(5): 166-173.
[56] 梁超. 低温等离子体处理废水中典型多环芳烃和抗生素的研究[D]. 合肥: 安徽建筑大学, 2024.
[57] 张永飞, 曹诗亮, 于玲, 等. 家用冰箱净味杀菌技术的浅析[J]. 中国标准化, 2021(21): 211-215.
[58] 汪闯, 王守国, 方世东, 等. 等离子体在冰箱除菌效果的研究[J]. 家电科技, 2014(12): 118-119.
[59] 冯聪, 林勇, 李忠华, 等. 等离子杀菌净味技术在洗碗机上的应用研究[C]//2024年中国家用电器技术大会论文集(4), 2024.
[60] 潘鑫沛, 曹拓栋, 王贤杰. 家电等离子体水处理装置设计及其杀菌性能影响研究[C]//2024年中国家用电器技术大会论文集(5), 2024.
[61] 史利克, 王悦, 徐亮, 等. 医疗级智能空气净化器的设计及应用[J]. 中国医疗设备, 2016, 31(3): 123-124, 117.
[62] 朱晓林, 魏代香. 消毒供应中心过氧化氢低温等离子体灭菌技术的应用价值分析[J]. 卫生经营管理, 2024, 21(12): 42-44, 48.
[63] 张金堂, 董霞, 李素娟. 浅析过氧化氢低温等离子灭菌的优缺点[J]. 中国医疗器械信息, 2024, 30(15): 80-82.
[64] 黄月烨, 程俊, 秦明涛, 等. 空气等离子体活化水消毒应用研究[J]. 西安交通大学学报(医学版), 2025, 46(1): 59-67.
[65] 臧璇璇. 过氧化氢低温等离子灭菌合格情况及影响因素分析[J]. 继续医学教育, 2024, 38(7): 174-177.
[66] 丁丽娜, 姚卓娅, 耿军辉, 等. 医院过氧化氢低温等离子体灭菌质量评价指标体系构建[J]. 护理学报, 2024, 31(20): 60-66.