電磁場對細胞凍結特性的影響.pdf

1、近幾十年來，無線電技術的飛速發(fā)展使其滲透到人類生產生活的各個方面，隨之而來的電磁場對生物體的影響作用逐漸為人們所關注，有關電磁生物效應的研究指出電磁場對生物的多項生理活動中具有影響作用。而在食品低溫保存領域，傳統(tǒng)的低溫凍結保存方式對食品品質會造成損害，玻璃化凍結方式比起傳統(tǒng)相變凍結過程雖然具有種種優(yōu)勢，但實現(xiàn)難度過大、實際操作性不強。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和食品冷凍冷藏相結合，探討電磁場對食品材料凍結過

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

3、：直流磁場和交流磁場兩種，磁場強度分別有：4.6Gs、9Gs、18Gs、36Gs、72Gs五組；鑒于水及水溶液在細胞凍結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行了實驗研究。通過以上實驗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過程的影響
　　1.凍結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)計規(guī)律來看，相變過程中冰晶大小相比對照組要細小，其中水和KMnO4溶液在磁場作用下凍結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、西葫蘆等果蔬凍結過程的影響
　　1.磁場輔助凍結過程中細胞組織在相變過程中生成的冰晶趨向于霧化、沙?；鴮φ战M冰晶形狀則多趨向于偏大的

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

6、AD軟件對顯微圖像進行數(shù)據(jù)計算得出ζ值，其中4種果蔬在5種場強作用下凍結過程的“細胞二維保持率ζ”均比對照組高，但四種果蔬的ζ值隨場強變化規(guī)律并不一致。
　　綜上可知，通過對水及水溶液、果蔬細胞在磁場作用下凍結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細胞結構的作用，其機理可能是磁場作用下水分子及其團簇的抗磁性所產生的附加磁矩擾亂了它本身的無規(guī)則熱運動從而造成了相變過程成核勢壘增大、流動性降低最終導致過冷度降低、