电磁对微生物的作用

一般认为细菌菌体本身除了 C 、H 、O 、N 、S 等主要元素外, 还有 Fe、Mn、Cu 等微量的过渡金属元素,它们的含量虽然很少, 但对蛋白质和酶的功能来说起着关键性的作用。这些过渡金属元素具有未满的电子壳层, 一般呈现顺磁性, 在受到外加磁场的作用后, 有可能改变其所在的蛋白质和酶的结构和活性, 从而影响整个细菌的生理功能 。外加电磁场对微生物外环境及菌体内部水的影响也可能是影响微生物生长的原因之一, 外环境中所含有的微量金属离子同微生物体内的金属元素一样都容易受到电磁场的影响而改变排列方式, 从而影响到微生物的生长 。

脉冲磁场的杀菌效果取决于磁场强度、脉冲数 、脉冲电流的频率等, 还受微生物细胞所处介质的生物学因素的影响, 例如pH 、温度、主要化学成分等 。很多研究指出, 当物料温度在微生物致死温度以下时, 杀菌效果随温度的升高而变好 。这可能是因为随温度的升高, 会影响微生物细胞膜的流动性, 影响其电导率从而影响电磁波的传播, 扩大了电磁波的作用。微生物不同的生长期对磁场的敏感程度不同, 一般认为微生物在对数期对脉冲磁场更敏感, 更容易被脉冲磁场破坏 。

试验结果表明， 脉冲变频电磁场对细菌具有杀灭作用， 杀菌率随着输出电压、 水温、 单次作用时间和扫频范围的不同而变化， 只有在最佳处理条件下才具有较好的杀菌效果。 本试验中， 当输出电压为 10 V 、 扫频范围为 11~17 kHz 、 单次作用时间为 0.09 s 、 水温为 30 ℃ 时， 杀菌率可以达到 82％ ，杀菌效果较明显。

本文总结了脉冲高压静电场与磁场复合作用于工业循环冷却水的杀菌方面的研究结果。发现敞开式工业循环冷却水经电磁场处理之后,细胞不断衰亡,细菌总数不断下降,且随电磁处理时间的增加,杀菌能力也增加。

电场对微生物的作用在很大方面取决于电流密度的大小。合适的电流密度能够调节微生物的代谢， 对微生物生长有益，但是随着电流密度的增加， 微生物的生长受到抑制，电流密度大于微生物所能承受的范围时，细胞失去活性，故失去处理能力。

电磁场对微生物细胞酶活性和离体酶活性的报告有很多, 其对酶的作用是毋庸置疑的 。贺华君等研究了磁场对大肠杆菌及胞内谷氨酸脱羧酶的影响, 认为磁场的影响是一种综合的因素 :对酶活性中心的影响, 对酶三级结构的影响以及对酶促反应动力学参数的影响等 。酶和蛋白质的活性中心含有锌 、锰、铁 、铜等顺磁性金属离子 。它们在电磁场的作用下会受到洛伦兹力的作用, 导致对酶的三维结构的影响, 从而影响到酶的活性 。另外, 胞内含有的自由基由于其非偶电子使其带有自旋磁距, 能跟磁场相互作用, 在磁场作用下即会受到洛伦兹力的作用, 又会使磁距受到转距作用。自由基可以彼此复合成为三重态( 自旋相同) 或单线态( 自旋相反) 。磁场可以影响顺磁性自由基的复合速率, 这等于影响了自由基的寿命, 即影响了自由基的瞬时浓度, 从而产生一系列有关的生物效应。而酶内含有的顺磁性金属离子会与自由基相互作用进而影响到微生物细胞的生理功能