1 王奕程、方煒 高壓靜電場於生物產業的應用 2006 生物機電工程研討會

2 大綱 簡介 高壓靜電場在植物上的應用 ( 蔬果保鮮 ) 高壓靜電場在植物上的應用 ( 促進生長 ) 高壓靜電場在人體上的應用 高壓靜電場在動物繁殖上的應用 高壓靜電場應用於 其他生物產業相關領域 參考資料

3 簡介 大氣層相對地面有 360 kV 的電位 地面附近的電場強為 130V/m

4 簡介 我們生長在這樣的靜電場中 ….

5 靜電對生物之影響 以靜電之臨界效應做說明 抑制 促進 無作用 E2E2 E1E1

6 實例應用說明 高壓靜電場在植物之應用 ( 蔬果保鮮 ) 2006 生物機電工程研討會

7 靜電保鮮的原理與實例  目前常用的保鮮方法，包括了低溫冷凍 保鮮、放射線保鮮、化學保鮮、塗膜或 氣調保鮮。  相較於這幾種保鮮方式，靜電保鮮具有 設備簡單、成本低耗能小、保鮮效果好 不會留餘毒、不會造成二次污染等優點。  原理 : 靜電保鮮主要是透過高壓靜電場、 高壓放電產生的負離子，以及臭氧等三 種機制綜合的結果。

8 高壓電場之保鮮作用機制  可延緩生物食品的新陳代謝，以達到保 鮮的作用。  可減緩生物食品的呼吸作用，以達保鮮 的的作用。  可降低生物食品內酶的添生，以達到保 鮮的作用。

9 負離子與臭氧之作用機制  負離子 負離子直接作用於被保鮮的食品 負離子霧能淨化保鮮環境  臭氧 臭氧具有強烈的殺菌消毒作用 臭氧可與乙烯發生化學反應，消除催 熟作用 臭氧與負離子作用類似，對於新陳代 謝有很強的抑制效果，還可降低呼吸 強度，減緩酶的活性。  但某些果品不適合用臭氧保鮮

10 保鮮實例 處理條件成效 柑橘 ( 鄭、田 ) -50kV~-70kV ( 以六十天存放期為例 ) 耗損率下降 29% ，且 總糖、還原糖、有機 酸、 Vitamin C 均比對 照組高。 哈密瓜 ( 鄭、田 ) 負離子濃度 10 6 /cm 3 臭氧濃度 2x10 -6 ~10x10 -6 ( 相對溼度 85% 、儲存 30 天 ) 經靜電處理過後的哈 密瓜糜爛率為 2% ，未 經處理的則為 96% 。 香蕉 ( 張， 1988 ) 300kV~400kV 降低了香蕉的呼吸強 度，並抑制了其新陳 代謝的能力。 奇異果 ( 王、曾 2004) 70kV 處理 9 小時與 12 小時乙烯釋放高峰推遲兩 天，而且峰值相較於 對照組降低 與 46.28%

11 實例應用說明 高壓靜電場在植物上的應用 ( 促進植物生長 ) 2006 生物機電工程研討 會

12 高壓靜電場用於促進植物的生長  可提高 ATP 含量  可提高酶活性  可促進植物營養元素吸收  可促進植物呼吸作用  可誘導染色體畸變  可用於植物的殺菌  其他之伴隨效應

13 促進植物生長之實例 應用實例處理條件成效 水稻種子 ( 王等四人， 2004) 以 200kV/m 的電場處理 水稻種子 10 分鐘 發芽率可提高 27.1% ，幼苗 生長高度也可提高 13.4% 大豆種子 ( 張等五人， 2005) 200kV/m 處理 20minx4 天 種子的發芽率提高了 4.60% ， 發芽指數提高了 10.59% ， 芽長增加了 31.15% ，活力 指數提高了 63.39% 。 刺青瓜 ( 蔡、易， 2004) 200kV/m~800kV/m SOD 值明顯提高，平均提 高量為 49% 。而 SOD 值具 有清除種子體內的超氧自 由基的功用，可促進種子 的萌發和生長作用。 紅葉石楠 (Photinia serrulata) ( 趙等五人， 2006 ) 12.5kV/m 生根率達到 96.8% ，比對照 組高出 11.8% 。生根時間也 比對照組提前 22 天。

14 實例應用說明 高壓靜電場和負離子在人體上的應用 2006 生物機電工程研討 會

15 以高壓靜電場治療人體相關疾病  對於腫瘤細胞的抑制 在 6kV 的電場作用下肝癌細胞 SMMC7721 的死亡率增 加了 122.4% 。 ( 張， 2005) 14kV 的電壓作用下死亡率更是提高了 173.7% 。 在 2.5kV 電壓的作用下，小鼠 Lewis 肺癌細胞的活性是 對照組的 71.7% 。 ( 佟， 2005)  以高壓靜電場治療失眠病患，有 60% 的患者大大 提高了睡眠的品質。 ( 黃， 2005)  應用高壓電場治療神經衰弱、高血壓，更年期 綜合症等，療效的有效率都超過八成以上。  醫學上應用高壓靜電治療砂眼 ( 肖， 2004) 、腰椎 間盤突出 ( 周， 2005) 等疾病和縮短骨折受傷和軟 骨組織的癒合期方面研究也都有相關的文獻。

16 負離子對人體的功用  調節中樞神經的興奮和抑制、刺激造血功能  改善肺的換氣、減少氣管哮喘的發作  可降低苯中毒病人尿液中的 17-KS 、兒茶酚胺。 腎上腺素也會下降。  對於人的毛細血管會產生擴張的作用，可降低 人體體溫、表皮溫度和血壓  使 α 波的頻率降低，振幅升高，大幅提高人的感 覺與知覺  能改善因乾燥炎熱所引起的激怒症，顯著降低 其尿液中的 5-HT( 致血管緊張素 ) 和 5-HIAA  甲狀腺亢進、過敏性鼻竇炎、心血管、高血壓、 慢性胃病等等，都具有一定的療效

17 實例應用說明 高壓靜電場在其他動物上的應用 2006 生物機電工程研討 會

18 高壓靜電場在其他動物上的應用  將鮑魚卵以 15~40kV 的直流或脈衝電壓，處理 分鐘 ，可提高孵化率並降低剝離後 15 天之 死亡率。  將鴨種蛋在孵化第五天時用場強 150kV/m 的靜 電場處理 5min ，種蛋血液中的蛋白質、維生素 B 12 均有增加，且孵化率大為提高，胚胎死亡的 情形也大為降低。  以 100~1000V 對蠶進行處理，蠶的孵化率和結 繭率皆有顯著的增加。最高可提高全繭量高達 15.52% ，且蠶的死亡率也會大幅降低。 ( 張， 2005)  若以 600kV/m 的電場處理綿羊精液 300min ，可 提高綿羊精液中 Zn 2+ 的濃度，提高綿羊精液的 品質。 ( 娜， 2005)

19 實例應用說明 應用於其他生物產業相關領域 2006 生物機電工程研討 會

20 其他生物產業相關領域  水質淨化  靜電殺菌  農牧產品之殺菌  靜電乾燥法  靜電除塵應用  基因工程上的應用  靜電噴頭

21 結論 2006 生物機電工程研討 會

22 結論  高壓靜電應用在生物產業的技術在國外 已行之有年，不論是在動物、植物，甚 至人體的醫療方面都有不錯的成效。  未來若能輔以更深入的理論基礎，以更 微觀的分子和量子的角度去做分析，開 拓生物物理相關的知識與原理，並應用 於更多廣泛的領域和範圍，將可為二十 一世紀的生活創造更開闊的視野和未來。

23 結論  以靜電場處理甜菜種子，甜菜含糖平均 可提高 0.06% ，每畝產量可提高 7% 。而 大陸在東北華北和西北，在 28 個糖廠的 合作之下，推廣 11 萬公頃的農田，即創 造了 7000 萬元人民幣的經濟效益，算是 相當驚人的成效。  目前這項實用的技術在台灣尚未普及。 本研究就針對高壓靜電場在各個領域的 應用和相關原理做介紹，期望未來這項 新的技術能應用在更多不同的領域上。

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