TiO_2光催化除乙烯及在果蔬保鲜中的应用
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活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用
活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用引言随着农业生产的发展和农药使用的增加，蔬菜中农药残留的问题日益引起人们的关注。
乐果是一种常用的杀虫剂，它广泛应用于水果和蔬菜的农业生产中。
乐果具有高效、易使用、低残留、毒性低等特点，但它也会对人体健康产生潜在的危害。
如何有效地去除蔬菜中残留的乐果成为了一个迫切需要解决的问题。
光催化技术是一种环境友好的方法，可以利用光能催化降解有机污染物。
而活性炭负载的TiO2 光催化剂在这方面具有很好的应用前景。
本文旨在研究活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用，为解决蔬菜中农药残留问题提供新的思路和方法。
一、活性炭负载的TiO2 材料的制备和表征活性炭负载的TiO2 是一种复合材料，其制备过程包括活性炭的预处理和TiO2 的负载过程。
选用合适的活性炭作为载体材料，通过预处理方法去除其表面的杂质和活性物质，提高活性炭的比表面积和孔径分布；然后，采用浸渍法或溶胶-凝胶法将TiO2 成功负载到活性炭表面，形成活性炭负载的TiO2 复合材料。
对制备得到的活性炭负载的TiO2 材料进行表征分析，发现其具有较大的比表面积和丰富的孔道结构，这有利于提高光催化剂的吸附性能和光催化活性。
通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对活性炭负载的TiO2 进行结构和组成分析，确认TiO2 成功负载到活性炭表面，形成了具有良好光催化活性的复合材料。
二、活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解实验在实验中，选取常见的蔬菜样品（如青菜、西红柿等）作为实验对象，将其中含有乐果残留的蔬菜样品经过预处理后，与活性炭负载的TiO2 光催化剂进行反应。
实验条件设定光照强度、反应时间、光催化剂投加量、溶液初始pH值等参数，以考察这些因素对光催化降解乐果的影响。
实验结果表明，活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果具有很好的光催化降解效果。
活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用
活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用引言随着现代农业的发展，农药在农业生产中发挥着不可或缺的作用，它可以有效地控制作物的病虫害，提高作物产量和质量。
农药残留问题也日益引起人们的关注。
乐果（一种广泛使用的杀虫剂）是一种有机磷类农药，它在农业生产中得到了广泛的应用。
乐果残留对人体健康和环境造成了潜在的风险，特别是在蔬菜中的残留乐果问题更是让人担忧。
研究如何有效地降解蔬菜中的乐果残留，成为了当前研究的热点之一。
光催化技术因其高效、无二次污染等优点，成为了降解有机污染物的研究热点。
TiO2是一种广泛应用的光催化剂，具有良好的稳定性和光催化活性。
TiO2的光催化活性受到了一定的限制，主要表现为光照条件的限制和快速的复合过程。
为了克服这些问题，研究者们开始利用活性炭来改善TiO2的光催化性能。
活性炭具有良好的吸附性能和高比表面积，可以增加TiO2的光催化反应界面，并提高光生电子和空穴对的分离效率，从而提高光催化降解的效率。
本文旨在研究活性炭负载的TiO2对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用，并探讨其影响因素，为降解蔬菜中有机磷类农药残留提供理论和实践指导。
实验部分1. 实验材料及仪器实验所用的材料包括图纳粉状TiO2（质量分数为98%），活性炭（质量分数为95%），乐果标准品，以及新鲜的蔬菜样品。
实验所用的仪器包括紫外-可见分光光度计、高效液相色谱仪、扫描电子显微镜等。
2. 实验步骤（1）制备活性炭负载的TiO2光催化剂取一定质量的TiO2和活性炭，将它们混合均匀，并将混合物加入高温炉中进行煅烧，最终得到活性炭负载的TiO2光催化剂。
（2）光催化降解蔬菜中的乐果残留将新鲜的蔬菜样品切成小块，然后将其置于含有活性炭负载的TiO2光催化剂的溶液中，并进行紫外光照射。
在反应过程中，取样分析其残留乐果的降解情况。
3. 实验结果及分析经过一定时间的光催化反应，实验结果表明，活性炭负载的TiO2对蔬菜中的乐果残留具有明显的光催化降解作用。
纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用
纳米TiO2的光催化性能及其在有机污染物降解中的应用1前言随着石油工业的发展，以石油裂解产物为原料进行合成的有机产品越来越多，不可避免地带来环境污染问题。
随着对环境熟悉的不断深入和水处理技术不断提高，利用半导体光催化作用降解和消退有害有机物，就引起人们极大的关注，这种方法具有高效、节能、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。
其中，纳米TiO2尤为引人注目。
纳米TiO2在光照耀下产生剧烈的氧化能力，可把水和空气中的很多难分解有毒有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机物，其优点是：反应条件温柔，能耗低，在紫外光或太阳光照耀下即可发生光催化反应；反应速度快，废水停留时间仅需要几分钟到几小时；降解没有选择性；无二次污染；应用范围广。
2机理TiO2属于Ｎ型半导体材料，具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空白的高能导带构成，价带和导带间存在禁带。
TiO2的禁带宽度为3.2eV，当它汲取波长小于或等于387.5nm 的光子后，价带上的电子(ｅ-)被激发跃迁至导带，形成带负电的高活性电子ecb-。
同时，在价带上产生带正电的空穴(hvb+)，在电场作用下，电子与空穴分别并迁移到粒子表面。
光生空穴有很强的捕获电子能力，具有强氧化性，可将吸附在TiO2表面的ＯＨ－和Ｈ２Ｏ分子氧化成·ＯＨ自由基。
其反应机理可用下式表示：TiO2＋H2O→ｅ-＋ｈ+Ｈ+＋Ｈ2Ｏ→·ＯＨ＋Ｈ+Ｈ+＋ＯＨ-→·ＯＨＯ2＋ｅ-→·Ｏ2-·Ｏ2-＋Ｈ+→ＨＯ2·２ＨＯ2·→Ｏ2＋Ｈ2Ｏ2Ｈ2Ｏ2＋Ｏ2-→·ＯＨ＋ＯＨ-＋Ｏ2·ＯＨ自由基的氧化能力很强，能将大多数有机污染物及部分无机污染物氧化降解为ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等无害物质，且·ＯＨ对反应物无选择性，在光催化氧化中起着打算性作用。
3影响光催化活性的因素3.1晶体结构用于光催化的纳米TiO2有金红石和锐钛矿两种晶型，由于在两种晶体中Ti-O八面体的畸变程度和八面体间相互联接的方式不同，使两种晶型在质量密度及电子能带结构上存在差别。
TiO_2光催化降解农药研究新进展
0引言农药为中国农业生产的稳产、高产、满足人们对农副产品的需求做出了巨大的贡献。
但农产品农药残留超标已成为近年来威胁百姓餐桌的一大突出问题，严重影响着人民饮食安全和身体健康，已成为各国政府和人民关注的热点问题。
目前，降解农药残留的方法除推广使用低毒、高效的农药外，多采用物理方法、化学方法和生物方法，但物理方法主要针对农副产品表面的农药残留；化学方法对内部农药残留有一定的降解作用，但处理费用较高，且二次产物的毒性需要进一步研究；生物方法一般都以细菌或真菌为降解媒介，而且国内普遍采用稀释生化法处理，这种方法存在着稀释倍数高、负荷大、运行不稳定和二次污染等问题。
TiO 2在太阳光或紫外光激发作用下将产生光生电子和空穴，能直接或间接地将污染物完全降解为H 2O 、CO 2、PO 43-等无毒的物质，无二次污染，且本身具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点，因此，利用TiO 2降解环境中残留农药成为的一条重要途径，成为国内外研究的热点之一。
1TiO 2光催化降解农药的机理TiO 2的带隙能为3.2eV ，相当于387.5nm 的光子能量，当能量等于或大于禁带宽度的光照射TiO 2时，价带电子被激发，越过禁带进入导带，在导带上产生带负电的高活性电子(e -)，在价带上留下带正电荷的空基金项目：湖南省重点科技资助项目“新型有机磷农药纳米降解剂的研究”(K0901015-21)。
第一作者简介：刘祥英，女，1977年出生，湖南邵阳人，在读博士。
通信地址：410128湖南农业大学生物安全科学技术学院，E-mail:lxy525525@ 。
通讯作者：柏连阳，男，1967年出生，湖南祁阳人，教授。
E-mail ：bly8253@ 。
收稿日期：2010-01-19，修回日期：2010-03-10。
TiO 2光催化降解农药研究新进展刘祥英1，邬腊梅2，柏连阳2，盛姣3（1湖南农业大学生物安全科学技术学院，长沙410128；2湖南人文科技学院农科所，湖南娄底417000；3长沙环境保护职业技术学院，长沙410004）摘要：农产品农药残留超标严重影响着人们饮食安全和身体健康，利用TiO 2光催化降解环境中的残留农药将成为减轻环境污染的一条新途径。
果蔬杀菌钛电极应用
果蔬杀菌钛电极应用一、介绍果蔬杀菌钛电极是一种新型的杀菌技术，它利用钛金属的光催化性质，在紫外线的照射下，产生强氧化性能的自由基，能够高效地杀灭水中的细菌、病毒等微生物。
该技术已经被广泛应用于果蔬杀菌、水处理等领域。
二、原理1. 光催化反应光催化反应是指在光照下，由光敏剂吸收能量而发生的化学反应。
在果蔬杀菌钛电极中，钛金属表面涂覆有一层二氧化钛（TiO2）薄膜。
当紫外线照射到二氧化钛表面时，会激发其内部电子跃迁，形成带隙激发态。
这些带隙激发态具有很强的氧化还原能力，在与水分子接触时会形成羟基自由基和超氧阴离子自由基等活性物质。
2. 活性物质作用机制活性物质具有很强的氧化还原能力，在与水中微生物接触时，能够破坏其细胞膜、DNA等重要结构，从而使微生物失去活力，达到杀菌的目的。
三、应用1. 果蔬杀菌果蔬是我们日常饮食中必不可少的一部分，但由于采摘、运输等环节不可避免地会受到污染。
传统的果蔬杀菌方法包括化学药剂、高温灭菌等，但这些方法存在着很多弊端。
化学药剂可能会对人体健康造成影响，高温灭菌则会破坏果蔬的营养成分。
而果蔬杀菌钛电极技术则能够有效地解决这些问题。
将果蔬浸泡在含有果蔬杀菌钛电极的水中，经过一定时间后即可达到杀菌效果。
2. 水处理水是我们生活中必不可少的资源，但由于各种原因导致水质受到污染。
传统的水处理方法包括沉淀法、过滤法等，但这些方法存在着很多弊端。
沉淀法需要大量的药剂和设备投入，而过滤法只能去除水中的悬浮物和颗粒物，对于微生物则无法有效处理。
果蔬杀菌钛电极技术则能够有效地去除水中的微生物，达到净化水质的目的。
3. 空气净化空气中存在着各种细菌、病毒等微生物，对人体健康造成影响。
传统的空气净化方法包括过滤法、紫外线灭菌等，但这些方法存在着很多弊端。
过滤法只能去除空气中的颗粒物，对于微生物则无法有效处理；紫外线灭菌需要大量的电力投入，并且紫外线会对人体造成伤害。
果蔬杀菌钛电极技术则能够有效地去除空气中的微生物，达到净化空气的目的。
纳米 TiO2光催化处理对水培生菜产量及品质的影响
纳米 TiO2光催化处理对水培生菜产量及品质的影响邱志平;杨其长;刘文科【摘要】以纳米TiO2光催化处理水培过多茬生菜的营养液，研究了营养液中植物自毒物质、有效态Fe、Mn、Zn元素含量的变化，并以处理后的营养液水培生菜，研究了纳米TiO2光催化处理对水培生菜产量及品质的影响。
结果表明：纳米TiO2光催化处理可有效去除营养液中的植物自毒物质；但降低有效态Fe、Mn、Zn元素含量，尤其是降低了有效Fe元素含量；以经过纳米TiO2光催化处理后的营养液培养的生菜单株鲜质量和总产量相比对照均显著提高；生菜叶片中叶绿素、Vc及可溶性糖含量均比对照有一定程度的提高，而总酚及类黄酮含量则显著低于对照。
总之，纳米TiO2光催化处理可有效降低水培生菜营养液中的植物自毒物质，促进生菜的生长，在封闭式无土栽培系统中具有极大的应用前景。
%The effect of nano-TiO2 photocatalysis on removal of phytotoxic substances in reused nutrient solution and its effect on contents of effective Fe ,Mn,Zn elementin reused nutrient solution and the growth of hydroponic lettuce were studied.The results showed that nano-TiO2 photocatalysis could effectively remove the phytotoxic sub-stances in nutrient solution,but decreased the contents of effective Fe ,Mn,Zn element in nutrient solution,especial-ly for Fe;lettuce total yield and the average plant fresh weight were increased greatly compared to control;the chlo-rophyll,Vc and soluble sugar contents in lettuce leaf also had improved compared to control ,but the total phenolic and flavonoid contents in lettuce leaf were lower than those of control .Nano-TiO2 photocatalytsis could effectively re-duce the phyotoxic substances accumulated in nutrient solution and promote thegrowth of hydroponic lettuce .There-fore,it will have great application prospects in closed soilless culture system .【期刊名称】《华北农学报》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P103-107)【关键词】纳米TiO2;光催化;营养液;生菜;产量;品质【作者】邱志平;杨其长;刘文科【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081; 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081; 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081; 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 100081【正文语种】中文【中图分类】S634.01无土栽培是一种高效的蔬菜生产方式,与土壤栽培相比,具有高产优质、可避免土传病害、不受土地质量限制,以及便于工厂化生产等优势[1-2]。
纳米二氧化钛改性LDPE薄膜包装对草莓品质的影响
纳米二氧化钛改性LDPE薄膜包装对草莓品质的影响罗自生，叶轻飏，李栋栋（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058）摘要：为了探索纳米二氧化钛改性LDPE薄膜对采后草莓的保鲜效果，研究了普通LDPE薄膜和纳米二氧化钛改性LDPE薄膜两种不同包装对4 ℃下草莓贮藏品质的影响。
研究发现，与对照组相比，纳米二氧化钛改性LDPE薄膜可抑制草莓贮藏过程中腐烂指数和失重率的上升，延缓可滴定酸含量和硬度的下降，减少乙烯释放量，保持果实贮藏后期较高的抗坏血酸和总酚含量以及较高的抗氧化能力。
至贮藏第14 d，纳米二氧化钛改性LDPE薄膜包装中草莓的腐烂指数和乙烯释放量分别比对照组低60.72%和40.32%，可滴定酸含量和硬度分别比对照组高9.02%和24.31%，抗坏血酸和总酚含量分别比对照组高29.22%和10.73%。
研究结果表明，纳米二氧化钛改性LDPE薄膜有利于保持草莓的贮藏品质，其作为草莓保鲜包装具有潜在的应用前景。
关键词：纳米二氧化钛；低密度聚乙烯薄膜；草莓；品质文章篇号：1673-9078(2013)10-2340-2344Influence of Nano-TiO2 Modified LDPE Film Packaging on Quality ofStrawberryLUO Zi-sheng, YE Qing-yang, LI Dong-dong(College of Biosystems Engineering and Food Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China) Abstract: Nano-TiO2 modified low density polyethylene (LDPE) film packaging was prepared by blending LDPE with nano-TiO2. The effects of LDPE film and nano-TiO2 LDPE film packaging on quality of strawberry were investigated at 4 ℃for 14 days. Results showed that compared with the control (LDPE film), nano-TiO2 LDPE packaging significantly decreased the decay rate, weight loss and ethylene production of strawberry and also inhibited the reduction of firmness and titratable acid content. Additionally, nano-TiO2LDPE packaging could keep ascorbic acid and total phenols contents, as well as antioxidant ability, at relatively higher level during the later storage period. At the 14th day, the decay rate and ethylene production of strawberry packaged with nano-TiO2 LDPE film were 60.72% and 40.32%, respectively, lower than those of the control. The firmness and the contents of titratable acid, ascorbic acid and total phenolic of the packaged strawberry were 24.34%, 9.02%, 29.22% and 10.73%, respectively, higher than those of the control. These results indicated that nano-TiO2 LDPE film packaging could provide a potential alternative for maintaining quality and prolonging storage life of strawberry.Key words: nano-TiO2; LDPE film; strawberry; quality草莓(Fragaria ananassa Duch.)属蔷薇科草莓属多年生草本植物，果实酸甜多汁，富含维生素和矿物质，营养价值很高，易被人体消化吸收，是老少皆宜的健康食品[1]。
二氧化钛（TiO2）在农业中的应用
二氧化钛（TiO2）在农业中的应用
二氧化钛(TiO2)在农业中的应用
二氧化钛作为一种光催化剂，在光照下能起氧化还原反应，生产超氧阴离子和氢氧化物等活性氧。
这些氧化可分解其周围的有机物，并能杀死细菌和病毒等微生物，利用这些特征，二氧化钛用于净化空气和水，在农业中有广泛的应用前景。
二氧化钛可降解土壤中的溴甲烷（CH3Br），它是一种常用的土壤处理剂，可有效地控制土壤病虫害。
当土壤中设置二氧化钛保护层时，溴甲烷会被氧化成二氧化碳，HBr和水，释放到空气中的溴甲烷不到1%。
二氧化钛可用于自我清洁塑料薄膜制造
以往pvc，聚丙烯薄膜，使用寿命1~2年，其老化的主要原因是碳氢化合物，煤烟以灰尘的附着表面，当薄膜中加入一定量的二氧化钛时，他会不结露，防止了异物附着，具有自我清洁功能。
二氧化钛光催化材料研究现状与进展
• Asahi等首次用非金属元素氮掺入T Oi2,使其获得优异的可 见光活性和超亲水性能。
• 他们认为具有可见光吸收的非金属掺杂必须满足以下几个 条件:掺杂后在T iO2带隙间出现一个能吸收可见光的/新带 隙0;为保持催化剂的还原能力,掺杂后的导带能级必须大于 H2/H2O的电极电位;新带隙0必须与原来的T iO2带隙充分 重叠,以保证光生载流子在生命周期内能迁移到催化剂表 面进行反应。根据以上理论,他们认为S和C的掺杂是不能 出现的,因为S的离子半径太大,难以掺入T Oi2中取代晶格 氧。而对于产生可见光吸收的原因,他们认为是N2p轨道和 O2p轨道电子云杂化使带隙变窄引起的。
（2）光生载流子(和)很容易重新复合，量子 产率偏低（不到4%），而较低的量子产率是制约 光催化技术大规模工业化的主要原因。
二氧化钛的理化性质
• 二氧化钛，白色固体或粉末状的两性氧化物，是 最好的白色颜料，俗称钛白。钛白的粘附力强， 不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是 钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃， 釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
• 二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化 钛分解得到。二氧化钛性质稳定，大量用作油漆 中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白 相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的 持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产 生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
• 介电常数：由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在测定二氧化 钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。例如，金红石型的介电常数， 随晶体的方向不同而不同，当与C轴相平行时，测得的介电常数为180，与此轴呈直角 时为90，其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低只有48。
富氢水和纳米TiO_(2)-壳聚糖对三华李的保鲜作用
富氢水和纳米TiO_(2)-壳聚糖对三华李的保鲜作用
郑艳梅;李艺诚;宋雯佩;郭微;李永泉;张宪智
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2022(43)18
【摘要】以三华李果实为试材,通过测定不同浓度富氢水(hydrogen water,HRW)处理及纳米TiO_(2)-壳聚糖复合涂膜下三华李果实的好果率、单果重、硬度、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量以及果实品质质量等指标,研究富氢水和纳米TiO_(2)-壳聚糖复合涂膜对三华李的保鲜作用,以期筛选出有效的保鲜方法。
结果表明:相对于对照组(0%HRW),25%、50%、75%、100%HWR处理均能在一定程度上延长三华李的贮藏期,其中50%HRW处理效果最为显著。
纳米TiO_(2)-壳聚糖复合涂膜处理组与对照组相比,提高了三华李的耐储性。
进一步比较50%HRW 处理和纳米TiO_(2)-壳聚糖复合涂膜的保鲜效果,得出50%HRW处理较纳米TiO_(2)-壳聚糖复合涂膜贮藏时间延长,有利于延长三华李的货架期。
【总页数】8页(P55-62)
【作者】郑艳梅;李艺诚;宋雯佩;郭微;李永泉;张宪智
【作者单位】仲恺农业工程学院园艺园林学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS2
【相关文献】
1.富氢活化水直饮机掀起氢水革命——中国富氢水第一人许永堂获2015年度中国科技创新突出贡献人物奖
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3.1-MCP 结合PE保鲜膜对三华李的保鲜作用
4.壳聚糖涂膜对三华李常温保鲜效果的研究
5.新型核壳Ag@AgSe_(x)纳米粒子析氢助剂:原位表面硒化以提升TiO_(2)的光催化产氢活性
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第 44 卷第 3 期
Vol. 44, No. 3
真 空 VACUUM
2007 年 5 月
M ay. 2007
T iO 2 光催化除乙烯及在果蔬保鲜中的应用
孙企达
(上海交通大学, 上海 200030)
图 2 为纳米光催化乙烯脱除器的工作原理示意 图。
这种装置的核心是一种有小孔的含硼硅酸盐的 玻璃管, 并在其表面用真空溅射技术涂以纳米级二 氧 化钛 (T iO 2 ) , 玻管的长度约 12 mm , 直 径 约 为 4 mm。T iO 2 为受 340～ 350 nm 的A 频紫外线 (由图 中U V 光管产生) 激发的光催化剂。工作时, 用风机 强迫贮藏保鲜库的空气 (含有乙烯) 通过涂有 T iO 2 的玻管, 在紫外线的照射下, 发生催化作用, 其机理
第 3 期 孙企达: T iO 2 光催化除乙烯及在果蔬保鲜中的应用
·65·
③ 去掉空气中的霉味, 腥味, 臭味等异味。对库 中空气起到消毒净化作用。
④ 使用方便, 工作时对人和产品无化学损害。 ⑤ 能在 0℃低温下工作, 它不必像高温催化法 那样对空气反复进行加热和冷却, 节省运行成本和 能源。
因此在果蔬保鲜中应尽量脱除乙烯。 并控制在 果蔬的阈值以下。 脱除乙烯的方法很多, 有水洗法、 稀释法、吸附法、化学法、催化法等, 目前主要使用的 方法有高锰酸钾 (KM nO 4 ) 氧化法、高温催化法 2 种。 但都存在一些问题。
近年来, 随着空间技术的发展, 由美国国家航空 航天局 (NA SA ) 资助研制用于载人宇宙飞船上的纳 米 T iO 2 光催化空气清新技术, 用于果蔬贮藏保鲜中 脱除乙烯取得较理想的结果。
被氧化, 如有水存在时, 则水失去电子形成氧化能力
极强的羟基自由基 (·O H )。羟基自由基 (·O H ) 是光
催化反应产生的一种重要活性物质, 既氧化杀菌、消
除有害物质, 又对光催化氧化起很重要的作用, 而吸
附于半导体表面上的电子受体 (跃变型果实的呼吸、乙烯生成曲线 F ig. 1 R esp iration and ethane p roduce of clim acteric fru its
M et→SAM →A CC →C2H 4 呼吸跃变型果实在进入成熟期和呼吸高峰出现 之前乙烯含量开始上升, 并出现一个与呼吸高峰期 相似的乙烯高峰 (图 1)。与此同时, 果实内部的化学 成分也发生一系列变化, 如淀粉含量下降, 可溶性糖 含量增加, 有色物质和水溶性果胶含量上升, 果实硬 度和叶绿素含量下降, 特有的色香味出现。 为此, 对 于呼吸跃变型果实, 必须在果实内源乙烯达到启动 成熟的浓度或阈值之前, 设法将其脱除或降低, 才能 延缓果实的成熟, 延长产品贮藏保鲜期。
瓜, 西瓜, 马铃薯, 加沙巴甜瓜
中等
1. 0～ 10. 0
香蕉, 无花果, 番石榴, 白兰瓜, 荔枝, 番 茄, 大蕉, 甜瓜 (蜜王、蜜露等品种)
高
10. 0～ 100. 0
苹果、杏、萼梨、公爵甜瓜, 罗马甜瓜, 猕猴 桃, 榴莲, 油桃, 桃, 番木瓜, 梨
非常高 > 100. 0 南美番荔枝, 曼密苹果, 西番莲, 番荔枝
为: T iO 2 半导体微粒具有能带结构, 一般由填满电
子的低能价带和空的高能导带构成, 价带和导带之
间存在禁带, 当用能量等于或大于禁带宽度 (或称能
带隙) 的光如波长< 380 nm ) 照射半导体时, 价带上
的电子 (e- ) 被激发跃迁至导带, 如下式所示。
T iO 2+ hΜ T iO 2+ h+ + e-
但是在果蔬等贮运保鲜过程中, 乙烯除了来自 果蔬等产品内部之外, 另一种是来源于外部污染, 如 烟囱排放的烟雾、汽车尾气、工厂废气等等。 控制贮 藏保鲜库内的乙烯含量, 对保证产品的贮藏十分重 要, 特别是对于那些对乙烯非常敏感的果蔬, 如猕猴 桃等必须把贮藏环境中的乙烯控制在其阈值以下。 1. 2 T iO 2 光催化装置及工作原理
表 2 T iO 2 乙烯脱除器对一些果蔬的保鲜效果 Table 2 Effect of photoca ta lyzed T iO 2 on ethane rem ova l
from severa l fresh-holdable vegetahles fru its
品 名
存贮温度 (℃)
苹果冷藏
图 3 T iO 2 乙烯脱除器消除乙烯的测试曲线 F ig. 3 E thane rem oval cu rve w ith p ho tocatalyzed T iO 2 u sed fo r
testing s
2 保鲜应用效果
T iO 2 光催化乙烯脱除法在多种果蔬保鲜中的 应用效果。 可如表 2 所示。
vegetab les and fru its w ith their freshness ho ldab le fo r a tim e.
Key words: p ho toca ta lyzed T iO 2; ethane (C2H 4) ; freshness2ho ldab le sto rage
e- + O 2
O
2
(O
2
+
H+
HO 2·)
即使 C2H 4 在玻管表面与空气中的 O 2 发生化
学反应产生 CO 2 和水如下:
C 2H 4+ O 2
CO 2+ H 2O
图 2 纳米 T iO 2 光催化乙烯脱除器的工作原理示意图 F ig. 2 Schem atic of op evating p rincip le of p ho tocatalyzed nano
乙烯除了加速果实成熟之外, 还会加速果蔬软 化、叶绿素分解黄化、脱落、品质下降、风味变差, 加 速马铃薯发芽、刺激芦笋合成木质素, 促进萝卜异香 豆素的合成变苦。 如 0. 02 m g kg 乙烯就能使在冷 藏期间的猕猴桃的硬度大幅度下降。 0. 2 m g kg 乙 烯能使柑橘、柠檬、黄瓜发生黄化。 1 m g kg 乙烯使 大白菜和甘蓝脱帮, 加速腐烂。
这种脱除器还有如下特点 ① 消除易挥发的碳氢化合物。 ② 杀死 98% 左右的浮在空气中的细菌和病原 体, 如细菌, 病毒, 霉菌, 孢子, 真菌, 尘螨, 炭疽杆菌。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
1 T iO 2 光催化除乙烯原理、装置及性能
1. 1 乙烯的产生及生理作用 乙烯 (CH 2= CH 2) 是一种分子结构最简单的植
物激素, 属不饱和烯烃, 通常为气态, 带有甜香味。几 乎所有的植物组织都能产生乙烯, 表 1 为一些果蔬、 切花的乙烯生产量。经实验证明, 它对植物的生长发 育、成熟与衰老的各个阶段起着重要的调节作用。即 使在很低的乙烯浓度 (0. 5～ 1 m g kg) 情况下, 就能 促进采后的果蔬、切花呼吸上升, 加速成熟与衰老的 作用。经大量实验研究证明, 蛋氨酸 (M et) 是在腺苷 三磷酸 (A T P ) 参与下转化为 S2腺苷蛋氨酸 (SAM ) , 再经过 12氨基环丙烷212羟酸 (A CC ) 才转变成乙烯 (C2H 4)。 整个生物合成反应也可简写如下:
T iO 2 as ethane rem over
1. 3 性能测试 用这种乙烯脱除器在 12 m 3 试验气调库内进行
乙烯脱除试验的测试。 气调库内的环境条件参数为 温 度: - 0. 5℃; O 2: 1. 7% ; CO 2: 6%。 注 入 纯 乙 烯 120 m l, 乙烯含量 9 ppm , 大约 15 m in 后乙烯已与 库内气体混合。 图 3 为其测试结果。 证明了这种乙 烯脱除器消除乙烯的能力。
在保鲜过程中, 除了环境温度、湿度、机械损伤 以及病虫害之外, 气体成分也是一个重要的影响因 素。而气体成分中主要为氧 (O 2)、二氧化碳 (CO 2) 和 乙烯 (C2H 4) 3 种。
乙烯又称植物催熟激素, 它是果蔬在成熟过程 中的一种自然代谢物。 它是影响呼吸作用的重要因 素。 乙烯浓度高时, 将增强果蔬的呼吸作用, 加速成 熟和衰老过程, 不利于贮藏保鲜。
非常低 < 0. 1
朝鲜蓟, 芦笋, 菜花, 樱桃, 柑橘类, 枣, 葡 萄, 草莓, 石榴, 甘蓝, 结球甘蓝, 菠菜, 芹 菜, 葱, 洋葱, 大蒜, 胡萝卜, 萝卜, 甘薯, 多 数切花, 石刁柏, 豌豆, 菜豆, 甜玉米
黑莓, 蓝莓, 红莓, 酸果蔓, 橄榄, 柿子, 菠 低 0. 1～ 1. 0 萝, 黄瓜, 绿菜花, 茄子, 秋葵, 柿子椒, 南
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真 空 VACUUM 第 44 卷
表 1 一些果蔬、切花的乙烯生产量 (20℃) Table 1 Ethane produced from severa l vegetables fru its
单位: C2H 4ΛL (kg·h)
类型 乙烯生成量
产品名称
收稿日期: 2006210223 作者简介: 孙企达 (19332) , 男, 浙江省宁波市人, 教授。
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SU N Q i2da (S hang ha i J iao T ong U n iv ersity , S hang ha i 200030, C h ina)
A bstract: D escribes the p rincip le, device and p erfo rm ance of U V 2p ho toca ta lyzed T iO 2 and its app lica tion to the sta rage of
Vol. 44, No. 3
真 空 VACUUM
2007 年 5 月
M ay. 2007
T iO 2 光催化除乙烯及在果蔬保鲜中的应用
孙企达
(上海交通大学, 上海 200030)
图 2 为纳米光催化乙烯脱除器的工作原理示意 图。
这种装置的核心是一种有小孔的含硼硅酸盐的 玻璃管, 并在其表面用真空溅射技术涂以纳米级二 氧 化钛 (T iO 2 ) , 玻管的长度约 12 mm , 直 径 约 为 4 mm。T iO 2 为受 340～ 350 nm 的A 频紫外线 (由图 中U V 光管产生) 激发的光催化剂。工作时, 用风机 强迫贮藏保鲜库的空气 (含有乙烯) 通过涂有 T iO 2 的玻管, 在紫外线的照射下, 发生催化作用, 其机理
第 3 期 孙企达: T iO 2 光催化除乙烯及在果蔬保鲜中的应用
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③ 去掉空气中的霉味, 腥味, 臭味等异味。对库 中空气起到消毒净化作用。
④ 使用方便, 工作时对人和产品无化学损害。 ⑤ 能在 0℃低温下工作, 它不必像高温催化法 那样对空气反复进行加热和冷却, 节省运行成本和 能源。
因此在果蔬保鲜中应尽量脱除乙烯。 并控制在 果蔬的阈值以下。 脱除乙烯的方法很多, 有水洗法、 稀释法、吸附法、化学法、催化法等, 目前主要使用的 方法有高锰酸钾 (KM nO 4 ) 氧化法、高温催化法 2 种。 但都存在一些问题。
近年来, 随着空间技术的发展, 由美国国家航空 航天局 (NA SA ) 资助研制用于载人宇宙飞船上的纳 米 T iO 2 光催化空气清新技术, 用于果蔬贮藏保鲜中 脱除乙烯取得较理想的结果。
被氧化, 如有水存在时, 则水失去电子形成氧化能力
极强的羟基自由基 (·O H )。羟基自由基 (·O H ) 是光
催化反应产生的一种重要活性物质, 既氧化杀菌、消
除有害物质, 又对光催化氧化起很重要的作用, 而吸
附于半导体表面上的电子受体 (跃变型果实的呼吸、乙烯生成曲线 F ig. 1 R esp iration and ethane p roduce of clim acteric fru its
M et→SAM →A CC →C2H 4 呼吸跃变型果实在进入成熟期和呼吸高峰出现 之前乙烯含量开始上升, 并出现一个与呼吸高峰期 相似的乙烯高峰 (图 1)。与此同时, 果实内部的化学 成分也发生一系列变化, 如淀粉含量下降, 可溶性糖 含量增加, 有色物质和水溶性果胶含量上升, 果实硬 度和叶绿素含量下降, 特有的色香味出现。 为此, 对 于呼吸跃变型果实, 必须在果实内源乙烯达到启动 成熟的浓度或阈值之前, 设法将其脱除或降低, 才能 延缓果实的成熟, 延长产品贮藏保鲜期。
瓜, 西瓜, 马铃薯, 加沙巴甜瓜
中等
1. 0～ 10. 0
香蕉, 无花果, 番石榴, 白兰瓜, 荔枝, 番 茄, 大蕉, 甜瓜 (蜜王、蜜露等品种)
高
10. 0～ 100. 0
苹果、杏、萼梨、公爵甜瓜, 罗马甜瓜, 猕猴 桃, 榴莲, 油桃, 桃, 番木瓜, 梨
非常高 > 100. 0 南美番荔枝, 曼密苹果, 西番莲, 番荔枝
为: T iO 2 半导体微粒具有能带结构, 一般由填满电
子的低能价带和空的高能导带构成, 价带和导带之
间存在禁带, 当用能量等于或大于禁带宽度 (或称能
带隙) 的光如波长< 380 nm ) 照射半导体时, 价带上
的电子 (e- ) 被激发跃迁至导带, 如下式所示。
T iO 2+ hΜ T iO 2+ h+ + e-
但是在果蔬等贮运保鲜过程中, 乙烯除了来自 果蔬等产品内部之外, 另一种是来源于外部污染, 如 烟囱排放的烟雾、汽车尾气、工厂废气等等。 控制贮 藏保鲜库内的乙烯含量, 对保证产品的贮藏十分重 要, 特别是对于那些对乙烯非常敏感的果蔬, 如猕猴 桃等必须把贮藏环境中的乙烯控制在其阈值以下。 1. 2 T iO 2 光催化装置及工作原理
表 2 T iO 2 乙烯脱除器对一些果蔬的保鲜效果 Table 2 Effect of photoca ta lyzed T iO 2 on ethane rem ova l
from severa l fresh-holdable vegetahles fru its
品 名
存贮温度 (℃)
苹果冷藏
图 3 T iO 2 乙烯脱除器消除乙烯的测试曲线 F ig. 3 E thane rem oval cu rve w ith p ho tocatalyzed T iO 2 u sed fo r
testing s
2 保鲜应用效果
T iO 2 光催化乙烯脱除法在多种果蔬保鲜中的 应用效果。 可如表 2 所示。
vegetab les and fru its w ith their freshness ho ldab le fo r a tim e.
Key words: p ho toca ta lyzed T iO 2; ethane (C2H 4) ; freshness2ho ldab le sto rage
e- + O 2
O
2
(O
2
+
H+
HO 2·)
即使 C2H 4 在玻管表面与空气中的 O 2 发生化
学反应产生 CO 2 和水如下:
C 2H 4+ O 2
CO 2+ H 2O
图 2 纳米 T iO 2 光催化乙烯脱除器的工作原理示意图 F ig. 2 Schem atic of op evating p rincip le of p ho tocatalyzed nano
乙烯除了加速果实成熟之外, 还会加速果蔬软 化、叶绿素分解黄化、脱落、品质下降、风味变差, 加 速马铃薯发芽、刺激芦笋合成木质素, 促进萝卜异香 豆素的合成变苦。 如 0. 02 m g kg 乙烯就能使在冷 藏期间的猕猴桃的硬度大幅度下降。 0. 2 m g kg 乙 烯能使柑橘、柠檬、黄瓜发生黄化。 1 m g kg 乙烯使 大白菜和甘蓝脱帮, 加速腐烂。
这种脱除器还有如下特点 ① 消除易挥发的碳氢化合物。 ② 杀死 98% 左右的浮在空气中的细菌和病原 体, 如细菌, 病毒, 霉菌, 孢子, 真菌, 尘螨, 炭疽杆菌。
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1 T iO 2 光催化除乙烯原理、装置及性能
1. 1 乙烯的产生及生理作用 乙烯 (CH 2= CH 2) 是一种分子结构最简单的植
物激素, 属不饱和烯烃, 通常为气态, 带有甜香味。几 乎所有的植物组织都能产生乙烯, 表 1 为一些果蔬、 切花的乙烯生产量。经实验证明, 它对植物的生长发 育、成熟与衰老的各个阶段起着重要的调节作用。即 使在很低的乙烯浓度 (0. 5～ 1 m g kg) 情况下, 就能 促进采后的果蔬、切花呼吸上升, 加速成熟与衰老的 作用。经大量实验研究证明, 蛋氨酸 (M et) 是在腺苷 三磷酸 (A T P ) 参与下转化为 S2腺苷蛋氨酸 (SAM ) , 再经过 12氨基环丙烷212羟酸 (A CC ) 才转变成乙烯 (C2H 4)。 整个生物合成反应也可简写如下:
T iO 2 as ethane rem over
1. 3 性能测试 用这种乙烯脱除器在 12 m 3 试验气调库内进行
乙烯脱除试验的测试。 气调库内的环境条件参数为 温 度: - 0. 5℃; O 2: 1. 7% ; CO 2: 6%。 注 入 纯 乙 烯 120 m l, 乙烯含量 9 ppm , 大约 15 m in 后乙烯已与 库内气体混合。 图 3 为其测试结果。 证明了这种乙 烯脱除器消除乙烯的能力。
在保鲜过程中, 除了环境温度、湿度、机械损伤 以及病虫害之外, 气体成分也是一个重要的影响因 素。而气体成分中主要为氧 (O 2)、二氧化碳 (CO 2) 和 乙烯 (C2H 4) 3 种。
乙烯又称植物催熟激素, 它是果蔬在成熟过程 中的一种自然代谢物。 它是影响呼吸作用的重要因 素。 乙烯浓度高时, 将增强果蔬的呼吸作用, 加速成 熟和衰老过程, 不利于贮藏保鲜。
非常低 < 0. 1
朝鲜蓟, 芦笋, 菜花, 樱桃, 柑橘类, 枣, 葡 萄, 草莓, 石榴, 甘蓝, 结球甘蓝, 菠菜, 芹 菜, 葱, 洋葱, 大蒜, 胡萝卜, 萝卜, 甘薯, 多 数切花, 石刁柏, 豌豆, 菜豆, 甜玉米
黑莓, 蓝莓, 红莓, 酸果蔓, 橄榄, 柿子, 菠 低 0. 1～ 1. 0 萝, 黄瓜, 绿菜花, 茄子, 秋葵, 柿子椒, 南
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真 空 VACUUM 第 44 卷
表 1 一些果蔬、切花的乙烯生产量 (20℃) Table 1 Ethane produced from severa l vegetables fru its
单位: C2H 4ΛL (kg·h)
类型 乙烯生成量
产品名称
收稿日期: 2006210223 作者简介: 孙企达 (19332) , 男, 浙江省宁波市人, 教授。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
SU N Q i2da (S hang ha i J iao T ong U n iv ersity , S hang ha i 200030, C h ina)
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