政大大學報

防芒果黑斑減農損 電漿殺菌除病源

2020/10/29 00:58:19

【記者林昕璿綜合報導】芒果易受炭疽病或黑斑病感染產生黑斑,使銷售外觀不佳,進而造成農民損失。中國醫藥大學牙醫學系教授劉沖明帶領學生團隊,透過高電場電漿,發明可消除芒果表皮細菌與黴菌的「電漿芒果表皮殺菌系統」,並於「2020第十四屆波蘭華沙國際發明展」奪得金牌。

中國醫藥大學牙醫學系教授劉沖明帶領學生團隊,藉由高電場電漿,製造可消除芒果表皮細菌與黴菌的「電漿芒果表皮殺菌系統」。 圖/中華創新發明學會提供

「此電漿技術最大的突破在於,解決高壓放電過程會釋放的臭氧物質。」劉沖明解釋說,由於臭氧具有強氧化性,會使受測水果氧化,影響受測物品質。為解決此問題,團隊透過調整正負電極間距與空氣濕度,來控制電漿強度,避免電壓過高使空氣中部分氧氣轉變,形成臭氧。而團隊開發的殺菌系統會加裝於農產品包裝軌道上,在芒果隨著軌道滾動,如過山洞般依序通過裝置時,進行表皮殺菌。

電漿芒果表皮殺菌系統藉由調整正負極間距與空氣濕度(水氣會影響導電性),避免殺菌過程產生臭氧,影響受測水果品質。 圖/中國醫牙醫系團隊提供

芒果表皮常產生的黑斑病變,主要是炭疽病與黑斑病所造成,這兩種疾病分別屬於真菌與細菌感染。此殺菌系統藉由電漿技術,透過電漿極網架上下兩片負極平板,以及中間正極的鋼絲,產生3D立體電場,使細菌與黴菌無法附著於芒果表面。此外,當空氣經過電場時,則會被迅速解離為電漿離子,而該離子又可破壞細菌與真菌的細胞壁,以達到芒果表皮殺菌效果。

裝置由上下兩片負極平板,與中間作為正極的鋼絲組成,而電流通過形成的電場,其作用範圍並不侷限於正負兩極間的垂直方向。 圖/中國醫牙醫系團隊提供

芒果外銷貿易商通常會透過溫湯(註1)或蒸熱(註2)處理方式抑制炭疽病,並延長芒果保存時間,小崇ㄉ果園負責人李裕崇說:「若溫度調控不佳,熱水溫度不足以破壞細菌與黴菌,反而會使帶有病原的芒果發病。」因此,他認為此殺菌裝置可運用於溫湯處理階段之前,以提早去除致病原。民眾黃美華則認為,此裝置以無藥物殘留的殺菌方式,來維持芒果賣相,可以讓民眾在購買上更為安心。不過,他也提出裝置成本可能會轉嫁至消費者的疑慮。

芒果表皮產生黑斑病變的來源有二,其一來自炭疽病的真菌性病害,其二則來自黑斑病的細菌性病害。圖中為凱特芒果。 圖/林昕璿攝
註1:溫湯為將果實浸泡於50至60度的熱水中,處理時間至多10分鐘,以防治潛藏於果皮表面的病原菌,可抑制芒果的炭疽病。
註2:蒸熱為利用高溫蒸氣,使果心溫度達每30分鐘46.5度,處理流程約需三至四小時,主要目的為破壞東方果實蠅蟲卵,另也可抑制炭疽病。

劉沖明談到,目前系統運用仍處於初步研發階段,雖能廣泛應用於表皮有殺菌需求的水果,但距實際進入商業量產仍有一段距離。「還需考量水果的滾動速度,以確保水果在翻面過程中,能被充分殺菌。」他說,團隊會進一步與廠商合作,希望未來能經由感測與監測器的安裝,即時監控水果翻面狀況,以調控軌道翻滾模式與速率,讓此殺菌系統更為完備。

中國醫藥大學牙醫系團隊學生表示,在細菌培養至檢測的過程中,最困難的部分為環境模擬,因其步驟相當繁瑣。 圖/中國醫牙醫系團隊提供