磁场与食品保鲜研究进展

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食品保鲜与人类生活息息相关。食品保鲜技术一直以尽可能保持食品原有品质为目标，并不断地寻求更高效、更经济以及更安全的新方法。随着近年来生物研究和工程技术的发展，人们发现磁场作为一种无污染无残留的物理方法，能够对生物体产生效应，从而对食品保鲜有一定的影响效果。

中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心、中国科学技术大学科学岛研究生分院、合肥美的电冰箱有限公司的研究人员汪滢、史慧新、伍志刚、张明明、张欣，在2021年《电工技术学报》增刊1上撰文，综述几种磁场在食品保鲜中的研究，以及磁场辅助食品冷冻保藏的效果。

总体而言，目前已有多项研究证明，一定参数的静磁场、交变磁场和脉冲磁场能够对食品保鲜产生有利作用，但磁场参数的不同也会直接导致不同的结果，并且机制方面的研究亟待加强。该文不仅展示磁场在食品保鲜领域的良好应用前景，同时也提出该领域目前存在的问题与局限性。这对未来将磁场发展成为一种新型食品保鲜技术提供了实验证据。

随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对食品在运输和贮存过程中的冷藏和冷冻，以及其他食品保鲜技术的依赖性越来越强，同时对食品口味以及材质新鲜程度的要求也越来越高。控制从农场到餐桌的食品中微生物的进入和生长，对于确保消费者的健康以及最大限度地减少因腐烂而造成的食品损失十分重要，如何在保证方便快捷生活节奏的同时保证食品的质量与安全也成为广大人民关注的热点。

在20世纪，冰箱的普及对于降低胃癌等消化道疾病的发生起到了重要的作用，超声波、超高压、电离辐射等先进保鲜技术也逐渐得到应用。本文将对磁场（一种穿透力强的物理场）对食品保鲜的影响进行综述，对目前关于不同类型磁场在食品保鲜中的应用与研究进展进行总结、归纳和展望，以期为未来将磁场应用于食品保鲜领域的研究与应用提供基础。

1 食品保鲜技术简介

一般来说，食品在贮运过程中发生的变质主要是由微生物、食品本身含有的酶、生命自身活动、氧化或者光引起的。而食品保鲜就是通过控制或抑制可能改变食品感官和营养质量的外部污染物 和/或内部生物反应来实现。

目前在实际生产中常用的食品保鲜技术主要可以分为物理、化学和生物保鲜技术三大类。但是，由于化学保鲜容易造成化学物质残留，近些年来人们更多地关注于生物保鲜技术和物理保鲜技术。尤其是物理保鲜中的非热保鲜技术，能够在正常环境温度或接近正常环境温度下使微生物失活，从而避免热量对食物的风味、颜色和营养价值产生不利影响，因此也受到人们更多地关注与研究。以下对这三大类保鲜技术进行简要的介绍。

1.1 物理保鲜技术

常见物理保鲜技术有低温保鲜法、热处理法、气调包装法和真空保鲜法等，还有一些较先进的非热技术，如超高压保鲜、超声波保鲜、电离辐射保鲜、磁场保鲜等。

低温保鲜法就是利用低温技术将食品温度降低，并维持在低温状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。热处理法即利用高温来杀死微生物和一些孢子，并使酶失活，但是过度的热处理也可能会导致蛋白变性、非酶褐变以及维生素和挥发性风味化合物的损失等。

气调包装法指的是产品于密封于容器或包装中之前，改变产品周围的气体成分或替换为非活性气体，从而抑制细菌繁殖，对果蔬而言，还能够有效抑制其呼吸作用。

真空保鲜法是采用抽真空的方法，除去包装袋内的空气，再采用密封技术使食品处于包装袋中与外界环境隔绝，从而有效防止脂肪氧化和需氧微生物的生长，抑制酶活，延长保存期。

超高压是一种低温巴氏杀菌方法，能通过破坏非共价键和细胞膜而使营养微生物细胞失活，用于延长保质期和减少病原菌。超声波利用声波产生的能量，每秒至少有20000次振动，这些机械冲击可以破坏细胞的结构和功能成分，直到细胞裂解。电离辐射是通过将DNA片段化，减少或消除腐败和致病微生物。

这些先进技术还没有被广泛应用到实际生产中，一方面是因为成本较高；另一方面则是因为这些技术也存在一定的问题，如超高压可以改变蛋白质和多糖的结构，导致食物的质地、外观和功能发生改变，较高剂量的电离辐射可能会导致牛肉、猪肉和家禽肉的轻微颜色变化。而关于磁场保鲜，目前的相关研究相对较少，将在后面章节里详细介绍。

1.2 化学保鲜技术

化学保鲜主要是通过化学保鲜剂对食品进行保鲜。对于果蔬而言，化学保鲜剂包括吸附型防腐保鲜剂、溶液浸泡型防腐保鲜剂、熏蒸型防腐剂、蜡和涂膜剂。而对肉类而言，化学保鲜剂包括防腐剂、抗氧化剂、发色剂和品质改良剂。但是化学保鲜的缺陷在于化学保鲜剂的毒性和残留问题，据报道，2012年，在加利福尼亚州的草莓中就检测出了近50种不同类型的化学物质。

由于长期使用传统的化学保鲜剂会对人体健康和环境产生不利影响，目前也出现了一些更为环保的化学保鲜剂，如臭氧。臭氧能够与微生物的胞内酶、核物质、被膜成分、孢子壳或病毒衣壳迅速发生反应。它分解迅速，没有氧化痕迹，不会留下任何残留的有毒副产品，也不会改变食物的化学成分。除此之外，还有纳米乳液、酸性电解水等都逐渐被应用到食品保鲜中。

1.3 生物保鲜技术

生物保鲜技术的一般机理为隔离食品与空气的接触、延缓氧化作用，或是生物保鲜物质本身具有良好的抑菌作用，从而达到保鲜防腐的效果。常见的生物保鲜技术包括天然抗菌剂、细菌噬菌体和生物保护性微生物。

天然抗菌剂有从植物体中提取的具有良好抗菌性成分的物质如植物精油等；从动物体中提取的溶菌酶、抗菌肽、壳聚糖、脂质等；以及微生物的发酵产物，常见的有尼生素、儿茶素。噬菌体是一种新颖、环保、有效的生物保鲜方法，可以特异并有效地在各自的宿主细菌细胞中感染和繁殖，所以对人类、动物和植物无害，被认为是一种新型、环保的化学消毒剂的替代品。生物保护性微生物就是通过引入其他对人类有益的竞争性微生物来防止微生物生长，如乳酸菌，它作为肉类、牛奶、蔬菜和鱼类的天然菌群在食品中的安全使用已有很长的历史。

近年来，有很多关于磁场生物效应的研究，并且人们也开始从细胞和微生物水平探究磁场对食用动植物作用的生物学效应，希望能通过食物营养特性、功效成分、结构特征等方面的变化，寻求提高食品质量的新途径。磁场作为一种新型非热保鲜技术也逐渐走进人们的视野。本文对磁场与食品保鲜的研究进展进行归纳总结，旨在能够为磁场在食品保鲜中的应用提供参考。

2 磁场分类及其应用简介

磁场是一种看不见、摸不着但客观存在的物理场。磁场主要可以分为稳态磁场（也叫静磁场、稳恒磁场或者恒定磁场）和时变磁场两种。其中，时变磁场即强度/方向随时间变化的磁场，包括交变磁场、脉动磁场和脉冲磁场。根据磁感应强度，磁场又可以被分为弱磁场（小于1mT），中等磁场（1mT～1T），强（高）磁场（1～20T）和超强（高）磁场（20T及以上）。

近年来，磁场的应用越来越广泛，在工程技术领域，出现了磁场调制电机、应用于电动汽车的电磁离合器和永磁体机以及磁性粒子成像技术等，由此引出的磁场对生物体的安全性也越来越受到关注，这也进一步促进了磁场在生物领域的研究。

然而，磁场的应用还远远不止这些，随着人们对食品营养和健康的追求，磁场在食品领域的应用也开始崭露头角。从目前的研究进展来看，磁场在食品加工中的应用主要有磁场对食用菌、农作物生长和产量促进以及磁场对食品保鲜的作用（包括食品杀菌和食品冷冻等）。本文集中讨论磁场对食品保鲜的作用，以期为磁场辅助的食品保鲜技术的发展提供基础。

3 磁场在食品保鲜中的研究进展

3.1 静磁场与食品保鲜

目前已有多项研究表明，一定参数的静磁场（Static Magnetic Field, SMF）能够对一些食品起到促进保鲜的效果，并且多项研究表明，静磁场能够抑制多种细菌的生长，从而有利于保持食品的新鲜度和品质，静磁场与食品保鲜研究见表1。

例如，2009年，A. El May等利用200mT的静磁场处理沙门氏菌，发现磁场暴露3～6h能够起到一定的抑菌作用。2012年，I. Bajpai等利用100mT的静磁场处理烧结型羟基磷灰石中大肠杆菌和表皮葡萄球菌，发现磁场暴露120min时有最好的抗菌效果；并且通过对细菌细胞壁膜完整性和内膜通透性的测定发现，磁场的存在还会影响细胞壁的完整性，导致细胞膜解体以及细胞间物质的释放。同年，M. Mihoub等也发现，利用200mT的静磁场处理6h，能使鼠伤寒沙门氏菌野生型和dam突变型的生长显著降低。2017年，T. V. Balogu等发现，利用0.5T的静磁场处理发酵乳饮料6天，乳饮料中的微生物数量明显低于对照组，并且乳饮料在贮存6天后的感官质量（外观、香气和质地）没有明显变化，说明磁场处理并没有对乳饮料品质造成破坏。

然而，目前无论从静磁场对食品保鲜的效果还是从机制来讲，都无法做出确切的结论。因为，虽然有研究表明磁场能够有助于食品保鲜，但也有研究表明静磁场无此效果，甚至能够促进微生物的生长。

例如，2012年，J. Filipič等研究发现，17mT的静磁场可以抑制大肠杆菌和恶臭假单胞菌两种细菌的生长，但是在电场强度为5mT和50mT时无明显效果。2019年，夏广臻等研究发现，以60Gs（1T= 10000Gs）为界，较低强度的磁场抑制了菠菜呼吸，提升了菠菜的保鲜效果，而高于60Gs强度的磁场促进了菠菜的呼吸，使得菠菜营养物质消耗更快，大大缩短菠菜的保鲜贮藏时间。2019年，Tang Hengfang等用0～190mT磁场处理黄杆菌m1-14，发现暴露于190mT磁场时，黄杆菌m1-14的生物量和维生素K2的产量降低；而50mT、100mT、150mT磁场处理120h却能增加黄杆菌m1-14的生物量和维生素K2的产量。

这些研究结果表明，静磁场虽然能够对果蔬的保鲜有一定的效果，但其效果与磁场参数直接相关，其作用可能存在窗口效应，即只有特定特征和参数的磁场效应才能产生特定的影响。因此，人们需要进一步对不同参数的磁场进行系统性研究，并探索其机制，从而为开发出更有效的磁场保鲜技术提供实验基础。

表1 静磁场与食品保鲜研究

3.2 交变磁场与食品保鲜

除了静磁场，交变磁场（Alternating Magnetic Field, AMF）也能对食品产生一定的保鲜效果，交变磁场与食品保鲜研究见表2。有趣的是，目前所报道的交变磁场与食品保鲜的数据均为有利结果，并且与所用磁场参数并无明显关联。然而，此方面的机制研究目前还十分缺乏，并且若进一步检测更多的测试对象及更多的磁场参数，是否还能得到一致有利的促进保鲜效果，目前尚不清楚。但是这些研究表明，交变磁场在食品保鲜领域有着良好的潜在应用前景，值得进一步系统深入研究。

表2 交变磁场与食品保鲜研究

3.3 脉冲磁场与食品保鲜

目前，也有多项研究表明，脉冲磁场（Pulsed Magnetic Field, PMF）可以通过其杀菌作用，使食品品质得到更好的保存，脉冲磁场与食品保鲜研究见表3。

表3 脉冲磁场与食品保鲜研究

例如，2004年，杨巧绒等研究了脉冲磁场对西瓜汁的杀菌效果，并对处理后的西瓜汁品质进行了评价，发现杀菌效果最好的条件为磁感应强度7.59T、脉冲数15、西瓜汁温度20℃。在最佳杀菌条件下，脉冲磁场对西瓜汁的色泽和还原性VC破坏最小，对西瓜汁中可溶性固性物含量和pH几乎没有影响。2019年，Lin Lin等研究了脉冲磁场对大肠杆菌O157：H7的处理效果，发现灭活效果与其脉冲数或脉冲强度呈正相关；并且当磁感应强度为8.0T，脉冲数为60时，对蔬菜汁处理3次，即可对蔬菜汁中的大肠杆菌O157：H7有预期的抗菌作用，并对其质量没有任何不利影响。

然而，2017年的一项研究检测了中等强度的脉冲磁场对鲜牛肉的保鲜效果，发现脉冲磁场处理2h的鲜牛肉微生物生长和肌红蛋白含量有所降低，但是脉冲磁场处理了12天的鲜牛肉与对照组相比，品质却无明显的差异，这表明磁场处理时间应该是磁场作用于食品保鲜领域的一个关键参数。但是总体而言，脉冲磁场的杀菌作用相对比较明确，因此在磁场保鲜领域有着一定的应用前景。

3.4 磁场与食品冷冻

食品的冷冻保藏也是食品保鲜的常见方法，因为冷冻能够使食品中的游离水固定化，进而抑制微生物的生长，减缓酶和化学降解反应，从而减缓食品的变质速度。但是在食品冷冻过程中，冰晶的大小对冻融食品的结构和物理性质以及冻干、冷冻浓缩等过程都至关重要。如果冰晶过大，就会导致细胞膜破裂，在食品解冻之后，汁液损失严重，影响食品的品质。

近年来出现了一些冷冻新方法，包括高压冷冻、电磁辅助冷冻、超声波辅助冷冻以及防冻蛋白。在微观层面上，大多数新方法都有一定的能力来控制冰晶的形成和生长，从而产生更小、更均匀、分布更规则的冰晶，改善冷冻食品的微观结构，提高其品质属性。

关于磁场辅助冷冻方面，早在2000年，ABI有限公司（日本千叶）就推出了一种称为“CAS（cells alive system）冷冻柜”的系统，该系统使用静态和低频振荡磁场，而Ryoho冷冻系统有限公司（日本奈良）则从2003年起出售将静态磁场和电磁波结合在一起的“质子冰柜”。近几年来在有相关研究表明，磁场对于食品的冷冻保鲜确实有一定的辅助效果，尤其是在控制冰晶生成方面。

3.4.1 静磁场与食品冷冻

目前有多项关于磁场与食品冷冻的研究，但结果不一，见表4，可能与所用磁场参数直接相关。例如，2019年，夏广臻研究发现，50Gs的静磁场可以缩短牛肉冷冻相变阶段；并且通过对冷冻后牛肉的pH、汁液流失率、挥发性盐基氮测定，发现50Gs磁场可以改善牛肉品质，但是100Gs的磁场对于牛肉的贮存却有着负面的影响。2017年，宋健飞发现4.6Gs的静磁场可以使豌豆、胡萝卜快速通过最大冰晶生成带形成细小冰晶，并且汁液流失率最低。

2013年，周子鹏研究了直流磁场对猪肉冻结的影响，结果表明，磁感应强度为0.46mT时，磁场能够加快猪肉冷冻速率，促进冷冻过程的进行；磁感应强度低于0.46mT时，对冷冻过程的影响不明显；磁感应强度在0.9～1.8mT时，反而延长冷冻时间，降低冷冻速率，延缓冷冻过程。并且0.46mT磁场条件下冻结的猪肉持水性更高，汁液流失更少，其硬度和粘附性更小，弹性、凝聚性和咀嚼性提高，猪肉的品质得到了提升。

表4 磁场与食品冷冻研究

3.4.2 振荡磁场与食品冷冻

近年来，还有多项有关振荡磁场（Oscillating Magnetic Field, OMF）（应属交变磁场）用于食品过冷保鲜的研究。过冷是指将产品冷却到其通常冰点以下而不形成冰晶的过程，因而过冷保鲜能够更好地保持食品品质。K. Hirasawa等认为振荡磁场会导致水分子振动来防止冰晶成核，从而有利于过冷状态的保持。事实上也有研究显示，振荡磁场有利于保持过冷状态。

例如，2019年，J. Y. Her等将鲜切蜜瓜于振荡磁场（-8.0～8.0mT，1Hz）存在的条件下-5.5℃贮藏21天，发现保存的鲜切蜜瓜失水量显著低于冷冻样品，磁场处理的样品细胞间结合紧密，未发现与冰晶形成相关的畸变细胞，很好地保持了过冷状态，并且微生物分析、pH值、可滴定酸度、可溶性固形物含量测定表明，21天后过冷样品的总体质量与新鲜样品无显著差异。同年，其课题组还研究了振荡磁场（10mT，1Hz）对鲜切菠萝-7℃过冷保藏的影响，发现在振荡磁场的存在下，菠萝的过冷状态保持14天，而未经处理的样品在24h内形成冰晶，微观结构分析表明，过冷菠萝中不存在由冰晶形成引起的细胞损伤，说明振荡磁场成功地抑制了过冷过程中的冰核形成。

2019年，Tan Yinying等研究了4mT、50Hz高均匀、多方向的振荡磁场对鳄梨果泥冷冻（-20℃）的影响，虽然并未维持过冷状态，但是最大冰晶形成的温度带缩短，形成冰晶变小，并且冻融后的鳄梨果泥与对照组相比具有更高的pH值和可溶性固形物含量，颜色和抗氧化活性与新鲜样品相似，维持了更好的品质。

然而，也有研究表明，振荡磁场对食品的冷冻保存并无影响，尤其是低强度的振荡磁场。以下几个研究均基于CAS冷冻系统的振荡磁场（见表4）。

例如，2015年，C. James等利用CAS系统对大蒜鳞茎进行冷冻处理，CAS设置分别为关闭、10%、50%和100%（磁感应强度为0、418μT、155μT和98μT），发现使用OMF条件下的冷冻对冷冻特性几乎没有显著的额外影响。2017年，A. C. Rodríguez等利用CAS系统（磁感应强度为0.04～0.53mT）处理猪腰肉，发现无论在冷冻过程中使用或不使用OMF，在样品中均未观察到显著程度的过冷；OMF对处理后样品的滴水损失、颜色参数、纹理参数均无明显的影响。2017年，L. Otero等在蟹棒冷冻过程中使用振荡磁场（＜2mT，6～59Hz），经过24h、1个月、3个月、6个月、9个月和12个月的贮藏，并没有发现振荡磁场对蟹棒的滴水损失、持水能力、韧性和白度有任何影响。

2017年，F. Fernández- Martín等研究了CAS系统（磁场参数为1.66mT，6Hz）冷冻处理对鸡蛋清的影响，发现OMF处理（10% CAS）与相应的冷冻控制（0% CAS）相比没有任何优势，解冻后冷冻样品表现出高度变性/聚集的鸡蛋蛋白，功能特性降低。随后，其又研究了同等处理条件对鸡蛋黄的影响（磁场参数为1.52mT，6Hz），同样与常规冷冻相比并没有表现出任何明显的优势。2019年，E. A. Puza等利用CAS系统处理芒果块，CAS设置分别为30%、50%、75%和100%，观察了芒果冻融后细胞壁破裂、硬度下降和滴水损失，都与传统的水果冷冻没有显著差异。

这些研究结果都不支持CAS系统对食品冷冻的优势作用，但是，并不能由此得出弱OMF对食品冷冻没有作用效果的结论。事实上，弱OMF可能并不会以同等的方式影响所有食物，任何影响都将取决于食物、冻结率、磁场频率和储存条件的复杂组合。对此还需进行进一步的研究。

3.4.3 磁场与脉冲电场复合技术

目前，也有部分研究表明，磁场与脉冲电场的复合技术能够对食品的冷冻保鲜起到良好的作用。J. H. Mok等发现，静磁场（0～480mT）与脉冲电场（1.78V/cm，20kHz）的联合作用，能够使0.9%氯化钠溶液相变时间显著缩短，而且溶液形成更圆、更小尺寸的冰晶，冰晶形貌更加均匀、圆整，这将对食品的冷冻保鲜有一定的参考意义。

随后，J. H. Mok等又研究了振荡磁场（50～100mT，1Hz）与脉冲电场（20kHz）联合作用对鸡胸肉冷冻的影响，结果表明，鸡胸肉维持了过冷状态，并且没有明显的物理损伤或化学变化，与新鲜鸡胸肉样品的食品品质无显著差异。

虽然这些研究为磁场辅助冷冻提供了一些理论支撑，但是关于磁场作用于食品冷冻的具体机制还有待发现，希望未来有更多的研究来解决这些问题，为食品的冷冻保鲜开辟一条更好的途径。

4 本领域存在的问题

值得注意的是，目前本领域中大多数研究都没有对所用磁场条件进行详尽的分析。例如，对于永磁铁而言，大多数研究中对磁场参数的描述只停留在磁铁表面，或者是样品所在某一部位，或者一定区域内的平均强度，而对磁场方向和磁场分布并无描述。

前期在包括本课题组在内的一些研究已经表明磁场方向能够影响生物学效应，因此，在进行研究时需要对磁场方向进行描述。并且随着技术的发展，目前已经有能力对磁场的三维分布进行精确测量。例如，本课题组利用表磁分布仪对三种不同形状、大小和材料的永磁铁在距离其磁铁表面0.5cm和2cm处进行扫描（扫描范围15cm×16cm），2cm扫描结果如图1所示。

三种磁铁的表面磁感应强度分别为70～363Gs、279～643Gs和4171～4671Gs；在距离其磁铁表面0.5cm时，其电场强度分别降到了50～250Gs、120～300Gs和1200～3000Gs；在距离其磁铁表面2cm时，其电场强度分别降到了20～40Gs、10～20Gs和120～300Gs，其空间磁场分布差别十分显著。

图1

本领域除了对磁场参数的描述不够规范化之外，在机制研究上也非常缺乏。仅有少数对磁场作用的机制进行了分子水平的研究。例如，纤维素酶存在于果蔬中，交变磁场对纤维素酶的作用，将对食品保鲜具有一定的参考意义。Zhang Jialan等发现420mT的交变磁场处理会降低纤维素酶与底物的亲和力，从而抑制了纤维素酶的活性，而220mT的交变磁场处理能够促进纤维素酶的活性。然而不同磁场参数对纤维素酶活性影响不同的物理机制，目前并不清楚。

除此之外，磁场参数需要进一步优化。例如，从现有结果可以看出，脉冲磁场杀菌确实有显著的效果，但是所需要的磁场参数和处理时间根据样品的不同而有所差异，但是可以肯定的是，磁感应强度和脉冲数必须达到一定的值才会有良好的效果。

关于脉冲磁场杀菌的原理，有研究表明，可能是由于磁场造成的细胞电穿孔而产生的杀菌效果。2012年，马海乐等发现磁感应强度3.5T，脉冲数20的脉冲磁场对金黄色葡萄球菌有良好的杀菌效果，并利用Fura-2/AM荧光探针法和LCSM法研究发现微生物细胞膜通透性的改变和胞内Ca2+浓度的上升是高强度脉冲磁场具有杀菌作用的重要原因。

2016年，Qian Jingya等研究了3.0T和3.3T脉冲磁场对枯草芽孢杆菌的作用，发现磁场处理显著改变了细菌细胞的形态，破坏了细胞壁和细胞膜，导致细胞膜通透性增加，并且随着磁感应强度的增加和脉冲次数的增加，细胞质的渗漏量增加。除此之外还显示有DNA损伤，因此，脉冲磁场处理的枯草杆菌细胞膜损伤和DNA断裂可能与细胞死亡机制有关。

虽然目前脉冲磁场杀菌的技术还不成熟，但是相信随着研究的深入，脉冲磁场作为一种新型食品非热杀菌技术，未来在实际生产中有着良好的应用前景。

5 结论

总体而言，目前关于磁场与食品保鲜的研究还处在初期阶段，大部分研究仅限于磁场对食品的表观作用，其具体机制还不清楚。并且磁场对于食品保鲜的效果缺乏一致性，这主要是由于食品种类和磁场参数的多样性，因此如何确定一个合适的磁场参数来实现对食品的良好保鲜，还需要更多的研究。

虽然目前已出现少数交变磁场电磁冰箱类产品，然而支持其磁场保鲜效果的实验证据还不够系统全面，机制也不清楚。因此，在未来进行更多关于磁场保鲜的系统性研究十分有必要。也希望磁场能够成为一种成熟的食品保鲜技术早日应用到实际生产中，为人们的生活与健康带来更多的便利。

以上研究成果发表在2021年《电工技术学报》增刊1，论文标题为“磁场与食品保鲜研究进展”，作者为汪滢、史慧新 等。

浅谈医院电气设备安全用电的管理与预防

张欣

(安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801)

【 摘要 】 安全用电是医院后勤管理工作的重要一环。本文就安全用电管理进行分析，并阐述了一些安全措施和注意事项。

【 关键词 】 安全用电；隐患；措施

0引言

医院后勤是医院的重要组成部分，是临床医疗服务的支撑和保障。而安全用电则是医院后勤管理工作的重中之重，是影响医院建设、发展、稳定的基础性因素。因此，加强安全用电管理，提高医护人员安全用电意识，是医院后勤的一项重要工作。现就此问题作出一些分析和探讨。

随着电子技术和信息技术的飞速发展，医疗电器化程度愈来愈髙，医护人员操作的医疗设备也迅速增加。医护人员如果使用和操作不当，不仅会使医疗设备不能正常工作，无法给出正确的结果，甚至直接威胁患者及操作人员的生命安全，给工作带来不必要的麻烦和损失。因此，医院的安全用电管理，除了对专职的电工维修人员进行管理外，还要对医护人员进行安全用电的教育与管理。

1 安全隐患

随着医院医疗设备的种类、数量及复杂程度不断增加，而医疗设备的操作者是医护人员，由于专业知识的局限，对来自医疗设备本身的电击伤害防范意识较弱，很容易造成电击事故，危及到患者和医护人员的人身安全。

电击是指超过一定数量的电流通过人体引起的组织烧伤或内部器官功能障碍的一种损伤。电流通过身体组织产生的热量，可严重烧伤并破坏机体组织。电击可使人体自身的导电系统短路，导致心跳停止。

因此，保证医疗设备的安全用电，防止电击伤，显得非常重要。

(1) 合理、规范的供电线路是安全用电的基础。但目前，有些医院的供电线路都比较残旧，布线也不是很规范、合理，给安全用电带来了很大的隐患。

(2) 医院在安全用电上制度不严，没有检査、维修制度。电器、医疗设备K 期使用，绝缘层老化，电线外露，导线受潮、鼠咬，发生漏电、短路，出现火花冒烟，甚至火灾。

(3) 临床科室的医护人员对安全用电的认识和重视不够。如果不注意安全用电，医疗设备容易出现各种各样的故障和损坏。这样，不仅增加医院的管理成本，降低了医院的经济效益，还延误了病人的诊断时间，容易引起医疗纠纷

2 安全措施

(1) 在经济条件许可的前提下，应投入资金改造医院的供电线路，使线路尽可能地合理化、规范化，并根据医院的实际情况配置应急供电系统，一旦市电供应停止时，能保证医院的医疗活动能及时、正常进行。

(2) 做好安全用电的宣传教育工作，做到人人都树立安全用电、节约用电的意识，营造一个良好的安全用电环境。建立健全安全用电制度，并确保落到实处，做到责任到人，这样才能有效地防患于未然。

(3) 切实做好供电线路的维护工作。这是一项经常性、及时性、持久性的工作。电工维修人员要尽最大能力把安全隐患降小到最低限度，以保障患者和医护人员的人身安全，保证医护人员工作的准确性、及时性，给患者一个安全舒适的诊疗环境。

(4) 国际电工委员会(IEC) 规定，在所有病房及各医疗单元中都要安装等电位接地系统，即所有插座都要集中在接地主线上，一点接地能有效防止触电事故的发生，严禁为了省事，将水龙头、水管等做接地线，这样若有一台设备外壳漏电，则水龙头、水管就成为带电体，容易发生触电事故。

(5) 严禁不按规定接线，火线、零线、地线不可调换，特别注意零线、地线不可接错，不可把地线、零线串接，否则会造成仪器容易出事故及地线打火现象的发生，存在安全隐患。

(6) 安装保护器。在各分电流前安装电流电压双功能的保护器，使仪器设备在漏电、人身触电、供电电压太高或太低时自动跳闸，切断电源保护人身和仪器设备的安全。

(7) 严禁用金属丝或粗保险丝代替已熔断的保险丝。因保险丝熔断电流与仪器安全电流相匹配，过大的保险丝或金属丝就不能在仪器过热或过载电流下熔断，从而使仪器更易发生电击危险。

(8) 雷电多发的区域建议安装防雷设备，防止医院因雷电造成的设备和人身损害。

3 注意事项

由于医疗设备是由医护人员直接操作的，医护人员是医疗设备安全使用的最后一道关口。因此，医护人员不但要掌握一定的安全用电知识，而且要掌握正确的操作方法和防护技能，防止事故的发生，并提高安全意识，及时发现和制止违规操作，排除隐患。

插头、插座是电器、设备联接电源最常用方式。其质量的好坏和使用是否正确，直接关系到医护人员和患者的安全。掌握好使用方法，可减少不必要的损害。针对这个问题，并结合工作中积累的经验，现将一些注意事项介绍如下：

(1) 插头型式多种多样，其型式、孔径、插孔数都会不同，要选择合适的插座配插，切不可插错、插反。

(2) 严禁不用插头直接将电线插入插座内，这极容易造成短路，导致操作人员触电事故。

(3) 插拔电器、设备插头时，动作要准确轻缓，不易插入的插头不能使劲猛插或敲打插入。严禁手指碰到插头金属部分或直接拉电线来拔插头。

(4) 开关和插座必须保持干燥，不得让水和化学液体浸入，否则容易触电。

(5) 多功能排插质量鱼目混杂，要选用质量好并有3C 认证的产品。当插拔多功能排插上的插头时，感觉接触力很轻时，多功能排插内的接触簧片已变形，就应及时更换，否则会造成接触不良，损害电器、设备。

(6) 严禁将多台电器、设备的电源插头接在一个多功能排插上，尤其是大功率设备，以免电流过载，使多功能排插过热变形，甚至冒烟、起火。

(7) 下班时要做到正常关掉电器、设备，并且拔下电源插头。

(8) 使用科室要做好日常保养检查工作；维修人员做好定期功能检查，例如：电器、医疗设备运转有无异常或异味，零件有无松动，地线连接是否完好，电线插头、插座有无破损，发现问题及时维修更换。

4安科瑞为医院安全用电提供的解决方案

4.1安科瑞Acrelcloud-6000安全用电云平台

安科瑞电气推出的安全用电监控云系统采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器、故障电弧探测器、电气防火限流式保护器和中性安防，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流、剩余电流、故障电弧等）进行不间断的数据与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给学校管理人员，指导学校实现时间的排查和治理，达到潜在电气火灾隐患，实现“防患于未然”的目的。

用户可以利用PC、手机、平板电脑等多种终端实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本服务，能有提升企业的消防管理和电气设备水平，防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任的发生。

本系统的整体结构如图所示：

4.2硬件配置：

平台服务器：建议按照我方提供配置标准购买，或者客户自己租用阿里云资源。

站控管理层硬件配置：（如申请阿里云可忽略）

现场仪表硬件配置

4.2.1现场仪表选型介绍--剩余电流火灾探测器

4.2.2现场仪表选型--故障电弧探测器

4.2.3现场仪表选型--电气防火限流式保护器

4.2.4现场仪表选型中性安防保护器

中性线的定义：三相电的星形接法是把每一相电源或负载的一端都接在中性点上，将中性点

引出的这条线叫中性线，这样就形成三相四线制或者五线制。也可不引出，形成三相三线制。现

在的低压配电线路，采用最多的是三相四线制，其中的三条线路分别用A、B、C代表三相，另一条中性线用N代表。

在三相四线制或五线制供电系统运行过程中，中性线引发火灾事故主要通过三种途径：

A.中性线长期过载导致中性线绝缘层老化，最后使得绝缘层燃烧引发火灾；

B.中性线故障使中性线开路，导致三相电严重不平衡，烧毁电气设备引发火灾。

C.中性线老化使线路局部过热，导致中性线绝缘层老化，最后使得绝缘层燃烧引发火灾。

1）产品型号

2）模块接口示意

3）产品尺寸

5总结

电既能造福于人，又有潜在的危险。如果不了解用电常识，违反操作规程，没有防范措施，一旦使用和操作不当，就会损害电器、设备，甚至给人身安全带来伤害。由此可见，安全用电在医疗活动中的重要性。后勤管理必须以身作则，争取临床科室的支持和配合，共同努力，使医院“以病人为中心”的服务宗旨得到更好的落实，不断地提高医疗服务水平。

6［参考文献］

［1］君兰工作室，黄海平.电工操作实用技术

［2］赵家礼.实用电工安全操作技术问答

［3］叶小民，浅谈医院安全用电管理

［4］安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

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