Đề tài Ứng dụng của kỹ thuật trường xung điện trong ngành thực phẩm

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM — & – BÁO CÁO MÔN: NHỮNG VẤN ĐỀ MỚI TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT TRƯỜNG XUNG ĐIỆN TRONG NGÀNH THỰC PHẨM TP.HCM, tháng 3 năm 2011 LỜI MỞ ĐẦU Hòa nhịp cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật. Ngành công nghệ thực phẩm cũng đang hướng tới việc phát triển những ứng dụng của kỹ thuật hiện đại trong sản xuất thực phẩm. Hiện nay, có ba kỹ thuật hiện đại đang được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm đó là: kỹ thuật trường xung điện, kỹ thuật áp suất cao và kỹ thuật siêu âm. Trong đó kỹ thuật trường xung điện đang được quan tâm khá nhiều. Bởi những ưu điểm của kỹ thuật này hoàn toàn phù hợp với xu hướng của thị trường người tiêu dùng thực phẩm. Vậy kỹ thuật trường xung điện là gì? Nó được sử dụng như thế nào trong Ngành thực phẩm? Những ưu điểm của kỹ thuật này là gì? Liệu người tiêu dùng có được hưởng lợi gì từ kỹ thuật này hay không? Để giải đáp tất cả những câu hỏi đó chúng em đã trải qua thời gian nghiên cứu và tìm hiểu. Bài tiểu luận này chính là kết quả cuối cùng. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ còn hạn chế nên bài còn nhiều thiếu sót. Mong thầy và các bạn góp ý thêm. Chúng em chân thành cảm ơn! Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRƯỜNG XUNG ĐIỆN Định nghĩa Trường xung điện (PEF) là một phương pháp không sử dụng nhiệt trong bảo quản thực phẩm và có sử dụng dòng điện để vô hoạt hoá vi sinh vật và ảnh hưởng tối thiểu hoặc không gây hại đến các thuộc tính chất lượng thực phẩm. PEF có thể được dùng để chế biến các sản phẩm thức ăn lỏng và nửa lỏng. Quá trình chế biến cường độ cao xung điện trường (PEF) liên quan đến việc áp dụng các xung điện áp cao (thường 20-80 kV / cm) để thực phẩm được đặt giữa 2 điện cực. Xử lý PEF được thực hiện ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc hơi cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh chưa tới 1s, và tổn thất năng lượng để làm nóng các loại thực phẩm được giảm thiểu. Đối với các thuộc tính chất lượng thực phẩm, công nghệ PEF được xem là tiện ích hơn xử lý nhiệt truyền thống đố với các loại thực phẩm vì nó tránh hoặc làm giảm đáng kể những thay đổi bất lợi các đặc tính cảm quan và vật lý trong các loại thực phẩm (Quass 1997). Mặc dù một số nghiên cứu đã kết luận rằng PEF bảo tồn các thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm, ảnh hưởng của PEF về hóa chất và cạnh dinh dưỡng trong thực phẩm phải được hiểu rõ hơn trước khi nó được sử dụng trong chế biến thực phẩm (Qin và những người khác 1995b). Mô tả về trường xung điện PEF có thể được áp dụng dưới các hình thức theo cấp số nhân phân rã, sóng vuông, lưỡng cực, hoặc xung dao động. Một làn sóng điện áp theo cấp số nhân phân rã là một điện áp một chiều mà tăng lên nhanh chóng đến một giá trị tối đa và phân rã từ từ về giá trị không. Các mạch như trong hình 1 có thể được sử dụng để tạo ra một dạng sóng phân rã theo hàm mũ. Một nguồn điện DC nạp điện cho một tụ điện nối tiếp với một điện trở sạc (R s).. Khi một tín hiệu kích hoạt được áp dụng, điện năng lưu trữ trong tụ điện chạy vào trong thức ăn trong buồng chế biến. Những dạng sóng xung lực hình vuông có thể gây tử vong và hiệu quả năng lượng nhiều hơn so với xung lực phân rã theo hàm mũ. Một dạng sóng vuông có thể thu được bằng cách sử dụng một mạng lưới hình thành xung lực (PFN) bao gồm một loạt các tụ điện và cuộn cảm và các thiết bị chuyển mạch trạng thái rắn (Hình 2). Các xung lực phụ tải tức thì đảo ngược được đặc trưng bởi một phần electron ( + ) và một phần electron ( - )(Hình 3) với độ rộng khác nhau và độ cao các đỉnh của peak khác nhau. Chiều rộng của xung lực phụ tải tức thì đảo ngược với sự đảo ngược phụ tải ở cuối xung động thì khác nhau đáng kể so với một xung lực lưỡng cực chuẩn. Tại thời điểm sau đó, các cực của những xung lực được đảo ngược luân phiên với thời gian nghỉ giữa những xung lực. Ngay cả với một xung lực tần số cao hơn (ví dụ, 1000 Hz), thời gian nghỉ của điện môi ở điện áp bằng không giữa những sóng xung lực vuông 4 μs là 0,996 ms (Quass 1997). Những xung lực nghịch đảo tức thời có thể làm giảm mạnh nhu cầu năng lượng thấp đến mức 1,3 J / ml (EPRI 1998). Hình 3. Một vạch điện áp (V) của một xung lực nghịch đảo tức thời, a là chu kỳ xung (s), b là độ rộng xung (μs), c là thời gian (s) tăng xung động để đạt e (kV), d là chiều rộng tăng giảm đột biến (s), e là một điện áp đỉnh (kV), và f được một điện áp tăng giảm đột biến (kV) (Hồ và những người khác 1995) Dao động xung phân rã là những hiệu quả tối thiểu, bởi vì chúng ngăn chặn các tế bào khỏi bị liên tục tiếp xúc với một trường điện cường độ cao trong một thời gian kéo dài, do đó ngăn ngừa các màng tế bào khỏi sự cố không thuận nghịch trên một vùng lớn (Jeyamkondan và những người khác 1999). Hiện trạng sử dụng trường xung điện trong ngành thực phẩm Áp dụng công nghệ PEF đã được chứng minh thành công đối với việc thanh trùng các loại thực phẩm như nước hoa quả, sữa, sữa chua, súp, và trứng lỏng. Áp dụng của PEF chế biến bị hạn chế đối với sản phẩm thực phẩm không có bọt khí và có độ dẫn điện thấp. Các kích thước hạt tối đa trong chất lỏng phải nhỏ hơn khoảng cách của các khu vực xử lý trong khoang chứa để đảm bảo điều trị thích hợp. PEF là một phương pháp chế biến liên tục, không phù hợp cho các sản phẩm thức ăn rắn mà không có khả năng bơm được. PEF cũng được áp dụng để tăng khả năng chiết xuất các đường và hàm lượng tế bào khác từ các tế bào thực vật, chẳng hạn như củ cải đường. PEF cũng thấy các ứng dụng trong việc giảm khối lượng rắn (bùn) của nước thải. Tại Hoa Kỳ, quy mô thương mại đầu tiên hệ thống liên tục PEF được đặt tại Sở Đại học bang Ohio của của thực phẩm Khoa học và Công nghệ. Hệ thống này PEF là một phần của một hệ thống xử lý thực phẩm mới kết hợp bởi một phòng tài trợ Bộ Quốc phòng tài trợ, liên minh trực tiếp Đại học công nghiệp. Đa dạng Technologies Inc, Bedford, MA, xây dựng hệ thống thương mại PEF khối lượng chế biến khác nhau, từ 500 đến 2.000 lít / giờ, với trường Đại học Nhà nước Ohio cung cấp viện điều trị PEF. Các phương tiện truyền thông truyền tải cảm tưởng rằng công nghệ PEF đã được hoàn thiện lần đầu tiên tại Ấn Độ và đã sẵn sàng cho sử dụng thương mại. Ngược lại nhiều công việc cần phải làm để chuẩn hóa quá trình chế biến các sản phẩm trái cây nhiệt đới và thực vật phổ biến trong nước. Sữa có lẽ là đối tượng thích hợp nhất để áp dụng hàng loạt công nghệ này, nhưng thực tế không có thông tin đáng tin cậy liên quan đến sự phù hợp của nó đối với một hợp chất phức tạp như protein-chất béo như sữa. Vài báo cáo cho thấy ứng dụng của PEF đi đôi với việc gia nhiệt có thể kéo dài thời hạn sử dụng của sữa lên tới 24 ngày. Hãy tưởng tượng những thuận lợi cho người tiêu dùng trung lưu khi các gói sữa mà mỗi ngày đến trước nhà họ, có thể được giữ trong điều kiện môi trường xung quanh hay thậm chí trong tủ lạnh ít nhất một tuần hoặc nhiều hơn. Đây là nơi mà nỗ lực kêu gọi Ấn Độ là nước sản xuất sữa lớn nhất thế giới và một phần lớn được tiêu thụ như sữa dung dịch trong hàng triệu ngôi nhà tổ chức trên toàn quốc. Chương 2: QUY TRÌNH LÀM VIỆC CỦA TRƯỜNG XUNG ĐIỆN Phân tích các yếu tố quan trọng Có ba yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động khử vi sinh vật của kỹ thuật trường xung điện: Quá trình: cường độ điện trường, độ rộng xung, nhiệt độ và thời gian xử lý, hình dạng của sóng xung. Vi sinh vật: chủng loại, số lượng, giai đoạn tăng trưởng của vi sinh vật. Các yếu tố sản phẩm: pH, độ dẫn điện, lực ion… Các yếu tố quá trình a. Cường độ điện trường Cường độ điện trường là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng vô hoạt hóa các vi sinh vật (theo Hüshelguer và Niemann 1980; Dunne và cộng sự 1996). Sự gia tăng số lượng các vi khuẩn bị vô hoạt tỷ lệ thuận với sự gia tăng cường độ điện trường ( theo Qin và cộng sự, năm 1998). Điều này phù hợp với lý thuyết electroporation. Trong đó, các tác động gây ra qua màng tế bào là tỷ lệ thuận với điện trường áp dụng. Một số mô hình toán học thực nghiệm đã được đề xuất để mô tả mối quan hệ giữa cường độ điện trường và sự vô hoạt của các vi khuẩn Độ rộng của xung điện cũng ảnh hưởng đến khả năng vô hoạt các vi sinh vật. Ví dụ, với độ rộng xung lớn hơn 50 ms thì Ec là 4,9 kV/cm, còn với độ rộng xung nhỏ hơn 2ms thì Ec là 40 kV/cm ( theo Schoenbach và những người khác 1997). b. Thời gian xử lý Thời gian xử lý là kết quả của số lượng xung và thời gian xung, theo đó sự gia tăng bất kì của các yếu tố này sẽ làm tăng khả năng vô hoạt hóa các vi sinh vật (Sale và Hamilton 1967). Như đã nói ở trên, chiều rộng xung tăng hay giảm cũng ảnh hưởng đến khả năng vô hoạt hóa các vi sinh vật bằng cách tác động đến cường độ điện trường. Tuy nhiên, việc kéo dài thời gian xung có thể làm tăng nhiệt độ thực phẩm một cách không mong muốn. Do đó, các điều kiện chế biến tối ưu nên được thiết lập để các thiết bị xung điện trường có thể cho kết quả làm việc tốt nhất với tác dụng làm nóng thấp nhất. Hülsheger và cộng sự (1981) đã đề xuất một mô hình vô hoạt hóa liên quan đến phần sống của vi sinh vật (S) với thời gian xử lý bằng PEF (t). Qua đó cho thấy số lượng vi sinh vật ngừng hoạt động tăng lên tương ứng với mức tăng thời gian xử lý. Mức độ quan trọng của thời gian xử lý cũng phụ thuộc vào cường độ điện trường áp dụng. c. Hình dạng sóng xung Trường xung điện có thể được áp dụng theo hình thức phân rã, sóng vuông, dao động, lưỡng cực. Trong đó, hình thức dao động là hiệu quả nhất để vô hoạt hóa các vi sinh vật vá các sóng vuông thì có nhiều năng lượng và hiệu quả làm chết tốt hơn so với các xung phân rã. Xung lưỡng cực làm chết tốt hơn so với các xung chỉ có một cực vì một xung điện trường gây ra chuyển động của các phân tử tích điện trong các màng tế bào của vi sinh vật và đổi chiều theo hướng hoặc chiều phân cực của điện trường gây ra một sự thay đổi tương ứng theo hướng của các phân tử mang điện (theo Ho và cộng sự 1995; Qin cộng sự 1994). Với xung lưỡng cực, sự chuyển động của các phân tử tích điện gây ra áp lực trên màng tế bào và tăng khả năng phá vỡ nó. Dùng xung lưỡng cực sẽ thuận lợi trong việc tiết kiệm năng lượng, giảm lắng đọng của các chất rắn trên bề mặt điện cực. As mentioned earlier in this report, the instant-charge-reversal pulse can be described as partially positive at first and partially negative immediately thereafter. Các xung đảo ngược tức thì có thể được mô tả như là một phần mang điện vào trước thì ngay tức thì một phần không mang điện vào sau. Đặc tính này của hình dạng sóng chịu ảnh hưởng bởi độ dẫn điện của các thực phẩm đem đi xử lý. Sự khác biệt giữa các xung đảo ngược và xung lưỡng cực là thời gian phục hồi của các xung. Tác dụng vô hoạt hóa của các xung đảo ngược liên tục là gây ra áp lực xen kẽ trên tế bào vi khuẩn là nguyên nhân làm cấu trúc của chúng yếu đi. Hiệu quả của dạng sóng khi vô hoạt hóa các vi sinh vật so với phương pháp khác là có thể tiết kiệm 1/5 đến 1/6 tổng số năng lượng và chi phí thiết bị. Tuy nhiên, các nghiên cứu sâu hơn là cần thiết để chứng minh tác dụng vô hoạt hóa vi sinh vật của phương pháp này. Một nghiên cứu tiến hành bởi Zhang và cộng sự (1997) cho thấy ảnh hưởng của sóng vuông, sóng phân rã và các xung đảo ngược tức thì đến thời gian bảo quản của nước cam. Ba loại dạng xung được sử dụng là: 1. Sóng vuông với điện trường cao 35 kV / cm, có chiều rộng xung là 37,22 μs và kéo dài xung một thời gian là 60 ns. 2. Phân rã theo cấp số nhân với một sóng điện trường cao 62,5 kV / cm, có chiều rộng xung là 0,57 μs và xung một thời gian là 40 ns 3. Xung đảo ngược với điện trường cao điểm là 37 kV / cm, có chiều rộng xung 0,96 μs, và xung một thời gian là 400 ns. Kết quả nghiên cứu cho thấy sóng vuông có hiệu quả hơn so với hai sóng còn lại. Qin và cộng sự (1994) cũng đã nghiên cứu khả năng vô hoạt của S. cerevisiae using square and exponential decay waveforms and a peak electric field of 12 kV/cm and 60 J/pulse for both waveforms. Cerevisiae khi sử dụng hai dạng sóng là hình mũ phân rã và sóng vuông, ở cùng điều kiện điện trường cao điểm là 12 KV/cm và 60J/xung. Kết quả này cho thấy cả hai dạng sóng đều cho hiệu quả vô hoạt vi sinh vật, nhưng với sóng vuông thì cho hiệu quả tốt nhất. d. Nhiệt độ xử lý Kết quả thực nghiệm đã chứng minh rằng, nhiệt độ xử lý và nhiệt độ chế biến có ảnh hưởng đến sự sống sót và phục hồi của vi sinh vật. Xử lý bằng phương pháp PEF ở nhiệt độ vừa phải ( từ 50-60oC) đã được tiến hành để cho thấy tác dụng của nhiệt độ đến vô hoạt hóa các vi sinh vật. Với cường độ điện trường không đổi, mức độ vô hoạt hóa tăng theo sự gia tăng nhiệt độ. Cường độ điện trường là nguyên nhân làm tăng nhiệt độ của một vài thực phẩm, vì vậy, việc làm nguội là cần thiết để duy trì nhiệt độ của thực phẩm xuống thấp hơn những thực phẩm được tạo ra bởi thanh trùng. Ảnh hưởng của nhiệt độ được quan sát khi thấy E. coli giảm từ 1-6,5 lần trong chu kỳ tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ từ 32-55oC (Vega-Mercado và cộng sự, năm 1996) Các yếu tố về sản phẩm a. Tính dẫn điện, pH, lực ion Các tính dẫn điện trung bình ( đơn vị σ, Siems / m) được định nghĩa như là khả năng dẫn điện hiện hành, là một biến quan trọng trong PEF. Dẫn điện là nghịch đảo của điện trở suất, được định nghĩa bởi các tính hiệu r và được đo bằng ohm-mét (W.m). Thực phẩm có tính dẫn điện cao gây ra những điểm điện nhỏ hơn trên buồng xử lý, do đó không thích hợp để xử lý bằng PEF (Barbosa-Cánovas và cộng sự, 1999). Khi vô hoạt hóa Lactobacillus brevis bằng PEF cho thấy tính dẫn của chất lỏng tăng lên, khả năng chống ăn mòn của buồng xử lý đã giảm. Do đó, làm giảm độ rộng xung và giảm khả năng vô hoạt các vi sinh vật. Bởi vì tính dẫn điện tăng dẫn đến kết quả là lực liên kết ion trong chất lỏng cũng tăng. Hơn nữa, sự gia tăng độ chênh lệch giữa độ dẫn điện của một tế bào và vi sinh vật sẽ làm suy yếu cấu trúc màng tế bào do một chất làm tăng lượng ion qua màng tế bào. Vega-Mercado and others (1996b) studied the effect of pH and ionic strength of the medium (SMFU) during PEF treatment. Vega-Mercado và cộng sự (1996) đã nghiên cứu tác động của pH và lực ion của môi trường trong khi xử lý bằng PEF. Tỷ lệ vi sinh vật bị vô hoạt hóa tăng không thể nhận biết từ chu kỳ 2,5 khi lực ion được điều chỉnh từ 168-28mm. Dunne và cộng sự (1996) báo cáo rằng, tùy thuộc vào loại vi sinh vật, độ pH mà làm tăng khả năng vô hoạt hóa các vi sinh vật. b. Hạt thực phẩm Khử hoạt tính của vi sinh vật trong hệ thống hạt chất lỏng đã được nghiên cứu bởi Dunne và cộng sự tại (1996). Theo đó, E. coli , L. coli, L. innocua , Staphyloccocus aureus , and Lactobacillus acidophilus were suspended in a 2 mm diameter alginate beads model, and the effect of variables in PEF microbial inactivation was tested. innocua, aureus Staphyloccocus, Lactobacillus acidophilus đã bị vô hoạt trong trong hệ thống hạt alginate có đường kính là 2mm và ảnh hưởng của các biến khác trong phương pháp này cũng đã được thử nghiệm. c) Hurdle approach. c) Kết hợp các yếu tố Nhìn chung, sự kết hợp của các yếu tố (chướng ngại) như pH, độ ion và các hợp chất kháng sinh trong điều trị PEF sẽ là một phương tiện hiệu quả để hỗ trợ trong việc vô hoạt hóa các vi sinh vật với PEF. Các yếu tố vi sinh vật a. Loại vi sinh vật Trong số các vi khuẩn, các vi khuẩn gram dương có khả năng kháng PEF cao hơn so với những vi khuẩn gram âm. Nhìn chung, nấm men dễ bị tác động hơn so với vi sinh vật do chúng có kích thước lớn hơn, mặc dù ở cường độ điện thấp, chúng có thể tránh được nhiều hơn so với các tế bào vi khuẩn gram âm (Sale and Hamilton 1967; Qin and others 1995a). Một so sánh giữa sự vô hoạt của hai loại nấm men có kích thước khác nhau cho thấy cường độ điện trường cần thiết để chúng ngừng hoạt động tỷ lệ nghịch với kích thước tế bào. Những kết quả trên hợp lý nhưng không phù hợp với kết quả của Hülsheger và cộng sự (1983). Vì vậy các nghiên cứu trong lĩnh vực này cần được tiếp tục để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của loại vi sinh vật đến kết quả của phương pháp PEF. b. Số lượng vi sinh vật Số lượng vi sinh vật có trong thực phẩm có thể ảnh hưởng đến sự vô hoạt hóa chúng bằng phưong pháp PEF. Barbosa-Cánovas và cộng sự (1999) đã báo cáo rằng mức độ vô hoạt hóa E. coli in a model food system of simulated milk ultrafiltrate (SMUF) was not affected when the concentration of microorganisms was varied from 10 3 to 10 8 cfu/ml after being subjected to 70 kV/cm, 16 pulses, and a pulse width of 2 µs. coli trong một hệ thống thực phẩm dạng sữa ultrafiltrate (SMUF) không bị ảnh hưởng khi nồng độ của vi sinh vật được thay đổi từ 103-108 cfu/ml sau khi phải chịu đến 70 KV/cm, 16 xung và chiều rộng xung là 2 μs. Còn trong nước táo, ở điều kiện 25 kV / cm, 1 xung, và độ rộng xung là 25 μs, nếu tăng số lượng S. cerevisiae in apple juice resulted in slightly lower inactivation (25 kV/cm, 1 pulse, and pulse width of 25 µs). Cerevisiae thì khả năng vo hoạt hóa sẽ giảm đi. Ảnh hưởng của nồng độ vi sinh vật đến mức độ vô hoạt hóa có thể liên quan tới sự hình thành nhóm các tế bào nấm men hoặc vi sinh vật được giấu trong khu vực có điện trường thấp. Studies need to continue in this area to better understand the effect of the type of microorganism on microbial inactivation. c) Growth stage of microorganisms. c) Giai đoạn sinh trưởng của vi sinh vật Nhìn chung, các tế bào ở giai đoạn tăng trưởng mạnh thì nhạy cảm hơn so với các tế bào ở giai đoạn tăng trưởng chậm hoặc suy thoái. Vi sinh vật trong giai đoạn tăng trưởng mạnh được đặc trưng bởi quá trình phân chia tế bào liên tục. Trong đó, màng tế bào nhạy cảm hơn với điện trường áp dụng. Hülsheger và cộng sự (1983) kết luận rằng tế bào từ các giai đoạn tăng trưởng mạnh nhạy cảm với PEF hơn là giai đoạn tăng trưởng chậm và suy thoái. Nghiên cứu với E. coli cells in the logarithmic phase were more sensitive to PEF treatment when compared to cells in the stationary and lag phases (Pothakamury and others 1996). Coli cho kết quả tương tự. Gaskova và cộng sự (1996) báo cáo rằng hiệu quả làm chết của PEF trong giai đoạn tăng trưởng mạnh là 30% lớn hơn trong giai đoạn chậm hoặc ngừng tăng trưởng. Cơ chế khử hoạt vi sinh vật Hai cơ chế đã được đưa ra như là phương thức hoạt động của PEF trên vi sinh vật: và electroporation. Electrical breakdown Zimmermann (1986), như trong hình5, explains what electrical breakdown of cell membrane entails. 5 đã giải thích những gì điện phá hủy màng tế bào. The membrane can be considered as a capacitor filled with a dielectric (Fig. 5a). Màng này có thể được coi là một tụ đầy với một chất điện môi (Hình 5a). The normal resisting potential difference across the membrane V'm is 10 mV and leads to the build-up of a membrane potential difference V due to charge separation across the membrane. Sự khác biệt là khả năng chống lại bình thường trên màng V'm là 10 mV và dẫn đến hình thành sự khác biệt thế màng V do sự tích điện trên màng tế bào. V is proportional to the field strength E and radius of the cell.V là tỷ lệ thuận với cường độ trường E và bán kính của tế bào. The increase in the membrane potential leads to reduction in the cell membrane thickness.Sự gia tăng điện thế màng dẫn đến giảm độ dày màng tế bào. Breakdown of the membrane occurs if the critical breakdown voltage Vc (on the order of 1 V) is reached by a further increase in the external field strength (Fig. 5c).Sự phá hủy màng xảy ra nếu điểm tới hạn điện thế Vc đạt được một sự gia tăng hơn nữa cường độ trong trường bên ngoài (Hình 5c). It is assumed that breakdown causes the formation of transmembrane pores (filled with conductive solution), which leads to an immediate discharge at the membrane and thus decomposition of the membrane. Người ta cho rằng sự phá hủy gây ra sự hình thành các lỗ rỗng trên màng (đầy dung dịch dẫn điện), dẫn đến sự phóng điện ngay lập tức tại màng tế bào và do đó phân hủy màng tế bào.Breakdown is reversible if the product pores are small in relation to the total membrane surface. Sự phá hủy có thể hồi phục nếu sản phẩm các lỗ rỗng là nhỏ đối với tổng bề mặt màng. Above critical field strengths and with long exposure times, larger areas of the membrane are subjected to breakdown (Fig. 5d). Trên điểm tới hạn cường độ trường với thời g