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1臭氧在食品中的滅菌作用

臭氧的強氧化性可導致有機體細胞必要成分的逐步氧化，細菌的細胞表面將成為氧化的初步靶細胞，這也是臭氧對于微生物殺滅作用的根本。學者們普遍認為臭氧對于目標生物的損壞主要有兩種機制：第一種機制是臭氧將酶、肽、蛋白質的巰基和氨基酸氧化為短肽；第二種機制為臭氧將多不飽和脂肪酸轉化為過氧化物。與普遍采用的氯氣滅菌方式不同，氯會選擇性地破壞某些特定的細胞內部的酶系統，臭氧則會引起細胞內部蛋白質的廣泛氧化而導致快速死亡。臭氧也可作用于病毒RNA，或是改變病毒蛋白外殼的多肽鏈，細胞死亡也可能是核酸的損壞造成的。將臭氧溶于水中得到的臭氧水溶液，滅菌能力較臭氧更強，對于霉菌、酵母菌、大腸埃希氏菌屬以及李斯特菌等各種致病菌都具有極強的滅菌功效。在食品中的應用方面，臭氧的滅菌作用主要體現在以下幾個方面。

1.1臭氧在水處理中的應用在美國或歐洲等使用臭氧時間較長的國家，臭氧在食品行業中的應用最早開始于處理飲用水，現在利用臭氧來處理飲用水從已經成為了趨勢。臭氧可殺滅飲用水中超過99.99%的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等病原菌，同時可以除掉水中的異味，改善水濁度，提高出水水質。在生產瓶裝水、桶裝水的過程中，將臭氧溶解于水中達到0.4~0.5mg/kg的溶解度即可滿足殺菌要求，經過幾個小時之后，臭氧可自行分解成為氧氣，不會造成任何殘留物污染。

1.2臭氧在果汁中的應用傳統果汁生產的滅菌過程一般采取巴氏殺菌法進行，近年來已經有大量研究表明，果汁產品可采用臭氧滅菌技術來取代熱殺菌法。與巴氏殺菌法相比，臭氧滅菌可以保留果汁中對熱不穩定的營養成分，并且臭氧的自行分解也使得果汁加工技術更安全。研究表明，在橙汁中接種大腸埃希氏菌ATCC25922以及NCTC12900后，果汁的酸性環境可能使得致病性埃希氏菌存活時間更長，而臭氧對于果汁中酸性條件下大腸桿菌的滅活更有效用。臭氧殺菌也可起到延長貨架期的作用，Patil的研究表明，蘋果汁接種了釀酒酵母ATCC9763后使用臭氧滅菌處理，置于4℃條件下保存，與對照組相比，經過臭氧處理后蘋果汁的貨架期有所延長。

1.3臭氧在肉制品中的應用肉制品方面，鮮切肉、熟制肉或是成品肉都可直接用臭氧處理，臭氧殺菌可極大減少帶菌量，保證產品質量。研究表明，新鮮雞肉接種單核細胞增生李斯特菌后，臭氧處理時間從1min到9min不等，在每個臭氧化的時間段，比較臭氧處理組與對照組的雞肉表面的李斯特菌數量。可得到時間9min，劑量為33mg/min的最佳滅菌條件。臭氧處理肉制品不僅有滅菌的作用，對于肉制品的質量提高也具有積極的作用。Amris等人使用臭氧處理蝦仁，比較了浸泡和噴灑2種方式，從細菌的數量來看，浸泡處理更為有效，臭氧水沒有增加蝦的脂質氧化，但是蝦肉腐胺和尸胺逐漸增加，不過增加的速度低于未經處理的蝦肉。

1.4臭氧在谷物方面的應用一般而言，由于臭氧水的滅菌作用優于臭氧氣體，多數滅菌情況均采用臭氧水的形式，但是在谷物的貯存及滅菌方面，通常采用的是臭氧-空氣混合的方式。Kottapalli發現，感染了鐮刀菌的大麥，在一定濃度的臭氧環境下暴露15min，可以有效減少鐮刀菌的存活率而不影響發芽能力。臭氧對于細菌毒素的滅除也有一定的作用，Young對受鐮刀菌污染的玉米進行臭氧殺菌，發現鐮刀菌產生的毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的濃度大大降低。在小麥制粉的過程中，傳統的小麥制粉中只要求清理可見雜質，隨著對于小麥粉的儲藏安全以及保障使用安全的要求提高，在新衍生的低菌小麥粉的概念下，對小麥采取臭氧殺菌，降低微生物含量，并且控制潤麥環節的微生物增殖，是生產低菌小麥粉的關鍵。

2臭氧對鮮切果蔬中的保鮮作用

鮮切果蔬是指將新鮮蔬菜處理為即食型的半加工蔬菜，隨著人們對于快速生活方式的要求的提高以及消費水平的增長，鮮切果蔬在大型商超的占有率逐年升高。在清洗、去皮、切分的過程中，果蔬的組織結構和保護系統被破壞，為微生物的生長提供了有利環境，并且產生了不利于貯藏保鮮的生理生化反應。臭氧作用于鮮切果蔬中除了能夠有效地殺滅或抑制細菌、霉菌、酵母菌、寄生物和病毒之外，還能夠氧化乙烯，抑制果蔬呼吸作用，抑制參與代謝的酶類的反應，延長果蔬的貨架期，并且臭氧強大的氧化作用還可以有效地降解蔬菜上殘留的農藥、化肥、洗滌劑等有機物。有報道顯示，用臭氧水處理生菜葉子，采取2min、2μL/L的處理條件被認為是對生菜葉子消毒的最佳工藝。Akbas發現，氣態臭氧可以有效地減少干無花果的細菌總數，包括大腸桿菌、蠟樣芽孢桿菌等，臭氧對于無花果干的去污效果顯著。吳建生等人用不同質量濃度的臭氧水處理鮮切的甘藍，發現增加臭氧水的質量濃度有利于抑制甘藍的呼吸速率。類似的，王瑾等人用臭氧水處理鮮切西蘭花時，發現臭氧延緩了組織代謝，并且在整個貯藏過程中，使用低質量濃度的臭氧水處理后，西蘭花的Vc和蛋白質含量都得到了良好控制。Inan等對紅辣椒進行臭氧滅菌處理，黃曲霉毒素B1的降解效果顯著，并且紅辣椒在處理之后在顏色上并沒有明顯變化。試驗表明，臭氧處理可有效地殺滅細菌，并且對果蔬質量不造成顯著的影響，是一種安全有效的保鮮方式。

3臭氧在食品行業中的脫色漂白作用

臭氧作為一種強氧化劑，在食品行業中也可起到脫色劑的功效。在制糖工業中，目前通用的方法是加入二氧化硫作為澄清劑，但是這種方法導致成品中的硫殘留，有很大的使用局限性。研究人員一直在尋找一種安全無污染的方法，選擇臭氧替代二氧化硫進行試驗，控制臭氧處理條件，在達到預期的脫色要求的同時沒有產生有毒化學物質殘留，可認為臭氧是制糖工業可發展的一項生態環保技術。類似地，Tucker等將臭氧用于乳清蛋白的漂白中，乳清蛋白的傳統漂白方法是使用過氧化氫或過氧化苯甲酰，但是這種方法可能會造成乳清粉風味的改變，研究人員經過一系列的對比試驗得到結論，在一定條件下，臭氧可達到與過氧化氫相同的漂白效果。

4臭氧在食品衛生方面的應用

臭氧的應用也可以拓展到食品廠的衛生方面，包括廢水處理、設備清潔等，食品工業中通常采取的是化學消毒法或熱消毒法。熱消毒法雖然對破壞微生物非常有效，但是蒸汽和熱水的消耗十分昂貴，并且額外的蒸汽也有可能損傷加工設備。早在1993年Greene等人就提出臭氧水替代氯水作為奶廠和食品廠消毒劑的有效性。10min臭氧處理后，細菌損失數明顯高于熱處理法和氯制劑法。近年來臭氧水對于處理廢水方面的作用引起了廣泛的關注，Katsaki提出了一種用臭氧處理牛乳廠污水系統的方法，與傳統的臭氧化過程不同，通過臭氧固化含有牛乳的廢水，將污染物作為固體物質立即除去，固化過程中可以迅速降低含有牛乳的廢水中的生化需氧量和總有機碳含量，這種新技術對于中小型奶場的廢水處理十分適用。在CIP清洗中，臭氧可降低清洗和消毒操作的耗水量，基于臭氧在CIP系統中的應用，CanutA已經開始了一個ECO3CIP項目(2009~2013)，當CIP預清洗步驟以臭氧水開始，并且以最終清洗以臭氧水結束閉環時，清潔的效果最好。利用臭氧處理工廠排放的廢水，可以避免化學消毒制劑對環境的二次污染，臭氧對于水中的有機體預氧化，使他們更容易生物降解。

5臭氧的安全性

臭氧的毒性是臭氧用于食品行業的最重要的標準。在人體中，臭氧主要影響呼吸道。臭氧毒性癥狀包括頭痛、頭暈、眼睛和喉嚨的灼燒感，慢性中毒可能會引起頭痛、乏力，記憶力減退，導致支氣管炎的患病率增加，肌肉的興奮性增加。臭氧濃度在0.15mg/L為嗅覺臨界值，一般人可嗅出，當濃度達到10mg/L以上時為中毒限，可能對人體產生不良影響，一般來說安全使用臭氧完全可以保證人的健康不受到危害。從食品安全的角度，由于臭氧殺菌的濃度很低，并且易于分解，食品表面無殘留污染，因此不會對食品品質產生不良的影響。

6總結

臭氧的特性使得臭氧技術在食品行業中引發了極大的關注。與傳統食品殺菌劑氯氣相比，臭氧的殺菌范圍更廣，將臭氧完全溶于水后，臭氧的殺菌能力更強，還可去除果蔬表面的農藥殘留，提高食物的貨柜期。并且臭氧的分解速度極快，不會在食品表面產生殘留污染，其安全性已經得到的FDA的認證，正確運用臭氧不會對人體健康產生任何危害。臭氧技術的應用不會對加工過程造成多余的環境負擔，有利于環保，更重要的是對食品安全性有了另一層保障。

作者：姜雪于鵬單位：乳業生物技術國家重點實驗室光明乳業股份有限公司光明乳業研究院