臭氧杀菌及其在食品工业中的应用

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1、臭 氧 杀 菌 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用綦翠华(济南大学食品系 250002)(O ) + H2 O 2 HO臭 氧 在 水 中 的 “半 衰 期 ”为 20mi m ( P H716 时 41mi n , P H1014 时 为 015mi n) 。 人 们 把 含 有 臭 氧 的 水 叫 做 臭 氧 水 。 臭 氧 水 对 各 种 致 病 微 生 物 均 有 极 强 的 灭 菌 作 用 ,臭 氧 在 水 中 不 稳 定 ,发 生 强 烈 氧 化 还 原 反 应 ,产 生 极 活 泼 、 具 有 强 烈 的 氧 化 作 用 的 单 原 子 氧 (O ) 、 羟 基 (O H

2、) 。 羟 基 氧 化 还 原 电 位 为 218V ,相 当 于 氟 的 氧 化 能 力 。2 臭 氧 杀 菌 的 影 响 因 素臭 氧 杀 菌 的 效 果 主 要 受 其 浓 度 、 微 生 物 种 类 、 作 用 时 间 、 温 度 、 P H 值 、 水 的 理 化 性 质 、 杂 质 等 因 素 影 响 。 ( 1) 臭 氧 对 各 种 微 生 物 杀 灭 效 果 不 同 。 实 验 表 明 , 臭 氧对 人 和 动 物 的 致 病 菌 和 病 毒 如 金 黄 色 葡 萄 球 菌 、 大 肠 杆菌 、 乙 肝 病 毒 、 沙 门 式 菌 等 具 有 很 强 的 杀 灭 性 ,即 使

3、对 化 学 消 毒 剂 有 着 较 强 耐 受 力 的 霉 菌 也 具 有 较 强 的 杀 灭 性 ;( 2) 温 度 、 湿 度 也 影 响 其 杀 菌 灭 霉 效 果 。 通 常 , 温 度 低 、 湿 度 大 杀 菌 效 果 好 。 实 验 证 明 : 当 环 境 相 对 湿 度 小 于45 % , 臭 氧 对 空 气 中 的 悬 浮 物 几 乎 没 有 杀 灭 性 , 在 同 样 温 度 下 , 相 对 湿 度 超 过 60 %时 , 杀 灭 效 果 逐 渐 增 强 , 在 相 对 湿 度 为 90 %时 , 达 到 最 佳 灭 菌 效 果 ; ( 3) 臭 氧 的 浓 度 也 影 响

4、 其 灭 菌 能 力 , 浓 度 在 012mg / m3 以 下 , 几 乎 没 有 杀 灭 作 用 。、臭 氧 (O3 ) 是 一 种 强 氧 化 剂 、 消 毒 剂 、 精 制 剂 、 催 化剂 。 自 本 世 纪 初 法 国 用 臭 氧 对 饮 用 水 杀 菌 处 理 以 来 ,它 的 杀 菌 应 用 越 来 越 广 泛 。 在 食 品 杀 菌 方 面 ,最 早 在 1909 年 法 国 的 科 隆 市 用 于 冷 冻 肉 的 保 存 。1 臭 氧 灭 菌 机 理臭 氧 是 氧 的 同 素 异 形 体 ,常 温 下 是 一 种 不 稳 定 的 淡 紫 色 气 体 , 有 刺 激 腥 味

5、 , 微 量 时 具 有 一 种 “清 新 ”气 味 。臭 氧 具 有 极 强 的 氧 化 能 力 , 在 水 中 的 氧 化 还 原 电 位 为2107V ,仅 次 于 氟 电 位 2187V ,居 第 二 位 ,它 的 氧 化 能 力 高 于 氯 ( 1136V ) 、 二 氧 化 氯 ( 115V ) 。 正 因 为 臭 氧 具 有 强 烈 的 氧 化 性 ,所 以 它 对 细 菌 、 霉 菌 、 病 毒 具 有 强 烈 的 杀 灭 性 , 这 种 作 用 通 常 是 物 理 、 化 学 、 生 物 学 方 面 的 综 合 效 果 。 其 机 理 可 以 是 以 下 几 个 方 面 :

6、( 1) 臭 氧 很 容 易 同 细 菌 的 细 胞 壁 中 的 脂 蛋 白 或 细 胞 膜 中 的 磷 脂 质 、 蛋 白 质 发 生 化 学 反 应 , 从 而 使 细 菌 的 细 胞 壁 和 细 胞 受 到 破 坏 (即 所 谓 的 溶 菌 作 用 ) ,细 胞 膜 的 通 透 性 增 加 ,细 胞 内 物 质 外 流 ,使 其 失 去 活 性 。 ( 2) 臭 氧 破 坏 或 分 解 细 胞 壁 ,迅 速 扩 散 进 入 细 胞 里 , 氧 化 了 细 胞 内 酶 或 RN A 、 D N A , 从 而 致 死 菌 原 体 。在 高 电 压 强 电 场 作 用 下 ,气 体 在 电

7、介 质 表 面 产 生 脉 冲 电 晕 放 电 , 产 生 高 浓 度 等 离 子 体 , 电 子 和 离 子 被 强 大 电 场 力 作 用 加 速 与 气 体 分 子 碰 撞 , 在 10s 内 使 氧 分 子 分 解 成 单 原 子 氧 , 在 数 10s 内 原 子 氧 和 分 子 氧 结 合 成 臭 氧 :O2 + e 2O2O + 2O2 2O3臭 氧 在 水 中 是 不 稳 定 的 , 时 刻 发 生 还 原 反 应 , 产 生 十 分 活 泼 的 、 具 有 强 烈 氧 化 作 用 的 单 原 子 氧 (O ) , 在 产 生 瞬 时 ,对 水 中 细 菌 、 微 生 物 有

8、机 物 质 进 行 分 解 作 用 。O3 O2 + (O )表 1 臭 氧 在 空 气 中 杀 菌 常 用 的 浓 度 及 使 用 方 法浓 度 (pp m)应 用 范 围 使 用 方 法根 据 库 容 和 污 染 程 度 , 连 续 开 机 ,主 要 杀 灭 霉 菌冷 库 61 01101 . 5食 品 车 间 每 天 班 后 开 机 送 O3 气 体工 作 服 消 毒 102 0 相 对 湿 度 90 %左 右 ,开 机 2h间 断 供 O3 气 体 , 每 天 开 机2 3h鸡 蛋 22 . 5间 断 供 O3 气 体 , 每 天 开 机2 3h苹 果 210叶 绿 素 少的 蔬 菜间

9、 断 供 O3 气 体 , 每 天 开 机2 3h115 1间 断 供 O3 气 体 , 每 天 开 机鱼 、 干 酪 01512 3h - 49 -摘 要 : 本 文 介 绍 了 臭 氧 灭 菌 的 机 理 影 响 因 素 、 特 点 及 在 食 品 中 的 应 用 。关 键 词 :臭 氧 灭 菌 食 品 工 业表 2 臭 氧 在 食 品 工 业 中 应 用 的 领 域3 臭 氧 杀 菌 的 特 点311 高 效 、 快 速臭 氧 仅 在 1mi n 内 就 可 以 100 %杀 死 细 菌 、 酵 母 和 黑 曲 霉 菌 。 臭 氧 水 灭 菌 消 毒 不 同 于 一 般 灭 菌 、 消

10、毒 剂 , 如 次 氯 酸 ( HO C12 ) 、 二 氧 化 氯 ( ClO2 ) 的 灭 菌 、 消 毒 是 进行 性 、 累 积 性 的 ,臭 氧 水 灭 菌 消 毒 则 急 速 性 的 ,一 当 臭 氧的 浓 度 超 过 阈 值 , 消 毒 、 杀 菌 就 会 瞬 时 发 生 。 如 清 净 水 中 臭 氧 浓 度 达 0104 0. 5pp m 时 ,在 015 5mi n 内 就 可 以 致 死 细 菌 。312 安 全 可 靠臭 氧 的 分 解 产 物 是 氧 气 ,不 会 产 生 残 留 污 染 。 另 一 方 面 , 它 作 为 气 体 , 扩 散 性 好 , 浓 度 均

11、匀 , 尤 其 在 高 湿 度环 境 中 ,比 紫 外 灯 更 实 用 ,而 且 操 作 方 便 ,安 全 可 靠 。 臭 氧 对 人 体 毫 无 影 响 。313 价 格 便 宜生 产 1t 015 1. 5pp m 浓 度 的 臭 氧 水 仅 需 018 元 ,是 世 界 上 最 廉 价 的 消 毒 灭 菌 剂 。4 在 食 品 工 业 中 的 应 用臭 氧 自 1785 年 发 现 以 来 , 作 为 一 种 气 体 杀 菌 剂 广 泛 应 用 在 食 品 加 工 、 运 输 、 贮 存 、 自 来 水 生 产 等 领 域 , 因 为 它 不 但 能 对 空 间 消 毒 灭 菌 ,而 且

12、 也 能 作 用 于 物 体 表 面和 内 部 ,特 别 是 进 年 来 由 于 人 们 对 臭 氧 利 用 技 术 了 解 的深 入 , 臭 氧 杀 菌 在 食 品 工 业 中 越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 , 利 用 的 范 围 也 越 来 越 广 ,不 仅 是 杀 菌 ,在 脱 臭 、 脱 色 方 面 也 展 示 了 可 观 的 应 用 前 景 。如 表 2 所 示 ,在 日 、 美 等 国 ,臭 氧 的 杀 菌 手 段 已 广 泛 使 用 于 食 品 加 工 的 各 个 方 面 。臭 氧 杀 菌 在 食 品 工 业 的 应 用 , 许 多 方 面 作 用 独 特 。 由 于

13、臭 氧 对 酵 母 有 较 好 的 杀 伤 作 用 ,在 食 品 新 式 包 装 的 采 用 上 意 义 重 要 。 最 近 ,由 于 气 体 置 换 包 装 、 真 空 包 装 、 封 入 脱 氧 剂 包 装 和 封 入 粉 末 酒 精 剂 包 装 的 普 及 ,出 现 了 新 的 变 质 现 象 由 酵 母 菌 引 起 的 食 品 腐 败 变 质 的 问 题 , 其 中 最 有 代 表 性 的 问 题 是 产 生 醋 酸 乙 烯 而 变 质 。 由 于 臭 氧 对 酵 母 菌 有 较 好 的 杀 伤 作 用 , 因 此 , 在 采 用 以 上 新应用目的 应用领域 应用方法举例食品原料 (

14、 谷类 、 豆类和 其 他 粉 体 类 ) 、 蔬菜 、 水果 、 生鲜点心 ,鲜鱼 、 食肉 、 生贝 、 熟菜类小麦粉 、 精白米 、 糙米 、 荞麦面 、 香辛料杀菌 、 清蒸罐头 、 盐 渍 罐 头 内 充 填 O3 ,面包粉 、 饺子皮 、 馄饨皮 、切面 、 荞麦面 、 熏肉杀菌 ,草莓 、 苹果 、 豆芽等果蔬包装内封入 O3食品杀菌糕点车间 、 水产畜产加工车间 、 冷库 、 食堂 、 厨房 、 烤鸡烤鸭间 、 豆腐加工车间 、 冷冻食品加工车间环境空气杀菌车间空气消毒 , 果蔬 、 蛋 、肉 、 干酷的贮藏水杀菌 食品加工用水 、 洗净用水 、 排水处理 、 食品喷雾水鲜鱼

15、、 精肉 、 水果蔬菜 、 焙烤 用 具 的 盐 水 、 洗 净 , 冻鱼 、 冻肉解冻用水杀菌 , 饮料水 、 洗净水杀菌肉 食 加 工 间 、 厨 房 操 鱼贝类 、 鲜肉及大蒜的脱作 间 、 食 品 原 料 的 脱 臭色和漂白脱臭及脱色有 毒 气 体 分 解 , 食 品原 料 的 催 熟 化 、 促 进植 物 生 长 、 新 鲜 度 的保持氧 化 及 其他作用式 包 装 时 充 填 臭 氧 杀 灭 酵 母 成 了 解 决 这 一 问 题 的 重 要手 段 。 臭 氧 在 解 决 固 体 食 品 生 产 过 程 中 细 菌 的 二 次 污 染 ,也 有 着 其 他 杀 菌 方 法 所 不

16、及 的 特 殊 作 用 。 因 此 在 生 切 面 条 、 包 子 、 豆 沙 、 咸 菜 、 豆 腐 等 包 装 食 品 加 工 时 ,车 间 杀 菌 、 包 装 内 封 入 臭 氧 杀 菌 和 原 料 杀 菌 成 了 非 常 有 效 的 食 品 卫 生 手 段 。在 矿 泉 水 、 汽 水 、 果 汁 液 等 生 产 过 程 中 用 的 盛 装 容 器 、 管 路 、 设 备 以 及 装 产 品 的 玻 璃 瓶 和 塑 料 桶 等 的 灭 菌 消 毒 应 用 方 面 ,也 取 得 了 令 人 满 意 的 效 果 。参 考 文 献 :11 揭 广 川 等 食 品 工 业 新 技 术 及 应 用 中 国 轻 工 业 出 版 社 199521 白 希 尧 等 食 品 工 业 科 技 1992 ( 5) : 47 5231 肖 振 亚 等 冷 藏 技 术 1993 ( 3) : 10 12 国外新技术含