臭氧在食品行业中的运用范文

1臭氧在食品中的灭菌作用

臭氧的强氧化性可导致有机体细胞必要成分的逐步氧化，细菌的细胞表面将成为氧化的初步靶细胞，这也是臭氧对于微生物杀灭作用的根本。学者们普遍认为臭氧对于目标生物的损坏主要有两种机制：第一种机制是臭氧将酶、肽、蛋白质的巯基和氨基酸氧化为短肽；第二种机制为臭氧将多不饱和脂肪酸转化为过氧化物。与普遍采用的氯气灭菌方式不同，氯会选择性地破坏某些特定的细胞内部的酶系统，臭氧则会引起细胞内部蛋白质的广泛氧化而导致快速死亡。臭氧也可作用于病毒RNA，或是改变病毒蛋白外壳的多肽链，细胞死亡也可能是核酸的损坏造成的。将臭氧溶于水中得到的臭氧水溶液，灭菌能力较臭氧更强，对于霉菌、酵母菌、大肠埃希氏菌属以及李斯特菌等各种致病菌都具有极强的灭菌功效。在食品中的应用方面，臭氧的灭菌作用主要体现在以下几个方面。

1.1臭氧在水处理中的应用在美国或欧洲等使用臭氧时间较长的国家，臭氧在食品行业中的应用最早开始于处理饮用水，现在利用臭氧来处理饮用水从已经成为了趋势。臭氧可杀灭饮用水中超过99.99%的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病原菌，同时可以除掉水中的异味，改善水浊度，提高出水水质。在生产瓶装水、桶装水的过程中，将臭氧溶解于水中达到0.4~0.5mg/kg的溶解度即可满足杀菌要求，经过几个小时之后，臭氧可自行分解成为氧气，不会造成任何残留物污染。

1.2臭氧在果汁中的应用传统果汁生产的灭菌过程一般采取巴氏杀菌法进行，近年来已经有大量研究表明，果汁产品可采用臭氧灭菌技术来取代热杀菌法。与巴氏杀菌法相比，臭氧灭菌可以保留果汁中对热不稳定的营养成分，并且臭氧的自行分解也使得果汁加工技术更安全。研究表明，在橙汁中接种大肠埃希氏菌ATCC25922以及NCTC12900后，果汁的酸性环境可能使得致病性埃希氏菌存活时间更长，而臭氧对于果汁中酸性条件下大肠杆菌的灭活更有效用。臭氧杀菌也可起到延长货架期的作用，Patil的研究表明，苹果汁接种了酿酒酵母ATCC9763后使用臭氧灭菌处理，置于4℃条件下保存，与对照组相比，经过臭氧处理后苹果汁的货架期有所延长。

1.3臭氧在肉制品中的应用肉制品方面，鲜切肉、熟制肉或是成品肉都可直接用臭氧处理，臭氧杀菌可极大减少带菌量，保证产品质量。研究表明，新鲜鸡肉接种单核细胞增生李斯特菌后，臭氧处理时间从1min到9min不等，在每个臭氧化的时间段，比较臭氧处理组与对照组的鸡肉表面的李斯特菌数量。可得到时间9min，剂量为33mg/min的最佳灭菌条件。臭氧处理肉制品不仅有灭菌的作用，对于肉制品的质量提高也具有积极的作用。Amris等人使用臭氧处理虾仁，比较了浸泡和喷洒2种方式，从细菌的数量来看，浸泡处理更为有效，臭氧水没有增加虾的脂质氧化，但是虾肉腐胺和尸胺逐渐增加，不过增加的速度低于未经处理的虾肉。

1.4臭氧在谷物方面的应用一般而言，由于臭氧水的灭菌作用优于臭氧气体，多数灭菌情况均采用臭氧水的形式，但是在谷物的贮存及灭菌方面，通常采用的是臭氧-空气混合的方式。Kottapalli发现，感染了镰刀菌的大麦，在一定浓度的臭氧环境下暴露15min，可以有效减少镰刀菌的存活率而不影响发芽能力。臭氧对于细菌毒素的灭除也有一定的作用，Young对受镰刀菌污染的玉米进行臭氧杀菌，发现镰刀菌产生的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇的浓度大大降低。在小麦制粉的过程中，传统的小麦制粉中只要求清理可见杂质，随着对于小麦粉的储藏安全以及保障使用安全的要求提高，在新衍生的低菌小麦粉的概念下，对小麦采取臭氧杀菌，降低微生物含量，并且控制润麦环节的微生物增殖，是生产低菌小麦粉的关键。

2臭氧对鲜切果蔬中的保鲜作用

鲜切果蔬是指将新鲜蔬菜处理为即食型的半加工蔬菜，随着人们对于快速生活方式的要求的提高以及消费水平的增长，鲜切果蔬在大型商超的占有率逐年升高。在清洗、去皮、切分的过程中，果蔬的组织结构和保护系统被破坏，为微生物的生长提供了有利环境，并且产生了不利于贮藏保鲜的生理生化反应。臭氧作用于鲜切果蔬中除了能够有效地杀灭或抑制细菌、霉菌、酵母菌、寄生物和病毒之外，还能够氧化乙烯，抑制果蔬呼吸作用，抑制参与代谢的酶类的反应，延长果蔬的货架期，并且臭氧强大的氧化作用还可以有效地降解蔬菜上残留的农药、化肥、洗涤剂等有机物。有报道显示，用臭氧水处理生菜叶子，采取2min、2μL/L的处理条件被认为是对生菜叶子消毒的最佳工艺。Akbas发现，气态臭氧可以有效地减少干无花果的细菌总数，包括大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌等，臭氧对于无花果干的去污效果显著。吴建生等人用不同质量浓度的臭氧水处理鲜切的甘蓝，发现增加臭氧水的质量浓度有利于抑制甘蓝的呼吸速率。类似的，王瑾等人用臭氧水处理鲜切西兰花时，发现臭氧延缓了组织代谢，并且在整个贮藏过程中，使用低质量浓度的臭氧水处理后，西兰花的Vc和蛋白质含量都得到了良好控制。Inan等对红辣椒进行臭氧灭菌处理，黄曲霉毒素B1的降解效果显著，并且红辣椒在处理之后在颜色上并没有明显变化。试验表明，臭氧处理可有效地杀灭细菌，并且对果蔬质量不造成显著的影响，是一种安全有效的保鲜方式。

3臭氧在食品行业中的脱色漂白作用

臭氧作为一种强氧化剂，在食品行业中也可起到脱色剂的功效。在制糖工业中，目前通用的方法是加入二氧化硫作为澄清剂，但是这种方法导致成品中的硫残留，有很大的使用局限性。研究人员一直在寻找一种安全无污染的方法，选择臭氧替代二氧化硫进行试验，控制臭氧处理条件，在达到预期的脱色要求的同时没有产生有毒化学物质残留，可认为臭氧是制糖工业可发展的一项生态环保技术。类似地，Tucker等将臭氧用于乳清蛋白的漂白中，乳清蛋白的传统漂白方法是使用过氧化氢或过氧化苯甲酰，但是这种方法可能会造成乳清粉风味的改变，研究人员经过一系列的对比试验得到结论，在一定条件下，臭氧可达到与过氧化氢相同的漂白效果。

4臭氧在食品卫生方面的应用

臭氧的应用也可以拓展到食品厂的卫生方面，包括废水处理、设备清洁等，食品工业中通常采取的是化学消毒法或热消毒法。热消毒法虽然对破坏微生物非常有效，但是蒸汽和热水的消耗十分昂贵，并且额外的蒸汽也有可能损伤加工设备。早在1993年Greene等人就提出臭氧水替代氯水作为奶厂和食品厂消毒剂的有效性。10min臭氧处理后，细菌损失数明显高于热处理法和氯制剂法。近年来臭氧水对于处理废水方面的作用引起了广泛的关注，Katsaki提出了一种用臭氧处理牛乳厂污水系统的方法，与传统的臭氧化过程不同，通过臭氧固化含有牛乳的废水，将污染物作为固体物质立即除去，固化过程中可以迅速降低含有牛乳的废水中的生化需氧量和总有机碳含量，这种新技术对于中小型奶场的废水处理十分适用。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系统中的应用，CanutA已经开始了一个ECO3CIP项目(2009~2013)，当CIP预清洗步骤以臭氧水开始，并且以最终清洗以臭氧水结束闭环时，清洁的效果最好。利用臭氧处理工厂排放的废水，可以避免化学消毒制剂对环境的二次污染，臭氧对于水中的有机体预氧化，使他们更容易生物降解。

5臭氧的安全性

臭氧的毒性是臭氧用于食品行业的最重要的标准。在人体中，臭氧主要影响呼吸道。臭氧毒性症状包括头痛、头晕、眼睛和喉咙的灼烧感，慢性中毒可能会引起头痛、乏力，记忆力减退，导致支气管炎的患病率增加，肌肉的兴奋性增加。臭氧浓度在0.15mg/L为嗅觉临界值，一般人可嗅出，当浓度达到10mg/L以上时为中毒限，可能对人体产生不良影响，一般来说安全使用臭氧完全可以保证人的健康不受到危害。从食品安全的角度，由于臭氧杀菌的浓度很低，并且易于分解，食品表面无残留污染，因此不会对食品品质产生不良的影响。

6总结

臭氧的特性使得臭氧技术在食品行业中引发了极大的关注。与传统食品杀菌剂氯气相比，臭氧的杀菌范围更广，将臭氧完全溶于水后，臭氧的杀菌能力更强，还可去除果蔬表面的农药残留，提高食物的货柜期。并且臭氧的分解速度极快，不会在食品表面产生残留污染，其安全性已经得到的FDA的认证，正确运用臭氧不会对人体健康产生任何危害。臭氧技术的应用不会对加工过程造成多余的环境负担，有利于环保，更重要的是对食品安全性有了另一层保障。

作者：姜雪于鹏单位：乳业生物技术国家重点实验室光明乳业股份有限公司光明乳业研究院