臭氧殺菌

來自專欄 Kissing Fire

臭氧殺菌技術是近些年來發展起來的一種非高溫殺菌技術，其具有殺菌能力強、殺菌速度快、適用性高、安全性好、操作便捷、成本低等諸多優勢，已經發展成為食品安全技術中的一項關鍵技術。本文將從什麼是臭氧、臭氧殺菌的發展歷程、臭氧殺菌的機理、臭氧殺菌在食品技術中的應用、臭氧殺菌的安全性5方面介紹臭氧殺菌技術。

一、什麼是臭氧？

臭氧（Ozone）是由3個氧原子組成的氧的同素異形體，有特殊氣味。在自然界中，雷電可以激發空氣中的氧氣，使得氧氣變成臭氧。人們所熟知的臭氧層具有吸收太陽輻射紫外線，從而使太陽光到達地球的紫外線濃度適合生物的生存。

由於形成臭氧的三個氧原子中有一個氧原子與其他兩個氧原子的結合力較弱，所以非常不穩定，常溫下容易分解產生具有強氧化能力的氧原子，因此具有很強的殺菌消毒能力。

二、臭氧殺菌的發展歷程。

• 1840年，荷蘭科學家舒貝因（Schonbein）發現並命名了臭氧；
• 1907年，法國Nice市首先使用臭氧對飲用水進行殺菌處理，此後，在歐洲地區臭氧對飲用水殺菌技術得到廣泛的傳播和應用；
• 1909年，法國德波涅冷凍工廠正式使用臭氧對冷凍肉進行殺菌處理，取得了顯著的效果；
• 1940年，美國絕大多數冷凍蛋庫都使用臭氧提高貯藏期。此後在歐洲的大型冷凍工廠將臭氧應用於肉類、雞蛋、水果、水產品的貯藏和釀酒工業中。
• 1953年，人們發現含有一定量臭氧的空氣對食品容器的殺菌效果比二氧化硫更好。1956年，瑞士生產者利用此原理對玻璃進行消毒；
• 1997年4月，美國食品與藥品管理局（FDA）修改了將臭氧作為「食品添加劑」限制使用的規定，允許不必申請即可在食品加工、貯藏中使用臭氧進行相關處理。
• 2001年FDA又將其列入可直接與食品接觸的添加劑範疇，這對於臭氧殺菌技術的發展是里程碑式的進步。

三、臭氧殺菌的機理。

臭氧具有很強的氧化性，因此對細菌等微生物具有強烈的殺死性。一般認為，臭氧殺菌的原理是臭氧作用於細菌等微生物的細胞膜，導致細胞膜損傷，新陳代謝障礙，生長被抑制。臭氧突破細胞膜繼續滲透則膜內脂蛋白和脂多糖被破壞，細胞通透性改變，機體被殺死。而臭氧殺滅病毒則是氧化作用直接破壞了其遺傳物質——RNA或DNA，從而殺死病毒。在各類微生物中，臭氧耐受力強弱順序是芽孢菌-沙門氏菌-綠膿桿菌-金黃色葡萄球菌-黴菌-酵母菌。

臭氧水殺菌消毒是微生物既與溶於水中的臭氧直接反應，又與臭氧分解產生的羥基反應。由於羥基具有強烈的氧化性，因此臭氧水溶液的殺菌速度快。同時，臭氧又可以分解果蔬在貯藏過程中產生的有害氣體，因此臭氧可在果蔬貯藏中發揮殺菌保鮮的作用。

臭氧在殺菌的過程中，臭氧會分解為氧氣故不產生殘留污染，使用臭氧殺菌後不需要通風換氣，其具有擴散性好、濃度均勻、無死角等優點。另外，臭氧殺菌費用低，保鮮冷庫使用臭氧做殺菌處理僅僅需要增加5%-10%的費用。但臭氧殺菌需在環境相對濕度在60%以上時進行，而且濕度越高，殺菌效果越好，當環境相對濕度低於45%的情況下，臭氧對空氣中的微生物幾乎沒有消滅作用。

四、臭氧殺菌在食品技術中的應用。

1、在水處理中的應用。

常規飲用水的臭氧殺菌是臭氧殺菌應用歷史最長、規模最大的一個領域。臭氧能殺滅飲用水中99.99%以上的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細菌。同時，臭氧可以除去水中的異味，降低濁度，減少有毒有害物質，提高水質。

在礦泉水、純凈水等灌裝水過程中，礦泉水、純凈水等經過處理已經達到或者基本接近了無菌要求，但在灌裝的過程中，由於管道、水泵、瓶、蓋的接觸，難免受到細菌污染，極容易造成細菌總數的超標。在灌裝水生產過程中，使用較低濃度的臭氧即可滿足殺菌要求。溶解在水中的臭氧與水同時進行灌裝，封蓋後，瓶或桶內的臭氧能見殘留的細菌全部殺死，使細菌水平達到要求，而經過數小時，臭氧就會分解成為氧氣，同時又提高了灌裝水中的含氧量。

此外，臭氧殺菌還可以應用於食品加工用水和食品加工生產中廢水的循環再利用中，起到殺菌消毒、脫色、除臭、降低渾濁度等作用。

2、在果蔬保鮮中的應用。

微生物的侵染導致的腐敗和果蔬自身產生的乙烯等催熟是導致果蔬采後腐敗的主要原因。臭氧能快速分解果蔬自身代謝產生的乙烯氣體，降低其代謝速率，減緩其生理老化過程，從而實現果蔬的保鮮。因此，臭氧廣泛的應用於果蔬採摘後的貯藏、運輸等環節，包括入庫前的庫房消毒、果蔬在產地區冷庫預冷期間的殺菌及貯運期間的防腐保鮮。

此外，臭氧可以降解果蔬農殘。在果蔬種植生產期間常用的農藥主要是有機磷農藥、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯類3類。這3類農藥的化學分子結構中含有磷氧雙鍵、碳碳雙鍵或苯環結構。在臭氧極強的氧化性作用下，其化學分子結構被破壞，分解生成無毒性的酸類、醇類、胺類、或相應的氧化物等小分子結構化合物。這些小分子化合物大都為水溶性，可用水沖洗除去。因此臭氧降解農殘是可靠的。

3、在肉製品加工中的應用。

使用臭氧對分割肉、熟食的原料肉和成品進行殺菌，可大大減少原料肉和成品中的病菌含量，分解肉類食品中的激素含量也有明顯降低 ，保證了產品質量，延長了其保鮮期。此外，臭氧對處理分解肉的沙門氏菌污染問題有著極佳的解決效果。

4、在水產品保鮮中的應用。

利用臭氧處理魚類等水產品及其加工品，對其中存在較多的大腸桿菌、霍亂菌、等革蘭氏陰性菌的殺死效果很好，而且臭氧處理還能保持魚貝類的鮮度，並能有效分解水產品加工過程中的特殊臭味。

五、 臭氧殺菌的安全性。

臭氧殺菌濃度很低，不會對食品品質產生不良影響，又因其易分解成氧氣，在食品表面也不產生殘留污染。

由於臭氧具有強烈的氧化性，空氣中存有微量的臭氧就能刺激人的中樞神經，加速血液循環，令人產生爽快和振奮的感覺。但高濃度的臭氧（5-10mg/L）會引起脈搏加快、疲倦、頭疼、噁心等癥狀，甚至引起死亡。因此，臭氧工業協會制定了衛生標準：

國際臭氧協會——0.1mg/L，接觸10h；

美國——0.1mg/L，接觸8h；

德、法、日等國——0.1mg/L，接觸10h；

中國——0.15mg/L，接觸8h；

但只要安全使用臭氧完全可以保證人的健康，至今為止世界上無一例因臭氧中毒死亡的事故發生。

幾十年來臭氧用於處理水和清潔空氣的實踐證明其安全性。使用臭氧水洗滌水果蔬菜既能殺菌又能除農殘。臭氧極易分解生成氧氣，因此不會長期殘留在水和食物中，不必考慮其殘留量。只要正確運用臭氧技術，人的健康也不會受到威脅。

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