臭氧在食品工业中的应用与注意事项

臭氧是氧气的一种同素异形体，化学式为O3，式量47.998，又称三原子氧、超氧，因其类似鱼腥味的臭味而得名，在常温下可以自行还原为氧气。比重比氧大，易溶于水，易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子构成，决定了它只是一种暂存状态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气进入稳定状态，所以臭氧没有二次污染。液态臭氧是深蓝色，密度1.614g/cm3（液，-185.4℃），沸点-111.9℃，固态臭氧是蓝黑色，熔点-192.7℃。分子呈V形，不稳定。常温下分解较慢，在164℃以上或有催化剂存在时或用波长为25nm左右的紫外线照射臭氧时加速分解成氧气。 在常温常压下臭氧为气体，其临界温度-12.1℃，临界压力5.31MPa。气态时为浅蓝色，液化后为深蓝色，固态时为紫黑色。气体难溶于水，不溶于液氧，但可溶于液氮及碱液。液态臭氧在常温下缓慢分解，高温下迅速分解，产生氧气，受撞击或摩擦时可发生爆炸。臭氧在水溶液中的分解速度比其在气相中的分解速度快。臭氧在水中分解半衰期与温度及pH值有关。随着温度升高，分解速度加快。温度超过100℃时，分解剧烈；温度达到270℃时，可立即转化为氧气。pH值越高，分解就越快。在常温常态常压的空气中分解，半衰期约为15～30min。臭氧的嗅阈值为0.02mL/m3，如果浓度达到0.1mL/m3时，就会刺激粘膜，浓度达到2mL/m3时会引起中枢神经障碍。臭氧技术是既古老又崭新的技术，1840年德国化学家发明了这一技术，1856年被用于水处理消毒行业。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。近年来，由于化学消毒剂残留会造成食品污染这一事实，臭氧成为食品行业的新兴消毒剂，并得到迅速的推广和使用。一、臭氧的使用效果：化学药剂使用不仅造成残留，还损伤工作人员健康。而臭氧（O3）不是添加的化学药剂，是由空气中的氧气（O2）激化形成的氧元素气体，瞬间完成杀菌后又很快还原为氧气。因此臭氧是世界公认的高效杀菌而不造成农残的消毒物质。二、臭氧消毒优点：1、消毒无死角，杀菌效率高，除异味。消毒进行时臭氧发生装置产生一定量的臭氧，在相对密闭的环境下，扩散均匀，通透性好，克服了紫外线杀菌存在的消毒死角的问题，达到全方位、快速、高效的消毒杀菌目的。另外，由于它的杀菌谱广，既可以杀灭细菌繁殖体，芽孢，病毒，真菌和原虫孢体等多种微生物，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。 2、无残留、无污染。臭氧利用空气中的氧气产生的，消毒氧化过程中，多余的氧原子在30min后又结合成为分子氧，不存在任何残留物质，解决了消毒剂消毒时残留的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。3、通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业寄医疗卫生单位的使用及运行比较， 臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益及社会效益。目前，臭氧已广泛应用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。三、臭氧技术在食品工业中的应用：基于臭氧杀菌技术的安全性、无残留性以及与其它食品杀菌方法相比的方便性、适用性、环保性，目前已在以下食品领域受到推崇并广泛应用。1、食品生产车间杀菌、物体表面消毒及冷库消毒：作为一种广谱高效杀菌剂，臭氧的杀菌速度较氯快300-600倍，可以快速杀灭各种细菌繁殖体和芽孢、病毒和真菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌黑色变种芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。与食品行业常用的消毒剂相比，臭氧的杀菌能力与过氧乙酸相当，高于甲醛、二氧化氯、高锰酸钾及氯制剂等化学消毒剂；在不产生残留造成污染方面，没有任何化学消毒剂可与之相比；而与紫外线照射的方法相比，不仅不存在杀菌死角，还可大大缩短杀菌时间，并且可以用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁，弥补了紫外线无法进行车间保洁工作的缺憾。臭氧不但能对密闭空间进行消毒灭菌，而且也能作用于物体表面和内部，特别是近年来对臭氧应用技术的深入开发，使其在食品工业中越来越受到重视。2、果蔬储藏保鲜：臭氧能够抑制部分基因的表达及降低氨基环丙烷羧酸合成酶和氨基环丙烷羧酸氧化酶的活性，从而降低了乙烯生物合成，推迟果蔬成熟。此外，臭氧处理明显降低果蔬细胞壁肿胀、抑制果胶和中性糖溶解及细胞壁降解酶活性，从而降低果蔬果肉软化和细胞壁分解。3、生产用具、工作服等消毒：食品加工、冷饮、生化制药等部门对工作服消毒要求很高。一般常使用的紫外灯照射方法，因光波直射到的部位才有消毒作用，受照面积很小，实际效果很差。而利用O₃对工作服消毒是一种高效、经济又简便的方法。4、生产用水杀菌净化、矿泉水杀菌保质：食品生产需要大量洁净水, 这在生产成本中是一项较大开支,利用臭氧处理不合格水质,完全可以达到这一目的。矿泉水的保质期取决于微生物的彻底杀灭，常用的过滤加紫外线消毒的方法难以达到质量标准。臭氧杀菌成为首选方法,既可完全杀灭微生物,又可去除水中铁锰、可溶性盐类,保存有益的碳氧化合物。5、降解农药残留：通过对一些通常采用的去除农药的方法逐一进行研究和试验，发现：用水浸泡和冲洗只能去掉约10％的残留农药，浸泡只对水溶性农药有一定效果。但在我国投入市场的200 多种农药中，绝大部分不溶于水，使用普通餐具清洗剂清洗，效果也较差。由于许多餐具洗涤剂是以廉价的烷基苯磺酸钠为主的合成原料，用它们洗涤蔬菜水果，往往会造成二次污染。在研究过程中，对利用臭氧消毒技术处理的两种蔬菜进行了试验，试验结果表明：臭氧能有效打开农药的化学键，达到对蔬菜中残留农药的解毒降解效果。经臭氧水处理的蔬菜样本浸泡10 分钟后，农药残留的平均去除率可达95.0％。6、产品脱色漂白作用：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。可以考虑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。另外，臭氧也可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，在一定条件下，臭氧可达到与过氧化氢相同的漂白效果。四、臭氧使用的注意事项：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0.15 mg/L为嗅觉临界值，一般人可嗅出，当浓度达到10 mg/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。（根据科普中国、食安网、生意经等相关内容整理编辑）