臭氧及其在水产品保鲜中的应用
时间：2013-11-04 阅读：1820
1、臭氧的性质
臭氧的分子式为03，是氧气（O2）的同素异形体。纯净的臭氧，沸点为¬-119.7士0.3℃，熔点为-192.7士0.2℃，常温下是一种淡蓝色气体，但通常看起来似乎无色，有刺激性腥味，微量时具有一种“清新”的气味。臭氧不稳定，容易分解为氧气，它在水中分解的半衰期主要取决于水质和温度。20℃时，臭氧在蒸馏水中的的半衰期约为25min，在低硬度地下水中约为20min;当水温降到0℃时，臭氧变得相当稳定;臭氧在空气中的半衰期一般为20~50min，温度越高、湿度越大，分解越快;在干燥低温的空气中，其半衰期可达数小时。臭氧的氧化还原电位仅次于氟（表l），具有很强的氧化能力，利用这一性质可以进行杀菌、消毒、除臭、保鲜等。
2、臭氧的产生
臭氧的产生可采用电晕放电法、电解法与紫外线法。目前应用较多的是电晕放电法和电解法，紫外线法应用较少。
2.1电晕放电法
原理是用高压高频电流电离空气或氧气以产生臭氧。其方法是先将氧气或空气经干燥等预处理，再使之进入放电室电离。该法只能得到含有臭氧的混合气体，不能得到纯的臭氧，设备费用高，且可产生有毒的氮氧化物。
目前应用的此类臭氧发生器有板式和管式两种，板式臭氧发生器在高压电极板和低压电极板之间形成放电空间，将空气中的氧分子电离成离子，氧离子再和氧分子结合成臭氧，其臭氧产量较高。而管式臭氧发生器，空气通过管周围的电晕放电空间，可产生臭氧，但产量较低。
2.2电解法
近年国外多采用电解法产生臭氧，该法创始于1840年。其原理是用低压直流电电解水，使其在特制的阳极界面氧化产生臭氧。电解法在阳极析出臭氧，阴极析出氢气。该发生器可产生浓度较高的臭氧，产物无有害的氮氧化物，因而具有广阔的应用前景，国内已有研制和生产。
2.3紫外线法
波长短于200nm的紫外线能使空气中的氧分子电离，产生臭氧。高臭氧紫外线灯就是利用紫外线产生臭氧，通过紫外线和臭氧的协同作用以杀菌。该方式所产生的臭氧量较低。
3、臭氧杀菌机理
臭氧灭菌或抑菌作用，通常是物理的、化学的及生物学等方面的综合结果。其作用机制可归纳为：（l）作用于细胞膜、导致细胞膜的通透性增加、细胞内物质外流，使细胞失去活力;（2）使细胞活动必需的酶失去活性。这些酶既包括基础代谢的酶，也有合成细胞重要成份的酶;（3）破坏细胞质内的遗传物质或使其失去功能。臭氧杀灭病毒是通过直接破坏RNA（核糖核酸）或DNA（脱氧核糖核酸）物质完成的;而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜，使细胞膜的构成受到损伤，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，直至死亡。
4、食品臭氧杀菌的优点
利用臭氧进行食品灭菌具有以下几个方面的优点：（l）臭氧的氧化消毒能力比zui常用的杀菌剂氯更强，可以使许多微生物包括zui顽固的芽孢、病毒等失活（2）臭氧与化学合成品不同，其处理食品后分解为氧气，不残留任何有害物质，也不会影响人体健康，即使在安全性要求很高的美国也被批准为“GRAS"（一般认为安全）（3）臭氧避免了热灭菌，这样既保存了食品原来的营养成分（维生素、矿物质等），同时又有效地避免了热处理给食品带来的质地、风味以及口感的破坏（4）臭氧容易制备，只需臭氧发生器即可，成本低。
5、臭氧在水产品保鲜中的应用研究进展
国外方面，早在20世纪初期，就开始了臭氧在水产品保鲜中的应用和研究工作。1936年，Sa1mon等发现新鲜的鱼类置于臭氧处理的冰中，其贮藏时间几乎可以延长两倍，而用臭氧化水洗涤鱼类可以使贮藏时间延长5d，并且可以加快被污染牡蛎、.贻贝和其它贝类消毒净化速度。但在其后约三十年间，几乎未见用臭氧来保藏水产品以延长其货架期的研究报道。直到1969年，日本学者Hara个uchi等报道，用含0.6mg/m303的30%NaCI溶液每2d浸渍鲭的鱼，可以延长其贮藏时间1.2~1.6d;而仅原料处理时用臭氧水冲洗，在贮藏期间不进行任何处理，则不能明显延长蜻鱼的贮藏期。1982年，B1ogos1awski等发现用臭氧水消毒扇贝，可以使细菌总数减少90%~94%;用臭氧化冰保存蛙鱼，可以延长期贮藏期2~3d。Nelson用臭氧化冰延长阿拉斯加蛙鱼的贮藏期，并以未臭氧化冰作对照，结果发现臭氧化冰中的蛙鱼细菌总数（94×103）仅为对照样品（2.7×l06）的3%，而臭氧化冰可以使太平洋蛙鱼的鲜度保持至6d以上，而对照组仅维持了4d。1984年，DeWitt等报道臭氧化冰可延长墨西哥湾小虾的贮藏期l~2d。1986年，Sassen等曾用臭氧水、臭氧冰处理来延长虾（sandshrimp）的贮藏期。1988年，Kayama等报道用臭氧保藏黑鲷（Acanthopagrusschlegeli）、小虾（Trachypenaeuscurvirostris）、鲭鱼（Scomberjaponicus）、沙丁鱼（Sardinopsme1anssticata）、牡蛎（Crassostreagigas），可以有效抑制K值的增长和1MP含量的降低，其效果比氨基酸保藏剂（ca11edPichiPichi,PP），稍差，但优于氯化物。1990年，Brooks等报道，将臭氧代替氯用于鳃鱼（Icta1uruspunctatus）的商业加工，认为臭氧有潜力延长鲶鱼的货架期。1992年，Chen等将臭氧用于虾的保藏，并发现盐溶液臭氧化比含有有机物的水更有效，肌肉臭氧化后，未发现变质。同年，Dondo等报道臭氧可减少鱼体表微生物数量，降低*胺含量，同时感官质量也大大改善。1996年，Sakamoto等用臭氧水冲洗酱油浸渍过的蛙鱼，然后于5℃冷藏，结果表明蛙鱼籽的寿命期延长了3d。1998年，Silva等用臭氧气体改善竹荚鱼（Trachurustrachurus）的感官质量和减少微生物数量方面，取得了良好的效果。2000年，FishingNewsInternational报道，美国西雅图北极星制冰设备公司开发的一种臭氧冰制造设备，已安装在挪威的渔船上使用。该设备生产的臭氧片冰或浆状冰（用泵可以使之流动），具有良好的杀菌效果，可以明显延长底栖鱼、鲜鱼及其它鱼类的保鲜期。然而，也有学者报道臭氧处理对于延长水产品的保鲜产品期没有明显的效果。例如，Ravesi等报道，联合使用臭氧化冰包装、臭氧水或海水冲洗来贮藏大西洋鲜鱼，货架期并未延长，即臭氧处理没有明显效果。Ktter等（1997）报道，尽管在鲜鱼运输过程中间歇将水臭氧化，可以减少细菌数，延长货架期近36h，但实验室的模拟实验却得出不同的结果。
国内方面，臭氧在水产品加工中的应用己经是一项相对较成熟的技术。它主要用于水产品冷库消毒、加工车间的空气、设备、用品等杀菌净化、加工用水杀菌，除味脱臭、加工及包装前原料的消毒等，用途非常广泛。目前，国内许多水产品加工厂都己经开始相继采用臭氧杀菌技术。而近年来，臭氧在水产品保鲜中的应用研究也在不断的开展。例如，国内一些企业开始将臭氧用于鲜活水产品的保鲜及冷冻包装前消毒杀菌。王国立等报道，山东长岛地区一些企业扇贝等水产品加工过程中，采用臭氧消毒，延长了原料的保存时间。周向阳等利用臭氧水控制冻虾仁的微生物，结果表明冻虾仁中细菌总数大大减少，其它常见致病菌的发生率也受到了有效的抑制，且感官特性无显著的变化。也有报道，用臭氧水喷淋虾仁等水产品，可以有效地控制微生物的数量。秦诚等观察了高浓度臭氧水对水产品脂肪的氧化情况及保鲜效果，发现臭氧水的保鲜效果明显优于次氯酸钠，且在表面氧化方面与后者无明显区别。
6展望
臭氧用于水产品保鲜大致有三种方式：臭氧水、臭氧冰以及臭氧气体。臭氧水具有*的氧化能力，用它处理可以减少水产品的原始细菌数，但对于能否延长其贮藏期，研究者的结论不尽一致的，所以这方面的研究工作还有待于进一步深入。臭氧冰中的活性臭氧可以随冰融化缓慢释放出来，对鱼体体表粘液里的细菌有很大的抑制作用，因此用它来保藏水产品，可以取得良好的保鲜效果，这己为前人的研究所证实。另外，定期通臭氧气体来保藏水产品，也取得了较好的保鲜效果。我国是世界上的渔业大国。随着生活水平的提高，消费者对水产品质量的要求也越来越高，水产品保鲜工作受到了的重视。“鲜度”就是价值的观念已被越来越多的水产工作者所接受，因此开发新型、安全的水产品保鲜方法己成为人们十分关注的课题。水产品在贮藏前用臭氧水杀菌处理，可减少其原始微生物数量，在贮藏期间用高浓度的臭氧冰覆盖或通以一定量的臭氧气体，有望取得较理想的保鲜效果。可以预料，随着该领域研究的深入开展，臭氧保鲜将成为我国水产品保鲜的一条重要途径。