臭氧对果蔬清洗与消毒消毒对比

        近年来，鲜切果蔬在各大中型商超、网络生鲜商城涌现，因具有清洁卫生、新鲜、食用方便等特点，受到消费者的喜爱， 是生鲜食品工业中快速发展的一个新领域。鲜切果蔬是指将新鲜水果或蔬菜经过清洗、消毒、切分和整理等工序后，供给消费者直接食用或简单处理后食用的一种新型的果蔬加工品，集保鲜和加工技术为一体。其中，清洗和消毒处理对鲜切果蔬的加工至关重要，鲜切果蔬加工、流通、储藏、货品上架的过程中微生物污染是影响果蔬品质的很大因素。

        微生物污染主要来源于以下几个方面： ①种植过程中的田间侵染。种植果蔬的土壤含有细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等微生物以及种植过程中使用未经发酵的粗农家肥，其中含有大量的大肠杆菌、沙门氏菌等附着或侵入果蔬体内。②收获、分拣和加工过程。此过程是微生物对果蔬污染很主要的阶段。果蔬在此过程中极易造成细胞组织损伤后营养物质外流，给附着在表皮的微生物提供了有利的滋生条件，加之果蔬表面暴露在空气中， 又容易受到细菌、霉菌、酵母菌等微生物的污染。③储存运输过程。由于包装材质影响、贮运温度变化、贮藏仓库环境以及鲜切果蔬产品间的交叉污染等因素， 在这个过程中果蔬表面的微生物会逐渐增加， 果蔬表面微生物的数量会直接影响鲜切果蔬的货架期， 前期做好果蔬的清洗消毒，控制好果蔬表面微生物的滋生，有利于果蔬保鲜，延长货架期[1]。

一、常规的果蔬清洗与消毒方法

        目前，在鲜切产品加工过程中，果蔬清洗采用的装置主要有3 种类型：①传统清洗机。主要通过浸泡、物理清洗和喷淋作用完成清洗，物理清洗环节有毛刷清洗、机械振动清洗和桨叶清洗等方式，该类清洗机械主要适用于土豆、番茄、胡萝卜等果菜清洗，对叶菜损伤较大。②气泡清洗机。通常采用底部给气的方式，利用气泵在流动或静止的水槽中加入具有一定正压力的气体（空气）。加入的正压力气体产生正压气泡，气泡在上升过程中破裂，引起的压强变化会对蔬菜表面的杂质进行不断的吸附与冲击，从而实现清洗的目的。与传统清洗机相比，气泡清洗机可用于叶菜的清洗，且损伤较小[2]。③超声波清洗机。超声波清洗开始于20 世纪50 年代初，初期主要用于电子、光学和医药等领域。超声波清洗的主要特点是速度快、效果好，容易实现工业控制等，应用于蔬菜、瓜果等食品清洗时，可清洗根茎类、叶菜类等各种蔬菜和瓜果，普通清洗方法很难实现上述目标。对比国内外同类产品，传统清洗方法中以水力冲刷为主，辅以震荡、摩擦、离心等物理方式进行的清洗设备，一般对叶菜损伤较大，主要适用于土豆、番茄、胡萝卜等果菜清洗，通用性较差。气泡清洗的方式可适用于叶菜的清洗。超声波清洗是现阶段常用的一种清洗方式，清洗过程中超声波发生器会产生强烈的震动并伴随水溶液的快速升温，用于果蔬清洗时，强烈的震荡和过高的温度也容易造成植物细胞的破损，从而导致营养元素的流失。

        对于果蔬的消毒，当前应用很广泛的杀菌方法是在清洗、喷射以及清洗水槽中添加消毒剂次氯酸钠。次氯酸钠具有强氧化性，成本低廉，能够高效、广谱地杀灭微生物。但是，近年来研究者发现，含氯消毒剂会和一些有机物结合形成有毒的副产物，如氯胺、多氯联苯、三卤甲烷等，这些副产物都是潜在的致癌物，会对人体健康造成危害[3]。

        臭氧是一种新型、高效、广谱的杀菌剂，臭氧的氧化还原电位很高，仅次于氟，具有强氧化性。2001年6 月，FDA（美国食品与药品管理局）批准臭氧作为抗生素添加剂用于包括肉品和家禽在内的食品的处理、储藏和加工，还可用于初级农产品的制备、包装和储存中[4]。臭氧水杀菌效果主要由臭氧在水中的浓度和作用时间决定。研究表明：0.3 毫克/升臭氧水处理大肠杆菌和金黄色葡萄球菌1 分钟，杀灭率达到100%[5]；1.5 毫克/升臭氧水处理1 分钟可杀灭全部的黑曲霉和酵母[6]。实验证明：用0.3 毫克/升的臭氧水处理鲜切西洋芹10 分钟，贮藏至第9 天，菌落总数可控制在105 CFU/克左右，比对照低2 个数量级，几乎检不出大肠菌群。用1.0 毫克/升的臭氧水处理鲜切芹菜5 分钟，第3 天时鲜切芹菜表面细菌总数控制在2.5×103 CFU/克以内[7]。采用0.18毫克/升臭氧水处理鲜切生菜， 可使细菌总数下降1.5 个数量级[8]。臭氧消毒杀菌的缺点主要源于它的不稳定性， 臭氧在水中的分解速度比空气中快，在含有杂质的水溶液中臭氧分解成为氧气。如水中臭氧浓度为3 毫克/升时，其半衰期为5~30 分钟。降低水温、调节水体的水质和pH 值可以增加臭氧的稳定性，但实用性不强[9]。

二、微纳米臭氧气泡水在果蔬清洗消毒上的应用

        微纳米臭氧气泡水是指将微纳米气泡发生技术与臭氧发生技术相结合， 以空气为原料通过制氧机分离出纯氧经过臭氧发生器制成臭氧气体后， 以臭氧为气源通过微纳米气泡发生装置与水混合，很后形成气液混合流体。臭氧在水中浓度和有效溶解效率受水温、pH 值、臭氧量、气液比、气液混合方式等多因素的影响。研究者对比了微纳米气泡装置、气液混合泵、砂芯曝气头和文丘里4种气液混合方式，结果发现，以微纳米气泡装置的臭氧溶解效率很高，如图1 所示[10]。臭氧气体经过微纳米气泡发生装置高速旋转剪切后以微纳米气泡的形式溶解于水中， 微纳米气泡的粒径为100纳米~10 微米，增加了气体与水的接触面积，有利于臭氧在水体中的溶解，除此外，微纳米气泡在水体中的上升速度慢的特性， 使臭氧在水体中浓度保持更加稳定。超声波臭氧水清洗也能够形成小气泡，促进臭氧的分散，强化灭菌效果。但是超声波清洗时强烈的震荡会使水温快速升高， 臭氧在水体的溶解度降低。

        利用微纳米臭氧气泡水对果蔬进行清洗属于气泡清洗方式，气泡清洗方式对果蔬的损伤很小，可适用于叶类蔬菜。但与传统气泡清洗不同的是，微纳米气泡的粒径小，可以渗入果蔬交叠的细微处，将常规方法较难触及的细微处清洗干净，清洗效果更好。微纳米气泡臭氧水具有强氧化性， 不仅能够快速杀灭虫卵、细菌、病毒等，还能够分解果蔬表面的农药残留，保持果蔬新鲜爽口，延长果蔬的货架期。臭氧分解后形成氧气，在果蔬表面无残留，是一种安全可靠的消毒方式。

        将微纳米臭氧气泡水结合进现有的果蔬清洗装置具有更好的清洗效果，如张天柱等[11]设计实施了一种微纳米臭氧气泡果蔬清洗装置，如图2 所示：包括第一清洗池、第二清洗池、鼓风机、微纳米气泡发生装置、曝气头、传送带、喷淋装置、控制系统等。该套装置首先利用空气鼓风机曝气进行大气泡粗清洗， 然后经传送带送到微纳米臭氧气泡水槽进行微纳米臭氧气泡精清洗，实现果蔬、鱼贝类食品的高效清洗，达到节水节能、节省人工、自动化智能化的清洗效果。结果表明：该套设备很适宜的臭氧微纳米气泡水处理浓度和处理时间分别为1~2 毫克/升和5~8 分钟。绳以健[12]等将微纳米臭氧气泡水清洗与光催化反应装置相结合，以黄瓜、白菜和韭菜为例， 探讨了该套装置对去除果蔬表面农药残留的效果，并与手动清洗、普通臭氧装置清洗的效果相比较。结果表明：在同样清洗20 分钟的条件下， 微纳米臭氧气泡水清洗的洗净率均在80%以上， 明显优于手动清洗和普通臭氧装置对残余农药的清洗效果。

三、小结

        鲜切果蔬是生鲜食品中快速发展的一个新领域，而微生物污染在果蔬种植加工流通中不可避免，是影响果蔬品质和货架期的主要因素。清洗消毒处理是控制微生物滋生的有效手段。将微纳米气泡发生技术与臭氧发生技术相结合， 利用微纳米曝气技术使臭氧在水中高效溶解得到微纳米臭氧气泡水，能够解决臭氧在水中溶解度不高的问题， 提高臭氧的利用率。用于果蔬的清洗消毒时，由于其微纳米级气泡的特点，臭氧气泡更加容易深入果蔬的缝隙，从而提高杀菌效率，同时兼有分解农药残留的作用。将微纳米臭氧气泡水的发生装置与现有的清洗装置相结合，是一种新型的气泡式果蔬清洗消毒设备，微纳米气泡清洗过程中对果蔬损伤小， 能够保持其株型与原质， 而采用臭氧消毒效果好且安全无残留，对去除残余农药也有明显的效果， 对于鲜切果蔬食品的保鲜以及食品安全的保障具有重要意义， 具有现实的应用价值和巨大的经济效益。

参考文献

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[2] 杨红兵，丁为民，陈坤杰. 气泡对蔬菜的清洗作用及清洗参数模型的建立[J]. 江西农业学报，2007，19（6）:102-104.

[3] 江洁, 胡文忠. 鲜切果蔬的微生物污染及其杀菌技术[J]. 食品工业科技, 2009（9）:319-324.

[4] 王文生，罗云波，石志平. 臭氧在果蔬贮藏保鲜中的研究与应用[J]. 保鲜与加工, 2004，4（1）:4-7.

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[11] 樊德强，张天柱，林少航，等. 一种微纳米臭氧气泡果蔬清洗装置及其清洗方法: CN104351922A[P]. 2015.

[12] 绳以健，沈灿铎，耿占辉，等. 新型果蔬深度清洁处理技术研究[J]. 食品科学技术学报，2015，33(1):75-78.

张慧娟，薛晓莉，吴娜，杨文华，李志娟，任强，赵跃钢（北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司，北京100083）