用臭氧处理保持新鲜蔬菜的质量

臭氧被认为是蔬菜储存、洗涤和加工的抗菌剂。这种强力消毒剂现在被用于食品工业。在这篇综述中，阐述了臭氧的化学和物理性质、臭氧的产生、影响臭氧处理效率的因素以及食品工业很近的监管发展。通过对三种蔬菜的研究，表明臭氧能够避免和控制蔬菜的生物生长，保持蔬菜的外观和感官品质，保证营养特征的保留，维持和延长蔬菜的货架期。臭氧在液体溶液中可用于对加工用水和蔬菜进行消毒，臭氧在气体状态下可用于蔬菜的消毒和保鲜。臭氧的多功能性使其成为一种很有前途的食品加工助剂。然而，如果臭氧使用不当，它会对产品造成一些有害的影响，例如其感官质量的损失。为了有效和安全地使用臭氧，应该为各种蔬菜确定特定的处理条件。很后，我们建议强调臭氧处理的不同基本特征，以便在国际上协调所进行处理的相关数据。

关键词:臭氧;食物保存;新鲜蔬菜;食品工业;食品质量;食品安全;微生物;保质期

1. 介绍

        如今，蔬菜是人们日常饮食的重要组成部分，也是食品市场的一个重要组成部分。事实上，由于它们的营养价值，它们是健康和平衡的饮食(即低脂肪、低糖和低钠)不可缺少的。此外，蔬菜是维生素、矿物质、膳食纤维、复合碳水化合物和非营养物质的丰富来源，包括植物固醇、黄烷醇、花青素和酚酸。食用各种各样的蔬菜有助于确保充足的必要营养素摄入，这就是为什么世界卫生组织(WHO)建议，每个人每天应食用至少400克的水果和蔬菜，以改善整体健康[1]。这种消耗可降低某些非慢性疾病的风险，包括某些类型的癌症和心血管疾病;此外，它还能防止体重增加，降低肥胖的风险。蔬菜也因其诱人的感官品质以及它们的味道、香气、质地、颜色、光泽、形状、大小和没有缺陷和腐烂而广受欢迎。百分之八十的购买者非常关注这些产品的外观。定性标准似乎是选择[4]的主要标准。然而，它们的保质期短与大量与食用[5]有关的食源性疾病暴发有关。这表明，为了有效地净化蔬菜和/或避免微生物的生长，应用适应性处理非常重要。

        为了延长蔬菜的货架期，通常采用氯、过氧乙酸、电解水、过氧化氢等被称为抗菌溶液的常规化学处理方法。第一种是次氯酸钠(氯)，近几十年来，次氯酸钠一直是食品工业在不同条件下(洗涤、喷洒)水溶液配方中很常用的一种。氯化水也是大多数科学研究的参考处理方法，其目的是寻找其有效的替代方法。已有研究表明，氯对食源性病原体[6]起有效作用，同时保持处理过的产品在货架期内的整体质量[7,8]。然而，随着消费者对健康和食品安全意识的提高，他们对使用合成添加剂的批评也越来越多。一些欧洲国家禁止使用氯，因为氯与有机物、溴和碘反应，在废水中形成溴化和碘化消毒副产物、一氯胺、有机氯代副产物、晕基乙酸、三卤甲烷等有害化学物质[10,11]。这些副产物对哺乳动物细胞具有细胞毒性，具有诱导DNA损伤的遗传毒性，具有诱变性，并在环境中持续存在[11,12]。由于这些缺点和对天然添加剂的需求不断增长，开发和应用更多的绿色技术来保持蔬菜的安全和质量一直是工业界关注的问题。在这种背景下，从现有的技术来看，臭氧的应用是有前景的，它在蔬菜工业中越来越受到关注。

        臭氧(O3)是一种强大的消毒剂，可能会满足消费者的接受，制造商的期望，以及监管机构的批准。臭氧在1995年在美国被普遍认为是安全的，用于瓶装水的消毒。自1997年以来，臭氧被列为与食物直接接触的GRAS物质。2001年6月，气体和水相中的臭氧被美国食品和药物管理局(FDA)批准为直接与食品接触的抗菌添加剂。这是响应电力研究所(EPRI)食品添加剂请愿[14]。在欧洲联盟，臭氧在食品加工中的应用始于20世纪初，在它第一次用于水处理之后。欧洲部长理事会通过了一项建议，允许对天然矿泉水进行臭氧处理。在法国，在2003年和2004年期间，法国食品安全局(AFSSA，现在称为ANSES)就使用臭氧作为研磨前处理小麦的辅助技术的安全性提出了两种意见。自2006年以来，监管机构已批准使用臭氧作为改善面粉质量的加工辅助手段，这是基于臭氧在一个封闭的连续批处理反应器[15]中的处理。2019年，ANSES提出了一项意见，以扩大臭氧在水中的使用，作为一种技术援助，用于清洗即食沙拉。

        从那时起，进行了研究和商业应用，以确认臭氧可以取代传统的杀菌剂，并为获得具有延长保质期的安全产品提供好处。此外，臭氧的可能用途以及对各种蔬菜的有益或有害影响已被深入研究。在蔬菜加工过程中，臭氧的应用有两种形式。气态臭氧被连续或间歇性地添加到收获产品的存储气氛中。在蔬菜收获后或在洗涤处理过程中立即加入臭氧。在后一种情况下，产品可以在含有溶解臭氧的水中喷洒、漂洗或浸渍。对臭氧在蔬菜工业中的应用进行了综述[13,17,18,19,20,21]。然而，这篇综述试图收集和总结所有很近的研究，在以前的工作中没有涵盖的某些蔬菜在世界各地生产和消费。我们选择了三种不同的蔬菜:根类蔬菜(胡萝卜)，绿叶蔬菜(生菜)和果类蔬菜(番茄)。选择这三种蔬菜有几个原因:不仅它们在世界范围内广泛消费，而且由于它们生长在不同的条件下，它们也有不同的特点。由于这些原因，我们将探讨臭氧对这些蔬菜的微生物、感官和营养品质以及物理和化学性质的影响。所提出的方法的独创性在于，它处理蔬菜在洗涤后和储存期间的整体质量(微生物质量、物理和化学质量以及营养质量)。

2.综合与结论

        在本次审查结束时，很清楚使用气态或水溶性形式的臭氧可用于保鲜蔬菜（即控制腐败和病原微生物的生长以及保持质量特性），因为这种分子具有抗微生物活性，这要归功于它对蛋白质、脂质、酶、核酸、膜和其他细胞成分的氧化能力。然而，正如我们在本次审查中看到的那样，在使用臭氧期间可以达到的性能在很大程度上取决于此实施的一般条件。这些考虑中的大部分都在图 3 中进行了综合。

如图. 臭氧处理蔬菜的合成具有必须表明臭氧处理特征的基本特征。

        在大多数情况下，适当考虑和管理主要参数（表 2）可以让用户在控制微生物生长的有效性与产品营养和感官特性的保存之间找到真正的折衷方案。然而，与此同时，一些研究人员/潜在用户认为该技术受太多因素影响，因此从工业角度来看，其严格的性能（即微生物负荷减少 1 –2 日志，如所咨询的大多数论文中所报告的）。

        今天，为了克服这些批评，这些批评主要与臭氧在应用条件下的有限有效性（即微生物灭活的限制）有关，可以考虑采用新的技术方法。这些方法基于“障碍技术”的概念。障碍概念（通常称为组合方法、组合保存、组合工艺、屏障技术或组合技术）已成为一种很有前途的技术方法，可以同时减少营养和感官质量的损失并提高食品安全[129,130]。事实上，跨栏技术在使用各种机制抑制或灭活目标微生物时显示出协同效应[131,132]。已经报道了一些使用臭氧的成功技术组合（即臭氧和紫外线-C [133]、臭氧和先进的氧化过程 [134,135]、臭氧和 50 °C 的温和加热或单模和双模频率辐照[125,126]、臭氧预处理结合气调包装[136,137,138]、臭氧处理结合被动制冷[139]和真空冷却[140]）。大多数将臭氧与另一种技术相结合的方法是有希望的，因为它们可以潜在地增强抗菌效果，降低获得给定微生物灭活水平所需的处理严重性，并防止臭氧处理后存活的微生物增殖。鉴于所获得的结果，因此继续和扩展在该领域进行的实验似乎很有趣。