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臭氧在果蔬保鲜储藏中的应用


2009 年第 4 期

植物检疫 PLANT QUARANTI E N

Vol 23 No. 4 .

臭氧在果蔬保鲜储藏中的应用
陆福军   孙明钊   孙丽萍   解志海   邢婷婷   周玉波
(青岛出入境检验检疫局  266001)

摘要   臭氧是一种强氧化剂 ,具

有广谱 、 高效的杀菌作用 。同时臭氧对水果蔬菜的采后生命活动有着 积极的调节作用 。本文综述了臭氧在果蔬保鲜储藏中的应用机制 ,及对农药残留的降解作用 ,概括了臭氧 在应用过程中的影响因素 。 关键词   臭氧   果蔬   保鲜储藏   杀菌   采后生理   农药残留 + 中图分类号  S609 . 3 [5]    臭氧是一种不稳定的活泼气体 ,在常温下呈淡 转化为短肽 。臭氧造成的 DNA 降解也是微生物 蓝色 ,具刺激性气味 业应 用
[2] [1]

bein 发现 ,之后于 1907 年 , 臭氧在法国尼斯开始商

。臭 氧 的 主 要 物 理 性 质 是 : 沸 点

- 111. 9 ± 3 ℃,熔点 - 192. 5 ± 4 ℃, 临界温度 0. 0. - 12. 1 ℃,临界压强 5. 52M Pa。

臭氧是一种强氧化剂 ,能够加速有害物质的氧 化降解过程 。而自身又可以快速分解为氧气 。在
20 ℃ 蒸馏水中 ,臭氧的半衰期为 20 ~30m in,因此不

会产生二次污染

[3]

。上世纪初以来 ,它的应用范围

不断扩大 ,从最初水处理扩大到食品 、 医疗等领域 。 其中 , 近年来随着对环境保护和食品安全的重视 , 臭氧在果蔬保鲜储藏及加工中的应用受到各国重 视并得到迅速发展 。已有研究显示 ,臭氧不仅可以 利用自身强氧化作用消毒杀菌 ,还具有调节果蔬采 后生命活动进程 、 延缓果蔬衰老等作用 。
1  臭氧在果蔬保鲜储藏中的杀菌作用 1. 1   臭氧的杀菌作用

现代社会 ,人们对食品质量和食品安全提出了 更高的要求 。热杀菌效果好 ,但是会造成食品品质 的下降 。化学杀菌剂不仅污染环境 ,而且威胁人体 健康 。臭氧的广谱高效的杀菌作用 、 极易分解为氧 气且无残留污染的特点引起了人们的兴趣 。 臭氧的杀菌作用主要通过它对细胞化学物质 的氧化作用实现 。在对大肠杆菌的试验中 ,细胞膜 上的巯基基团是臭氧的首要攻击对象
[4]

对细胞膜的破坏 ,进而引发细胞渗透性的变化正是 臭氧杀菌的一个重要途径 。另外 ,臭氧的氧化作用 能够破坏细胞的不饱和脂肪酸和酶系统 ,将蛋白质
收稿日期 : 2008 - 12 - 26, 2009 - 03 - 30 修回

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。 1839 年被欧洲学者 Schon2 。而臭氧

死亡的另一个重要原因 。 Cataldo 的研究显示 , 当
DNA 与臭氧的莫尔比为 2. 3 时 , DNA 的超分子结

构即彻底瓦解

[6]



臭氧的杀菌作用在果蔬的保鲜储藏中发挥了 重要作用 。它可以降低微生物病害的发生率 ,减少 果蔬的腐烂 , 达到延长果蔬货架期的目的 。高翔 等
[7]

采 用 0. 3m g /L 的 臭 氧 水 处 理 鲜 切 西 洋 芹

10m in,结果显示鲜切菜表面的微生物降低 2 个数

量级 ,在 4 ℃ 条件下最长可以保存 20d,为解决鲜切 菜极易发生微生物污染的难题提供了一个有效的 方法 。
1. 2   臭氧杀菌的影响因素 1. 2. 1   臭氧浓度的影响 Aguayo 的研究发现 , 与 4 ± 5 L /L 的臭氧 0. μ
[8]

μ 处理相比 , 7 L /L 的臭氧处理对微生物的杀灭作用 更有效 。 Tzortzakis 也发现臭氧浓度和处理时间 与孢子的产生呈负相关效应 。但是其他学者的研 究却显示 ,臭氧浓度与杀菌效果的关系很复杂 。 据猜测 ,在低于商业应用阈值的浓度时 , 臭氧 处理可能加剧真菌病害 ; 然而在更高浓度下 , 臭氧 处理会降低真菌病害 。为了验证这个猜测 , Khan μ 采用 50、 和 200 L /L 的臭氧处理黄瓜 , 研究其 100 对 S phaerotheca fu lig inea 引起的白粉病的影响 。 μ 结果表明 , 50 L /L 处理组发生严重的白粉病 ,并且 促进了无性孢子的萌发 ,而高浓度处理则对病情有 明显的缓解作用 。
1. 2. 2   湿度的影响
[ 10 ] [9]

相对 湿 度 对 臭 氧 的 分 解 速 率 有 着 显 著 影

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Vol 23 No. 4 .



[ 11 ]

。因此臭氧的杀菌效果也与相对湿度有着密

不可分的联系 。崔树玉等的研究结果表明 ,不同环 境相对湿度的臭氧消毒效果差异显著 ( P < 0. 01 ) , 增加 环 境 相 对 湿 度 有 利 于 提 高 臭 氧 的 消 毒 效果
[ 12 ]

μ 储藏的第 3 周后开始增强 。另外 , 0. 3 L /L 臭氧处 理后 ,‘O ’ Henry’ 桃子的呼吸强度和乙烯生成并没 有受影响
[ 21 ]



2. 2   臭氧对农药残留的降解作用



当相对湿度从 40%提高至 70%时 , 臭氧对大 肠杆菌 、 黄 色 葡 萄 球 菌 的 杀 灭 作 用 也 随 之 提 金 高
[ 13 ]

臭氧除了具有杀菌 、 调节果蔬采后生理活动的 作用外 ,还具有降解果蔬表面农药残留的效果 。长 期以来 ,农药残留超标一直是影响我国果蔬产品质 量的一个突出问题 。据不完全统计 , 仅 2008 年 12 月份 ,全国出口蔬菜产品因农残超标而遭国外通报 的数量达到 6 个批次 。针对这个问题 ,臭氧处理有 望为出口厂商提供一个有效的解决方法 。 臭氧对有机农药的清除作用依然与其氧化能 力有关 。沈慧芳分析认为 , 臭氧的进攻是亲电攻 击 ,苯环上电子云密度越高的部位越容易受到臭氧 的亲电攻击
[ 22 ]

。对纸类物品消毒试验证明 , 在高湿度下 , 臭
[ 14 ]

氧杀灭金黄色葡萄球菌的效果更好

。对果蔬而

言 ,臭氧处理的最佳湿度在 90% ~95% 。该条件不 仅有利于发挥臭氧抑制微生物的作用 ,还可以避免 果蔬的失重和凋萎
[ 15 ]



1. 2. 3   其它影响因素 Tzortzakis的研究结果显示 ,臭氧处理能够抑制

番茄 、 、 草莓 葡萄和李子上 B otry tis cinerea (灰霉 ) 孢 子的产生
[9]

。另外 ,臭氧分解产生的 ?OH 也具

,这种作用比臭氧对马铃薯右旋糖琼脂

上培养的 B otry tis 菌落的抑制作用更强 , 他推断臭 氧对菌体的抑制作用在一定程度上与水果 - 菌体 的相互作用有关 。 臭氧的杀菌抑菌作用还同果蔬的包装材料有 关 。以柑橘为研究对象 , 在 3 种包装材料中 , 纤维 纸板箱和聚乙烯包装袋的臭氧渗透效果差 ( 9% ~
17% ) ,而具有通风口的塑料箱则达到 82% 。从储

有很强的氧化能力 。在臭氧清除对硝基氯苯的过 程几乎是自由基起作用 。 ?OH 氧化对硝基氯苯可 能类似于芳香环的亲电取代反应 ,最终将有机农药 降解为低分子羧酸和 CO2
[ 23 ]

。 研究表明 , 在浓度为

在对果蔬的直接试验中 ,臭氧对残留农药表现 出良好的清除作用 。W u 等
[ 24 ]

1. 4mg /L 的臭 氧水 中浸 泡 30m in 可以 使 60% ~ 99%的甲基 - 硝苯硫磷酯 、 硝苯硫磷酯 、 氯氰菊酯

藏品质来看 , 塑料箱包装的柑橘最令人满意 。因 此 , Palou建议果蔬在臭氧处理过程中应该采用具 有通风口的包装或者顶部敞开的容器
[ 16 ]

和二嗪农氧化降解 。臭氧处理对蔬菜中残留的甲 胺磷 、 氧化乐果 、 敌敌畏 3 种有机磷农药的清除效 果也非常明显 。 20mg /L 臭氧处理 30m in 后 , 残留 的有机磷农药脱除率在 85%以上 效果
[ 26 ] [ 25 ]



2  臭氧在果蔬保鲜储藏中的其它作用 2. 1   臭氧对果蔬采后生命活动的调节作用

。区卫民等人

还发 现 , 臭 氧 处 理 对 硝 酸 盐 的 去 除 也 有 一 定 。
3  臭氧在果蔬保鲜储藏中存在的问题及展望

臭氧处理能抑制果蔬储藏期间呼吸强度 ,延缓 淀粉和糖的变化 , 降低果蔬储藏过程中的失重 , 延 长果蔬的储藏时间 。另外 ,空气经高压放电产生的 臭氧及负离子能诱导果蔬表皮的气孔缩小 ,减小水 分蒸腾和养分消耗 李艳等
[ 18 ] [ 17 ]

尽管臭氧对果蔬的采后生理和农残去除有着 积极的作用 ,但我们还需要注意其强氧化能力的潜 在破坏性 。在对青椒的臭氧处理试验中 , 青椒浆中
Vc 的降解率很高 ,而对完整的青椒果实中的 Vc 则



研究了臭氧处理对板栗果实采后生

理及储藏效果的影响 。处理过的板栗呼吸强度减 μ 弱 ,且处理浓度越大呼吸强度越小 , 以 150 g /L 臭 氧处理组的呼吸强度最低 。臭氧这种对呼吸强度 的抑制作用在双孢蘑菇的保鲜实验 、 台湾青枣贮藏 保鲜的研究中均得到证实 。同时 ,实验还发现 了臭氧处理对失重率和多酚氧化酶 ( PPO ) 、 过氧化 物酶 ( CAT)等氧化还原酶系的有利影响 。 但是也有研究发现 , 臭氧对失重率有增强作 用 。臭氧处理使桃子的失重增加 ,并且这种作用在
[ 19, 20 ]

没有受到影响 有明显的下降

[ 27 ]

。经臭氧处理后 , 菠菜 、 小白菜和 。这就提示我们 , 在实际应用中 ,

黄瓜总 Vc的含量没有变化 , 但胡萝卜素的含量却
[ 28 ]

需要全面权衡臭氧处理的利弊 ,某些果蔬品种或者 某些加工状态可能并不适于采用臭氧处理 。 另外 ,臭氧对人体的健康也有一定危害 。它主 要影响人体的呼吸道 , 其中毒的症状包括头疼 、 眼 花、 眼睛和喉咙有灼烧感和咳嗽 。慢性的臭氧中毒 可能引起头痛 、 身体虚弱 、 记忆力减退和支气管疾
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[2]

植物检疫 PLANT QUARANTI E N 加工 , 2004, ( 6) : 24 ~25.

Vol 23 No. 4 .

病 。 2009 年 3 月 ,哈尔滨一乳品厂发生臭氧中毒 事件 , 11 人紧急入院接受治疗 。因此在生产加工 过程中 , 相关人员应该谨慎进入封闭的保鲜库 , 而 生产车间则需要保持通风顺畅 ,并严格控制臭氧的 使用剂量 。 经过多年来的研究及实际应用 ,臭氧在果蔬储 藏中应用的有效性 、 安全性已经得到认可 。 2001 年 ,美国食品药品管理局 ( FDA ) 批准臭氧可以作为 食品添加剂使用 。随着研究的深入及应用的推广 , 我们可以预见臭氧必将得到更广阔的应用 。这也 有利于企业提高产品质量和市场竞争力 。 参考文献
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