臭氧對果蔬清洗與消毒消毒對比

        近年來，鮮切果蔬在各大中型商超、網(wǎng)絡(luò)生鮮商城涌現(xiàn)，因具有清潔衛(wèi)生、新鮮、食用方便等特點(diǎn)，受到消費(fèi)者的喜愛， 是生鮮食品工業(yè)中快速發(fā)展的一個新領(lǐng)域。鮮切果蔬是指將新鮮水果或蔬菜經(jīng)過清洗、消毒、切分和整理等工序后，供給消費(fèi)者直接食用或簡單處理后食用的一種新型的果蔬加工品，集保鮮和加工技術(shù)為一體。其中，清洗和消毒處理對鮮切果蔬的加工至關(guān)重要，鮮切果蔬加工、流通、儲藏、貨品上架的過程中微生物污染是影響果蔬品質(zhì)的 很大因素。

        微生物污染主要來源于以下幾個方面： ①種植過程中的田間侵染。種植果蔬的土壤含有細(xì)菌、放線菌、霉菌、酵母菌等微生物以及種植過程中使用未經(jīng)發(fā)酵的粗農(nóng)家肥，其中含有大量的大腸桿菌、沙門氏菌等附著或侵入果蔬體內(nèi)。②收獲、分揀和加工過程。此過程是微生物對果蔬污染 很主要的階段。果蔬在此過程中極易造成細(xì)胞組織損傷后營養(yǎng)物質(zhì)外流，給附著在表皮的微生物提供了有利的滋生條件，加之果蔬表面暴露在空氣中， 又容易受到細(xì)菌、霉菌、酵母菌等微生物的污染。③儲存運(yùn)輸過程。由于包裝材質(zhì)影響、貯運(yùn)溫度變化、貯藏倉庫環(huán)境以及鮮切果蔬產(chǎn)品間的交叉污染等因素， 在這個過程中果蔬表面的微生物會逐漸增加， 果蔬表面微生物的數(shù)量會直接影響鮮切果蔬的貨架期， 前期做好果蔬的清洗消毒，控制好果蔬表面微生物的滋生，有利于果蔬保鮮，延長貨架期[1]。

一、常規(guī)的果蔬清洗與消毒方法

        目前，在鮮切產(chǎn)品加工過程中，果蔬清洗采用的裝置主要有3 種類型：①傳統(tǒng)清洗機(jī)。主要通過浸泡、物理清洗和噴淋作用完成清洗，物理清洗環(huán)節(jié)有毛刷清洗、機(jī)械振動清洗和槳葉清洗等方式，該類清洗機(jī)械主要適用于土豆、番茄、胡蘿卜等果菜清洗，對葉菜損傷較大。②氣泡清洗機(jī)。通常采用底部給氣的方式，利用氣泵在流動或靜止的水槽中加入具有一定正壓力的氣體（空氣）。加入的正壓力氣體產(chǎn)生正壓氣泡，氣泡在上升過程中破裂，引起的壓強(qiáng)變化會對蔬菜表面的雜質(zhì)進(jìn)行不斷的吸附與沖擊，從而實(shí)現(xiàn)清洗的目的。與傳統(tǒng)清洗機(jī)相比，氣泡清洗機(jī)可用于葉菜的清洗，且損傷較小[2]。③超聲波清洗機(jī)。超聲波清洗開始于20 世紀(jì)50 年代初，初期主要用于電子、光學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域。超聲波清洗的主要特點(diǎn)是速度快、效果好，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制等，應(yīng)用于蔬菜、瓜果等食品清洗時，可清洗根莖類、葉菜類等各種蔬菜和瓜果，普通清洗方法很難實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。對比國內(nèi)外同類產(chǎn)品，傳統(tǒng)清洗方法中以水力沖刷為主，輔以震蕩、摩擦、離心等物理方式進(jìn)行的清洗設(shè)備，一般對葉菜損傷較大，主要適用于土豆、番茄、胡蘿卜等果菜清洗，通用性較差。氣泡清洗的方式可適用于葉菜的清洗。超聲波清洗是現(xiàn)階段常用的一種清洗方式，清洗過程中超聲波發(fā)生器會產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動并伴隨水溶液的快速升溫，用于果蔬清洗時，強(qiáng)烈的震蕩和過高的溫度也容易造成植物細(xì)胞的破損，從而導(dǎo)致營養(yǎng)元素的流失。

        對于果蔬的消毒，當(dāng)前應(yīng)用 很廣泛的殺菌方法是在清洗、噴射以及清洗水槽中添加消毒劑次氯酸鈉。次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，成本低廉，能夠高效、廣譜地殺滅微生物。但是，近年來研究者發(fā)現(xiàn)，含氯消毒劑會和一些有機(jī)物結(jié)合形成有毒的副產(chǎn)物，如氯胺、多氯聯(lián)苯、三鹵甲烷等，這些副產(chǎn)物都是潛在的致癌物，會對人體健康造成危害[3]。

        臭氧是一種新型、高效、廣譜的殺菌劑，臭氧的氧化還原電位很高，僅次于氟，具有強(qiáng)氧化性。2001年6 月，F(xiàn)DA（美國食品與藥品管理局）批準(zhǔn)臭氧作為抗生素添加劑用于包括肉品和家禽在內(nèi)的食品的處理、儲藏和加工，還可用于初級農(nóng)產(chǎn)品的制備、包裝和儲存中[4]。臭氧水殺菌效果主要由臭氧在水中的濃度和作用時間決定。研究表明：0.3 毫克/升臭氧水處理大腸桿菌和金黃色葡萄球菌1 分鐘，殺滅率達(dá)到100%[5]；1.5 毫克/升臭氧水處理1 分鐘可殺滅全部的黑曲霉和酵母[6]。實(shí)驗(yàn)證明：用0.3 毫克/升的臭氧水處理鮮切西洋芹10 分鐘，貯藏至第9 天，菌落總數(shù)可控制在105 CFU/克左右，比對照低2 個數(shù)量級，幾乎檢不出大腸菌群。用1.0 毫克/升的臭氧水處理鮮切芹菜5 分鐘，第3 天時鮮切芹菜表面細(xì)菌總數(shù)控制在2.5×103 CFU/克以內(nèi)[7]。采用0.18毫克/升臭氧水處理鮮切生菜， 可使細(xì)菌總數(shù)下降1.5 個數(shù)量級[8]。臭氧消毒殺菌的缺點(diǎn)主要源于它的不穩(wěn)定性， 臭氧在水中的分解速度比空氣中快，在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧分解成為氧氣。如水中臭氧濃度為3 毫克/升時，其半衰期為5~30 分鐘。降低水溫、調(diào)節(jié)水體的水質(zhì)和pH 值可以增加臭氧的穩(wěn)定性，但實(shí)用性不強(qiáng)[9]。

二、微納米臭氧氣泡水在果蔬清洗消毒上的應(yīng)用

        微納米臭氧氣泡水是指將微納米氣泡發(fā)生技術(shù)與臭氧發(fā)生技術(shù)相結(jié)合， 以空氣為原料通過制氧機(jī)分離出純氧經(jīng)過臭氧發(fā)生器制成臭氧氣體后， 以臭氧為氣源通過微納米氣泡發(fā)生裝置與水混合， 很后形成氣液混合流體。臭氧在水中濃度和有效溶解效率受水溫、pH 值、臭氧量、氣液比、氣液混合方式等多因素的影響。研究者對比了微納米氣泡裝置、氣液混合泵、砂芯曝氣頭和文丘里4種氣液混合方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以微納米氣泡裝置的臭氧溶解效率 很高，如圖1 所示[10]。臭氧氣體經(jīng)過微納米氣泡發(fā)生裝置高速旋轉(zhuǎn)剪切后以微納米氣泡的形式溶解于水中， 微納米氣泡的粒徑為100納米~10 微米，增加了氣體與水的接觸面積，有利于臭氧在水體中的溶解，除此外，微納米氣泡在水體中的上升速度慢的特性， 使臭氧在水體中濃度保持更加穩(wěn)定。超聲波臭氧水清洗也能夠形成小氣泡，促進(jìn)臭氧的分散，強(qiáng)化滅菌效果。但是超聲波清洗時強(qiáng)烈的震蕩會使水溫快速升高， 臭氧在水體的溶解度降低。

        利用微納米臭氧氣泡水對果蔬進(jìn)行清洗屬于氣泡清洗方式，氣泡清洗方式對果蔬的損傷 很小，可適用于葉類蔬菜。但與傳統(tǒng)氣泡清洗不同的是，微納米氣泡的粒徑小，可以滲入果蔬交疊的細(xì)微處，將常規(guī)方法較難觸及的細(xì)微處清洗干凈，清洗效果更好。微納米氣泡臭氧水具有強(qiáng)氧化性， 不僅能夠快速殺滅蟲卵、細(xì)菌、病毒等，還能夠分解果蔬表面的農(nóng)藥殘留，保持果蔬新鮮爽口，延長果蔬的貨架期。臭氧分解后形成氧氣，在果蔬表面無殘留，是一種安全可靠的消毒方式。

        將微納米臭氧氣泡水結(jié)合進(jìn)現(xiàn)有的果蔬清洗裝置具有更好的清洗效果，如張?zhí)熘萚11]設(shè)計(jì)實(shí)施了一種微納米臭氧氣泡果蔬清洗裝置，如圖2 所示：包括第一清洗池、第二清洗池、鼓風(fēng)機(jī)、微納米氣泡發(fā)生裝置、曝氣頭、傳送帶、噴淋裝置、控制系統(tǒng)等。該套裝置首先利用空氣鼓風(fēng)機(jī)曝氣進(jìn)行大氣泡粗清洗， 然后經(jīng)傳送帶送到微納米臭氧氣泡水槽進(jìn)行微納米臭氧氣泡精清洗，實(shí)現(xiàn)果蔬、魚貝類食品的高效清洗，達(dá)到節(jié)水節(jié)能、節(jié)省人工、自動化智能化的清洗效果。結(jié)果表明：該套設(shè)備 很適宜的臭氧微納米氣泡水處理濃度和處理時間分別為1~2 毫克/升和5~8 分鐘。繩以健[12]等將微納米臭氧氣泡水清洗與光催化反應(yīng)裝置相結(jié)合，以黃瓜、白菜和韭菜為例， 探討了該套裝置對去除果蔬表面農(nóng)藥殘留的效果，并與手動清洗、普通臭氧裝置清洗的效果相比較。結(jié)果表明：在同樣清洗20 分鐘的條件下， 微納米臭氧氣泡水清洗的洗凈率均在80%以上， 明顯優(yōu)于手動清洗和普通臭氧裝置對殘余農(nóng)藥的清洗效果。

三、小結(jié)

        鮮切果蔬是生鮮食品中快速發(fā)展的一個新領(lǐng)域，而微生物污染在果蔬種植加工流通中不可避免，是影響果蔬品質(zhì)和貨架期的主要因素。清洗消毒處理是控制微生物滋生的有效手段。將微納米氣泡發(fā)生技術(shù)與臭氧發(fā)生技術(shù)相結(jié)合， 利用微納米曝氣技術(shù)使臭氧在水中高效溶解得到微納米臭氧氣泡水，能夠解決臭氧在水中溶解度不高的問題， 提高臭氧的利用率。用于果蔬的清洗消毒時，由于其微納米級氣泡的特點(diǎn)，臭氧氣泡更加容易深入果蔬的縫隙，從而提高殺菌效率，同時兼有分解農(nóng)藥殘留的作用。將微納米臭氧氣泡水的發(fā)生裝置與現(xiàn)有的清洗裝置相結(jié)合，是一種新型的氣泡式果蔬清洗消毒設(shè)備，微納米氣泡清洗過程中對果蔬損傷小， 能夠保持其株型與原質(zhì)， 而采用臭氧消毒效果好且安全無殘留，對去除殘余農(nóng)藥也有明顯的效果， 對于鮮切果蔬食品的保鮮以及食品安全的保障具有重要意義， 具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價值和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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張慧娟，薛曉莉，吳娜，楊文華，李志娟，任強(qiáng)，趙躍鋼（北京中農(nóng)天陸微納米氣泡水科技有限公司，北京100083）