臭氧保鲜在农产品中保鲜的应用

臭氧在农产品保鲜中的应用摘要：2001年美国FDA将臭氧列入可直接和食品接触的添加剂，这为臭氧在食品保鲜及加工方面的应用开辟了更加广阔的前景，也对加快臭氧在果品保鲜方面的理论研究和生产性应用提出了更加紧迫的要求。臭氧以其清洁、绿色的特点引起了科学家们的广泛关注，对其在保鲜上的应用做了大量研究。关键词：臭氧农产品采后保鲜Abstract:AmericanFDAlabeledozoneastheadditiveswhichfoodcarldirectlycontactwithin2001.Itundoubtedlypioneeredthewideforegroundinfoodpreservationandprocessing，andatthesametimeputforwardanurgentrequirementintheoreticalresearchandtheapplicationofozoneforfruitsandvegetables.Theenvironment-friendlycharacterofozonehasraisedwideconcernofscientistsandmanyresearcheshavebeendoneonit.Keywords:ozonefreshnessretainofagricultureproducts1.农产品采后常见问题农产品在采摘时，由于采摘操作的原因，会对产品造成一定的机械损伤。由于果蔬中的水分含量高，而且在采摘后以鲜活的状态运输销售，这些机械损伤给果蔬带来的影响更为显著。由于新鲜的果蔬代谢旺盛，发生机械损伤的部位很快就会为微生物的生长创造适宜的环境，进而造成果蔬的腐烂和变质。此外，由于果蔬采摘后自身产生乙烯，乙烯又反过来影响果蔬自身的代谢，造成果蔬的成熟和软化，大大缩短了保鲜期，十分不利于保藏。2.臭氧在食品中的应用发展历史臭氧具有极强的氧化性，因此最早利用其氧化性作为消毒剂，来替代水中的次氯酸等消毒剂。1839年，Schonbein发现了臭氧的杀菌效应；1907年，法国的Nicer市首先在饮用水中使用了臭氧杀菌，此后，欧洲饮用水的杀菌都用臭氧[1]。此后，臭氧的发展相对缓慢，1909年，法国德波涅冷冻工厂正式使用臭氧对冷却肉表面杀菌，取得了微生物数量显著减少的效果；1940年，美国几乎所有的冷藏蛋库都利用臭氧提高了贮藏期，以后在欧洲的一些大型冷冻厂应用臭氧于肉类、水果、鸡蛋、水产品的贮藏和酿酒工业。1953年人们发现对于食品容器的杀菌，一定压力含有臭氧的空气比二氧化硫更为有效；1956年在瑞士人们利用此原理对玻璃瓶进行消毒[2,3]。臭氧的应用转折点发生于1997年，在此前，FDA认为臭氧属于食品添加剂，在食品领域仅批准臭氧应用于瓶装水及其生产线消毒。其它食品加工方面应用臭氧须向FDA递交“食品添加剂申请”。此后，在美国食品加工业的推动下，为成功打开FDA对食品加工业广泛使用臭氧的封锁线，美国电力研究院(EPRI)组织了臭氧和食品界的科学技术专家委员会，调查并评估臭氧应用食品业的历史背景、现状与前途。EPRI专家委员会1997年得出科学结论：明确公告臭氧应用于食品加工符合GRAS(通用安全标准)。该专家委员会的报告发表在美国科学杂志上(Graham等，1997)，并在FDA备案。1997年4月，FDA修改GRAS申请程序，放弃应用臭氧前的核准，即宣布放弃对臭氧应用于食品加工业的限制。4年后，又将臭氧列入可直接和食品接触的添加剂。此后，随着市场对环保安全的新型食品保鲜剂的需求，越来越多的人开始对臭氧进行研究，臭氧氧化乙烯，延缓果实成熟，诱导抗病性和果蔬的酶活性等作用被纷纷发现，这些研究的成果也开始应用于实际生产中[4]。3.臭氧的杀菌作用臭氧有很强的氧化性，因此对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿过膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡；同时，臭氧还能使细胞活动所必要的酶失去活性，而影响其正常的生理功能。在臭氧杀菌方面的研究已经有了大量的工作，臭氧能够彻底杀灭细菌和病毒，尤其是对大肠杆菌、赤痢菌、流感病毒等特别有效，1min可去除率达99.99%[5]。将菠菜、莴苣和草莓低温贮藏在0.05~0.5L/L臭氧中7d，0.05L/L臭氧处理的果蔬，其细菌含量降低1/2~1~3而在0.5L/L条件下，则完全检测不到细菌，草莓果实上的真菌也得到有效控制[6]。喻景权等对培养液中2种植物病原菌番茄青枯病病原菌和番茄枯萎病病原菌进行臭氧处理，表明当通入臭氧后，2种病原菌的菌数均随差异处理时间的增加而明显减少。臭氧处理4min后番茄青枯病病原菌菌数降至原来的50%左右，90min后则起到了完全杀菌效果，相比之下，对番茄枯萎病病原菌的杀菌效果不及青枯病病原菌明显，50%的病原菌死亡所需时间为60min而达到全部死亡所需时间为120min[7]。4.臭氧对果蔬的代谢的抑制果蔬在采摘后会产生乙烯，乙烯能催熟果蔬，造成果蔬成熟，但是也同时使得果蔬软化，使果肉变软腐烂，不利于贮藏。由于臭氧具有很强的氧化能力，它能快速地将蔬果产生的乙烯氧化分解掉，抑制了蔬果的生理代谢活动，降低了蔬果成熟的速度，从而延长蔬果的保鲜时间。朱克花等利用臭氧水处理鲜切黄花梨的研究结果显示，贮藏中后期，臭氧处理的鲜切黄花梨释放乙烯的量显著低于非臭氧处理的[8]。鲜切果蔬是近些年来逐渐流行的初级加工果蔬，果蔬鲜切后会很快的产生品质的下降，包括蛋白质分解、可溶物含量减低、呼吸强度升高、褐变加剧等。臭氧处理鲜切果蔬后，对许多的鲜切果蔬产品都显示出了很好的代谢抑制作用。王肽等用臭氧水处理鲜切茄子，10℃贮藏条件下，臭氧水处理可以有效降低茄子多酚氧化酶的活性、抑制可溶性固形物的减少、降低呼吸强度、减少茄子质量损失，从而增强鲜切茄子的耐贮性[9]。刘路等用臭氧对杏子进行处理，结果显示，适宜浓度的臭氧延缓杏果可溶性固形物、维生素C和总酸的下降，抑制果实多酚氧化酶的活性，延长杏果的贮藏保鲜时间，其中臭氧浓度为200mg／m3的处理效果最佳[10]。徐春涛等的研究也显示，适宜浓度的臭氧水能够很好地杀灭鲜切花椰菜表面微生物，同时能较好地抑制鲜切花椰菜的蛋白质含量、呼吸强度、维生素C含量以及失重率的下降[11]。5.臭氧对果蔬的诱导作用臭氧除了能通过灭菌来达到延长果蔬保存期外，也能诱导果蔬产生一系列的反应，增强自身的抗逆性。Sarig等通过实验发现，无论是在葡萄果实接种葡枝根霉前或接种后进行O3(8mg/min,20min)处理.病原菌均能得到有效抑制。果实植保素含量明显上升，腐烂率降低，表明O3诱导了抗病性的形成[12]。Kangasjarvi等的试验结果显示，臭氧诱导多种植物的防御体系产生，从而诱导了病程相关蛋白(pathogenesisrelatedprotein，PR一蛋白)、多胺的合成以及各种抗氧化酶的生物合成，或者增强提高抗氧化酶的活性，这些生物物质都与植物抗病密切相关，因此提高了植物对病原菌的抵抗能力[13]。除了诱导抗病性外，赵钦球等报道称臭氧处理可诱导新会橙果实进入休眠状态，导致果皮气孔开度变小，气孔开口面积比对照缩小34%~49%，从而减少了失水和养分消耗[14]。郭建平等也发现，冬小麦叶片的气孔阻力随臭氧浓度的升高而增大，使得叶片内外的气体交换和物质交换受阻[15]。6.臭氧保鲜效果的影响因素及潜在破坏性不同浓度臭氧的氧化能力和稳定性是不一样的，因此臭氧浓度是影响臭氧杀菌保鲜效果的一个重要因素。Aguayo的研究表明，与(4±0.5)L/L的臭氧处理相比，7L/L的臭氧处理对鲜切西红柿表面微生物的杀灭作用更有效[16]。徐斐燕等在臭氧处理鲜切西兰花保鲜研究中也有相似的结论，即2.4mg/L臭氧水处理的鲜切西兰花的菌落总数比1.2、1.8mg/L臭氧水处理组要降低一个数量级，同时在抑制多酚氧化酶活性、保持叶绿素含量和感官品质等方面都要明显优于1.2、1.8mg/L臭氧水处理组。但是，2.4mg/L臭氧水处理的鲜切西兰花的还原糖含量也要明显低于其它处理组，可能是臭氧浓度过高对还原糖的有一定氧化作用[17]。此外，相对湿度对臭氧的分解速率有着显著的影响，因此臭氧的杀菌效果与相对湿度有着密切的关系。研究发现，在不同相对湿度的环境中臭氧的消毒效果有显著差异（p＜0.05)，增加环境的相对湿度能有效提高臭氧的消毒效果。当环境的相对湿度从40%增加到70%时，臭氧对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭作用也随之提高[18]。Tzortzakis在用臭氧处理鲜切番茄的研究中发现，相对湿度在95%时的效果最佳，该条件下有利于发挥臭氧抑制微生物的作用，还可以减少番茄的失重[19]。尽管臭氧对果蔬的贮藏保鲜有着积极的作用，但也有潜在的破坏性。例如，很多研究都表明，臭氧浓度越高，其杀菌效果也好，但随着臭氧浓度的提高，也会导致农产品细胞产生损伤，细胞膜透性增加，胞内物质外渗加剧，使得农产品品质下降。Beckerson研究认为，较高浓度的臭氧不仅提高了果蔬细胞膜的相对电导率，增加了膜透性，而且叶绿素和类胡萝素也会遭受破坏。7.展望随着人们生活水平的提高，对于绿色环保高效的食品保鲜剂的需求日益强烈，无公害、无污染的农产品市场需求量逐年递增，传统的化学保鲜剂越来越无法满足商业上的需求。O3作为保鲜剂，一方面能十分有效的杀灭微生物，且抗菌谱广；另一方面，臭氧对果蔬本身的呼吸代谢过程也有抑制作用。其本身的代谢产物绿色无污染，制取和使用的成本也相对较低，有着十分广阔的应用前景。需要注意的是，目前臭氧的研究仍然处于较初级的水平，其保鲜机理、保鲜条件、保鲜模型的研究仍然大部分处于空白层面，相关的大规模制取方法，行业标准等有待解决。这为食品行业的研究者们指明了未来的研究方向，我们相信,随着臭氧的研究逐步深入，臭氧在果蔬采后贮藏保鲜上具有的巨大应用潜力,必将得到更广阔的应用。参考文献[1]Guzel-SeydinZB,GreeneAK,SeydimAC.Useofozoneinthefoodindustry[J].Lebensmittel-WissenschaftUnd-Technologies’-FoodTechnology,2004,37(4):453~460[2]徐怀德，王云阳.食品杀菌新技术[M].北京：科学技术文献出版社，2005.106~118[3]涂顺明，邓丹霞，余小林，等.食品杀菌新技术[M]北京：中国轻工业出版社,2004.154~164[4]黄福强.臭氧杀菌设备——食品行业中的新宠［J].现代制造技术与装备,2007(5):75~76[5]王日东,郑凯,任利文.臭氧水消毒效果的试验研究.中国食用菌,1997,16(3):21~22[6]KedaA,KawaiY,EsakiK.Sterilizationofvegetablespreservedatlowtemperaturewithlowozoneconcentration.JournalofSocietyofHighTechnologyinAgriculture,1998,10:(4):237~242[7]喻景权,驹田旦.臭氧对培养液中两种植物病原菌的杀菌效果.园艺学报,1998,25(1):96~98[8]朱克花,杨震峰,陆胜民,等.臭氧处理对黄花梨果实贮藏品质和生理的影响[J].中国农业科学,2009,42(12):4315-4323.[9]王肽,谢晶.臭氧水处理对鲜切茄子保鲜效果的研究[J]．食品科技,2013(15):324—327.[10]刘路,张谦,赵晓梅.臭氧对赛买提杏贮藏保鲜的影响[J]．新疆农业科学,2010,47(4):756—760.[11]徐春涛,王瑾.不同储藏温度条件下臭氧水对鲜切花椰菜保鲜效果的研究[J]河南工业大学学报:自然科学版,2009,30(3):4l一43,74.[12]SarigP,ZahaviT,ZutkhiY.Ozoneforcon