二氧化氯气体处理对果蔬采后生理代谢及质量安全的影响

赵琪琪，胡文忠，陈 晨，刘程惠，冯 可，姜爱丽，刘思思，张艳慧

（大连民族大学生命科学学院，生物技术与资源利用教育部重点实验室，辽宁大连 116600）

二氧化氯（ClO2）是一种具有强氧化性的高效广谱杀菌剂，其有效氯含量为263%，氧化能力是Cl2的2.5倍。与传统的含氯杀菌剂（氯气、次氯酸钙、次氯酸钠等）相比，ClO2因具有更强的杀菌效果，且具有持续时间长，不发生氯的替代反应，不易产生致癌、致畸变的有机氯代产物，无毒副作用，无污染等优点[1]，已经成为世界公认理想的传统氯系消毒剂替代产品，并被世界卫生组织（WHO）列为A1级安全消毒剂。1811年，英国科学家Humphrey Davy用硫酸将氯酸钾酸化制得ClO2气体，到上世纪二十年代德国科学家Eric Schmidt发现了二氧化氯的漂白作用，1940年美国率先采用它处理饮用水，取得良好效果，之后迅速推广到全世界，1988年美国环保署（USEPA）正式将ClO2气体注册为消毒剂。2001年，美国炭疽邮件事件中，USEPA发现了ClO2气体对疑似炭疽污染的参议院办公大楼等空间污染具有良好的消毒效果，并于2004年正式将ClO2气体注册为灭菌剂[2]。国内于2006年开始研究ClO2气体对果蔬的杀菌保鲜，空间、物体表面消毒及去除甲醛污染等杀菌效果。目前已被众多国家广泛应用于食品生产、饮用水、医疗器械、室内污染、公共卫生等方面的消毒杀菌。

ClO2有液态和气态两种形式，前些年常用液态ClO2对果蔬的采后贮藏进行杀菌和保鲜处理，然而近些年的研究发现，与液态相比，气态ClO2具有更好的扩散性和穿透性，其杀菌效果更好，更安全，故更适合采后果蔬的贮藏保鲜[3]。康慧芳等[4]发现ClO2气体在显著抑制采后葡萄链格孢菌菌落生长、孢子形成及芽管伸长抑制率的同时，还可以延缓果实中丙二醛含量的积累，维持较高的抗氧化活性；Hyowon等[5]研究表明ClO2气体延缓了猕猴桃的成熟进程以及腐烂发生率和表面微生物数量。ClO2气体不仅具有广谱抑菌活性，还可以通过调节采后果蔬生理代谢失调，阻止果蔬的失水软化、成熟衰老、酶促褐变和营养品质下降，从而改善果蔬的贮藏品质。

因此，ClO2气体在果蔬贮藏保鲜和病害控制方面具有广阔的应用前景。但是目前ClO2气体对不同种类果蔬杀菌效果和生理变化的影响都不同，并且它的安全使用标准和操作规范不明确，对现场制备ClO2的设备要求高，这些问题均限制了ClO2气体在果蔬保鲜中的应用。本论文全面分析了ClO2气体在采后果蔬生理、营养和安全方面的应用情况及其目前应用的限制性因素，并对其未来的应用前景进行了展望，旨在为果蔬采后保鲜提供参考依据。

1 ClO2气体处理对果蔬采后生理变化的影响

果蔬在采后贮藏过程中容易因自身衰老和胁迫作用，诱发乙烯的产生，导致乙烯生理效应，致使果蔬的呼吸强度提高、次生代谢物质生成、膜脂代谢和能量代谢发生变化等。这些生理效应会促进果蔬器官组织的成熟衰老，对果蔬的品质、营养价值及保质期都将产生不利的影响。

1.1 乙烯代谢和呼吸代谢

采后果蔬中的乙烯含量与呼吸速率之间呈正相关，并且乙烯代谢引起的任何呼吸升高都会造成果蔬贮存物质损失并降低其贮藏品质。Guo等[6]研究表明，ClO2气体可以通过抑制1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶（ACS）和1-氨基环丙烷氧化酶（ACO）的基因（LeACS2、LeACS4和LeACO1）表达来抑制乙烯的生成。植物线粒体中有多条电子传递途径，其中最重要的是细胞色素途径（COX）和交替途径（AOX）。当果蔬逐渐衰老和受到胁迫作用时，AOX会通过消耗更多的呼吸底物，来适应自身和外界环境的变化。Xu等[7]研究表明，LeAOX1a在AOX呼吸中起主导作用，ClO2气体可通过抑制COX的呼吸作用和LeCOX1的表达，达到抑制总呼吸的作用[8]。另外，Guo等[6]，Liao等[9]还发现，AOX在诱导果蔬中活性氧（ROS）减少以增强果蔬基础防御中起关键作用，番茄经ClO2气体处理后，果实的基础防御能力得到了增强。然而，ClO2气体影响AOX途径和COX途径呼吸的因素仍不够清楚，值得进一步研究。

1.2 膜脂代谢

果蔬在贮藏过程中的机械伤害、病原菌侵染和自然衰老均会导致果蔬快速氧化应激反应，产生大量的ROS自由基，例如超氧阴离子（）、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（OH·），这些ROS一旦形成，就会引起连锁反应，从而导致ROS大量积累，引起膜脂氧化损伤，增加细胞膜的通透性并加速衰老，加速果蔬品质劣变。Warunee等[10]发现ClO2气体能够有效抑制H2O2产生，还能与已生成的H2O2发生反应生成无害的氧气和亚氯酸，从而降低H2O2的含量，减少龙眼果皮褐变并延长其货架期，同时，低浓度的H2O2还可以作为信号分子诱导激活抗氧化防御系统。细胞外H2O2是由高效的质膜烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）/超氧化物歧化酶（SOD）系统产生的，在NOX/SOD系统中，NOX将电子从细胞质烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）转移到分子O2，形成），再通过SOD将歧化为H2O2，随后，细胞外H2O2进入细胞，使细胞内H2O2水平升高，进而介导由多种非生物胁迫和某些化学处理触发的快速系统信号传导途[11]。ClO2气体处理龙眼后触发了NOX依赖的H2O2生成，从而激活了龙眼的抗氧化防御系统，使其抗氧化能力增强，同时提高了质膜烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（RbohD）和SOD的表达，减轻ROS引起的膜脂过氧化，进而减少龙眼果皮褐变并保持其贮藏品质[12]。此外，脂氧合酶（LOX）会催化膜脂过氧化的发生，ROS通过增强LOX活性，加剧果蔬膜脂过氧化程度，使膜脂过氧化产物共轭二烯和丙二醛（MDA）积累，从而导致细胞膜结构破坏或通透性增加。Warunee等[10]发现ClO2气体可以通过降低LOX活性、共轭二烯含量、MDA含量和电解质渗漏率，降低膜脂过氧化程度，维持龙眼果皮在贮藏期间的膜完整性。同时，ClO2气体还可以通过降低ROS水平来抑制LOX活性，从而降低杭白菜的MDA含量，减轻细胞膜损害程度，延缓其衰老[13]。

1.3 次生代谢物质

果蔬组织中存在着大量类黄酮、花青素和酚类物质等植物次生代谢产物，其与果蔬的色泽发育、品质和风味形成、成熟衰老、组织褐变等密切相关，同时也是果蔬中重要的抗氧化物质，是反映果蔬品质的重要指标。Jiang等[14]发现ClO2处理可以增加绿色核桃的黄酮和总酚含量，提高其贮藏过程中的还原能力和自由基清除能力。ClO2气体也可以减少蓝莓贮藏过程中花青素含量的降低[15]。但也有另一种研究表明，草莓在采收后仍生物合成了花青素，其花青素含量增加与ClO2无关[16]。此外，果蔬的胁迫作用会诱发苯丙烷类代谢途径的相关防御酶如苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）等活性的提高。PAL可以催化苯丙烷类代谢途径生成果蔬抗菌化合物如酚类物质、黄酮类物质和木质素等，POD在清除果蔬细胞内有害物质、保护酶蛋白以及木质素合成过程中起重要作用，而PPO能将酚类物质氧化为高毒性的醌类物质，迅速杀死侵入的病原菌，并抑制其生长[17]。ClO2处理可以提高厚皮甜瓜果实伤口处PAL、POD和PPO活性，使果实伤口处的总酚、类黄酮和木质素含量积累，抑制了病原菌的生长，从而有效促进厚皮甜瓜果实的采后愈伤，防止了病原菌由伤口处侵入，维持了果蔬的贮藏品质[18]。

1.4 能量代谢

随着贮藏时间延长，果蔬为了维持自身生理代谢，会消耗体内大量能量[19]，而组织能量亏缺是引起采后果蔬衰老的关键因素[20]。三磷酸腺苷（ATP）和能量电荷（EC）是反映细胞能量状态的重要指标，果蔬贮藏期间受环境胁迫和衰老因素影响会下调电子传递链（ETC）和三羧酸（TCA）循环中关键酶的基因表达水平和活性[21]，导致ATP和EC含量降低，而较高的ATP和EC水平有利于采后果蔬在贮藏期间保持良好的品质和延缓衰老[22]。线粒体三磷酸腺苷酶（ATPase），如H+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase，是位于线粒体内膜中负责合成和提供能量的稳态酶的关键，且线粒体中产能酶和ATPase的活性与ATP含量呈正相关[23]。ClO2气体不仅可以激活龙眼中NADH脱氢酶（NADH-DH）、琥珀酸脱氢酶（SDH）和细胞色素c氧化酶（CCO）等产能酶的活性，通过ETC中的泛醌循环促进电子流动，再经过氧化磷酸化为龙眼提供足够的细胞能量，显著增加了龙眼中ATP和EC含量，降低了龙眼果皮褐变，还可以通过增强质子跨线粒体膜转运和建立质子电化学梯度的能力，增强了Ca+和Mg2+从胞质溶胶向线粒体的转移能力，从而提高了龙眼线粒体ATPase（H+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase）等产能酶活性，维持了龙眼中离子平衡和线粒体完整性，并有效抑制了呼吸速率的增加，延缓龙眼的衰老[24]。

另外，ATP也可以通过TCA循环的底物水平磷酸化生成，先通过琥珀酰-CoA合成酶（SCS）催化琥珀酰-CoA和ADP转化为琥珀酸酯，琥珀酸酯再由底物水平磷酸化的方式被SDH氧化合成ATP。ClO2气体在TCA循环中激活了SCS活性，提高了琥珀酸和琥珀酰-CoA的含量，再通过底物水平磷酸化（高的SCS活性和琥珀酰-CoA的含量）以及氧化磷酸化（高的SDH活性和琥珀酸的含量）来促进ATP生成[24]。此外，氧化还原状态也是控制某些果蔬衰老的关键因素，氧化还原电位的改变，会使果蔬在不同胁迫条件下的能量产生减少，从而导致果蔬衰老[25]。细胞的氧化还原状态可以通过细胞中个别氧化还原活性分子的氧化还原状态来体现，如在呼吸作用中，氧化还原状态可以设想为氧化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）与NADH（NAD/NADH）和泛醌（Q）与泛醌（QH2）（Q/QH2）之比[26]。Athiwat等[26]研究发现ClO2气体一方面通过激活Q水平来引起QH2的变化，从而改变细胞的氧化还原状态，进而激活选择性氧化酶(AOX)途径以防止果蔬损伤，另一方面通过增加NAD水平，上调TCA循环中的关键酶异柠檬酸脱氢酶活性，从而增加NADH水平，维持细胞氧化还原状态，延长龙眼的货架期。综上，ClO2气体不仅能通过提高能量代谢相关酶活性促进和维持能量的产生，还能通过改变果蔬氧化还原状态，维持果蔬细胞膜的完整性，从而来延缓果蔬采后衰老和褐变。

2 ClO2气体处理对果蔬采后贮藏品质的影响

果蔬在采摘后，在贮藏过程中它原有已累积的有机物质会为了维持体内的各种生理代谢而消耗，最终造成果蔬的失水软化、外观品质劣变和营养品质下降。

2.1 蒸腾失水

果蔬的失重是由蒸腾失水和干物质消耗所造成的质量减少。当果蔬因蒸腾作用失去水分时，破坏了细胞膜、细胞器和酶之间的稳定性，引起果蔬生理代谢失调，导致其细胞膨压下降出现萎蔫，水解酶活性提高，使呼吸底物增加，从而进一步刺激呼吸作用，加速了果蔬细胞内贮藏物质的消耗，降低其耐贮性。ClO2气体可以通过抑制果蔬的呼吸作用，减少蒸腾失水，来降低失重率[27]。Mehmet等[28]发现在5×10−6~10×10−6mg·L−1ClO2气体浓度范围内，草莓的硬度随着ClO2气体浓度的增加而增加，因为ClO2气体处理可以诱导草莓关闭气孔，从而减缓了草莓的蒸腾失水。

2.2 软化

硬度是决定果蔬品质的重要因素。在果蔬的成熟过程中，淀粉水解酶和果胶降解酶会使构成细胞壁的肽聚糖和果胶结构发生改变，从而导致果蔬硬度下降。ClO2气体可以降低淀粉水解酶和果胶降解酶的活性，从而保持果蔬细胞壁的完整性和硬度[29]，适宜浓度的ClO2气体处理还可以提高番茄的硬度[30]。此外，乙烯也是导致果蔬在成熟过程中软化的原因之一。在果蔬的贮藏过程中，由于蛋氨酸等代谢作用会生物合成出乙烯，加速果蔬衰老，降低其耐贮性。ClO2气体处理可以通过影响乙烯生物合成基因的表达，阻止蛋氨酸合成为乙烯并破坏已经形成的乙烯，减少果蔬软化，从而延缓其衰老[31]。然而，也有一些研究表明，过高浓度的ClO2气体可能会导致果蔬细胞壁聚合物的氧化，改变细胞壁的通透性，从而导致果蔬失水软化，例如使用10 mg·L−1ClO2气体处理番茄180 s后会造成其表皮起皱[27]。

2.3 色泽

外观品质改变是影响采后果蔬商品价值的重要因素之一，采后果蔬由于自身衰老和胁迫作用，导致其组织结构和细胞空间区域化丧失，从而使PPO与酚类底物接触，诱发了酶促褐变，进而影响果蔬感官品质，缩短了货架期。ClO2气体处理可以通过氧化果蔬中PPO活性位点上的二硫键和氨基酸，抑制PPO的活性，控制果蔬褐变[32]，还可以通过抑制采后青椒叶绿素分解和类胡萝卜素合成途径相关基因的表达来延缓变红，从而延缓青椒的成熟[33]。然而也有一些研究发现，ClO2气体会加剧果蔬的褐变，如葡萄柚在经过14.5 mg·L−1的ClO2气体处理后表皮出现褐变[34]；生菜在5 mg·L−1的ClO2气体处理后叶片出现白棕色[35]；苹果在4.32 mg·L−1的ClO2气体处理后表皮出现黑点[36]，对于这些现象产生的原因值得进一步探讨。此外，高浓度的ClO2气体处理还会导致一些果蔬（如草莓、胡萝卜、生菜等）被漂白，其原因可能是ClO2气体的强氧化作用，导致果蔬中半纤维素、纤维素、木质素和叶绿素被氧化[33]。因此，在采用ClO2气体进行保鲜处理时，应该根据不同种类的果蔬，选择适宜的处理浓度和时间，以避免对果蔬的外观颜色产生不利影响，降低其商品价值。

2.4 可滴定酸、可溶性固形物和维生素C（VC）

果蔬在贮藏过程中为了维持自身的生理代谢会消耗果蔬本身贮存的营养物质，导致其商品价值逐渐下降。可滴定酸（TA）和可溶性固形物（TSS）含量是评价果蔬的新鲜程度及采后风味变化的重要指标。在储藏初期，因呼吸作用TA含量会短暂增加，随着贮藏时间的延长，一部分有机酸转化为可溶性糖，使TSS含量增加，另一部分则被呼吸作用消耗，最终导致TA含量降低，而随着生理代谢的进行，不断消耗营养物质，TSS的含量也会逐渐减少。ClO2气体可以通过抑制果蔬呼吸作用减少有机酸消耗，阻止有机酸向可溶性糖的转化，还可以通过抑制酰基辅酶A合成酶和酰基辅酶A氧化酶的合成来调节乙烯的产生，延缓果蔬的成熟衰老[29]。还有研究表明，微生物的生长也会消耗果蔬中的营养物质，例如Kambiz等[31]发现ClO2气体在显著地抑制微生物的生长后，增加了樱桃中TSS的含量。

VC的含量也是衡量果蔬营养价值的重要指标，但由于其受环境因素和采后乙烯合成消耗的影响，VC在贮藏过程中会下降。ClO2气体可以通过抑制芒果呼吸以及乙烯的产生，减缓VC含量的下降[29]，这与甄凤元等[13]以ClO2气体处理杭白菜中的研究一致。此外，ClO2气体具有强氧化性，高浓度ClO2气体会加剧VC的氧化程度，从而降低VC含量，如薛敏等[37]以ClO2气体处理猕猴桃后发现12.5 mg·L−1处理组中VC含量显著低于未处理组和2.5 mg·L−1处理组。因此，应根据果蔬品种选择适宜浓度的ClO2气体进行处理。

3 ClO2气体对果蔬采后微生物病害的影响

果蔬在田间时，由于其生命力旺盛对微生物的抵抗能力较强，微生物入侵果蔬后处于潜伏状态。而在采收贮藏过程中，因机械和胁迫作用，果蔬对微生物的抵抗能力逐渐降低，并给微生物提供了有利的生存条件，从而促进微生物的繁殖，导致果蔬产生病害或腐烂。

3.1 ClO2的杀菌机理

ClO2气体是一种水溶性强氧化剂，其氧化能力与其结构特征有关，ClO2分子有19个价电子和一个不成对的价电子，以单体自由基的形式存在，而自由基本身具有很强的氧化特性，因此ClO2具有很强的氧化能力，其氧化能力是氯（Cl2）的2.5倍，而且受pH和有机物的影响较小。ClO2的杀菌机理主要有：一方面，ClO2很容易穿透微生物细胞膜，与细胞膜中的含氧化合物和蛋白质发生反应，进而导致它的细胞膜造成非特异性氧化损伤，破坏它的细胞代谢，以达到杀菌的效果[32]。另一个方面，ClO2还可以与细菌及其它微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应，破坏氨基酸分解，从而影响微生物的蛋白质合成和微生物代谢，最终导致其死亡[38]。与非氧化性消毒剂相比，ClO2在短暂的有效接触时间内就能达到杀菌效果，因为它的强氧化作用使得大多数微生物不能对其产生抗性，极大地降低了果蔬采后的腐烂率。

3.2 ClO2气体对果蔬上致腐微生物的影响

致腐微生物的侵染是引起果蔬采后病害的主要原因之一，一方面其会影响果蔬贮运质量、缩短贮藏期和货架期、造成腐烂和损失；另一方面一些微生物在侵染过程中还会产生毒素，对人体健康产生潜在的危害。许多研究表明，ClO2气体对果蔬中致腐微生物有很好的杀菌作用，作用效果见表1。

由表1可见，ClO2气体不仅对采后果蔬的软腐欧文氏菌、酸热脂环酸芽孢杆菌、耐冷菌、铜绿假单胞菌、需氧性细菌和乳酸菌等具有很好的杀菌效果，同时对酵母菌、霉菌、链格孢和匐柄霉等真菌也有很好的杀菌作用。ClO2气体对于同种果蔬上的细菌和真菌的杀菌效果不同，如在马铃薯上的软腐欧文氏菌用较低浓度ClO2气体处理就可以达到很好的杀菌效果[39]，而对于其表面上的酵母菌和霉菌则需ClO2气体浓度达到16 mg·L−1以上才能有较好的杀菌效果[42]，说明同种果蔬上的不同微生物对ClO2气体的耐受性是不同的。但是，采用高浓度ClO2气体处理可对果蔬上的细菌和真菌都达到很好的杀菌效果，如用高浓度的ClO2气体（16~40 mg·L−1）处理对马铃薯表面上的细菌和真菌达到很好的杀菌效果[42]。此外，ClO2气体对于不同种类果蔬上的相同菌具有不同的杀菌效果，如在相同ClO2气体浓度下处理苹果、洋葱上的酵母菌和霉菌，其杀菌效果在苹果上相对好于洋葱[43]。ClO2气体对真菌孢子也有很好的杀菌作用，如ClO2气体可以完全抑制罗姆番茄上的链球菌和匐柄霉这两种孢子的萌发[44]。Fu等[45]研究表明，ClO2气体可以有效控制青椒和冬枣灰葡萄孢菌的发生，主要原因是ClO2气体可以抑制灰葡萄孢菌孢子萌发、改变其菌丝形态和破坏质膜，且抑制效果与处理浓度呈正比。Lee等[46]发现ClO2气体可以通过控制尖孢镰刀菌的生长，有效抑制甘薯上真菌种群和尖孢镰刀菌的感染。此外，ClO2还可以通过破坏真菌毒素的结构，降低真菌毒素的产生，如ClO2处理可以显著降低苹果汁和马铃薯葡萄糖肉汤培养基中展青霉素的产生[47]。由此可见，ClO2气体对果蔬上的致腐微生物具有很好的杀菌效果，在果蔬的贮藏防腐方面也有很好的应用前景，但是在ClO2气体实际应用时，应根据不同种类的果蔬、目标菌的自身特性及其对ClO2气体的耐受性来确定ClO2气体的最佳浓度。

表 1 ClO2气体对果蔬致腐微生物的影响Table 1 Effects of ClO2 gas on microorganisms causing rot in fruits and vegetables

3.3 ClO2气体对果蔬上致病微生物的影响

据世界卫生组织统计，世界每年食源性病例多达数十亿，其中有220万人因此而丧生。近年来，有关果蔬受到食源性致病菌侵染并引发食物中毒的事件时有报道，目前已将大肠杆菌O157:H7（E.coliO157:H7）、沙门氏菌（Salmonella）、单核细胞性李斯特菌（L.monocytogenes）、志贺氏杆菌（Shigella）及金黄色葡萄球菌（S.aureus）列为重要的食源性致病菌[48]。因此，为保障食品安全及人们生命健康，对果蔬进行有效的杀菌处理具有着重要意义。目前，应用ClO2气体来杀灭果蔬上致病微生物的研究较多，如表2所示。

由表2可见，对于大多数表面光滑的果蔬来说，ClO2气体对其表面的致病菌都显示出极好的杀菌效果，而对于表面不光滑的水果或叶菜类的蔬菜来说，ClO2气体对这些致病菌的杀菌效果相对较差，如ClO2气体几乎可以将苹果表面上的大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌、沙门氏菌全部杀死[49]，但却不能将草莓表面的三种食源性病源菌完全杀死[54]。ClO2气体对同一果蔬的不同部位的杀菌效果也不同，如以ClO2气体对蓝莓的表皮、花萼组织和茎疤组织等不同部位进行处理[53]，结果表明，该处理对接种在蓝莓表皮的沙门氏菌致死率显著高于花萼组织和茎疤组织上的，这是由于ClO2作用在蓝莓表皮的有效面积比花萼和茎疤组织的有效面积更大，因此蓝莓表皮上的沙门氏菌更容易被ClO2杀死。另外，ClO2气体的处理浓度、处理时间和处理环境（相对湿度和温度）也会对它的杀菌效果产生影响[62]。ClO2气体浓度是影响杀菌效果的重要原因之一，通常情况下ClO2气体处理的浓度越高，其杀菌效果越好，如在相同的环境条件下，较高浓度的ClO2气体对受伤青椒表面的大肠杆菌O157:H7比较低浓度处理减少得更多[56]，但较高浓度ClO2气体也可能会影响果蔬的外观品质（开裂或漂白）。处理时间是影响ClO2气体杀菌效果的另外一个主要因素，如在相同的处理环境和浓度条件下，随着ClO2气体处理时间越长，对卷心菜上的沙门氏菌、大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌菌数的减少也更多[43]。相对湿度也是影响ClO2气体杀菌效果的重要因素之一[62]，如随着ClO2气体处理环境中相对湿度越高对番茄上的沙门氏菌、单增李斯特菌、大肠杆菌O157:H7的杀菌效果越好[59]。但是对于处理温度来说，Sang-Hyun等[60]研究发现，在低温条件下ClO2气体杀菌效果更好，而Siriyupa等[61]却发现常温条件下杀菌效果更好。综上，ClO2气体对果蔬上致病微生物具有很好的杀菌效果，同时也为冷藏浆果行业提供一种有效的保鲜方法。

表 2 ClO2气体对果蔬致病微生物的影响Table 2 Effects of ClO2 gas on pathogenic microorganisms in fruits and vegetables

4 ClO2气体处理在采后果蔬中的应用限制

ClO2气体如何安全使用，且ClO2气体处理果蔬后是否会有残留、对人体是否有害一直是食品安全领域关注的问题。

4.1 ClO2气体的爆炸风险

袁宏甦等[63]研究表明，ClO2气体在实际生产和使用过程中易因操作或处理不当发生爆炸，其爆炸风险随着它的浓度增加而变大。研究发现，ClO2气体在空气中体积浓度超过10%容易引起爆炸，但当其体积比低于9.5%是安全的，且ClO2气体浓度检测器的应用可以实时监测及控制气体浓度，保证其在安全范围内[64]。此外，爆炸压力也随着ClO2气体浓度增加而增大，贺启环[65]研究表明，通过使用配有防爆泄压装置的ClO2发生器来生产ClO2，可以有效控制ClO2使用过程中的爆炸风险。

4.2 ClO2气体的残留性和衍生物

2004年FDA将ClO2批准为果蔬杀菌剂，并规定，0.1×10−6mg·L−1的ClO2气体的接触限值为8 h或0.3×10−6mg·L−1可接触15 min[66]。但是目前国内还没有关于ClO2气体处理果蔬安全使用的国家标准和行业标准。一些研究针对ClO2气体处理后在果蔬中的残留问题进行分析，结果表明ClO2残留性会随着其处理时间和浓度的增加而增加，但同时ClO2也会随着时间自然消散[42]，且无论是ClO2气体还是其水溶液均不会在果蔬中造成持久的化学残留物（ClO2、ClO2−和ClO3−）[32]。

Smith等[67]虽然在ClO2气体处理的西红柿和哈密瓜中发现了氯酸盐残留物，但其残留量均低于LC-MS/MS定量限值，且处理组的残留量和对照组之间没有显著差异，可以达到食用级别。此外，ClO2还可以有效去除果蔬中的农药残留，且不造成任何氯化副产品生成[68]。国际法规21 CFR 173.300规定，ClO2气体对果蔬进行消毒后，要求使用饮用水进行清洗，以确保果蔬表面没有残留问题，以供消费者安全食用[42]。由此可见，在正确的操作规范下，ClO2气体是一种安全高效的果蔬杀菌保鲜剂。

5 展望

ClO2气体是一种安全、高效的杀菌剂，可用于减少果蔬采后损失和增强食品安全。目前，虽然对ClO2气体在采后果蔬杀菌及保鲜方面的应用研究较多，但仍有许多问题亟待解决：虽然ClO2气体抑制了PPO活性，但仍造成某些果蔬褐变，其原因尚不明确；ClO2气体对果蔬中AOX和COX呼吸途径的作用原理还不清楚；缺乏ClO2气体在果蔬采后杀菌保鲜过程中的安全使用标准及应用操作规范；不同种类果蔬对ClO2气体的耐受性的研究不够全面；相对于传统杀菌保鲜剂，ClO2气体应用设备成本较高。随着未来这些问题的逐步解决，可以有效地提高ClO2气体在果蔬杀菌保鲜方面的应用价值，同时也为果蔬保鲜技术领域的研究提供新的思路。