试论应用在食品工业中的臭氧消毒灭菌技术

2023-09-20周芹

食品安全导刊 2023年9期

周芹

（沂源县大张庄中心卫生院，山东淄博 256100）

在食品工业中，常见的杀菌方式包括超高压杀菌、低温杀菌、巴氏杀菌、臭氧杀菌、微波杀菌和紫外线杀菌等多种杀菌形式。由于作用原理不同，这些杀菌方式都存在着各自的优势及缺陷。臭氧杀菌以其高效、成本低廉以及安全性强等优点，快速成为食品工业中的研究重点。但是要保障臭氧消毒灭菌的效果，不仅需要了解臭氧杀菌的优势，还需要结合其作用原理，掌握其应用的要点以及注意事项。

1 臭氧消毒灭菌技术概述

1.1 臭氧消毒灭菌技术原理

臭氧属于强氧化剂，在细菌遇到臭氧时会发生生物化学氧化反应，通过破坏细菌的组织、DNA、RNA 等，引发细菌的畸变、代谢受损等，最终导致细菌的死亡，达到灭菌效果。臭氧对霉菌、细菌、病毒等都具有较强的消杀能力。在使用臭氧进行杀菌时，不仅能使用臭氧气体直接进行杀菌，还能将其融入水中，形成臭氧水，用臭氧水进行消毒灭菌。在使用臭氧水进行杀毒灭菌时，细菌不仅会与臭氧反应，还会与化学反应下生成的羟基发生反应，进一步加快消毒灭菌的速度[1]。

1.2 臭氧消毒灭菌技术的优势

臭氧消毒灭菌技术相较于其他消毒灭菌技术具有一定的优势，包括经济性、高洁净性、便携性以及高效性等。其中经济性体现在臭氧不仅制造工艺简单，而且臭氧的制造原料也相对简单，应用成本较低，能够大范围推广使用。臭氧的高洁净性体现在臭氧在作用的过程中，会最终分解成氧，且不会释放其他有害气体，不会引发二次污染，因此被称为高洁净消毒技术。臭氧的便携性体现在消毒方式很便携，无论是臭氧水的浸泡，还是封闭空间内的臭氧熏蒸，操作都极其简单。尤其是随着技术的发展，智能控制等技术已被应用于臭氧消毒灭菌技术上，进一步提高了臭氧的便携性。臭氧的高效性是指臭氧的消毒杀菌效果极好，杀菌率高，消毒杀菌的速度也相对较快。这4 个特性促使臭氧消毒灭菌技术受到食品工业的普遍欢迎。

1.3 臭氧消毒灭菌技术效果的影响因素

在应用臭氧消毒灭菌技术时，许多因素都会对消毒灭菌效果产生影响，包括臭氧浓度、pH 值、温度以及微生物种类等。例如，在相对湿度上，要保证臭氧消毒灭菌技术的效果，相对湿度需要≥45%，而在温度恒定的情况下，在60%≤相对湿度≤90%时，消毒灭菌效果与湿度成正比关系，会随着湿度的上升消毒灭菌能力逐渐增强。臭氧消毒对浓度的要求较高，在浓度≤0.2 mg·L-1的情况下，几乎无消毒杀菌效果。而对于不同的细菌，在消毒杀菌上，温度以及浓度需求又存在着显著的差异性。

1.4 臭氧消毒灭菌技术对人体的影响

通常情况下，臭氧消毒都会在无人的情况下进行，这是因为臭氧会对人体产生一定的影响，会刺激呼吸道。尤其是在臭氧浓度较高，在浓度≥0.5 mg·L-1的情况下，可能引起人咳嗽；在浓度过高时，可能导致人呼吸困难，甚至对人的生命安全产生严重影响[2]。

2 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的应用现状

2.1 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的主要应用路径

当前，臭氧消毒灭菌技术已经在食品工业中得到了普遍应用，包括对器具的消毒灭菌、对食品的消毒灭菌、对环境的消毒灭菌等。臭氧消毒灭菌技术在这些方面的应用充分体现了臭氧消毒灭菌技术的优势。

2.1.1 器具消毒灭菌

臭氧灭菌消毒技术已经被广泛应用于食品工业的器具消毒上。器具大到食品加工的设施设备，如食品加工车间、食品存放冷库、食品加工器械，小到食品调料、水传送管道、容器、保障以及操作工具等。在对大型设备进行消毒时，多数会以臭氧的形式进行封闭式消毒杀菌，通过调控温度、湿度等保障消杀效果。而对于小型的器具，部分食品加工工厂会采用臭氧水的方式，以冲刷、浸泡的方式进行消毒。尤其是对于管道类设备，由于内部洗刷难度很大，通过用臭氧水进行冲刷，能够有效杀灭残留的细菌病毒，保障消毒杀菌效果。在南方地区，食品包装袋很容易在潮湿的环境中滋生细菌，因此也会采用臭氧，以熏蒸的方式进行消毒，避免由于食品包装袋存在细菌，对食品本身产生影响[3]。

2.1.2 食品消毒灭菌

臭氧消毒灭菌技术在食品消毒上也已经得到了普遍应用，其包括对生食材的消毒、对加工过的熟制食材的消毒。据统计，对于食材的消毒，臭氧消毒及杀菌率能够达到90%以上，杀菌效果极好，而在使用臭氧水浸泡，或通过调整温度及湿度进行系统消毒杀菌的情况下，细菌的杀灭率能够达到99%以上。另外，在食品保鲜方面，臭氧消毒灭菌技术也得到了一定的应用。研究表明，细菌等微生物大量繁殖会加快水果蔬菜等的腐败速度，影响食品的品质。通过应用臭氧消毒灭菌技术，在不具有新细菌侵袭的情况下，蔬菜水果等的腐败变质速度会随之下降。臭氧对水果蔬菜保鲜的作用原理不止于此，臭氧还能与水果释放的乙烯作用，影响水果蔬菜的新陈代谢，从而减慢水果蔬菜的腐败速度。饮料果汁等直接用到饮用水的食品产业，一旦水受到污染，就会引发严重的食品安全问题。因此在食品加工工厂，会采用臭氧进行杀菌，而臭氧对金黄色葡萄球菌等一系列病原菌有很好的灭活作用，其杀菌效果能够达到99.99%以上[4]。

2.1.3 环境消毒灭菌

部分产品对生产环境的要求极高，一旦发生消毒杀菌不彻底的情况，就会对产品产生极大的影响，如酸奶的加工、牛奶的加工等。许多生产工艺甚至需要在完全无菌的条件下进行，因此对环境进行消毒也十分重要。传统的消毒方式存在一定的弊端，如紫外线在消毒的过程中可能存在一定的死角，造成消毒杀菌不彻底。因此臭氧的优势又在环境消毒中得到了体现，臭氧能够保障消毒的全面性，从而保障消毒效果。另外，臭氧对环境的消毒并不限于加工环境的消毒，对于水产类食品加工产业，臭氧也能够起到杀菌保鲜的效果。如用臭氧冰保存虾类水产品，相较于普通冰的保鲜效果更好，能够延长保鲜期，保证海鲜产品的口感，并且能杀死部分海产品携带的细菌，避免对人体造成伤害[5]。

2.2 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的应用问题

2.2.1 用量控制严格

由于臭氧的作用机制，其在应用于食品消毒灭菌时基本不会对食品产生影响，不会影响食品的安全性，但需要控制臭氧的用量，在用量超标的情况下，如果臭氧与溴化物发生反应，可能生成对人体有害的物质。在应用臭氧进行消毒的过程中，也需要严格控制臭氧的使用量，臭氧对人体具有一定的刺激作用，在浓度过高时，不仅会引起呼吸系统的病症，还可能导致人头疼、心律过速等，威胁到人的生命安全。

2.2.2 广泛应用问题

以水消毒为例，我国普遍采用氯化消毒的方式，与氯化消毒相比，臭氧消毒的成本更高。臭氧在消毒的过程中会腐蚀水管，缩短水管使用寿命。因此在广泛应用上，使用者会考虑到如何降低臭氧对消毒设施的影响，而更换新材料、应用新技术等又会导致臭氧消毒应用难度增大、应用成本上涨，进而提升臭氧消毒灭菌技术广泛应用的难度[6]。

3 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的应用前景分析

3.1 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的应用体系逐渐完善

当前，臭氧消毒灭菌技术已经较为成熟，在食品工业中得到了广泛应用，因此技术应用体系逐渐完善，食品类企业逐渐形成了臭氧消毒灭菌技术应用体系，能够结合自身的产业形式、产品特点，快速找到臭氧的合适应用方法以及应用要点。随着臭氧制造以及控制等相关技术的进一步完善，臭氧消毒灭菌技术也将得到进一步应用[7-9]。

3.2 臭氧消毒灭菌技术在食品工业中将得到进一步创新应用

尽管臭氧消毒灭菌技术已经在食品工业中得到了一定的应用，但仍有巨大的创新应用空间。近年来，臭氧蔬菜消毒柜、消毒机等在社会层面的应用促使人们对臭氧消毒灭菌技术产生了更全面的认识，并且也打开了臭氧消毒灭菌技术在食品工业中的应用新视野。在未来，通过将臭氧消毒灭菌技术与现代技术，如智能技术、物联网技术等进行组合设计，将进一步提高杀菌效果，丰富臭氧消毒灭菌技术功能。通过智能控制全方位自动控温、控湿、控量严格查杀，检测查杀效果，多功能协作调控，系统了解臭氧杀菌情况，找出影响臭氧灭菌的因素，并进行改进等，能够有效保障臭氧消毒灭菌效果，促进臭氧消毒灭菌技术的进一步发展[10-11]。