二氧化氯氣體處理對果蔬采后生理代謝及質量安全的影響

趙琪琪，胡文忠，陳 晨，劉程惠，馮 可，姜愛麗，劉思思，張艷慧

（大連民族大學生命科學學院，生物技術與資源利用教育部重點實驗室，遼寧大連 116600）

二氧化氯（ClO2）是一種具有強氧化性的高效廣譜殺菌劑，其有效氯含量為263%，氧化能力是Cl2的2.5倍。與傳統的含氯殺菌劑（氯氣、次氯酸鈣、次氯酸鈉等）相比，ClO2因具有更強的殺菌效果，且具有持續時間長，不發生氯的替代反應，不易產生致癌、致畸變的有機氯代產物，無毒副作用，無污染等優點[1]，已經成為世界公認理想的傳統氯系消毒劑替代產品，并被世界衛生組織（WHO）列為A1級安全消毒劑。1811年，英國科學家Humphrey Davy用硫酸將氯酸鉀酸化制得ClO2氣體，到上世紀二十年代德國科學家Eric Schmidt發現了二氧化氯的漂白作用，1940年美國率先采用它處理飲用水，取得良好效果，之后迅速推廣到全世界，1988年美國環保署（USEPA）正式將ClO2氣體注冊為消毒劑。2001年，美國炭疽郵件事件中，USEPA發現了ClO2氣體對疑似炭疽污染的參議院辦公大樓等空間污染具有良好的消毒效果，并于2004年正式將ClO2氣體注冊為滅菌劑[2]。國內于2006年開始研究ClO2氣體對果蔬的殺菌保鮮，空間、物體表面消毒及去除甲醛污染等殺菌效果。目前已被眾多國家廣泛應用于食品生產、飲用水、醫療器械、室內污染、公共衛生等方面的消毒殺菌。

ClO2有液態和氣態兩種形式，前些年常用液態ClO2對果蔬的采后貯藏進行殺菌和保鮮處理，然而近些年的研究發現，與液態相比，氣態ClO2具有更好的擴散性和穿透性，其殺菌效果更好，更安全，故更適合采后果蔬的貯藏保鮮[3]。康慧芳等[4]發現ClO2氣體在顯著抑制采后葡萄鏈格孢菌菌落生長、孢子形成及芽管伸長抑制率的同時，還可以延緩果實中丙二醛含量的積累，維持較高的抗氧化活性；Hyowon等[5]研究表明ClO2氣體延緩了獼猴桃的成熟進程以及腐爛發生率和表面微生物數量。ClO2氣體不僅具有廣譜抑菌活性，還可以通過調節采后果蔬生理代謝失調，阻止果蔬的失水軟化、成熟衰老、酶促褐變和營養品質下降，從而改善果蔬的貯藏品質。

因此，ClO2氣體在果蔬貯藏保鮮和病害控制方面具有廣闊的應用前景。但是目前ClO2氣體對不同種類果蔬殺菌效果和生理變化的影響都不同，并且它的安全使用標準和操作規范不明確，對現場制備ClO2的設備要求高，這些問題均限制了ClO2氣體在果蔬保鮮中的應用。本論文全面分析了ClO2氣體在采后果蔬生理、營養和安全方面的應用情況及其目前應用的限制性因素，并對其未來的應用前景進行了展望，旨在為果蔬采后保鮮提供參考依據。

1 ClO2氣體處理對果蔬采后生理變化的影響

果蔬在采后貯藏過程中容易因自身衰老和脅迫作用，誘發乙烯的產生，導致乙烯生理效應，致使果蔬的呼吸強度提高、次生代謝物質生成、膜脂代謝和能量代謝發生變化等。這些生理效應會促進果蔬器官組織的成熟衰老，對果蔬的品質、營養價值及保質期都將產生不利的影響。

1.1 乙烯代謝和呼吸代謝

采后果蔬中的乙烯含量與呼吸速率之間呈正相關，并且乙烯代謝引起的任何呼吸升高都會造成果蔬貯存物質損失并降低其貯藏品質。Guo等[6]研究表明，ClO2氣體可以通過抑制1-氨基環丙烷-1-羧酸合酶（ACS）和1-氨基環丙烷氧化酶（ACO）的基因（LeACS2、LeACS4和LeACO1）表達來抑制乙烯的生成。植物線粒體中有多條電子傳遞途徑，其中最重要的是細胞色素途徑（COX）和交替途徑（AOX）。當果蔬逐漸衰老和受到脅迫作用時，AOX會通過消耗更多的呼吸底物，來適應自身和外界環境的變化。Xu等[7]研究表明，LeAOX1a在AOX呼吸中起主導作用，ClO2氣體可通過抑制COX的呼吸作用和LeCOX1的表達，達到抑制總呼吸的作用[8]。另外，Guo等[6]，Liao等[9]還發現，AOX在誘導果蔬中活性氧（ROS）減少以增強果蔬基礎防御中起關鍵作用，番茄經ClO2氣體處理后，果實的基礎防御能力得到了增強。然而，ClO2氣體影響AOX途徑和COX途徑呼吸的因素仍不夠清楚，值得進一步研究。

1.2 膜脂代謝

果蔬在貯藏過程中的機械傷害、病原菌侵染和自然衰老均會導致果蔬快速氧化應激反應，產生大量的ROS自由基，例如超氧陰離子（）、過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（OH·），這些ROS一旦形成，就會引起連鎖反應，從而導致ROS大量積累，引起膜脂氧化損傷，增加細胞膜的通透性并加速衰老，加速果蔬品質劣變。Warunee等[10]發現ClO2氣體能夠有效抑制H2O2產生，還能與已生成的H2O2發生反應生成無害的氧氣和亞氯酸，從而降低H2O2的含量，減少龍眼果皮褐變并延長其貨架期，同時，低濃度的H2O2還可以作為信號分子誘導激活抗氧化防御系統。細胞外H2O2是由高效的質膜煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NOX）/超氧化物歧化酶（SOD）系統產生的，在NOX/SOD系統中，NOX將電子從細胞質煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）轉移到分子O2，形成），再通過SOD將歧化為H2O2，隨后，細胞外H2O2進入細胞，使細胞內H2O2水平升高，進而介導由多種非生物脅迫和某些化學處理觸發的快速系統信號傳導途[11]。ClO2氣體處理龍眼后觸發了NOX依賴的H2O2生成，從而激活了龍眼的抗氧化防御系統，使其抗氧化能力增強，同時提高了質膜煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（RbohD）和SOD的表達，減輕ROS引起的膜脂過氧化，進而減少龍眼果皮褐變并保持其貯藏品質[12]。此外，脂氧合酶（LOX）會催化膜脂過氧化的發生，ROS通過增強LOX活性，加劇果蔬膜脂過氧化程度，使膜脂過氧化產物共軛二烯和丙二醛（MDA）積累，從而導致細胞膜結構破壞或通透性增加。Warunee等[10]發現ClO2氣體可以通過降低LOX活性、共軛二烯含量、MDA含量和電解質滲漏率，降低膜脂過氧化程度，維持龍眼果皮在貯藏期間的膜完整性。同時，ClO2氣體還可以通過降低ROS水平來抑制LOX活性，從而降低杭白菜的MDA含量，減輕細胞膜損害程度，延緩其衰老[13]。

1.3 次生代謝物質

果蔬組織中存在著大量類黃酮、花青素和酚類物質等植物次生代謝產物，其與果蔬的色澤發育、品質和風味形成、成熟衰老、組織褐變等密切相關，同時也是果蔬中重要的抗氧化物質，是反映果蔬品質的重要指標。Jiang等[14]發現ClO2處理可以增加綠色核桃的黃酮和總酚含量，提高其貯藏過程中的還原能力和自由基清除能力。ClO2氣體也可以減少藍莓貯藏過程中花青素含量的降低[15]。但也有另一種研究表明，草莓在采收后仍生物合成了花青素，其花青素含量增加與ClO2無關[16]。此外，果蔬的脅迫作用會誘發苯丙烷類代謝途徑的相關防御酶如苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）等活性的提高。PAL可以催化苯丙烷類代謝途徑生成果蔬抗菌化合物如酚類物質、黃酮類物質和木質素等，POD在清除果蔬細胞內有害物質、保護酶蛋白以及木質素合成過程中起重要作用，而PPO能將酚類物質氧化為高毒性的醌類物質，迅速殺死侵入的病原菌，并抑制其生長[17]。ClO2處理可以提高厚皮甜瓜果實傷口處PAL、POD和PPO活性，使果實傷口處的總酚、類黃酮和木質素含量積累，抑制了病原菌的生長，從而有效促進厚皮甜瓜果實的采后愈傷，防止了病原菌由傷口處侵入，維持了果蔬的貯藏品質[18]。

1.4 能量代謝

隨著貯藏時間延長，果蔬為了維持自身生理代謝，會消耗體內大量能量[19]，而組織能量虧缺是引起采后果蔬衰老的關鍵因素[20]。三磷酸腺苷（ATP）和能量電荷（EC）是反映細胞能量狀態的重要指標，果蔬貯藏期間受環境脅迫和衰老因素影響會下調電子傳遞鏈（ETC）和三羧酸（TCA）循環中關鍵酶的基因表達水平和活性[21]，導致ATP和EC含量降低，而較高的ATP和EC水平有利于采后果蔬在貯藏期間保持良好的品質和延緩衰老[22]。線粒體三磷酸腺苷酶（ATPase），如H+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase，是位于線粒體內膜中負責合成和提供能量的穩態酶的關鍵，且線粒體中產能酶和ATPase的活性與ATP含量呈正相關[23]。ClO2氣體不僅可以激活龍眼中NADH脫氫酶（NADH-DH）、琥珀酸脫氫酶（SDH）和細胞色素c氧化酶（CCO）等產能酶的活性，通過ETC中的泛醌循環促進電子流動，再經過氧化磷酸化為龍眼提供足夠的細胞能量，顯著增加了龍眼中ATP和EC含量，降低了龍眼果皮褐變，還可以通過增強質子跨線粒體膜轉運和建立質子電化學梯度的能力，增強了Ca+和Mg2+從胞質溶膠向線粒體的轉移能力，從而提高了龍眼線粒體ATPase（H+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase）等產能酶活性，維持了龍眼中離子平衡和線粒體完整性，并有效抑制了呼吸速率的增加，延緩龍眼的衰老[24]。

另外，ATP也可以通過TCA循環的底物水平磷酸化生成，先通過琥珀酰-CoA合成酶（SCS）催化琥珀酰-CoA和ADP轉化為琥珀酸酯，琥珀酸酯再由底物水平磷酸化的方式被SDH氧化合成ATP。ClO2氣體在TCA循環中激活了SCS活性，提高了琥珀酸和琥珀酰-CoA的含量，再通過底物水平磷酸化（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）來促進ATP生成[24]。此外，氧化還原狀態也是控制某些果蔬衰老的關鍵因素，氧化還原電位的改變，會使果蔬在不同脅迫條件下的能量產生減少，從而導致果蔬衰老[25]。細胞的氧化還原狀態可以通過細胞中個別氧化還原活性分子的氧化還原狀態來體現，如在呼吸作用中，氧化還原狀態可以設想為氧化煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）與NADH（NAD/NADH）和泛醌（Q）與泛醌（QH2）（Q/QH2）之比[26]。Athiwat等[26]研究發現ClO2氣體一方面通過激活Q水平來引起QH2的變化，從而改變細胞的氧化還原狀態，進而激活選擇性氧化酶(AOX)途徑以防止果蔬損傷，另一方面通過增加NAD水平，上調TCA循環中的關鍵酶異檸檬酸脫氫酶活性，從而增加NADH水平，維持細胞氧化還原狀態，延長龍眼的貨架期。綜上，ClO2氣體不僅能通過提高能量代謝相關酶活性促進和維持能量的產生，還能通過改變果蔬氧化還原狀態，維持果蔬細胞膜的完整性，從而來延緩果蔬采后衰老和褐變。

2 ClO2氣體處理對果蔬采后貯藏品質的影響

果蔬在采摘后，在貯藏過程中它原有已累積的有機物質會為了維持體內的各種生理代謝而消耗，最終造成果蔬的失水軟化、外觀品質劣變和營養品質下降。

2.1 蒸騰失水

果蔬的失重是由蒸騰失水和干物質消耗所造成的質量減少。當果蔬因蒸騰作用失去水分時，破壞了細胞膜、細胞器和酶之間的穩定性，引起果蔬生理代謝失調，導致其細胞膨壓下降出現萎蔫，水解酶活性提高，使呼吸底物增加，從而進一步刺激呼吸作用，加速了果蔬細胞內貯藏物質的消耗，降低其耐貯性。ClO2氣體可以通過抑制果蔬的呼吸作用，減少蒸騰失水，來降低失重率[27]。Mehmet等[28]發現在5×10?6~10×10?6mg·L?1ClO2氣體濃度范圍內，草莓的硬度隨著ClO2氣體濃度的增加而增加，因為ClO2氣體處理可以誘導草莓關閉氣孔，從而減緩了草莓的蒸騰失水。

2.2 軟化

硬度是決定果蔬品質的重要因素。在果蔬的成熟過程中，淀粉水解酶和果膠降解酶會使構成細胞壁的肽聚糖和果膠結構發生改變，從而導致果蔬硬度下降。ClO2氣體可以降低淀粉水解酶和果膠降解酶的活性，從而保持果蔬細胞壁的完整性和硬度[29]，適宜濃度的ClO2氣體處理還可以提高番茄的硬度[30]。此外，乙烯也是導致果蔬在成熟過程中軟化的原因之一。在果蔬的貯藏過程中，由于蛋氨酸等代謝作用會生物合成出乙烯，加速果蔬衰老，降低其耐貯性。ClO2氣體處理可以通過影響乙烯生物合成基因的表達，阻止蛋氨酸合成為乙烯并破壞已經形成的乙烯，減少果蔬軟化，從而延緩其衰老[31]。然而，也有一些研究表明，過高濃度的ClO2氣體可能會導致果蔬細胞壁聚合物的氧化，改變細胞壁的通透性，從而導致果蔬失水軟化，例如使用10 mg·L?1ClO2氣體處理番茄180 s后會造成其表皮起皺[27]。

2.3 色澤

外觀品質改變是影響采后果蔬商品價值的重要因素之一，采后果蔬由于自身衰老和脅迫作用，導致其組織結構和細胞空間區域化喪失，從而使PPO與酚類底物接觸，誘發了酶促褐變，進而影響果蔬感官品質，縮短了貨架期。ClO2氣體處理可以通過氧化果蔬中PPO活性位點上的二硫鍵和氨基酸，抑制PPO的活性，控制果蔬褐變[32]，還可以通過抑制采后青椒葉綠素分解和類胡蘿卜素合成途徑相關基因的表達來延緩變紅，從而延緩青椒的成熟[33]。然而也有一些研究發現，ClO2氣體會加劇果蔬的褐變，如葡萄柚在經過14.5 mg·L?1的ClO2氣體處理后表皮出現褐變[34]；生菜在5 mg·L?1的ClO2氣體處理后葉片出現白棕色[35]；蘋果在4.32 mg·L?1的ClO2氣體處理后表皮出現黑點[36]，對于這些現象產生的原因值得進一步探討。此外，高濃度的ClO2氣體處理還會導致一些果蔬（如草莓、胡蘿卜、生菜等）被漂白，其原因可能是ClO2氣體的強氧化作用，導致果蔬中半纖維素、纖維素、木質素和葉綠素被氧化[33]。因此，在采用ClO2氣體進行保鮮處理時，應該根據不同種類的果蔬，選擇適宜的處理濃度和時間，以避免對果蔬的外觀顏色產生不利影響，降低其商品價值。

2.4 可滴定酸、可溶性固形物和維生素C（VC）

果蔬在貯藏過程中為了維持自身的生理代謝會消耗果蔬本身貯存的營養物質，導致其商品價值逐漸下降。可滴定酸（TA）和可溶性固形物（TSS）含量是評價果蔬的新鮮程度及采后風味變化的重要指標。在儲藏初期，因呼吸作用TA含量會短暫增加，隨著貯藏時間的延長，一部分有機酸轉化為可溶性糖，使TSS含量增加，另一部分則被呼吸作用消耗，最終導致TA含量降低，而隨著生理代謝的進行，不斷消耗營養物質，TSS的含量也會逐漸減少。ClO2氣體可以通過抑制果蔬呼吸作用減少有機酸消耗，阻止有機酸向可溶性糖的轉化，還可以通過抑制酰基輔酶A合成酶和酰基輔酶A氧化酶的合成來調節乙烯的產生，延緩果蔬的成熟衰老[29]。還有研究表明，微生物的生長也會消耗果蔬中的營養物質，例如Kambiz等[31]發現ClO2氣體在顯著地抑制微生物的生長后，增加了櫻桃中TSS的含量。

VC的含量也是衡量果蔬營養價值的重要指標，但由于其受環境因素和采后乙烯合成消耗的影響，VC在貯藏過程中會下降。ClO2氣體可以通過抑制芒果呼吸以及乙烯的產生，減緩VC含量的下降[29]，這與甄鳳元等[13]以ClO2氣體處理杭白菜中的研究一致。此外，ClO2氣體具有強氧化性，高濃度ClO2氣體會加劇VC的氧化程度，從而降低VC含量，如薛敏等[37]以ClO2氣體處理獼猴桃后發現12.5 mg·L?1處理組中VC含量顯著低于未處理組和2.5 mg·L?1處理組。因此，應根據果蔬品種選擇適宜濃度的ClO2氣體進行處理。

3 ClO2氣體對果蔬采后微生物病害的影響

果蔬在田間時，由于其生命力旺盛對微生物的抵抗能力較強，微生物入侵果蔬后處于潛伏狀態。而在采收貯藏過程中，因機械和脅迫作用，果蔬對微生物的抵抗能力逐漸降低，并給微生物提供了有利的生存條件，從而促進微生物的繁殖，導致果蔬產生病害或腐爛。

3.1 ClO2的殺菌機理

ClO2氣體是一種水溶性強氧化劑，其氧化能力與其結構特征有關，ClO2分子有19個價電子和一個不成對的價電子，以單體自由基的形式存在，而自由基本身具有很強的氧化特性，因此ClO2具有很強的氧化能力，其氧化能力是氯（Cl2）的2.5倍，而且受pH和有機物的影響較小。ClO2的殺菌機理主要有：一方面，ClO2很容易穿透微生物細胞膜，與細胞膜中的含氧化合物和蛋白質發生反應，進而導致它的細胞膜造成非特異性氧化損傷，破壞它的細胞代謝，以達到殺菌的效果[32]。另一個方面，ClO2還可以與細菌及其它微生物蛋白質中的部分氨基酸發生氧化還原反應，破壞氨基酸分解，從而影響微生物的蛋白質合成和微生物代謝，最終導致其死亡[38]。與非氧化性消毒劑相比，ClO2在短暫的有效接觸時間內就能達到殺菌效果，因為它的強氧化作用使得大多數微生物不能對其產生抗性，極大地降低了果蔬采后的腐爛率。

3.2 ClO2氣體對果蔬上致腐微生物的影響

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會影響果蔬貯運質量、縮短貯藏期和貨架期、造成腐爛和損失；另一方面一些微生物在侵染過程中還會產生毒素，對人體健康產生潛在的危害。許多研究表明，ClO2氣體對果蔬中致腐微生物有很好的殺菌作用，作用效果見表1。

由表1可見，ClO2氣體不僅對采后果蔬的軟腐歐文氏菌、酸熱脂環酸芽孢桿菌、耐冷菌、銅綠假單胞菌、需氧性細菌和乳酸菌等具有很好的殺菌效果，同時對酵母菌、霉菌、鏈格孢和匐柄霉等真菌也有很好的殺菌作用。ClO2氣體對于同種果蔬上的細菌和真菌的殺菌效果不同，如在馬鈴薯上的軟腐歐文氏菌用較低濃度ClO2氣體處理就可以達到很好的殺菌效果[39]，而對于其表面上的酵母菌和霉菌則需ClO2氣體濃度達到16 mg·L?1以上才能有較好的殺菌效果[42]，說明同種果蔬上的不同微生物對ClO2氣體的耐受性是不同的。但是，采用高濃度ClO2氣體處理可對果蔬上的細菌和真菌都達到很好的殺菌效果，如用高濃度的ClO2氣體（16~40 mg·L?1）處理對馬鈴薯表面上的細菌和真菌達到很好的殺菌效果[42]。此外，ClO2氣體對于不同種類果蔬上的相同菌具有不同的殺菌效果，如在相同ClO2氣體濃度下處理蘋果、洋蔥上的酵母菌和霉菌，其殺菌效果在蘋果上相對好于洋蔥[43]。ClO2氣體對真菌孢子也有很好的殺菌作用，如ClO2氣體可以完全抑制羅姆番茄上的鏈球菌和匐柄霉這兩種孢子的萌發[44]。Fu等[45]研究表明，ClO2氣體可以有效控制青椒和冬棗灰葡萄孢菌的發生，主要原因是ClO2氣體可以抑制灰葡萄孢菌孢子萌發、改變其菌絲形態和破壞質膜，且抑制效果與處理濃度呈正比。Lee等[46]發現ClO2氣體可以通過控制尖孢鐮刀菌的生長，有效抑制甘薯上真菌種群和尖孢鐮刀菌的感染。此外，ClO2還可以通過破壞真菌毒素的結構，降低真菌毒素的產生，如ClO2處理可以顯著降低蘋果汁和馬鈴薯葡萄糖肉湯培養基中展青霉素的產生[47]。由此可見，ClO2氣體對果蔬上的致腐微生物具有很好的殺菌效果，在果蔬的貯藏防腐方面也有很好的應用前景，但是在ClO2氣體實際應用時，應根據不同種類的果蔬、目標菌的自身特性及其對ClO2氣體的耐受性來確定ClO2氣體的最佳濃度。

表 1 ClO2氣體對果蔬致腐微生物的影響Table 1 Effects of ClO2 gas on microorganisms causing rot in fruits and vegetables

3.3 ClO2氣體對果蔬上致病微生物的影響

據世界衛生組織統計，世界每年食源性病例多達數十億，其中有220萬人因此而喪生。近年來，有關果蔬受到食源性致病菌侵染并引發食物中毒的事件時有報道，目前已將大腸桿菌O157:H7（E.coliO157:H7）、沙門氏菌（Salmonella）、單核細胞性李斯特菌（L.monocytogenes）、志賀氏桿菌（Shigella）及金黃色葡萄球菌（S.aureus）列為重要的食源性致病菌[48]。因此，為保障食品安全及人們生命健康，對果蔬進行有效的殺菌處理具有著重要意義。目前，應用ClO2氣體來殺滅果蔬上致病微生物的研究較多，如表2所示。

由表2可見，對于大多數表面光滑的果蔬來說，ClO2氣體對其表面的致病菌都顯示出極好的殺菌效果，而對于表面不光滑的水果或葉菜類的蔬菜來說，ClO2氣體對這些致病菌的殺菌效果相對較差，如ClO2氣體幾乎可以將蘋果表面上的大腸桿菌O157:H7、單增李斯特菌、沙門氏菌全部殺死[49]，但卻不能將草莓表面的三種食源性病源菌完全殺死[54]。ClO2氣體對同一果蔬的不同部位的殺菌效果也不同，如以ClO2氣體對藍莓的表皮、花萼組織和莖疤組織等不同部位進行處理[53]，結果表明，該處理對接種在藍莓表皮的沙門氏菌致死率顯著高于花萼組織和莖疤組織上的，這是由于ClO2作用在藍莓表皮的有效面積比花萼和莖疤組織的有效面積更大，因此藍莓表皮上的沙門氏菌更容易被ClO2殺死。另外，ClO2氣體的處理濃度、處理時間和處理環境（相對濕度和溫度）也會對它的殺菌效果產生影響[62]。ClO2氣體濃度是影響殺菌效果的重要原因之一，通常情況下ClO2氣體處理的濃度越高，其殺菌效果越好，如在相同的環境條件下，較高濃度的ClO2氣體對受傷青椒表面的大腸桿菌O157:H7比較低濃度處理減少得更多[56]，但較高濃度ClO2氣體也可能會影響果蔬的外觀品質（開裂或漂白）。處理時間是影響ClO2氣體殺菌效果的另外一個主要因素，如在相同的處理環境和濃度條件下，隨著ClO2氣體處理時間越長，對卷心菜上的沙門氏菌、大腸桿菌O157:H7、單增李斯特菌菌數的減少也更多[43]。相對濕度也是影響ClO2氣體殺菌效果的重要因素之一[62]，如隨著ClO2氣體處理環境中相對濕度越高對番茄上的沙門氏菌、單增李斯特菌、大腸桿菌O157:H7的殺菌效果越好[59]。但是對于處理溫度來說，Sang-Hyun等[60]研究發現，在低溫條件下ClO2氣體殺菌效果更好，而Siriyupa等[61]卻發現常溫條件下殺菌效果更好。綜上，ClO2氣體對果蔬上致病微生物具有很好的殺菌效果，同時也為冷藏漿果行業提供一種有效的保鮮方法。

表 2 ClO2氣體對果蔬致病微生物的影響Table 2 Effects of ClO2 gas on pathogenic microorganisms in fruits and vegetables

4 ClO2氣體處理在采后果蔬中的應用限制

ClO2氣體如何安全使用，且ClO2氣體處理果蔬后是否會有殘留、對人體是否有害一直是食品安全領域關注的問題。

4.1 ClO2氣體的爆炸風險

袁宏甦等[63]研究表明，ClO2氣體在實際生產和使用過程中易因操作或處理不當發生爆炸，其爆炸風險隨著它的濃度增加而變大。研究發現，ClO2氣體在空氣中體積濃度超過10%容易引起爆炸，但當其體積比低于9.5%是安全的，且ClO2氣體濃度檢測器的應用可以實時監測及控制氣體濃度，保證其在安全范圍內[64]。此外，爆炸壓力也隨著ClO2氣體濃度增加而增大，賀啟環[65]研究表明，通過使用配有防爆泄壓裝置的ClO2發生器來生產ClO2，可以有效控制ClO2使用過程中的爆炸風險。

4.2 ClO2氣體的殘留性和衍生物

2004年FDA將ClO2批準為果蔬殺菌劑，并規定，0.1×10?6mg·L?1的ClO2氣體的接觸限值為8 h或0.3×10?6mg·L?1可接觸15 min[66]。但是目前國內還沒有關于ClO2氣體處理果蔬安全使用的國家標準和行業標準。一些研究針對ClO2氣體處理后在果蔬中的殘留問題進行分析，結果表明ClO2殘留性會隨著其處理時間和濃度的增加而增加，但同時ClO2也會隨著時間自然消散[42]，且無論是ClO2氣體還是其水溶液均不會在果蔬中造成持久的化學殘留物（ClO2、ClO2?和ClO3?）[32]。

Smith等[67]雖然在ClO2氣體處理的西紅柿和哈密瓜中發現了氯酸鹽殘留物，但其殘留量均低于LC-MS/MS定量限值，且處理組的殘留量和對照組之間沒有顯著差異，可以達到食用級別。此外，ClO2還可以有效去除果蔬中的農藥殘留，且不造成任何氯化副產品生成[68]。國際法規21 CFR 173.300規定，ClO2氣體對果蔬進行消毒后，要求使用飲用水進行清洗，以確保果蔬表面沒有殘留問題，以供消費者安全食用[42]。由此可見，在正確的操作規范下，ClO2氣體是一種安全高效的果蔬殺菌保鮮劑。

5 展望

ClO2氣體是一種安全、高效的殺菌劑，可用于減少果蔬采后損失和增強食品安全。目前，雖然對ClO2氣體在采后果蔬殺菌及保鮮方面的應用研究較多，但仍有許多問題亟待解決：雖然ClO2氣體抑制了PPO活性，但仍造成某些果蔬褐變，其原因尚不明確；ClO2氣體對果蔬中AOX和COX呼吸途徑的作用原理還不清楚；缺乏ClO2氣體在果蔬采后殺菌保鮮過程中的安全使用標準及應用操作規范；不同種類果蔬對ClO2氣體的耐受性的研究不夠全面；相對于傳統殺菌保鮮劑，ClO2氣體應用設備成本較高。隨著未來這些問題的逐步解決，可以有效地提高ClO2氣體在果蔬殺菌保鮮方面的應用價值，同時也為果蔬保鮮技術領域的研究提供新的思路。