淺談臭氧在水產品加工中的應用

張雯

摘 要：臭氧（O3）的高反應性、強滲透性、強氧化性、易分解、殘留度低等優點，可高效清除水產品上附著的細菌、真菌，已作為一種高效的抑菌劑廣泛應用于各種食品工業中。臭氧在我國水產品保鮮加工中主要被應用于保鮮、去海水異味、脫色及食品加工生產設備中的清洗脫水消毒等多個方面。本文主要概述了臭氧產生的化學原理和基本化學性質，以及臭氧在相關應用領域的發展歷史，并對現代臭氧技術在各類水產品及深加工領域中的主要應用及其研究成果進行深入探討。

關鍵詞：水產品加工;臭氧;應用

Application of Ozone in Aquatic Products Processing

ZHANG Wen

（Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun 558000）

Abstract： Ozone （O3） has strong oxidation， easy decomposition and low residue. It can effectively remove bacteria and fungi attached to aquatic products. It has been widely used in various food industries as an efficient bacteriostatic agent. Ozone is mainly used in the fresh-keeping processing of aquatic products in China， such as fresh-keeping， removing seawater odor， decolorization， cleaning， dehydration and disinfection of food processing and production equipment. This paper mainly summarizes the chemical principle and basic chemical properties of ozone， as well as the development history of ozone in related application fields， and deeply discusses the main applications and research results of modern ozone technology in various aquatic products and deep processing fields.

Keywords： aquatic product processing; ozone; application

我國作為世界第一水產大國，水產總產量、水產品加工量、水產品出口量以及出口金額多年來均居國內農產品出口的首位。水產品及其加工品是食品中優質蛋白質的主要來源之一。受水產品保鮮及貨架期延長技術的制約，水產品消費通常以鮮活水產品、腌制品和干制品為主。因此，近年來關于水產品的低溫保藏、氣調保鮮與臭氧（O3）處理等技術的研究與應用越來越廣泛，尤其是臭氧處理技術。臭氧處理過程中，過量臭氧在空氣中會自然分解為氧氣，因此，臭氧作為環境友好型技術正不斷被消費者接受。本文主要概述了臭氧產生的理化性質及臭氧在相關應用領域的應用和發展歷史，并對現代臭氧技術在各類水產品及深加工領域中的主要應用及其研究成果進行分析和探討。

1 臭氧的理化性質

臭氧的氧化電勢為2.7 mV，強氧化性排第二，見表1。臭氧一般是無色有味的，但濃度達到一定程度時會顯示出淡藍色，當臭氧質量分數為0.01～

0.05 mg/kg時[1]，很容易被檢測到。臭氧（O3）和人們熟知的氧氣（O2）所含元素完全相同，但原子間的結構不一樣。臭氧能快速破壞細菌外部的外膜囊泡，快速滲透進入細菌內部，破壞其RNA，從而達到滅菌目的。

2 臭氧的發展歷史

舒貝因在1840年發現在電解和電火花放電實驗過程中有一種獨特氣味，宣告了臭氧的發現。1936年，法國醫生P.Aubourg最早提倡將臭氧注入直腸治療結腸炎[2]。我國從20世紀80年代初期已開始采用臭氧對飲用水消毒，但發展較為較慢。在我國目前的城市供水中，絕大多數水廠均采用混凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝，其中主要采用氯氣和漂白粉，使用臭氧的比例很低。同時，將臭氧應用于冷卻水處理方面的實踐也還剛剛開始，但由于臭氧法處理的經濟性、可靠性及絕對無毒、無二次污染等一系列優點，臭氧在我國有很大的發展前景。

3 臭氧的產生原理

使用臭氧時，根據對臭氧濃度需求的不同，可以選擇電暈放電作用、光化學作用、電解作用及放射化學的作用進行制備。大自然中的臭氧通常認為是由大量氧氣或其他氣體通過光或紫外光直接照射或通過放電相互作用而釋放產生。①氣體在超高溫度或等離子作用下，在非常短暫的時間內使氧分子（O2）分解成單原子氧（O），而后O與O2復合成O3。②氧氣在強電作用下分解，產生游離狀態的帶電氧原子，帶正電氧原子與未分解的氧氣化合反應形成臭氧。臭氧因其不穩定性和強氧化性，在水中任何時刻都可以充分發生化學氧化還原反應，產生具有快速化學氧化還原作用的游離帶電氧原子（O+），迅速氧化分解水中有機物和化學物質、細菌和其他有害微生物。游離的氫氧根離子（OH-）是強氧化劑，能使有機物發生連鎖反應[3]。以上兩種反應過程時間極短，產生具有氧化殺菌作用的單個帶二價的氧離子O2+和氫氧根離子OH-，對各種有害致病菌均可具有極強的滅菌消毒作用。

4 水中臭氧的檢測

測量水中臭氧含量的方法與次氯酸相同。國內目前有2種測量臭氧濃度的方法。①采用測量儀可直接準確測定水中臭氧的濃度，測量儀的優點是簡單、準確、易操作，測試人員很容易上手操作，缺點是儀器價格相當高，不適于在國內廣泛推廣。②采用鄰聯甲苯胺比色法測量臭氧含量，其工作原理主要是臭氧與一種鄰聯甲苯胺產生化學反應，生成黃色的可視物，操作人員可對比標準比色卡進行定量。這種反應速度快、結果準確、價格低廉，適合于廣泛推廣生產。

5 臭氧的抑菌機理

臭氧是一種高效的真菌抗菌劑。有真菌學者研究證明，臭氧抗菌主要是通過將其臭氧游離分子以化學形式作用于某些細菌上，破壞細菌內核殺死細菌，從而產生抑菌作用，也有學者認為臭氧只是對細菌的活性產生抑制效果，抗菌活性是其臭氧降解后的產物[如氫氧根離子（·OH），帶負2價的氧離子（·O2-）及帶負3價的氫化臭氧離子（HO3-）]產生的。臭氧抑菌的的工作機理主要是通過破壞細菌外部囊膜，進入細菌內部破壞其細胞核或脫氧核糖核苷酸、堿性細胞壁、細胞膜、線粒體與酸性細胞核等來殺死細菌。因此，臭氧環境下不利于細菌生長繁殖。

臭氧作為液體消毒殺菌劑，具有良好的流動性，對于機器設備中的難以被清理的細菌有很強的傷害性，而且可以裝進噴灑管中對廠房進行大面積清潔。臭氧具有不穩定性，在常溫狀態下會很快分解為氧氣，不會對環境造成負面壓力，比較安全。同氯氣相比，臭氧無毒無害，不需要添加任何輔助催化劑，而且清洗效果比氯氣好。因此，使用臭氧不僅可有效清除水產加工品的有害物質，還能做到無污染，無毒、無副作用。

6 臭氧的應用

6.1 在水產品加工車間中的應用

水產品儲藏、冷凍、切片、罐裝生產流水線車間是常見的高濕環境，利于水中各種病毒和有害生物的繁殖，在這樣的高濕度下，臭氧具有很強的抗菌消毒作用。加工廠空氣中使用臭氧的參考濃度如表2所示。

6.2 在水產品加工中的應用

6.2.1 殺菌消毒

臭氧水對各類水產品中普遍存在的大腸菌、沙門氏菌、綠膿桿菌、痢疾桿菌和肝炎桿菌等[4]以及在人體腸道及厭氧環境中容易大量繁殖的細菌，有很好的殺菌消毒效果。臭氧在水中的溶解度隨著水溫的降低、壓力強度的提高而逐漸提高[5]，見表3。臭氧水中的濃度必須達到國家標準規定的5 mg/L，否則臭氧殺菌消毒效果會大打折扣。

使用大量臭氧水進行消毒主要有2種方法。①冷水浸泡法。將大量臭氧直接注入槽缸中的大量冷水中進行清洗消毒。臭氧會隨著水不斷流動，開啟水循環使整個浸泡過程中所含臭氧保持一定濃度，才能獲得良好的殺菌和除臭效果。②電動噴霧法。使用一種電動噴霧器對蝦、魚等水產品進行清洗消毒，效率相對不高。臭氧水能有效分解海產品、魚類、貝類等水產加工品的異味和臭味。

影響臭氧滅菌、消毒的主要因素有水體中的臭氧濃度、pH值，環境溫度等。通過控制變量法實驗可知，臭氧的抑菌效果隨溫度降低而提高[6]。用高濃度的臭氧水循環沖洗水產品，可以有效消毒滅菌。用2～4 mg/L的臭氧水洗滌冷凍魚、蝦、蟹等，還能有效抑制長時間冷凍狀態下的水產品中的乳酸菌群落繁殖，減緩食物變質，增長其保存時間。許多企業在魚類、扇貝等水產品加工中采用臭氧水以環形、回路或軌道運行方式進行消毒，增長了水產品的保存時效，對水產品除臭、脫色也起到了很好的效果。

6.2.2 祛除異味

海洋污染日益嚴重，魚、蝦、貝類大量死亡，給水產品生產養殖業帶來極大的風險。應用臭氧可清除大部分水中不利于魚蝦生長的致病菌，避免因海水的污染、周邊的水含有病毒而造成的交叉感染，大大提高魚、蝦、貝類養殖的成活率[7]。研究者發現臭氧處理對魚丸色澤的影響，并分析色素蛋白及一氧化碳結合量的變化，發現在擂潰工序中添加濃度為0.8 mg/L臭氧并于40 ℃水浴保持

35 min后魚糜的色澤最佳。臭氧具有很好地去異味作用，主要是通過將異味中主要成分胺類（臭味）、土腥素、2-甲基異茨醇（腥味）及由美拉德反應產生的吡嗪類等物質氧化物分解，最后生成無味的產物，并對水產品本身的鮮味具有一定的保護作用。應用臭氧可以避免產生傳統抑菌劑的殘留問題，因而臭氧減菌化預處理技術越來越被羅非魚加工企業青睞。臭氧處理可以顯著降低食品中腐敗菌的數量，從而達到產品保鮮的目的。

參考文獻

[1]趙永強，李來好，楊賢慶，等.臭氧在水產品加工中應用綜述[J].南方水產科學，2013，9（5）：149-154.

[2]秦誠，吳斌，齊震玉，等.高濃度臭氧水在水產品加工過程中的應用[J].中國微生態學雜志，2001，13（2）：81-82.

[3]葛良平.臭氧設備在水產品加工中的應用[J].漁業現代化，2006（6）：44.

[4]佚名.臭氧在水產品加工中的應用[J].北京水產，2001（6）：5.

[5]秦誠，吳斌，齊震玉，等.高濃度臭氧水在水產品加工過程中的應用[J].中國微生態學雜志，2001（2）：19-20.

[6]孫宇.淺談臭氧生物活性炭在飲用水處理工藝中的應用[J].文摘版：工程技術，2016（4）：157.

[7]沈志剛，王國立，張軍，等.氯化物和臭氧（水）在出口水產品加工中的應用[J].食品科學，1999（1）：68-70.