臭氧(O3)是一種強(qiáng)氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑。自本世紀(jì)初法國用臭氧對飲用水殺菌處理以來,它的殺菌應(yīng)用越來越廣泛。在食品殺菌方面,早在1909年法國的科隆市用于冷凍肉的保存。
1、食品生產(chǎn)臭氧殺菌消毒機(jī)理
臭氧是氧的同素異性體,常溫下是一種不穩(wěn)定的淡紫色氣體,有刺激腥味,微量時具有一種“清新”氣味。臭氧具有極強(qiáng)的氧化能力,在水中的氧化還原電位2.07V,僅次于氟電位2.87V,居第二位,它的氧化能力高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.5V)。正因?yàn)槌粞蹙哂袕?qiáng)烈的氧化性,所以它對細(xì)菌、霉菌、病毒具有強(qiáng)烈的殺滅性,這種作用通常是物理、化學(xué)、生物學(xué)方面的綜合效果。
其機(jī)理可以是以下幾個方面:
⑴臭氧很容易同細(xì)菌的細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞受到破壞(即所謂的溶菌作用),細(xì)胞膜的通透性增加,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流,使其失去活性。
⑵臭氧破壞或分解細(xì)胞壁,迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞里,氧化了細(xì)胞內(nèi)酶或RNA、DNA,從而致死菌原體。在高壓強(qiáng)電場作用下,氣體在電介質(zhì)表面產(chǎn)生脈沖電暈放電,產(chǎn)生高濃度等離子體,電子和離子被強(qiáng)大電場力作用加速與氣體分子碰撞,在10S內(nèi)使氧分子分解成單原子氧,在數(shù)10S內(nèi)原子氧和分子氧結(jié)合成臭氧:
O2+e→2O+2O2→2O3
臭氧在水中是不穩(wěn)定的,時刻發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)烈氧化作用的單元子氧(O),在產(chǎn)生瞬時,對水中細(xì)菌、微生物有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解作用。
O3→O2+(O)(O)+H2O→2HO
臭氧在水中的“半衰期”為20min(PH7.6時41min,PH10.4時為0.5min)。人們把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水對各種致病微生物均有極強(qiáng)的滅菌作用,臭氧在水中不穩(wěn)定,發(fā)生強(qiáng)烈氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生極活潑、具有強(qiáng)烈的氧化作用的單元子氧(O)、羥基(OH)。羥基氧化還原電位為2.8V,相當(dāng)于氟的氧化能力。
2、食品生產(chǎn)臭氧殺菌消毒的影響因素
⑴臭氧對各種微生物殺滅效果不同。實(shí)驗(yàn)表明,臭氧對人和動物的致病菌和病毒如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、乙肝病毒、沙門式菌等具有很強(qiáng)的殺滅性,即使對化學(xué)消毒劑有著較強(qiáng)耐受力的霉菌也有較強(qiáng)的殺滅性;
⑵溫度、濕度也影響其殺菌滅毒效果。通常,溫度低、濕度大殺菌效果好。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)環(huán)境相對濕度小于45%,臭氧對空氣中的懸浮物幾乎沒有殺滅性,在同樣溫度下,相對濕度超過60%時,殺滅效果逐漸增強(qiáng),在相對濕度為90%時,達(dá)到滅菌效果;
⑶臭氧的濃度也影響其滅菌能力,濃度在0.2mg/L以下,幾乎沒有殺滅作用。
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徐彩霞