微奈米臭氧氣泡水在果蔬清洗上的應用

摘要

鮮切果蔬具有清潔衛生、新鮮、食用方便等優點，深受消費者的喜愛，是生鮮食品中快速發展的一個新領域，微生物汙染是影響其質量與安全的重要因素。本文概述了用於果蔬清洗消毒的技術，介紹了一種新型的氣泡式清洗消毒技術，即微奈米臭氧氣泡水在果蔬清洗消毒領域的應用。微奈米臭氧氣泡水清洗損傷小，臭氧消毒效果好，安全無殘留，對去除殘餘農藥也有明顯效果。該技術和現有清洗技術相結合具有現實的應用價值和巨大的經濟效益。

關鍵詞

：微奈米氣泡；臭氧；果蔬清洗；消毒

近年來，鮮切果蔬在各大中型商超、網路生鮮商城湧現，因具有清潔衛生、新鮮、食用方便等特點，受到消費者的喜愛， 是生鮮食品工業中快速發展的一個新領域。鮮切果蔬是指將新鮮水果或蔬菜經過清洗、消毒、切分和整理等工序後，供給消費者直接食用或簡單處理後食用的一種新型的果蔬加工品，集保鮮和加工技術為一體。其中，清洗和消毒處理對鮮切果蔬的加工至關重要，鮮切果蔬加工、流通、儲藏、 貨品上架的過程中微生物汙染是影響果蔬品質的最大因素。

微生物汙染主要來源於以下幾個方面：①種植過程中的田間侵染。種植果蔬的土壤含有細菌、放線菌、黴菌、酵母菌等微生物以及種植過程中使用未經發酵的粗農家肥，其中含有大量的大腸桿菌、沙門氏菌等附著或侵入果蔬體內。②收穫、分揀和加工過程。此過程是微生物對果蔬汙染最主要的階段。果蔬在此過程中極易造成細胞組織損傷後營養物質外流，給附著在表皮的微生物提供了有利的滋生條件， 加之果蔬表面暴露在空氣中， 又容易受到細菌、黴菌、酵母菌等微生物的汙染。③儲存運輸過程。由於包裝材質影響、貯運溫度變化、貯藏倉庫環境以及鮮切果蔬產品間的交叉汙染等因素， 在這個過程中果蔬表面的微生物會逐漸增加， 果蔬表面微生物的數量會直接影響鮮切果蔬的貨架期， 前期做好果蔬的清洗消毒，控制好果蔬表面微生物的滋生，有利於果蔬保鮮，延長貨架期［1］。

01常規的果蔬清洗與消毒方法

目前，在鮮切產品加工過程中，果蔬清洗採用的裝置主要有 3 種類型：①傳統清洗機。主要透過浸泡、物理清洗和噴淋作用完成清洗，物理清洗環節有毛刷清洗、 機械振動清洗和槳葉清洗等方式，該類清洗機械主要適用於土豆、番茄、胡蘿蔔等果菜清洗，對葉菜損傷較大。②氣泡清洗機。通常採用底部給氣的方式，利用氣泵在流動或靜止的水槽中加入具有一定正壓力的氣體（空氣）。加入的正壓力氣體產生正壓氣泡，氣泡在上升過程中破裂，引起的壓強變化會對蔬菜表面的雜質進行不斷的吸附與衝擊，從而實現清洗的目的。與傳統清洗機相比，氣泡清洗機可用於葉菜的清洗，且損傷較小［2］。③超聲波清洗機。超聲波清洗開始於 20 世紀 50 年代初， 初期主要用於電子、光學和醫藥等領域。超聲波清洗的主要特點是速度快、效果好，容易實現工業控制等，應用於蔬菜、瓜果等食品清洗時，可清洗根莖類、葉菜類等各種蔬菜和瓜果，普通清洗方法很難實現上述目標。對比國內外同類產品，傳統清洗方法中以水力沖刷為主，輔以震盪、摩擦、離心等物理方式進行的清洗裝置，一般對葉菜損傷較大，主要適用於土豆、番茄、胡蘿蔔等果菜清洗，通 用性較差。氣泡清洗的方式可適用於葉菜的清洗。超聲波清洗是現階段常用的一種清洗方式，清洗過程中超聲波發生器會產生強烈的震動並伴隨水溶液的快速升溫，用於果蔬清洗時，強烈的震盪和過高的溫度也容易造成植物細胞的破損，從而導致營養元素的流失。

對於果蔬的消毒，當前應用最廣泛的殺菌方法是在清洗、噴射以及清洗水槽中新增消毒劑次氯酸鈉。次氯酸鈉具有強氧化性，成本低廉，能夠高效、廣譜地殺滅微生物。但是，近年來研究者發現，含氯消毒 劑會和一些有機物結合形成有毒的副產物，如氯胺、 多氯聯苯、三滷甲烷等，這些副產物都是潛在的致癌物，會對人體健康造成危害［3］。

臭氧是一種新型、高效、廣譜的殺菌劑，臭氧的氧化還原電位很高，僅次於氟，具有強氧化性。2001 年 6 月，FDA（美國食品與藥品管理局）批准臭氧作為抗生素新增劑用於包括肉品和家禽在內的食品的處理、儲藏和加工，還可用於初級農產品的製備、包裝和儲存中［4］。臭氧水殺菌效果主要由臭氧在水中的濃度和作用時間決定。研究表明：0。3 毫克/升臭氧水處理大腸桿菌和金黃色葡萄球菌 1 分鐘，殺滅率達到 100%［5］；1。5 毫克/升臭氧水處理 1 分鐘可殺滅全部的黑麴黴和酵母［6］。實驗證明：用 0。3 毫克/升的臭氧水處理鮮切西洋芹 10 分鐘，貯藏至第 9 天， 菌落總數可控制在 105 CFU/克左右，比對照低 2 個數量級，幾乎檢不出大腸菌群。用 1。0 毫克/升的臭氧水處理鮮切芹菜 5 分鐘，第 3 天時鮮切芹菜表面細菌總數控制在 2。5×103 CFU/克以內［7］。採用 0。18 毫克/升臭氧水處理鮮切生菜， 可使細菌總數下降 1。5 個數量級［8］。臭氧消毒殺菌的缺點主要源於它的不穩定性， 臭氧在水中的分解速度比空氣中快，在含有雜質的水溶液中臭氧分解成為氧氣。如水中臭氧濃度為 3 毫克/升時，其半衰期為 5~30 分鐘。降低水溫、 調節水體的水質和 pH值可以增加臭氧的穩定性，但實用性不強［9］。

02微奈米臭氧氣泡水在果蔬清洗消毒上的應用

微奈米臭氧氣泡水是指將微奈米氣泡發生技術與臭氧發生技術相結合， 以空氣為原料透過製氧機分離出純氧經過臭氧發生器製成臭氧氣體後， 以臭氧為氣源透過微奈米氣泡發生裝置與水混合，最後形成氣液混合流體。臭氧在水中濃度和有效溶解效率受水溫、pH值、臭氧量、氣液比、氣液混合方式等多因素的影響。研究者對比了微奈米氣泡裝置、氣液混合泵、砂芯曝氣頭和文丘裡 4 種氣液混合方式，結果發現，以微奈米氣泡裝置的臭氧溶解效率最高，如圖 1 所示［10］。臭氧氣體經過微奈米氣泡發生裝置高速旋轉剪下後以微奈米氣泡的形式溶解於水中， 微奈米氣泡的粒徑為 100 奈米~10 微米，增加了氣體與水的接觸面積，有利於臭氧在水體中的溶解，除此外，微奈米氣泡在水體中的上升速度慢的特性， 使臭氧在水體中濃度保持更加穩定。超聲波臭氧水清洗也能夠形成小氣泡，促進臭氧的分散，強化滅菌效果。但是超聲波清洗時強烈的震盪會使水溫快速升高， 臭氧在水體的溶解度降低。

圖 1 不同製備方式臭氧溶解曲線

利用微奈米臭氧氣泡水對果蔬進行清洗屬於氣泡清洗方式，氣泡清洗方式對果蔬的損傷最小，可適用於葉類蔬菜。但與傳統氣泡清洗不同的是，微奈米氣泡的粒徑小，可以滲入果蔬交疊的細微處，將常規方法較難觸及的細微處清洗乾淨，清洗效果更好。微奈米氣泡臭氧水具有強氧化性， 不僅能夠快速殺滅蟲卵、細菌、病毒等，還能夠分解果蔬表面的農藥殘留，保持果蔬新鮮爽口，延長果蔬的貨架期。臭氧分解後形成氧氣，在果蔬表面無殘留，是一種安全可靠的消毒方式。

將微奈米臭氧氣泡水結合進現有的果蔬清洗裝置具有更好的清洗效果，如張天柱等［11］設計實施了一種微奈米臭氧氣泡果蔬清洗裝置，如圖 2 所示：包括第一清洗池、第二清洗池、鼓風機、微奈米氣泡發生裝置、曝氣頭、傳送帶、噴淋裝置、控制系統等。該套裝置首先利用空氣鼓風機曝氣進行大氣泡粗清洗， 然後經傳送帶送到微奈米臭氧氣泡水槽進行微奈米臭氧氣泡精清洗，實現果蔬、魚貝類食品的高效清洗，達到節水節能、節省人工、自動化智慧化的清洗效果。結果表明：該套裝置最適宜的臭氧微奈米氣泡水處理濃度和處理時間分別為 1~2 毫克/升和 5~8 分鐘。繩以健［12］等將微奈米臭氧氣泡水清洗與光催化反應裝置相結合，以黃瓜、 白菜和韭菜為例， 探討了該套裝置對去除果蔬表面農藥殘留的效果，並與手動清洗、普通臭氧裝置清洗的效果相比較。結果表明：在同樣清洗 20 分鐘的條件下， 微奈米臭氧氣泡水清洗的洗淨率均在 80%以上， 明顯優於手動清洗和普通臭氧裝置對殘餘農藥的清洗效果。

圖2 微奈米氣泡果蔬清洗裝置組成示意圖

03小結

鮮切果蔬是生鮮食品中快速發展的一個新領域，而微生物汙染在果蔬種植加工流通中不可避免， 是影響果蔬品質和貨架期的主要因素。清洗消毒處理是控制微生物滋生的有效手段。將微奈米氣泡發生技術與臭氧發生技術相結合， 利用微奈米曝氣技術使臭氧在水中高效溶解得到微奈米臭氧氣泡水， 能夠解決臭氧在水中溶解度不高的問題， 提高臭氧的利用率。用於果蔬的清洗消毒時，由於其微奈米級氣泡的特點，臭氧氣泡更加容易深入果蔬的縫隙，從而提高殺菌效率，同時兼有分解農藥殘留的作用。將微奈米臭氧氣泡水的發生裝置與現有的清洗裝置相合，是一種新型的氣泡式果蔬清洗消毒裝置，微奈米氣泡清洗過程中對果蔬損傷小， 能夠保持其株型與原質，而採用臭氧消毒效果好且安全無殘留，對去除殘餘農藥也有明顯的效果， 對於鮮切果蔬食品的保鮮以及食品安全的保障具有重要意義， 具有現實的應用價值和巨大的經濟效益。

參考文獻 ：

［1］ 果雅凝，陸勝民，謝晶。 鮮切果蔬中的微生物及其 控制［J］。 保鮮與加工，2005，5（6）：1-4。

［2］ 楊紅兵，丁為民，陳坤傑。 氣泡對蔬菜的清洗作用及清洗引數模型的建立［J］。江西農業學報，2007， 19（6）：102-104。

［3］ 江潔， 胡文忠。 鮮切果蔬的微生物汙染及其殺菌技術［J］。 食品工業科技， 2009（9）：319-324。