行业新闻

当前位置:首页 > 行业资讯 > 行业新闻

臭氧在农产品中的应用发展

1农产品采后常见问题

农产品在采摘时,由于采摘操作的原因,会对产品造成一定的机械损伤。由于果蔬中的水分含量高,而且在采摘后以鲜活的状态运输销售,这些机械损伤给果蔬带来的影响更为显著。由于新鲜的果蔬代谢旺盛,发生机械损伤的部位很快就会为微生物的生长创造适宜的环境,进而造成果蔬的腐烂和变质。此外,由于果蔬采摘后自身产生乙烯,乙烯又反过来影响果蔬自身的代谢,造成果蔬的成熟和软化,大大缩短了保鲜期,十分不利于保藏。

2臭氧在食品中的应用发展历史

臭氧具有极强的氧化性,因此最早利用其氧化性作为消毒剂,来替代水中的次氯酸等消毒剂。1839年,Schonbein发现了臭氧的杀菌效应;1907年,法国的Nicer市首先在饮用水中使用了臭氧杀菌,此后,欧洲饮用水的杀菌都用臭氧。

此后,臭氧的发展相对缓慢,1909 年,法国德波涅冷冻工厂正式使用臭氧对冷却肉表面杀菌,取得了微生物数量显著减少的效果;1940年,美国几乎所有的冷藏蛋库都利用臭氧提高了贮藏期,以后在欧洲的一些大型冷冻厂应用臭氧于肉类、水果、鸡蛋、水产品的贮藏和酿酒工业。1953年人们发现对于食品容器的杀菌,一定压力含有臭氧的空气比二氧化硫更为有效;1956 年在瑞士人们利用此原理对玻璃瓶进行消毒

臭氧的应用转折点发生于1997年,在此前,FDA认为臭氧属于食品添加剂,在食品领域仅批准臭氧应用于瓶装水及其生产线消毒。其它食品加工方面应用臭氧须向FDA递交“食品添加剂申请”。此后,在美国食品加工业的推动下,为成功打开FDA对食品加工业广泛使用臭氧的封锁线,美国电力研究院EPRI组织了臭氧和食品界的科学技术专家委员会,调查并评估臭氧应用食品业的历史背景、现状与前途。EPRI专家委员会1997年得出科学结论:明确公告臭氧应用于食品加工符合GRAS通用安全标准。该专家委员会的报告发表在美国科学杂志上Graham等,1997,并在FDA备案。19974月,FDA修改GRAS申请程序,放弃应用臭氧前的核准,即宣布放弃对臭氧应用于食品加工业的限制。4年后,又将臭氧列入可直接和食品接触的添加剂。此后,随着市场对环保安全的新型食品保鲜剂的需求,越来越多的人开始对臭氧进行研究,臭氧氧化乙烯,延缓果实成熟,诱导抗病性和果蔬的酶活性等作用被纷纷发现,这些研究的成果也开始应用于实际生产中。

3臭氧的杀菌作用

臭氧有很强的氧化性,因此对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性。臭氧首先作用于细胞膜,使膜构成成分受损伤而导致新陈代谢障碍,臭氧继续渗透穿过膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,导致细胞溶解、死亡;同时,臭氧还能使细胞活动所必要的酶失去活性,而影响其正常的生理功能。

在臭氧杀菌方面的研究已经有了大量的工作,臭氧能够彻底杀灭细菌和病毒,尤其是对大肠杆菌、赤痢菌、流感病毒等特别有效,1min可去除率达99.99%。将菠菜、莴苣和草莓低温贮藏在0.05~0.5L/L臭氧中7d0.05L/L臭氧处理的果蔬,其细菌含量降低1/2~1~3而在0.5L/L条件下,则完全检测不到细菌,草莓果实上的真菌也得到有效控制。培养液中2种植物病原菌番茄青枯病病原菌和番茄枯萎病病原菌进行臭氧处理,表明当通入臭氧后,2种病原菌的菌数均随差异处理时间的增加而明显减少。臭氧处理4min后番茄青枯病病原菌菌数降至原来的50%左右,90min后则起到了完全杀菌效果,相比之下,对番茄枯萎病病原菌的杀菌效果不及青枯病病原菌明显,50%的病原菌死亡所需时间为60min而达到全部死亡所需时间为120min

 

4臭氧对果蔬的代谢的抑制

果蔬在采摘后会产生乙烯,乙烯能催熟果蔬,造成果蔬成熟,但是也同时使得果蔬软化,使果肉变软腐烂,不利于贮藏。由于臭氧具有很强的氧化能力,它能快速地将蔬果产生的乙烯氧化分解掉,抑制了蔬果的生理代谢活动,降低了蔬果成熟的速度,从而延长蔬果的保鲜时间。朱克花等利用臭氧水处理鲜切黄花梨的研究结果显示,贮藏中后期,臭氧处理的鲜切黄花梨释放乙烯的量显著低于非臭氧处理的。

鲜切果蔬是近些年来逐渐流行的初级加工果蔬,果蔬鲜切后会很快的产生品质的下降,包括蛋白质分解、可溶物含量减低、呼吸强度升高、褐变加剧等。臭氧处理鲜切果蔬后,对许多的鲜切果蔬产品都显示出了很好的代谢抑制作用。

王肽等用臭氧水处理鲜切茄子,10℃贮藏条件下,臭氧水处理可以有效降低茄子多酚氧化酶的活性、抑制可溶性固形物的减少、降低呼吸强度、减少茄子质量损失,从而增强鲜切茄子的耐贮性。刘路等用臭氧对杏子进行处理,结果显示,适宜浓度的臭氧延缓杏果可溶性固形物、维生素C和总酸的下降,抑制果实多酚氧化酶的活性,延长杏果的贮藏保鲜时间,其中臭氧浓度为200mgm3的处理效果最佳。徐春涛等的研究也显示,适宜浓度的臭氧水能够很好地杀灭鲜切花椰菜表面微生物,同时能较好地抑制鲜切花椰菜的蛋白质含量、呼吸强度、维生素C含量以及失重率的下降。

5臭氧对果蔬的诱导作用

臭氧除了能通过灭菌来达到延长果蔬保存期外,也能诱导果蔬产生一系列的反应,增强自身的抗逆性。Sarig等通过实验发现,无论是在葡萄果实接种葡枝根霉前或接种后进行O38mg/min,20min处理病原菌均能得到有效抑制。果实植保素含量明显上升,腐烂率降低,表明O3诱导了抗病性的形成。

Kangasjarvi等的试验结果显示,臭氧诱导多种植物的防御体系产生,从而诱导了病程相关蛋白pathogenesis relatedproteinPR一蛋白、多胺的合成 以及各种抗氧化酶的生物合成,或者增强提高抗氧化酶的活性,这些生物物质都与植物抗病密切相关,因此提高了植物对病原菌的抵抗能力。

除了诱导抗病性外,赵钦球等报道称臭氧处理可诱导新会橙果实进入休眠状态,导致果皮气孔开度变小,气孔开口面积比对照缩小34%~49%,从而减少了失水和养分消耗。实验过程中也发现,冬小麦叶片的气孔阻力随臭氧浓度的升高而增大,使得叶片内外的气体交换和物质交换受阻。

6臭氧保鲜效果的影响因素及潜在破坏性

不同浓度臭氧的氧化能力和稳定性是不一样的,因此臭氧浓度是影响臭氧杀菌保鲜效果的一个重要因素。Aguayo的研究表明,与4±0.5L/L的臭氧处理相比,7L/L的臭氧处理对鲜切西红柿表面微生物的杀灭作用更有效。徐斐燕等在臭氧处理鲜切西兰花保鲜研究中也有相似的结论,即2.4mg/L臭氧水处理的鲜切西兰花的菌落总数比1.21.8mg/L臭氧水处理组要降低一个数量级,同时在抑制多酚氧化酶活性、保持叶绿素含量和感官品质等方面都要明显优于1.21.8mg/L臭氧水处理组。但是,2.4mg/L臭氧水处理的鲜切西兰花的还原糖含量也要明显低于其它处理组,可能是臭氧浓度过高对还原糖的有一定氧化作用。

此外,相对湿度对臭氧的分解速率有着显著的影响,因此臭氧的杀菌效果与相对湿度有着密切的关系。研究发现,在不同相对湿度的环境中臭氧的消毒效果有显著差异(p0.05,增加环境的相对湿度能有效提高臭氧的消毒效果。当环境的相对湿度从40%增加到70%时,臭氧对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭作用也随之提高。Tzortzakis在用臭氧处理鲜切番茄的研究中发现,相对湿度在95%时的效果最佳,该条件下有利于发挥臭氧抑制微生物的作用,还可以减少番茄的失重。

尽管臭氧对果蔬的贮藏保鲜有着积极的作用,但也有潜在的破坏性。例如,很多研究都表明,臭氧浓度越高,其杀菌效果也好,但随着臭氧浓度的提高,也会导致农产品细胞产生损伤,细胞膜透性增加,胞内物质外渗加剧,使得农产品品质下降。Beckerson研究认为,较高浓度的臭氧不仅提高了果蔬细胞膜的相对电导率,增加了膜透性,而且叶绿素和类胡萝素也会遭受破坏