浅谈臭氧在水产品加工中的应用

张雯

摘 要：臭氧（O3）的高反应性、强渗透性、强氧化性、易分解、残留度低等优点，可高效清除水产品上附着的细菌、真菌，已作为一种高效的抑菌剂广泛应用于各种食品工业中。臭氧在我国水产品保鲜加工中主要被应用于保鲜、去海水异味、脱色及食品加工生产设备中的清洗脱水消毒等多个方面。本文主要概述了臭氧产生的化学原理和基本化学性质，以及臭氧在相关应用领域的发展历史，并对现代臭氧技术在各类水产品及深加工领域中的主要应用及其研究成果进行深入探讨。

关键词：水产品加工;臭氧;应用

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

我國作为世界第一水产大国，水产总产量、水产品加工量、水产品出口量以及出口金额多年来均居国内农产品出口的首位。水产品及其加工品是食品中优质蛋白质的主要来源之一。受水产品保鲜及货架期延长技术的制约，水产品消费通常以鲜活水产品、腌制品和干制品为主。因此，近年来关于水产品的低温保藏、气调保鲜与臭氧（O3）处理等技术的研究与应用越来越广泛，尤其是臭氧处理技术。臭氧处理过程中，过量臭氧在空气中会自然分解为氧气，因此，臭氧作为环境友好型技术正不断被消费者接受。本文主要概述了臭氧产生的理化性质及臭氧在相关应用领域的应用和发展历史，并对现代臭氧技术在各类水产品及深加工领域中的主要应用及其研究成果进行分析和探讨。

1 臭氧的理化性质

臭氧的氧化电势为2.7 mV，强氧化性排第二，见表1。臭氧一般是无色有味的，但浓度达到一定程度时会显示出淡蓝色，当臭氧质量分数为0.01～

0.05 mg/kg时[1]，很容易被检测到。臭氧（O3）和人们熟知的氧气（O2）所含元素完全相同，但原子间的结构不一样。臭氧能快速破坏细菌外部的外膜囊泡，快速渗透进入细菌内部，破坏其RNA，从而达到灭菌目的。

2 臭氧的发展历史

舒贝因在1840年发现在电解和电火花放电实验过程中有一种独特气味，宣告了臭氧的发现。1936年，法国医生P.Aubourg最早提倡将臭氧注入直肠治疗结肠炎[2]。我国从20世纪80年代初期已开始采用臭氧对饮用水消毒，但发展较为较慢。在我国目前的城市供水中，绝大多数水厂均采用混凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺，其中主要采用氯气和漂白粉，使用臭氧的比例很低。同时，将臭氧应用于冷却水处理方面的实践也还刚刚开始，但由于臭氧法处理的经济性、可靠性及绝对无毒、无二次污染等一系列优点，臭氧在我国有很大的发展前景。

3 臭氧的产生原理

使用臭氧时，根据对臭氧浓度需求的不同，可以选择电晕放电作用、光化学作用、电解作用及放射化学的作用进行制备。大自然中的臭氧通常认为是由大量氧气或其他气体通过光或紫外光直接照射或通过放电相互作用而释放产生。①气体在超高温度或等离子作用下，在非常短暂的时间内使氧分子（O2）分解成单原子氧（O），而后O与O2复合成O3。②氧气在强电作用下分解，产生游离状态的带电氧原子，带正电氧原子与未分解的氧气化合反应形成臭氧。臭氧因其不稳定性和强氧化性，在水中任何时刻都可以充分发生化学氧化还原反应，产生具有快速化学氧化还原作用的游离带电氧原子（O+），迅速氧化分解水中有机物和化学物质、细菌和其他有害微生物。游离的氢氧根离子（OH-）是强氧化剂，能使有机物发生连锁反应[3]。以上两种反应过程时间极短，产生具有氧化杀菌作用的单个带二价的氧离子O2+和氢氧根离子OH-，对各种有害致病菌均可具有极强的灭菌消毒作用。

4 水中臭氧的检测

测量水中臭氧含量的方法与次氯酸相同。国内目前有2种测量臭氧浓度的方法。①采用测量仪可直接准确测定水中臭氧的浓度，测量仪的优点是简单、准确、易操作，测试人员很容易上手操作，缺点是仪器价格相当高，不适于在国内广泛推广。②采用邻联甲苯胺比色法测量臭氧含量，其工作原理主要是臭氧与一种邻联甲苯胺产生化学反应，生成黄色的可视物，操作人员可对比标准比色卡进行定量。这种反应速度快、结果准确、价格低廉，适合于广泛推广生产。

5 臭氧的抑菌机理

臭氧是一种高效的真菌抗菌剂。有真菌学者研究证明，臭氧抗菌主要是通过将其臭氧游离分子以化学形式作用于某些细菌上，破坏细菌内核杀死细菌，从而产生抑菌作用，也有学者认为臭氧只是对细菌的活性产生抑制效果，抗菌活性是其臭氧降解后的产物[如氢氧根离子（·OH），带负2价的氧离子（·O2-）及带负3价的氢化臭氧离子（HO3-）]产生的。臭氧抑菌的的工作机理主要是通过破坏细菌外部囊膜，进入细菌内部破坏其细胞核或脱氧核糖核苷酸、碱性细胞壁、细胞膜、线粒体与酸性细胞核等来杀死细菌。因此，臭氧环境下不利于细菌生长繁殖。

臭氧作为液体消毒杀菌剂，具有良好的流动性，对于机器设备中的难以被清理的细菌有很强的伤害性，而且可以装进喷洒管中对厂房进行大面积清洁。臭氧具有不稳定性，在常温状态下会很快分解为氧气，不会对环境造成负面压力，比较安全。同氯气相比，臭氧无毒无害，不需要添加任何辅助催化剂，而且清洗效果比氯气好。因此，使用臭氧不仅可有效清除水产加工品的有害物质，还能做到无污染，无毒、无副作用。

6 臭氧的应用

6.1 在水产品加工车间中的应用

水产品储藏、冷冻、切片、罐装生产流水线车间是常见的高湿环境，利于水中各种病毒和有害生物的繁殖，在这样的高湿度下，臭氧具有很强的抗菌消毒作用。加工厂空气中使用臭氧的参考浓度如表2所示。

6.2 在水产品加工中的应用

6.2.1 杀菌消毒

臭氧水对各类水产品中普遍存在的大肠菌、沙门氏菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌和肝炎杆菌等[4]以及在人体肠道及厌氧环境中容易大量繁殖的细菌，有很好的杀菌消毒效果。臭氧在水中的溶解度随着水温的降低、压力强度的提高而逐渐提高[5]，见表3。臭氧水中的浓度必须达到国家标准规定的5 mg/L，否则臭氧杀菌消毒效果会大打折扣。

使用大量臭氧水进行消毒主要有2种方法。①冷水浸泡法。将大量臭氧直接注入槽缸中的大量冷水中进行清洗消毒。臭氧会随着水不断流动，开启水循环使整个浸泡过程中所含臭氧保持一定浓度，才能获得良好的杀菌和除臭效果。②电动喷雾法。使用一种电动喷雾器对虾、鱼等水产品进行清洗消毒，效率相对不高。臭氧水能有效分解海產品、鱼类、贝类等水产加工品的异味和臭味。

影响臭氧灭菌、消毒的主要因素有水体中的臭氧浓度、pH值，环境温度等。通过控制变量法实验可知，臭氧的抑菌效果随温度降低而提高[6]。用高浓度的臭氧水循环冲洗水产品，可以有效消毒灭菌。用2～4 mg/L的臭氧水洗涤冷冻鱼、虾、蟹等，还能有效抑制长时间冷冻状态下的水产品中的乳酸菌群落繁殖，减缓食物变质，增长其保存时间。许多企业在鱼类、扇贝等水产品加工中采用臭氧水以环形、回路或轨道运行方式进行消毒，增长了水产品的保存时效，对水产品除臭、脱色也起到了很好的效果。

6.2.2 祛除异味

海洋污染日益严重，鱼、虾、贝类大量死亡，给水产品生产养殖业带来极大的风险。应用臭氧可清除大部分水中不利于鱼虾生长的致病菌，避免因海水的污染、周边的水含有病毒而造成的交叉感染，大大提高鱼、虾、贝类养殖的成活率[7]。研究者发现臭氧处理对鱼丸色泽的影响，并分析色素蛋白及一氧化碳结合量的变化，发现在擂溃工序中添加浓度为0.8 mg/L臭氧并于40 ℃水浴保持

35 min后鱼糜的色泽最佳。臭氧具有很好地去异味作用，主要是通过将异味中主要成分胺类（臭味）、土腥素、2-甲基异茨醇（腥味）及由美拉德反应产生的吡嗪类等物质氧化物分解，最后生成无味的产物，并对水产品本身的鲜味具有一定的保护作用。应用臭氧可以避免产生传统抑菌剂的残留问题，因而臭氧减菌化预处理技术越来越被罗非鱼加工企业青睐。臭氧处理可以显著降低食品中腐败菌的数量，从而达到产品保鲜的目的。

参考文献

[1]赵永强，李来好，杨贤庆，等.臭氧在水产品加工中应用综述[J].南方水产科学，2013，9（5）：149-154.

[2]秦诚，吴斌，齐震玉，等.高浓度臭氧水在水产品加工过程中的应用[J].中国微生态学杂志，2001，13（2）：81-82.

[3]葛良平.臭氧设备在水产品加工中的应用[J].渔业现代化，2006（6）：44.

[4]佚名.臭氧在水产品加工中的应用[J].北京水产，2001（6）：5.

[5]秦诚，吴斌，齐震玉，等.高浓度臭氧水在水产品加工过程中的应用[J].中国微生态学杂志，2001（2）：19-20.

[6]孙宇.浅谈臭氧生物活性炭在饮用水处理工艺中的应用[J].文摘版：工程技术，2016（4）：157.

[7]沈志刚，王国立，张军，等.氯化物和臭氧（水）在出口水产品加工中的应用[J].食品科学，1999（1）：68-70.