臭氧技术在食品工业中的应用
1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年法国科学家（Schonbein)将此异味确定为O3，而命名为ozone(臭氧）。自此以后，欧洲科学家率先开始研究臭氧的特性和功能，发现广谱的灭菌效果后，开始工业生产应用，其中瑞典一家牛肉公司用于臭氧对牛肉存储的保鲜，自1870年开始，一直沿用至今。随后的科学家们对其发生原理、测定方法及其应用等进行了深入细致的研究，发现它具有消毒、杀菌、快速分解有机物质、阻挡紫外线防护大气层等诸多优点，特别是进入20世纪90年代以来，臭氧技术广泛应用在现代食品工业中，利用臭氧对食品工业的库房消毒，对果蔬的保鲜处理等等，而将臭氧气溶解于水，利用臭氧水杀菌，降解农药残留，代替在消毒过程中无法克服环境污染问题的传统化学消毒剂，更显示出其巨大的优越性。臭氧杀菌力较强，杀菌速度极快，不产生残余污染，早已被世界上许多国家的有识之士所认同。随着中国加入WTO，臭氧在食品工业及其相关领域的应用，有着非常广阔的市场。本文就对臭氧的特性、原理、测定方法及其在食品工业中的应用进行论述。
臭氧在食品工业中的应用
臭氧杀菌消毒
臭氧的灭菌机理是臭氧很容易同细胞的细胞壁中的蛋白质或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞受到破坏（即所谓的溶菌作用），细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使其失去活性，臭氧破坏或分解细胞壁，迅速扩散进入细胞里，氧化了细胞内酶或RNA、DNA，从而致死菌原体，在高压强电场作用下，气质在电介质表面产生脉冲电晕放电，产生高浓度等离子体，电子和离子被强大电场力作用加速与气体分子碰撞，在数十秒内使氧分子分解成单原子氧，在数十秒内原子氧和分子氧结合成臭氧：O2+e→2O+2O 2→2O3。利用臭氧的灭菌特性，常常用在以下几个食品工业领域中
- 食品原料、冷库消毒。车间杀菌净化
我国对储藏禽蛋果蔬的冷库空库消毒比较重视。冷库的生物污染源主要是霉菌。霉菌可在低湿度条件下存活，对消毒剂有较强的耐受力。试验表明，冷库O3消毒效果很好，在24 mg/m3作用下3～4 h,包括抵抗力较强的未萌动孢子也皆被杀死。冷库消毒要求臭氧浓度12～20 mg/m3,停机后封库24h，细菌杀灭率为90%以上，霉菌杀灭率为80%，除异味和鱼腥味效果也极好。
速冷食品、冷饮食物、肉蛋奶制品加工对加工车间于包装车间，都有比较高的卫生要求，臭氧用在食品加工车间效果很好，浓度也比冷库消毒要求低得多，一般1～2 mg/kg即可达到80%以上的空气杀菌率,并可去除车间异味。车间工具、包装物杀菌，要求臭氧浓度高一些，应达到10～24 mg/m3，一般是下班后开机，如上班前能开机更好。要留有停机臭氧分解时间（约120min以上），待上班时嗅不到明显的臭氧气味即可
- 生产用水杀菌净化、矿泉水杀菌保质
食品生产需要大量洁净水，这在生产成本中是一项较大开支，利用臭氧处理不合格水质，完全可以达到这一目的。
矿泉水的保质期取决于微生物的彻底杀灭，常用的过滤加紫外线消毒的方法难以达到质量标准，臭氧杀菌成为首选方法，即可完全杀灭微生物，又可去除水中铁锰，可溶性盐类，保存有益的碳氧化合物。臭氧在水中的溶解度随温度降低、压力提高而提高。矿泉水臭氧溶解度在0.4～0.5 mg/L即可满足杀菌保质要求，合理的设计为臭氧投加量15-20mg/L。在实际生产条件下，保证臭氧气体质量浓度在10mg/L，臭氧与水接触时间5-10min，气——水混合接触良好的情况下即可达到要求。
- 工作服消毒
食品加工、冷饮、生化制药等部门对工作服要求很高，一般常使用的紫外线照射方法，因光波直射到的部位才有消毒作用，受照面积很小，实际效果很差，而利用O3对工作服消毒是一种高效，经济又简便的方法，食品行业可在每天下班后消毒工作服，在20m3封闭房间内挂上几十件工作服，在地上撒些水，利用臭氧可取得满意的消毒效果，或者把衣服用衣架用衣架挂起来，密闭更衣室，也会达到很高的消毒标准。
另外，臭氧还以其强氧化性，用于肉食加工间，厨房操作间，食品原料的脱色和漂白，脱臭，脱色及除味。例如鱼类，鲜肉及大蒜的脱臭及脱色等
- 臭氧保鲜果蔬
臭氧可以降低贮藏环境中乙烯的浓度，延长贮藏期
RG Dickson和RG Rice的研究和综述均阐述了关于臭氧降低贮藏环境中乙烯的作用。果品蔬菜在接近成熟阶段将产生大量的乙烯，它有加速成熟的作用，称为催熟剂。他的扩散还将加速其他果蔬的成熟。臭氧能够有效地控制这个过程，快速氧化分解乙烯，最后生成二氧化碳和水。臭氧对延长果蔬的贮藏期发挥了重要的作用。
臭氧处理可以减少果蔬腐烂，延长贮藏期
臭氧对果蔬的杀菌防霉分三个阶段应用：空库消毒、入库杀菌和日常防霉，目的是减少霉菌、酵母菌等微生物造成的腐烂。国内已经有许多人在臭氧保鲜果蔬方面做了研究，结果是降低了果实重量损失，减少了腐烂率。
综上所述，尽管蔬菜水果贮藏保鲜是一项复杂困难的工作，但是臭氧可以在杀菌除霉与减缓新陈代谢2个方面发挥作用，同包装、冷藏、气调等方法一起配合提高保鲜效果。臭氧快速分解乙烯以实现减缓新陈代谢过程，推迟后熟和老化。
臭氧降解农残
目前在果蔬上常用的农药主要是有机磷农药、拟除虫菊酯或氨基甲酸酯类农药。这三种农药的结构式中含有磷氧双键、碳酸双键或苯环结构。在臭氧强大的氧化作用下，双键断裂，苯环开环，农药分子结构被破坏。臭氧氧化农药的产物是酸类，醇类，胺类或相应的氧化物等低分子化合物。如有机磷农药马拉硫磷，与臭氧反应先生成马拉氧磷，继续反应分子断裂最终生成磷酸、硫酸、二氧化碳和水。硝基酚与臭氧反应最终生成硝酸和二氧化碳。臭氧与农药反应后多余的臭氧会分解成氧气，生成的化合物大多为水溶性，可以用水冲走，因此用臭氧降解农残是安全可行的。
臭氧的特性使得臭氧技术运用在食品工业中大放异彩，现在，臭氧用作食品工业杀菌剂比其他物质更安全的特点已引起了人们的关注。它比氯有更强的杀菌效果，并可使大多数有机体失活，包括具有顽抗性的，欧洲国家几十年来用臭氧处理水和清洁空气的经验证明它是安全的。美国FDA已批准按良好作业规范（GMP),臭氧属于GRAS9(公认安全） ，可用于瓶装水处理及瓶装水工厂的生产线消毒，并允许在肉类冷却排酸时使用0.1 mg/L的O3气体，将臭氧用于食品工业后，臭氧溶于水后洗涤水果蔬菜既有良好的杀菌效果又有较好的去除农药残留的效果，增加了农产品的贮藏期限保障了食用安全。因臭氧不会长期存在于水和食品中，所以不必考虑它的残留量，只要正确指导运用臭氧技术，对人体健康也不存在危害，臭氧无废弃物，对环保有利。
