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臭氧在水产品加工中应用综述

发布时间:2023-06-02 16:25:54     浏览量: 267     

中国是世界第一水产大国。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。笔者主要对臭氧的产生与性质及其在水产品加工中的应用进行综述。

臭氧是氧气( O2 ) 的同素异形体,是一种不稳定的无色气体。顾名思义,臭氧具有一种特殊的刺激性气味,其英文名 ozone 源自希腊语“ozein”,意为“难闻”。自然界中的臭氧是由于地球大气层受到闪电或高能紫外辐射作用而产生,暴风雨后空气中特有的清新的气味即为臭氧产生的。臭氧同样也是各种光化学氧化反应过程中的副产物。

臭氧的抑菌作用 

臭氧是一种高效广谱类的抗菌剂,可抑制的微生物包括真菌、病毒、原生生物及细菌与真菌孢子。有学者认为,臭氧作为抗菌剂主要是通过分子形式的臭氧作用于微生物产生抑菌作用; 亦有部分学者认为臭氧对微生物的抑菌活性是其降解产物[如羟基自由基,超氧阴离子自由基及氢化臭氧自由基]产生的。臭氧抑菌的作用机理是氧化破坏微生物细胞中重要组成部分,如细胞壁、细胞膜、线粒体与细胞核等; 另外,一些学者认为细胞内主要酶类的失活也是臭氧杀死细胞的重要机理。臭氧抑菌作用的研究主要有以下 5 个方面。

 

2. 3. 1 细菌及其孢子

FOEGEDING 早期研究发现,与完整孢子相比,臭氧处理后蜡质芽孢杆菌孢壁蛋白迅速脱落,其孢子结构完整性遭到破坏,因此推断孢子外被是抵御臭氧的主要屏障; 在杀灭孢子试验中臭氧水比其他大多数氧化剂的效果更好; 芽孢杆菌的孢子具有比其营养细胞高15倍的耐受性; 臭氧杀死孢子的作用是由于臭氧水氧化作用破坏了其孢子内膜,而不能通过 DNA 损伤作用杀死枯草芽孢杆菌孢子。KANG等研究了低浓度臭氧水与金属离子联合作用对大肠杆菌与单核细胞增多性李斯特氏菌的抑制作用,结果表明,使用 0. 4mg·L 1 的臭氧水处理 30 min 的抑菌效果最好,且当金属离子存在时可显著提高臭氧水的抑菌效果。

2. 3. 2 酵母

FAROOQ 等发现,酵母灭活度主要是受初始微生物数量的影响。当假丝酵母菌初始菌落数为 1. 4 × 105 cfu·mL 1 时菌落总数可减少4个数量级,而当初始菌落数为 1. 6×107 cfu·mL 1 时未见假丝酵母菌失活现象。ZORLUGENC 等研究表明,使用臭氧水处理酵母 15 min 后可完全将其杀灭,而使用质量浓度为 13. 8 mg·L 1 的臭氧气体处理 15 min 后酵母灭活现象不明显。  

2. 3.3病毒

臭氧处理可以破坏大量的病毒,如委内瑞拉马脑脊髓炎病毒、甲肝病毒 A、流感病毒 A、水泡型口炎病毒及传染性牛鼻气管炎病毒等。BEUCHAT 等研究表明,低浓度的臭氧水对大量病毒而言是致命性的。

综上,臭氧减菌化处理具有抑菌浓度低、抑菌时间短与抑菌谱广泛等优点,越来越多的食品加工及保鲜工艺中开始使用臭氧,而关于臭氧抑菌作用的最佳条件及抑菌机理方面的研究应引起研究者的重视。

3 臭氧减菌化技术在水产品加工中的应用

臭氧已经被公认为一种通用抗菌剂,既可以空气为媒介使用,亦可以水为载体,这 2 种形式对微生物的抑制作用方式是相同的。臭氧作为一种强氧化剂,被广泛应用于水处理、食品加工设备的杀菌消毒与清洗、异味清除以及水果、蔬菜、肉类、谷物和水产品等食品货架期的延长。臭氧在水产品中的应用主要有以下几个方面。

3. 1 漂白作用

臭氧的漂白作用主要应用于水产品鱼糜制品及鱼片的加工中。臭氧处理后发色罗非鱼片的亮度变大,其作用机理可能跟肌红蛋白含量降低及其存在形式有关。在鲢鱼丸制作的漂洗擂溃工艺中使用臭氧水处理,表明在擂溃工序中添加 0. 8 mg·L 1 臭氧并于 40 ℃水浴保持 35 min后鱼丸的色泽最佳。臭氧处理不仅改善了水产加工品的色泽,同时还可以改善产品品质及延长货架期。研究表明,当使用臭氧水漂洗处理竹筴鱼碎肉 10 ~ 20min 后可对其起到有益的漂白效果,且当在低温及碱性条件下需适当延长处理时间,但臭氧漂白处理会显著降低竹筴鱼碎肉 pH 及鱼糜凝胶特性并导致鱼肉脂质氧化。

3. 2 去异味作用

臭氧具有很好的去异味作用,它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。

3. 3 保鲜作用

在水产品加工中传统抑菌剂的使用会造成残留,而臭氧在使用后可以自行降解,因此臭氧水及臭氧冰的保鲜方法逐渐受到水产品加工企业的青睐。研究臭氧、过氧化氢与盐类对斑点叉尾鱼片中微生物及品质质量的影响,结果表明以上3种处理方式对抑制斑点叉尾鱼片中大肠菌群与嗜冷微生物菌落总数均有作用,可延长斑点叉尾鱼片货架期1.5~3.0d,但会引起氧化酸败与鱼片色泽的变化。

3. 4 工厂车间及设备消毒

水产品加工工厂中,为减少与降低污染,采取清洗与消毒操作是必不可少的工序。常用于清洗与消毒操作的卫生消毒剂主要有氯气及其衍生物、酸类、碘酒及季铵盐类化合物。除此之外,热消毒方式对于杀灭环境中的污染微生物也比较有效。由于臭氧是一种强氧化剂,因此可用于加工企业中加工设备与车间环境的卫生消毒。研究结果表明臭氧处理同使用次氯酸消毒剂均可以减少乳品加工工厂中附着乳制品容器的表面微生物数量,2 种方法处理后其表面微生物数量均可减少90% ; 采用 40 ℃热水及 10℃臭氧水分别对不锈钢设备表面进行预清洗 15 min,结果表明臭氧水处理可清洗不锈钢设备表面污染物,清洗率达84% ,而温水的清洗率仅为 51% 。另外,在食品工业生产中若对设备的清洗与消毒不及时,这些设备上会形成一层生物膜。使用臭氧处理来除去形成菌膜的微生物,使加工设备更易于清洗,使用臭氧处理环境中的恶臭假单胞菌的效果要明显优于其他方法。

大量前期研究表明,臭氧作为一种安全和有效的抗菌剂已广泛应用于食品工业中,臭氧处理可显著降低食品中微生物菌群的种类及数量,延长产品货架期。臭氧与其他消毒剂相比主要具有处理浓度低、处理时间短的优势,且臭氧可直接分解为氧气,是一种低残留、环境友好型的灭菌剂。另外,与其他消毒剂相比,臭氧属广谱性抑菌剂,对细菌及其孢子、酵母、真菌及其孢子、病毒和寄生虫等均具有杀灭作用。同时,水产品、肉类、水果和蔬菜等经臭氧处理后除货架期延长外,多数食品的感官特性得到保持甚至增强。随着人们消费水平的提高,安全、新鲜的水产品越来越受到消费者的青睐,而水产品加工过程中合理利用臭氧可有效保证水产品品质并延长其货架期; 但如果使用不当,臭氧同样可以降低水产品的感官品质,对产品质量造成一些有害的影响。此外,臭氧处理后水产品中某些有机化合物的氧化产物对产品品质及安全性的影响也应得到重视,且需要进行更多的臭氧抑菌机理研究以确定臭氧抑菌作用的内在影响因素,及造成某些微生物产生抗臭氧作用的原因,这样的研究将有助于确定臭氧最耐受微生物及臭氧的处理条件,增强臭氧抑菌过程的有效性。因此,优化臭氧在水产品加工过程中的应用条件是臭氧成功应用的一个紧迫问题。随着知识和经验的积累,操作规范化,臭氧在水产品中的使用将会更有效、更安全、更广泛。