臭氧消毒杀菌在食品和工业的技术和运用

 臭氧（o₃），是氧气（o₂）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中。在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道，吸入少量对人体有益，吸入过量对人体健康有一定危害（不可燃，纯净物）氧气通过电击可变为臭氧，臭氧消毒原理实际上可以认为是一种氧化反应。

当今社会食品安全的重要性日渐受到重视是不争的事实。食品生产企业是食物供应链中Zui重要的一环，政府执法部门和消费者将更多的目光关注到食品安全。这一趋势向各类食品加工企业提出了挑战。严格的卫生要求，高度的卫生水准，是食品加工企业成功发展的基本保障。食品生产、加工、储存、销售等环节中的消毒灭菌是企业必须解决好的问题。随着社会的发展和科技的不断进步，传统的紫外消毒和化学消毒方法逐渐暴露出诸多弊端。此时，臭氧消毒技术因其特有的优势受到人们越来越多的关注。

臭氧的消毒杀菌机理：臭氧消毒原理可以认为是一种氧化反应。

（1）臭氧对细菌灭活的机理：

臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速。与其它杀菌剂不同的是：臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应, 穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏dna。

（2）臭氧对病毒的灭活机理：

臭氧对病毒的作用首先是病毒的衣体壳蛋白的四条多肽链，并使rna受到损伤，特别是形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其吸附到寄存体上。

臭氧杀菌的主要特点：

1、高效性 臭氧是一种高效灭菌剂。国际卫生组织对消毒灭菌剂的功效，曾进行过归纳比较，对大肠杆菌的杀灭效果为：的是臭氧（o3），次之是次氯酸（hclo）＞二氧化氯（clo2）＞银离子（ag＋）＞次氯酸根（clo－）＞高铁酸盐（feo42－）＞氯氨（ncl3）。臭氧灭菌速度较氯气快600～3000倍。

　　2、高洁性 臭氧是利用空气中的氧气产生的，消毒氧化过程中，多余的氧原子（o）在30 min后又结合成为氧分子（o2），不存在任何有毒残留物，故称“环保消毒剂”。

　  3、广谱性 臭氧对细菌、病毒等微生物内部结构有极强的氧化破坏性，可达到杀灭细菌繁殖体、芽孢、甲乙型肝炎病毒、真菌和原虫胞囊等各种细菌，以及破坏肉毒杆菌的毒素及立克次氏体等。臭氧还具有很强的除霉、腥、臭等有机异味的功能，对中药材及其他原辅材料的防霉、防虫蛀等有明显的作用。同时，除铂、金、铱、氟外，臭氧几乎可与周期表中所有的元素反应，并可将过渡金属元素氧化到较高或Zui高氧化态，形成更难溶的氧化物。对于氟以外的非金属元素，臭氧也可将其从各种低氧化态氧化，直至出现Zui高氧化态。因此，臭氧可用于消除酚、氰、亚硫酸盐、亚硝酸盐等多种有机或无机污染物、有毒物。

4、经济性 通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业gmp中的应用，以及医疗卫生单位的使用及运行比较，臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益和社会效益。

在食品生产企业中臭氧的作用：

1、臭氧和食品行业常用消毒剂相比；杀菌能力高于甲醛、二氧化硫、高锰酸钾用氯制剂等消毒剂；杀菌后剩余的臭氧会自行分解为氧气，不产生残留造成污染，这一点是任何化学消毒剂所无法比拟的。     

2、臭氧杀菌与紫外线照射杀菌相比同样具有特殊的优越性：

(1) 臭氧到处渗透，没有死角。紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果。食品车间一般比较高大，致使紫外线照射强度远远不够，特别是距离远，照射产生很大死角，如加工案板下部等。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角；     

(2) 杀菌速度快。紫外线照射杀菌需要较长的作用时间，一般要照射6小时以上，而符合标准浓度的臭氧只需开机1小时以上；    

(3) 高湿度下杀菌效果更好。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降，湿度达到80%以上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。这是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏，这一特性对于食品行业中普遍存在的高湿环境特别适合；     

(4) 有低浓度保洁功能。紫外线照射时生产人员必须离开现场，照射完成后无法用低功率的紫外线照射保洁；臭氧消毒时生产人员必须离开现场，消毒完成后可以调低臭氧发生量，用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁。     

3、臭氧除臭净化效果极好，臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果，将臭味根源物质分解成无害物质。例如：将氨氧化成二氧化碳和水。

耐实臭氧在食品行业的具体应用：

1、生产车间空气杀菌消毒  生产车间的微生物污染是影响产品质量的极重要因素，臭氧不但可以有效地杀灭它们，并可有效去除车间异味。能使生产车间的空气、地面、操作台、器具等物体表面细菌指标达标合格。 

2、更衣室和工作服消毒  生产车间的大部分细菌，都能通过加工人员的工作服带入生产车间，严重时会导致大面积传播，应引起足够重视。食品加工企业大多数采用紫外线照射消毒，因紫外线照射的天然缺陷，消毒效果较差，而臭氧气体可渗透至服装各个部位，故利用臭氧对工作服进行消毒是高效、简单的方法。 

3、生产用水的杀菌净化  臭氧在水中对细菌、病毒、微生物等杀灭率更高、速度更快，对水中有机化合物等污染物质去除彻底，而又不产生二次污染。通常生产用水采用氯制剂进行消毒，由于水源受到有机化学产物污染日趋严重，氯制剂消毒后会产生氯仿、二氯乙烷、等氯化有机物，这些物质具有致癌性，因而欧盟国家已禁止使用氯系列长效消毒药剂，日本也将逐步禁止使用。而臭氧消毒处理后不产生二次污染化合物，且臭氧对细菌的杀灭率比氯制剂更高，杀灭速度大约是氯制剂的600～3000倍。特别在预冷消毒中，克服了次氯酸钠消毒后氯残留的缺点，可以高效、经济、简便的杀灭细菌。 

4、制备高浓度的臭氧水做为新型消毒剂  把高浓度的臭氧溶解于水中。制成的臭氧水具有极强的广谱杀菌效果，同时对各种农药、有机毒物、重金属离子都有极强的降解作用。高浓度的臭氧水在完成杀菌消毒及降解其它有害物质时，臭氧重新变成氧气，在水中不留下残留物，无二次污染和任何副作用。 

5、食品冷库和保鲜冷库消毒  冷库的生物污染源主要是霉菌，它们对化学消毒剂有很强的耐受力，而且在低温条件下存活。实验证明：使用浓度为6～12ppm的臭氧连续3～4小时消毒，可以将包括抵抗力极强的未萌动孢子杀死。停机后封库24小时以上，细菌杀灭率达90%左右，霉菌杀灭率可达80%左右。在食品保鲜中应用臭氧可以起到杀菌防霉与减缓新陈代谢的作用，同冷藏、空调、包装协同使用，更能提高食品的保鲜效果。