用臭氧處理保持新鮮蔬菜的質(zhì)量

臭氧被認(rèn)為是蔬菜儲(chǔ)存、洗滌和加工的抗菌劑。這種強(qiáng)力消毒劑現(xiàn)在被用于食品工業(yè)。在這篇綜述中，闡述了臭氧的化學(xué)和物理性質(zhì)、臭氧的產(chǎn)生、影響臭氧處理效率的因素以及食品工業(yè)很近的監(jiān)管發(fā)展。通過對(duì)三種蔬菜的研究，表明臭氧能夠避免和控制蔬菜的生物生長(zhǎng)，保持蔬菜的外觀和感官品質(zhì)，保證營(yíng)養(yǎng)特征的保留，維持和延長(zhǎng)蔬菜的貨架期。臭氧在液體溶液中可用于對(duì)加工用水和蔬菜進(jìn)行消毒，臭氧在氣體狀態(tài)下可用于蔬菜的消毒和保鮮。臭氧的多功能性使其成為一種很有前途的食品加工助劑。然而，如果臭氧使用不當(dāng)，它會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成一些有害的影響，例如其感官質(zhì)量的損失。為了有效和安全地使用臭氧，應(yīng)該為各種蔬菜確定特定的處理?xiàng)l件。很后，我們建議強(qiáng)調(diào)臭氧處理的不同基本特征，以便在國(guó)際上協(xié)調(diào)所進(jìn)行處理的相關(guān)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞:臭氧;食物保存;新鮮蔬菜;食品工業(yè);食品質(zhì)量;食品安全;微生物;保質(zhì)期

1. 介紹

        如今，蔬菜是人們?nèi)粘ｏ嬍车闹匾M成部分，也是食品市場(chǎng)的一個(gè)重要組成部分。事實(shí)上，由于它們的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，它們是健康和平衡的飲食(即低脂肪、低糖和低鈉)不可缺少的。此外，蔬菜是維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維、復(fù)合碳水化合物和非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的豐富來源，包括植物固醇、黃烷醇、花青素和酚酸。食用各種各樣的蔬菜有助于確保充足的必要營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入，這就是為什么世界衛(wèi)生組織(WHO)建議，每個(gè)人每天應(yīng)食用至少400克的水果和蔬菜，以改善整體健康[1]。這種消耗可降低某些非慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，包括某些類型的癌癥和心血管疾病;此外，它還能防止體重增加，降低肥胖的風(fēng)險(xiǎn)。蔬菜也因其誘人的感官品質(zhì)以及它們的味道、香氣、質(zhì)地、顏色、光澤、形狀、大小和沒有缺陷和腐爛而廣受歡迎。百分之八十的購(gòu)買者非常關(guān)注這些產(chǎn)品的外觀。定性標(biāo)準(zhǔn)似乎是選擇[4]的主要標(biāo)準(zhǔn)。然而，它們的保質(zhì)期短與大量與食用[5]有關(guān)的食源性疾病暴發(fā)有關(guān)。這表明，為了有效地凈化蔬菜和/或避免微生物的生長(zhǎng)，應(yīng)用適應(yīng)性處理非常重要。

        為了延長(zhǎng)蔬菜的貨架期，通常采用氯、過氧乙酸、電解水、過氧化氫等被稱為抗菌溶液的常規(guī)化學(xué)處理方法。第一種是次氯酸鈉(氯)，近幾十年來，次氯酸鈉一直是食品工業(yè)在不同條件下(洗滌、噴灑)水溶液配方中很常用的一種。氯化水也是大多數(shù)科學(xué)研究的參考處理方法，其目的是尋找其有效的替代方法。已有研究表明，氯對(duì)食源性病原體[6]起有效作用，同時(shí)保持處理過的產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的整體質(zhì)量[7,8]。然而，隨著消費(fèi)者對(duì)健康和食品安全意識(shí)的提高，他們對(duì)使用合成添加劑的批評(píng)也越來越多。一些歐洲國(guó)家禁止使用氯，因?yàn)槁扰c有機(jī)物、溴和碘反應(yīng)，在廢水中形成溴化和碘化消毒副產(chǎn)物、一氯胺、有機(jī)氯代副產(chǎn)物、暈基乙酸、三鹵甲烷等有害化學(xué)物質(zhì)[10,11]。這些副產(chǎn)物對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，具有誘導(dǎo)DNA損傷的遺傳毒性，具有誘變性，并在環(huán)境中持續(xù)存在[11,12]。由于這些缺點(diǎn)和對(duì)天然添加劑的需求不斷增長(zhǎng)，開發(fā)和應(yīng)用更多的綠色技術(shù)來保持蔬菜的安全和質(zhì)量一直是工業(yè)界關(guān)注的問題。在這種背景下，從現(xiàn)有的技術(shù)來看，臭氧的應(yīng)用是有前景的，它在蔬菜工業(yè)中越來越受到關(guān)注。

        臭氧(O3)是一種強(qiáng)大的消毒劑，可能會(huì)滿足消費(fèi)者的接受，制造商的期望，以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。臭氧在1995年在美國(guó)被普遍認(rèn)為是安全的，用于瓶裝水的消毒。自1997年以來，臭氧被列為與食物直接接觸的GRAS物質(zhì)。2001年6月，氣體和水相中的臭氧被美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)為直接與食品接觸的抗菌添加劑。這是響應(yīng)電力研究所(EPRI)食品添加劑請(qǐng)?jiān)竅14]。在歐洲聯(lián)盟，臭氧在食品加工中的應(yīng)用始于20世紀(jì)初，在它第一次用于水處理之后。歐洲部長(zhǎng)理事會(huì)通過了一項(xiàng)建議，允許對(duì)天然礦泉水進(jìn)行臭氧處理。在法國(guó)，在2003年和2004年期間，法國(guó)食品安全局(AFSSA，現(xiàn)在稱為ANSES)就使用臭氧作為研磨前處理小麥的輔助技術(shù)的安全性提出了兩種意見。自2006年以來，監(jiān)管機(jī)構(gòu)已批準(zhǔn)使用臭氧作為改善面粉質(zhì)量的加工輔助手段，這是基于臭氧在一個(gè)封閉的連續(xù)批處理反應(yīng)器[15]中的處理。2019年，ANSES提出了一項(xiàng)意見，以擴(kuò)大臭氧在水中的使用，作為一種技術(shù)援助，用于清洗即食沙拉。

        從那時(shí)起，進(jìn)行了研究和商業(yè)應(yīng)用，以確認(rèn)臭氧可以取代傳統(tǒng)的殺菌劑，并為獲得具有延長(zhǎng)保質(zhì)期的安全產(chǎn)品提供好處。此外，臭氧的可能用途以及對(duì)各種蔬菜的有益或有害影響已被深入研究。在蔬菜加工過程中，臭氧的應(yīng)用有兩種形式。氣態(tài)臭氧被連續(xù)或間歇性地添加到收獲產(chǎn)品的存儲(chǔ)氣氛中。在蔬菜收獲后或在洗滌處理過程中立即加入臭氧。在后一種情況下，產(chǎn)品可以在含有溶解臭氧的水中噴灑、漂洗或浸漬。對(duì)臭氧在蔬菜工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述[13,17,18,19,20,21]。然而，這篇綜述試圖收集和總結(jié)所有很近的研究，在以前的工作中沒有涵蓋的某些蔬菜在世界各地生產(chǎn)和消費(fèi)。我們選擇了三種不同的蔬菜:根類蔬菜(胡蘿卜)，綠葉蔬菜(生菜)和果類蔬菜(番茄)。選擇這三種蔬菜有幾個(gè)原因:不僅它們?cè)谑澜绶秶鷥?nèi)廣泛消費(fèi)，而且由于它們生長(zhǎng)在不同的條件下，它們也有不同的特點(diǎn)。由于這些原因，我們將探討臭氧對(duì)這些蔬菜的微生物、感官和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)以及物理和化學(xué)性質(zhì)的影響。所提出的方法的獨(dú)創(chuàng)性在于，它處理蔬菜在洗滌后和儲(chǔ)存期間的整體質(zhì)量(微生物質(zhì)量、物理和化學(xué)質(zhì)量以及營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量)。

2.綜合與結(jié)論

        在本次審查結(jié)束時(shí)，很清楚使用氣態(tài)或水溶性形式的臭氧可用于保鮮蔬菜（即控制腐敗和病原微生物的生長(zhǎng)以及保持質(zhì)量特性），因?yàn)檫@種分子具有抗微生物活性，這要?dú)w功于它對(duì)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、酶、核酸、膜和其他細(xì)胞成分的氧化能力。然而，正如我們?cè)诒敬螌彶橹锌吹降哪菢樱谑褂贸粞跗陂g可以達(dá)到的性能在很大程度上取決于此實(shí)施的一般條件。這些考慮中的大部分都在圖 3 中進(jìn)行了綜合。

如圖. 臭氧處理蔬菜的合成具有必須表明臭氧處理特征的基本特征。

        在大多數(shù)情況下，適當(dāng)考慮和管理主要參數(shù)（表 2）可以讓用戶在控制微生物生長(zhǎng)的有效性與產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)和感官特性的保存之間找到真正的折衷方案。然而，與此同時(shí)，一些研究人員/潛在用戶認(rèn)為該技術(shù)受太多因素影響，因此從工業(yè)角度來看，其嚴(yán)格的性能（即微生物負(fù)荷減少 1 –2 日志，如所咨詢的大多數(shù)論文中所報(bào)告的）。

        今天，為了克服這些批評(píng)，這些批評(píng)主要與臭氧在應(yīng)用條件下的有限有效性（即微生物滅活的限制）有關(guān)，可以考慮采用新的技術(shù)方法。這些方法基于“障礙技術(shù)”的概念。障礙概念（通常稱為組合方法、組合保存、組合工藝、屏障技術(shù)或組合技術(shù)）已成為一種很有前途的技術(shù)方法，可以同時(shí)減少營(yíng)養(yǎng)和感官質(zhì)量的損失并提高食品安全[129,130]。事實(shí)上，跨欄技術(shù)在使用各種機(jī)制抑制或滅活目標(biāo)微生物時(shí)顯示出協(xié)同效應(yīng)[131,132]。已經(jīng)報(bào)道了一些使用臭氧的成功技術(shù)組合（即臭氧和紫外線-C [133]、臭氧和先進(jìn)的氧化過程 [134,135]、臭氧和 50 °C 的溫和加熱或單模和雙模頻率輻照[125,126]、臭氧預(yù)處理結(jié)合氣調(diào)包裝[136,137,138]、臭氧處理結(jié)合被動(dòng)制冷[139]和真空冷卻[140]）。大多數(shù)將臭氧與另一種技術(shù)相結(jié)合的方法是有希望的，因?yàn)樗鼈兛梢詽撛诘卦鰪?qiáng)抗菌效果，降低獲得給定微生物滅活水平所需的處理嚴(yán)重性，并防止臭氧處理后存活的微生物增殖。鑒于所獲得的結(jié)果，因此繼續(xù)和擴(kuò)展在該領(lǐng)域進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)似乎很有趣。