溶于冰的臭氧

臭氧冰又稱為“保鮮冰”，是將臭氧保存在冰塊中的一種方法，通過冰塊在融化過程中緩慢釋放臭氧，從而達到延長食品貨架期的效果。臭氧即三原子氧（O3 ），它在分解成常規(guī)氧分子時具有極大的活性，因而常用于水產(chǎn)食品加工和醫(yī)療等部門的消毒。

美國是最早利用臭氧與冷凍相結(jié)合的技術(shù)來制作臭氧冰并將其應(yīng)用于冰凍水產(chǎn)品的，至今已有二十余年的歷史。通過研究發(fā)現(xiàn)，將臭氧融合在水里再經(jīng)低溫冷凍而制成的臭氧冰與由普通水制成的片冰相比，在同時應(yīng)用在水產(chǎn)品冷凍保鮮時，臭氧冰可延長保鮮期一倍，附著的細菌群落總數(shù)只是9萬與280萬之比，因此，可以看出，臭氧冰在冰凍保鮮中的效果顯著。

臭氧冰的優(yōu)勢

一些研究表明，臭氧冰相比于臭氧氣體和臭氧水，不僅保持了原有的特性，還具有半衰期更長、保鮮效果更好、使用更方便等優(yōu)勢。這是因為臭氧在低溫環(huán)境中更為穩(wěn)定，制成臭氧冰后可放入冰箱中貯藏一段時間，待使用時取出，無需現(xiàn)制現(xiàn)用。在保鮮過程中，隨著臭氧冰的融化，臭氧被緩慢地釋放出來，對寄生在水產(chǎn)品上的微生物起到了持續(xù)的抑制作用。

除此以外，臭氧冰中的臭氧具有強氧化性使其具有良好的殺菌效果，并在常溫下可以自行還原為氧氣，且不會產(chǎn)生有害氣體，也不會產(chǎn)生特殊氣味的氣體影響食品感官品質(zhì)。

臭氧冰的制備技術(shù)

根據(jù)國內(nèi)外文獻檢索可知，目前國內(nèi)關(guān)于制備臭氧冰的研究相對較少，并且大多數(shù)的研究都是特殊的條件下進行的。我們將制取臭氧冰的方法大致分為兩類：直接凍結(jié)法和紫外輻射法。

直接凍結(jié)法主要是將臭氧氣體溶于水，制成高濃度臭氧水，然后將臭氧水迅速置于低溫環(huán)境中，利用低溫環(huán)境將臭氧水凍結(jié)成冰塊。根據(jù)制冰過程中使用方法的不同，又可以分為制冰機制冰法、液氮凍結(jié)法和低溫乙醇凍結(jié)法。

另一種臭氧冰制備方法是紫外輻射法，是由奧山純一等提出的一種新型制取臭氧冰的方法。該方法利用曝氣裝置將氧氣溶于水中，制得含有氧氣微氣泡的富氧水，然后將富氧水凍結(jié)成冰塊，用波長為184~242nm 的紫外線照射冰塊，在紫外線照射下微氣泡中的氧氣分子分解并聚合成臭氧分子，可以通過調(diào)節(jié)紫外線輻射功率控制臭氧冰濃度。

這些方法主要都是借助低溫制冷設(shè)備，使臭氧封存于冰中，成本較高，而且常規(guī)條件下難以實現(xiàn)，無法進行工業(yè)量產(chǎn)，不利于臭氧冰技術(shù)的普及。就目前來說，將臭氧溶于水制成臭氧水然后凍結(jié)成冰塊，仍然是最簡單、可靠并具備可行性的方法。

基于目前對臭氧水已有的研究，造成制備臭氧冰困難的原因主要有兩點：一是難以制取高濃度臭氧水，臭氧溶解的同時也會分解，需要從臭氧的溶解機理深入分析臭氧的溶解過程。二是缺乏深入的研究，對冰中臭氧保存率低的原因尚不清楚。

臭氧冰是如何保鮮的？

臭氧冰的殺菌保鮮能力主要取決于冰中臭氧的含量。在自然界中，臭氧的氧化能力僅次于氟，強氧化性是其有效滅活病原微生物的主要原因，臭氧的滅菌機理主要包括：

1）破壞致病菌或病毒等病原微生物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及遺傳物質(zhì)；

2）與色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等氨基酸殘基通過氧化還原反應(yīng)直接破壞蛋白質(zhì)；

3）氧化微生物體內(nèi)的酶使微生物新陳代謝受到嚴(yán)重破壞而死亡；

4）改變嘧啶和嘌呤的紫外吸收；

5）與細菌細胞壁脂類雙鍵反應(yīng)進入細菌，通過與細菌體內(nèi)脂蛋白和脂多糖反應(yīng)改變細胞膜的通透性，使細菌死亡。

臭氧冰與果蔬產(chǎn)品

有研究者用臭氧冰對香菇分別進行常溫（26.0±1.0 ℃）、亞常溫（10.0±0.5 ℃）和冷藏（0.0±0.5 ℃）條件下采后貯藏實驗，結(jié)果表明，在三種不同的貯藏溫度下臭氧冰均能夠延緩維生素C和可溶性固形物含量的下降，此外，臭氧冰能夠有效的抑制香菇的呼吸強度和乙烯的生成速率，并且降低了多酚氧化酶的活性，從而延緩了香菇的衰老速率。

也有研究者將臭氧冰應(yīng)用于紅地球葡萄保鮮，可以發(fā)現(xiàn)臭氧冰不僅能夠改善紅地球葡萄的貯藏品質(zhì)，還能延長其貨架期，此外，利用臭氧冰保鮮后的葡萄在硬度、彈性和咀嚼性均能保持較好的水平。

通過實驗她們還證明臭氧冰耦合外包裝材料能夠?qū)Ρｕr過程起到增益效果，使用包裝材料為HDPE具有低O2滲透、高濕透性的特點，能夠及時將內(nèi)部的水分散失出去，同時又能保留臭氧使其繼續(xù)發(fā)揮其保鮮作用。

臭氧冰與水產(chǎn)品保鮮

在對墨魚分別用臭氧冰和普通冰進行保鮮研究時發(fā)現(xiàn)，臭氧冰在濃度為1~2 mg·L-1時能夠降低墨魚腐敗過程中揮發(fā)性鹽基氮的產(chǎn)生，并且經(jīng)臭氧冰處理后的樣品細菌總數(shù)降低了4 lg CFU/g，相對普通冰的出來來說，臭氧冰能延長墨魚的保質(zhì)期1~2 d。

而在羅非魚的保鮮實驗中，臭氧冰能有效提升羅非魚的感官質(zhì)量，并且降低揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的產(chǎn)生和菌落的生長，但對于羅非魚的水分含量沒有太大影響。此外，經(jīng)過觀察她們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臭氧冰中的臭氧濃度過高時，會導(dǎo)致羅非魚的色澤以及肌肉組織變差。

臭氧冰與肉類產(chǎn)品保鮮

有研究者對大骨雞進行普通冰和臭氧冰的對比保鮮試驗時返現(xiàn)，臭氧冰能夠很好的抑制細菌的生長，延緩雞肉的變質(zhì)，但使用臭氧冰加速了雞肉中脂肪的氧化過程，最終導(dǎo)致雞肉的顏色變白、彈性變差。通過前后對比研究發(fā)現(xiàn)，使用 R-多糖浸泡后有利于保持雞肉色澤，延緩其貨架期。

在肉類產(chǎn)品中，由于脂肪含量較高，臭氧能夠氧化其中的脂肪從而加快了其變質(zhì)過程，需要結(jié)合復(fù)合保鮮劑使用，既增加了其使用成本，又使食品受到二次污染，因此，將臭氧冰應(yīng)用于肉類產(chǎn)品的保鮮研究相對較少。

作者簡介：

Martin.Yu，食品科技工作者、營養(yǎng)師，長期負責(zé)特殊食品研發(fā)工作，主要方向為：FSMP、益生菌、特膳食品。