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    臭氧实用知识

    一、实用活氧知识
    1.透透切切了解臭氧O3
    1840年德国科学家舒贝因在向幕尼黑科学院提出的报告里宣布发现了臭氧。臭氧的英文名字叫 OZONE ,分子式O3,分子量 48 ,是氧气(O2)的同素异形体,由三个氧原子组成,又称富氧、三子氧、超氧。
    臭氧的特性
        臭氧是由一个氧分子(O2)携带一个氧原子(O)组成,是氧气的同素异形体。与氧气相比,臭氧比重大。有色、有味。在常温下是淡蓝色,草腥味。雷电过后,时可闻到其气味。 1ppm 臭氧 =1.963mg/m3 。标准状态下,臭氧密度ρ = 2.144g/l ,空气ρ = 1.293g/l 。臭氧在水中的溶解度大约是氧的 10 — 15 倍,在水中稳定性较差。
        臭氧易分解,不稳定参比状态下臭氧的半衰期为 22~25 分钟,一个小时的衰退率为 61% ,在 1% 的臭氧水溶液中半衰期约为 16 分钟,且温度越高,湿度越大,半衰期越短。
        臭氧具有不稳定性。由于臭氧(O3)是由氧分子携带一个氧原子组成,决定了它只是一种暂存形态,携带的氧原子除氧化用掉外,剩余的又组合为氧气(O2)进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生,这是臭氧技术应用的最大优越性。
      臭氧具有很强的氧化能力。
    臭氧的功用
     臭氧具有强氧化性,有四大功用:氧化、灭菌、脱色、除味。
        臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有极强的氧化能力,臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量,在常温、常压下很快自行分解为氧(O2)和单个氧原子(O),单个氧原子具有很强的活性,对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。
        国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较,臭氧与其它杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为:臭氧(O3) > 次氯酸(HCLO) > 二氧化氯(CLO2)> 银离子(Ag+) > 次氯酸根(CLO) > 高铁酸盐(Fe3+) > 氯胺(NHCl3)。
        臭氧是广谱、高效快速杀菌剂,可以迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒、病原体及微生物??梢栽诮隙淌奔淠谄苹迪妇?、病毒和其他微生物的生物结构,刺破细胞壁,使之失去生存能力,当其浓度达到一定值后,杀菌消毒甚至可以瞬间完成。
      据国际公认的臭氧灭菌消毒实验数据表明:当加时到4分钟、投加浓度为12.6mg/L时,对冠状病毒的杀灭率为100%;当加时到3分钟、投加浓度为4mg/L时,对HIV的杀灭率为100%;当加时到20分钟,投加浓度为10mg/m3时,对乙肝表面抗原的杀灭率为99.9%;当加时到10分钟、投加浓度为8mg/m3时,对支原体、衣原体等病原体的杀灭率为99.85%……(摘自中国臭氧信息网)
        臭氧作为性能优良的消毒手段,在制药企业GMP、医疗卫生场所、食品加工车间和居民日常生活等许多领域都大规模应用,被称为“绿色消毒剂” ,在卫生部《消毒技术规范》等国家技术标准中对臭氧杀菌消毒都有明确的肯定。
        广东省卫生厅发布有关规定[粤卫〔2003〕63,臭氧被指定为重要的空气消毒方式。在菲典时期起到了很大的作用。]
    臭氧的消毒灭菌机理
       
    臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜,使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍,臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
        臭氧水杀灭情况有些不同,其氧化反应有两种,微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应,又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应,由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂,因此臭氧水的杀菌速度极快。
        臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶,并直接与细菌、病毒发生作用,氧化并穿透其细胞壁,破坏其细胞器和核糖核酸,分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏,而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖,使细胞发生通透性畸变,导致细胞溶解性死亡,并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源(内毒素)等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体,可以达到“彻底、永久地消灭物体内部所有微生物的目的”。而且它的作用是瞬间完成的。
        臭氧灭菌机理:臭氧灭菌的过程属于生物化学氧化反应,臭氧灭菌有以下三种形式:①臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶;②直接与细菌、病毒发生作用,破坏其细胞壁和 DNA 和 RNA ,分解蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏;③渗透细胞膜组织,侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖,使细胞发生通透性畸变,导致细胞的溶解死亡,并且将死亡菌体内的遗传基因,寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原(细菌病毒代谢产物、内毒素)等溶解变性灭亡。由此可见,臭氧灭菌属于溶菌,是三种灭菌方式中最彻底的形式。既然臭氧能杀死病毒、细菌,那么会不会也把健康的细胞杀死呢?不会,因为健康细胞具有强大的平衡酶系统, 因而臭氧对健康细胞无害
     
    2.臭氧在骨科疾病治疗中发挥了什么作用
    臭氧微创治疗技术治疗椎间盘突出症的效果是很好的,对于椎间盘突出症这种顽固的疾病,患者关心的问题是用哪种方法能更好更快的治疗好,臭氧治疗解决了这一难题,那么,臭氧技术是怎么应用于骨科治疗中的呢?
    臭氧(O3)由三个氧原子组成,是一种强氧化剂,常温下半衰期约20~30分钟,易分解,比氧气易溶于水。臭氧的历史可追溯倒200多年以前。1785年,Van Marum发现在放电时氧气会发生化学变化,产生一种特殊的气味。1801年,Cruikschank注意到电解过程中有一种不知名的气体产生。1839年德国化学家Schoein在巴塞罗那发表了他的题为“电解水过程中阳极的气味,”这种刺激性的气体被正式确认为“活性氧”,并命名为臭氧(Ozone)。在那个年代,Schoein已认识到臭氧存在于自然界的任何角落,并且随着海拔高度增加而浓度增加。这个伟大的发现至今仍对我们的日常生活及地球大气环境?;び凶胖卮笥跋?。1900年,德国Von Sime发明了“超级感应管”,即所谓的西门子管。这种能产生臭氧的管让人们了解到了臭氧是一种非常不稳定、难以储存、能从氧气获得并且要立即使用的气体。人们发现臭氧可用于水的消毒,许多应用臭氧的自来水厂由此诞生。第一次世界大战期间,德国士兵将臭氧用于治疗厌氧菌感染所致的气性坏疽。1936年,法国医生P.Aubourg最早提倡将臭氧吹注入直肠来治疗慢性结肠炎。Payr首先尝试将少量臭氧直接注入静脉来治疗疾病,由于有气栓的危险而被禁止。在那个医学不发达的年代,臭氧治疗给人们带来了希望,有许多探索者为此付出了不懈的努力。1954年,Wethly和Steiarth尝试采集5~10ml血液盛入一种容器(圣瓶)里,接受臭氧的短暂处理后(臭氧由紫外灯照射所产生),再将血液注射入供者的肌肉内,以其增强肌体抵抗力,治疗许多疾病。这就是自血疗法的雏形。然而,50年代由于缺乏严格的基础和临床研究,臭氧治疗的有效性受到了怀疑,在各国的境遇亦迥然不同。在一些发展中国家如东欧、古巴、墨西哥和南美等国备受青睐;臭氧的故乡德国和奥地利、瑞士乐意接受这种治疗方法;意大利、法国、英国、加拿大和美国的少数几个州尚能认可,而美国的其他州则明令禁止。
    步入20世纪70年代,随着医学基础理论研究的深入,臭氧的作用机理越来越明了,臭氧治疗作为一种古老而创新的治疗方法越来越多的被世界各地的医学工作者所认同。在欧洲,几乎每一个国家都有一个或几个臭氧治疗学会。1972年,Wolff和Haler在德国创立了第一个臭氧学会。意大利于1984年建立了本国的学会。1999年,意大利发起并组建了国际医疗臭氧学会(IMOS),旨在诚实地促进臭氧的基础和临床研究,建立完善的临床治疗体系,不为商业利益所驱动。目前在欧洲,臭氧主要应用于创伤及难治性溃疡(如糖尿病足)的治疗、癌症的辅助治疗、腰椎间盘突出及骨关节疾病的治疗、抗自由基防衰老、中风及病毒性肝炎等疾病的治疗,临床应用的疗效得到了充分肯定。关于臭氧治疗的安全性问题,早在1980年,德国医学界组织644位专家对5579238例次臭氧治疗进行了回顾性分析,发现其中40例出现过过敏反应等副作用,发生率为十万分之七。此研究表明臭氧疗法仍是一种非常安全的治疗手段。
    腰椎间盘突出症的臭氧治疗最早出现在意大利。意大利Siena大学Bocci教授从20世纪80年代即对臭氧的作用机理进行了大量基础研究。研究表明,O3具有消炎、止痛及溶解髓核内蛋白多糖等作用。1988年,意大利医生Verga首先将注射臭氧注入腰大肌及椎旁间隙治疗腰腿痛;90年代中期,Muto等将臭氧注入椎间盘及椎旁间隙治疗腰椎间盘突出,并于1998年报道93例,有效率78%;Albertini报告6665例从1994年至2000年的多中心的研究结果,优良率达80.9%。南方医院介入科自2000年在国内率先开展该项手术,至2004年6月已治疗450余例患者,有效率75.9%。鉴于此前国内无SFDA认证的臭氧治疗仪,此项技术仅限于动物试验及临床试用阶段。
    颈椎由于其特殊的部位而成为治疗的高风险区,外科手术中时有发生高位截瘫的病例。臭氧治疗颈椎间盘突出与腰椎间盘突出原理相同,采用前入路穿刺进针至颈椎间盘。由于颈前区结构复杂,有许多重要的组织,如颈总动脉,颈静脉、甲状腺、气管、喉返神经、食管等,穿刺过程中有可能损伤这些组织结构,出现严重的并发症。若穿刺过渡则会造成脊髓损伤,因此手术必须由经过专门训练的医生操作?! ?002年6月南方医院开展了国内第一例颈椎间盘臭氧注射术,由欧洲臭氧学会主席意大利神经放射主席Marco完成。该例患者术前表现为颈肩痛及手指麻木,经2年的随访疗效满意,已完全康复,所有症状消失。目前南方医院已治疗20余例患者,有效率为71.4%。国外对于颈椎间盘突出的臭氧治疗尚未见大组病例报道,Albertini于2002年报道1例车祸外伤致急性颈椎间盘突出的患者,经盘内注射臭氧获得良好效果;Fabris于2003年报道采用颈椎旁肌肉注射臭氧治疗颈痛及颈僵直,有效率为87.5%;Moretti等对颈肩痛的患者风别采用椎旁注射O2-O3混合气体和抗炎药物(如可的松+利多卡因等),发现注射O2-O3混合气体的患者疼痛缓解的情况显著优于注射抗炎药物的患者,由此认为O2-O3混合气体较抗炎药物具有更加确切的抗炎、镇痛作用。特别是O2-O3混合气体聚集在神经根管附近和硬膜前间隙内可以更加有效的缓解神经根管受压所致的疼痛。我们的经验认为,对于颈椎间盘突出程度较轻,根性症状为主,无明显脊髓受压萎缩及骨质增生的患者治疗效果较好,其中远期疗效亦很乐观。
    除此之外,臭氧尚用于治疗关节痛、肩周炎、糖尿病溃疡、慢性溃疡性结肠炎及病毒性肝炎等。
    3. 臭氧基本常识
    1.何谓臭氧
    臭氧又称富氧、三子氧、超氧。雷电过后,有时人们可以闻到它的气味。臭氧在常温下可以自行还原为氧气。
    2.臭氧有何作用
    臭氧是已知可利用的最强的氧化剂之一,在实际使用中,臭氧呈现出突出的杀菌、消毒、降解农药的作用,是一种高效广谱杀菌剂。臭氧可使细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳氧化变性,可杀灭细菌繁殖体和牙胞、病毒、真菌等。常见的大肠杆菌、粪链球菌、金黄色葡萄球菌等,杀灭率在99% 以上。臭氧还可以杀灭肝炎病毒、感冒病毒等,臭氧在室内空气中弭漫快而均匀,消毒无死角。
    臭氧能杀死病毒细菌,而健康的细胞具有强大的平衡系统,因而臭氧对健康细胞无害。
    臭氧可对空气进行杀菌、净化,预防疾病交叉感染,清除卧室、客厅、厨房、卫生间等处的异味。臭氧气体对室内的被褥、衣物、地毯、衣柜、鞋柜、钱币等具有杀菌、消毒、防霉、除尘的功效。我国有些地区阳光日照时间少,湿度大,空气污染较严重,更能显示出它的特殊作用。
    3.何谓臭氧水
    臭氧最适宜的方式是将臭氧溶解于水中,形成所谓臭氧水。欧美一些发达国家将臭氧水称为万能水。它的杀菌速度比氯快许多倍。
    4.臭氧水有何作用
    臭氧水可对妇女、儿童使用的内衣、内裤、尿布、包被等进行杀菌消毒处理,能起到特别明显的保健作用。
    臭氧水可对瓜果蔬菜、海产品、肉类进行杀菌消毒,防腐保鲜,清除异味。同时具有降解瓜果、蔬菜表面残留含磷农药的功能。
    利用臭氧水,可以清洁皮肤、保养皮肤,减轻化妆品对皮肤的刺激。利用臭氧水冷敷、浸泡烫伤、割伤、撞伤,可加速伤口愈合,防止感染。
    利用臭氧水洗泡,可以防止皮肤病及真菌引起的脚气类疾病,同时还可以利用臭氧水洗头,可以清除头发毛细孔处的污垢,减少掉发。
    5.臭氧具体应用
    臭氧产品可广泛用于:家庭、医院、宾馆、饭店、美容美发、公共卫生间、食品加工业、学校、幼儿园、敬老院、金融、证券、办公室、娱乐场所、部队、工业、农业、渔业、养殖业、环保等领域。
    臭氧物理性质
    项目
    数值
    分子式
    O3
    分子量
    47.99828
    熔点,
    -192.7+(-)0.2
    沸点,
    -111.9+(-)0.3
    溶解度(溶剂:水)
    0 ()
    1.13(g/l)
    10 ()
    0.78(g/l)
    20 ()
    0.57(g/l)
    30 ()
    0.41(g/l)
    40 ()
    0.28(g/l)
    50 ()
    0.19(g/l)
    60 ()
    0.16(g/l)
    密度
    气态(0,0.1Mpa),g/l
    2.144
    液态(90K),g/cm3
    1.571
    固态(77.4K),g/cm3
    1.728
    粘度
    (液态)Mpa·S在77.6K时
    4.17
    (液态)Mpa·S在90.2K时
    1.56
    临界状态
    温度,
    -12.1+(-)0.1
    压力,Mpa
    5.46
    体积,cm3/mol
    147.1
    密度,g/cm3
    0.437
    表面张力
    Mn/m在77.2K时
    43.8
    Mn/m在90.2K时
    38.4
    等张比容(90.2K)
    75.7
    介电常数(液态,90.2K),F/m
    4.79
    偶极距,C·m(D)
    1.84*10(0.55)
    热容(液态,90-150K),F/m
    1.778+0.0059(T-90)
    摩尔气化热,在161.1K时
    14277
    摩尔气化热,在90K时
    15282
    摩尔生成热,KJ/mol
    -144
     
    臭氧消毒不致癌
    香港商报
    记者家庆报道:昨日下午,中国臭氧信息网和中国国际科技促进会臭氧分会筹委会在深圳召开记者会,就近日国内媒体传言使用臭氧消毒产品可能致癌一事予以批驳。
    今年823日,国内某媒体报道中科院院士傅家谟等环保专家认为,使用臭氧消毒产品可能致癌,此消息被其它媒体广泛采用,在读者中引起强烈反响,并在臭氧工业界掀起轩然大波。
    在昨天的记者招待会上,中国国际科技促进会臭氧分会筹委会主任李汉忠说:欧洲、美国应用臭氧作为饮用水及空气消毒的历史已近百年,至今还未听说过因臭氧而导致癌症的病例。国内臭氧技术的应用仅仅开始起步,对于大多数国人及企业来说还是新事物。但如果仅仅因为是新事物而拒绝接受的话,这无疑是一件非??杀氖虑?。
    据介绍,臭氧是氧的同素异形体,化学式为O3,无色,有特殊气味,溶于水。它可用做氧化剂、杀菌剂。目前,国内有三百家企业从事臭氧的研制和应用。
    另据报道,中科院院士傅家谟已否认臭氧致癌一说。他告诉记者,迄今没有接受记者关于臭氧能致癌这一话题的采访,这一消息是煲水。他说,最近接到各地电话咨询,他才得知臭氧技术被运用到家庭消毒方面。
    臭氧与防治非典
    臭氧是一种广谱、高效快速的杀菌剂,可以迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒、病原体及微生物,且灭菌时间迅速,是氯的300-600倍,紫外线的3000倍。
    对于近距离飞沫和亲密接触来传播的疾病,人们不但要消灭物体表面的病毒,更重要的是消除空气中的病毒以阻断恶性传染病的传播。利用臭氧消毒机对室内空气进行消毒是目前最为有效、方便、快捷的方式之一。臭氧是已知可利用的最强的氧化剂之一,能在较短的时间内破坏病毒衣壳蛋白的多肽连使RNA 受到损伤。同时,极易分解成为氧气,不会造成二次污染。
    另据广东省卫生厅发布《广东省公场所预防控制非典型肺炎工作指引》,针对空气消毒做了专门的规定,臭氧消毒也被指定为重要的空气消毒方式。
     臭氧杀菌机理
    臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜,使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍,臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
    臭氧水杀灭情况有些不同,其氧化反应有两种,微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应,又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应,由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂,因此臭氧水的杀菌速度极快。
    空气消毒的主要方法
    空气消毒目前比较常用的方法主要有三种:臭氧、紫外线和化学药剂。其中臭氧为无色、无残留、有轻微气味的气体,有极强的消毒、杀菌功效,被称为绿色消毒剂。
    常用化学药剂的特点和用途
    戊二醛:为高效消毒灭菌剂,有效期两周,两周后其浓度和杀菌作用明显降低,加温45℃以上也可降低杀菌效果。2%碱性戊二醛室温下浸泡4-10h达到灭菌,戊二醛对皮肤粘膜有刺激性,对金属腐蚀性较小,浸泡消毒后的物品需反复用无菌水冲洗后才能使用,价格较贵。
    甲醛(40%水溶液,商品名:福尔马林):杀菌谱广,杀菌效果好,价格便宜,但腐蚀性强,穿透力差,对人刺激性强烈,并证明有潜在致癌性??诜?/span>90ml,可导致死亡。美国疾病控制中心CDC所发表的消毒技术规范中提出:甲醛制剂不应再在医院作为常用消毒剂。
    过氧乙酸Peracetic Acid(P.A.A):过氧乙酸为冰醋酸与过氧化氢的合成品,具有广谱、高效、快速杀灭微生物,毒性低等优点。浓溶液有刺激性及腐蚀性,配制时要戴口罩和橡胶手套须谨慎防止溅到它处;因腐蚀性强不宜用金属器皿盛装;存于阴处,防高温引起爆炸,易氧化分解可降低浓度和杀菌力,故须现配现用。
     
    臭氧消毒
    紫外灯照射消毒
    药剂熏蒸
    需要处理时间
    5-10分钟
    30-60分钟
    60分钟
    对细菌有效性
    对病毒有效性
    略有
    有一些
    运行费用
    每天耗电0.4度
    与臭氧类似
    比臭氧、紫外线高
    优点
    杀菌快,广谱杀菌消毒能力,消毒效率可达一般紫外消毒的15倍,无二次污染。
    杀菌效率较快,不用药剂
    具有持久性的杀菌能力
    其他功能
    不仅对空气有效杀菌,还可对室内污染物如甲醛、苯等高效去除,还可除灰尘、烟味等其他异味。
    缺点
    消毒不宜在人员停留的时间进行。
    无持续杀菌能力,能量低,穿透力弱,只能消毒照射物体表面,存在消毒死角,消毒不宜在人员停留的时间进行,易受外界因此影响。
    杀菌速度慢,而且运行费用贵。残留物剂量大,而且对人体有害。
    适合处理类型
    适合所有场合空气消毒,器械表面消毒。
    简单空气杀菌
    特定场合的空气消毒
     
    臭氧消毒优势
    1、广谱性
    卫生部1991年版《消毒技术规范》4.12.2条目-杀菌作用:臭氧是一种广谱杀菌剂,可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等,并可破坏肉毒杆菌毒素。臭氧在水中杀菌速度较氯快。根据卫生部规范规定,实验鉴定的菌种选定为:细菌繁殖体为金黄葡萄菌与大肠杆菌;细菌芽胞为枯草杆菌黑色变种;真菌为白色念珠菌;病毒为乙型肝炎表面抗原(HBsAg)。高效性:臭氧杀菌速度是急速的,当浓度超过一定阈值后,消毒杀菌甚至可以瞬间完成。臭氧水消毒由于有OH-参与,消毒杀菌更快速有效。
    2、高效性
    臭氧杀菌速度是急速的,当浓度超过一定阈值后,消毒杀菌甚至可以瞬间完成, 。臭氧水消毒由于有OH-参与,消毒杀菌更快速有效。
    3、臭氧不产生残余污染
    臭氧利用其强氧化性能消毒,不产生有害生成物,剩余臭氧会自行分解为氧气,因而不产生残余污染,这是其它化学消毒剂无可比拟的优点。臭氧气体消毒为常温干式消毒扩散均匀,应用控制简单方便,经济。
    国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据
    臭氧投加浓度
    投加时间
    病毒、病原体种类
    杀灭效率
    10mg/m3
    20分钟
    乙型肝炎表面抗原(HBsAg)
    99.99%
    0.5ppm
    5分钟
    甲型流感病毒
    99%
    0.13mg/L
    30
    脊髓灰质炎病毒I型(PV1)
    100%
    40μg/L
    20
    大肠杆菌噬菌体ms2
    98%
    0.25mg/L
    1分钟
    猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒2型
    99.60%
    4mg/L
    3分钟
    艾滋病毒(HIV)
    100%
    8mg/m3
    10分钟
    支原体(Mycoplasma)、衣原体(Chlamydia)等病原体
    99.85%
     
    4. 臭氧的运用
    一、保鲜的重要性
        农产品的保鲜和加工是农业生产的继续,是农业再生产过程中的“二产经济”,发达国家均把产后贮藏加工放在农业的首要位置,如美国农业总投入的30%用于采前,70%用于采后;意大利、荷兰农产品保鲜产业化率为60%,日本大于70%。产后产值与采收时自然产值比,美国为3.7:1,日本为2.2:l,而我国仅为0.38:1,几乎是以原始状态投放市场,因此果蔬的损失在25%30%,而美国只有1.7%5.0%??杉谖夜卟珊蟊O屎图庸ぞ哂泻艽蟮木们绷?,除了保鲜和加工带来的高附加值,仅减少现有果蔬的损失,就可以为社会带来近千亿元的效益。更何况在我国加入WTO后,果蔬产品是最有希望打入国际市场的大宗农产品之一,因此应该抓住这一有利的条件和难得的机遇。
    二、国内外水果蔬菜保鲜技术概况
    1、产地贮藏保鲜
        产地贮藏是我国的传统方法,如四川的地窖、湖北的山洞贮藏柑橘;山东等地的地窑贮藏苹果等,是一种基本符合贮藏库、土窑洞加机械制冷、简易节能库、复合节能冷库、柑橘改良通风库、苹果常温双相变动气调技术等。目前,这些节能贮藏体系已在各种水果蔬菜中应用。
    2、温控贮藏保鲜
       (1)简易贮藏保鲜简单贮藏方式有埋藏、堆藏、窑藏和通风库贮藏等。这种方法是利用当地的气候条件,创造水果蔬菜适宜的温度、湿度环境并利用土壤的保温作用,来实现水果蔬菜的保鲜。需要定期通风换气。该技术可用于苹果、梨、葡萄等水果蔬菜贮藏保鲜。
        定期通风换气中,可采用通臭氧的方法,可大大减少细菌病毒。
       (2)冷藏保鲜冷藏是现代化水果蔬菜贮藏的主要形式之一,它是采用高于水果蔬菜组织冻结点的较低实现水果蔬菜的保鲜??稍谄陆细叩募窘谥苣杲兄?,以保证果品的周年供应。低温冷藏可降低水果蔬菜的呼吸代谢、病原菌的发病率和果实的腐烂率,达到阻止组织衰老、处长果实贮藏期的目的。但在冷藏中,不适宜的低温反而会影响贮藏寿命,丧失商品及食用价值。防止冷害和冻害的关键是按不同水果蔬菜的习性,严格控制温度,冷藏期间有些水果蔬菜如鸭梨需采用逐步降温的方法以减轻或不发生冷害。此外,水果蔬菜贮藏前的预冷处理、贮期升温处理、化学药剂处理等措施均能起到减轻冷害的作用。
        近年来,冷藏技术的新发展主要表现在冷库建筑、装卸设备、自动化冷库方面。计算机技术已开始在自动化冷库中应用,目前在日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级的自动化冷库。
       (3)控制冰点贮藏保鲜在冰点湿度下对食品进行保鲜的新方法称为控制冰点贮藏法。运用此方法保存的水果蔬菜新鲜如初,未发现细菌败坏或变质现象,有害微生物繁殖甚微。该项技术在日本已开始应用。
    3、气调贮藏保鲜
        自1918年英国科学家发明苹果气调贮藏法以来,气调贮藏在世界各地得到普遍推广,并成为工业发达国家果品保鲜的重要手段。美国和以色列的柑橘总贮藏量的50%以上是气调贮藏;新西兰的苹果和猕猴桃气调贮藏量为总贮藏量的30%以上;英国的气调贮藏能力为22.3万吨。
       (1)CA气调贮藏保鲜 CA贮藏是气调贮藏保鲜,利用机械设备,人为地控制气调冷库贮藏环境中的气体,实现水果蔬菜保鲜。气调库要求精确调控不同水果蔬菜所需的气体组分浓度及严格控制温度和湿度。温度可与冷藏库贮藏温度相同,或稍高于冷藏的温度,以防止低温伤害。气调与低温相结合,保鲜效果(色泽、硬度等)比普通冷藏好,保鲜期明显延长。我国气调贮藏库保鲜正处于发展阶段。自1978年在北京建成我国第一座自行设计的气调库以来,广州、大连、烟台等地相继由国外引进气调机和成套的装配式气调库,用来保鲜苹果、猕猴桃、洋梨和枣等。
       (2)MA气调贮藏保鲜 塑料袋气调保鲜,也称MA自发气调保鲜,广泛应用于新鲜果蔬菜等保鲜,并以每年20%的速度增长。气调包装系指根据食品性质和保鲜的需要,将不同配比的气体充入食品包装容器内,使食品处于适合的气体中贮藏,以延长其保质期。
        常用的气体主要有二氧化碳、氧气,有时也会使用二氧化硫和二氧化十氮。二氧化碳的作用的抑制需氧菌和霉菌的繁殖,延长细菌的停滞期和延缓其指数增长期。氧气的作用是维持新鲜水果蔬菜的吸氧代谢作用。水果蔬菜采摘后过快的有氧呼吸和无氧呼吸都会使水果蔬菜发生老化和腐烂。合理控制环境中氧的浓度,可使果实产生微弱的有氧呼吸而不产生无氧呼吸。因此,水果蔬菜MA气调保鲜中氧气与二氧化碳的配比是一个关键因素。处于包装内的水果蔬菜通过呼吸作用消耗氧气并放出二氧化碳,气调包装材料可排出二氧化碳并补充所消耗的氧气,即实现包装的渗透速度与果实呼吸速度相等,防止无氧呼吸的产生。另外,水果蔬菜在低温时的呼吸强度较低,为减少果实的耗氧量,MA气调包装保鲜一般都在05℃温度条件下贮藏。
        目前,国际市场水果蔬菜的MA气调包装主要有两种:一种是被动气调包装,即用塑料薄膜包裹的水果蔬菜,借助呼吸作用来降低氧气含量并通过薄膜交换气体调节氧气与二氧化碳的比例;另外一种是主动气调,即根据不同水果蔬菜的呼吸速度充入混合气体,并使用不同透气率的薄膜,但由于技术较复杂且对包装材料的品种及性能要求较高,在我国还未获得广泛应用。国外在包装材料方面则领先很多,开发出如防止水果蔬菜水分蒸发的防湿玻璃纸、高阻气性的聚丙烯、防止水果蔬菜产生机械损伤的收缩材料等。
       (3)塑料薄膜账气调贮藏保鲜这种方法是将水果蔬菜放在用塑料薄膜帐造成的密封环境中实现气调保鲜。气调的方法分为两类,一是自然氧法,通过水果蔬菜的呼吸作用,使帐内逐步形成所需低氧、高二氧化碳气体浓度,由于塑料薄膜具有一定的透气性,从而实现简易调气;还可利用具有选择性透气的硅橡胶薄膜,在帐上开一定面积的窗口来自动调气,为防止二氧化碳过多积累,可在帐内用硝石灰来吸收二氧化碳。另一方法为人工降氧法,即利用降氧机、二氧化碳脱除机来调气。此方法主要在美国、法国和前苏联有应用。目前,我国上海、天津、辽宁、山东、陕西和北京等地早已开始使用。
    5.臭氧对食品保鲜的特殊作用不应忽视
    臭氧自被人们认识近百年来,它的作用被逐步延伸到了各个领域,其中最受人们重视的是它的消毒作用。饮用水消毒、游泳池消毒、清洗瓜果、洗涤内衣、洁净手术室直至“非典”过后扩大到洁净注射室、候诊室、病房、会议室等。之所以消毒用途如此广泛,是由于臭氧能够在很短的时间内降解毒素,消除异味,臭氧发生器不需任何附件和介质,重量很轻,使用方便。另一方面,臭氧水不需任何特殊包装,可随身携带,随时使用,因此,人们在对臭氧的认识和使用上目前还大致停留在消毒的概念上。
      但实际上,臭氧的作用绝不仅仅限制在消毒杀菌方面,它在食品的防腐保鲜方面还有着非常特殊的作用。日前,记者前往济南双舟科技发展有限公司采访时得知,用臭氧对肉类、鸡蛋、水产品以及果蔬等食品进行防腐保鲜,既经济又有效。据该公司总经理、高级工程师周道远介绍,早在20世纪30年代,美国就利用臭氧技术贮藏鸡蛋,前苏联利用臭氧技术处理菜花的贮藏保鲜曾取得良好的效果。近年来,我国也有30多家冷库采用臭氧技术对水果、蔬菜、肉蛋类、乳品类冷藏保鲜。据记载,利用臭氧技术对苹果进行贮藏,最长能达到5个月,出库后半个月仍保持饱满光鲜。国外在冷库中采用臭氧技术贮藏鸡蛋,在臭氧浓度为0.6ppm、湿度为90%的条件下,贮藏时间可达8个月之久。利用臭氧水制成的冰块来贮藏鲜鱼,保鲜期比无臭氧法延长50%。据周总介绍,臭氧之所以有如此独特的保鲜作用,是因为臭氧在0℃时相当稳定,不易自行分解。含臭氧的冰对融化时冰水混合物中微生物的生长有很强的抑制作用,从而延长了鲜鱼的保鲜期。
      臭氧的利用在我国还仅仅处于初级阶段,臭氧技术还不很完善,很多领域还有待于去发现和开发,相信通过人们的努力和实践,臭氧的利用范围将更加广泛。
     
    6. 活氧的应用研究
    早在19世纪,人们就认识到了活氧的强氧化作用,发现活氧对木材、稻草、淀粉、植物色素、天然橡胶、脂肪、动植物油、酒精等物质都有氧化作用。1868年,德·格贝斯(de·Gebeth)获得了活氧应用技术的第一项专利,用活氧将煤焦油混合物氧化为适于涂料、油漆使用的产品。1873年,欧洲将活氧在食糖精制和亚麻漂白方面投入使用。一百多年来活氧应用已深入到多个领域,对人类的生产技术发展做出了重大贡献。



       活氧应用按用途分为水质处理、化学氧化、食品加工保鲜和医疗四个领域,各个领域的应用研究与设备开发都已达到相当高的水平。世界已经形成了独立的活氧技术产业和部门,1973年建立的国际臭氧协会(IOA)总部设在加拿大。



       二战以后,国际上活氧应用技术获到了长足发展。首先,1902年,德国帕德博恩建立了第一座用活氧处理水质的大规模水厂,开创了活氧水处理的先河,现在世界上已有数千座活氧水厂欧美、日本、加拿大等国家的自来水厂应用活氧已达到普及程度??笕?、纯净水厂家几乎都装备了活氧设备。美国七十年代初开始利用活氧处理生活污水,主要是为了灭菌消毒、去除污染物、脱色等达到排放标准。日本则在缺水地区将污水用活氧处理后作为中水使用。美、日、德、法等国家近年来都建立了大规模的活氧污水处理厂。其次,工业应用活氧也已非常普遍,主要用于化工、石油、造纸、纺织和制药、香料工业。食品行业的应用更为普及,1904年欧洲就利用活氧对保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理,三十年代末,美国80%的冷藏蛋库都安装了活氧发生器。二战后,欧美、日在食品果品、蔬菜保鲜中将活氧运用到储存、制造、运输等各个环节。在医疗方面,二战时日本就利用活氧进行人体理疗,俄罗斯则用于强气(活氧化空气)体育人应用。目前,国际上在医疗方面已有多种用途:如病房、手术室的空气消毒,利用活氧水进行医用器械消毒,采用活氧进行牙科疾病治疗(口腔手术及保持口腔无菌),采用活氧与放射理疗结合治疗癌症,喝活氧水治疗妇女病,注射活氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面,日本、台湾流行吸强气(含低浓度活氧的空气)以强身,用活氧水淋浴,杀菌和美容。
     
    7. 臭氧具有非常强的广谱杀菌效果
     
    臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的广谱杀菌效果。臭氧是已知可利用的最强的氧化剂之一,具有杀菌力强,不产生任何残留污染,可直接对食品使用等优点。臭氧可迅速而彻底清除空气中、物体表面的病毒及细菌。



      可以快速杀灭常见的细菌。如:大肠杆菌、粪链球菌、葡萄球菌、沙门氏菌、绿脓杆菌、单胞菌、痢疾杆菌、枯草杆菌黑色变种芽孢、黑曲霉等;杀灭常见的乙肝抗原、甲肝病毒抗原、流感病毒、感冒病毒、脊髓灰质炎病毒、爱滋病毒等;杀灭各种霉菌。杀灭各种原虫和卵囊。



      臭氧杀灭速度极快。且灭菌时间迅速无比,是氯的600倍,紫外线的三千倍。



      近年来,臭氧在食品行业的应用得到快速发展。1995-1996年间,日本、法国、澳大利亚相继立法,允许臭氧在食品行业中广泛使用。1997年,美国食品与医药管理局(FDA)承认臭氧应用于食品过程符合GRAS(通用安全标准)要求。随着人们对化学消毒剂残留造成食品污染的重视,臭氧将成为食品行业的新兴消毒剂,得到迅速的推广和使用。



      臭氧杀菌消毒机理:臭氧杀菌过程为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生化学反应,从而导致不可逆转的变化而死亡。一般认为,臭氧灭活病毒是通过直接破坏核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)物质完成的,而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜并将膜破坏,进而破坏膜内组织,直到杀死。
     
    8. 臭氧与食品业其它消毒相比有特殊的优越性
    臭氧与食品业其它消毒相比有特殊的优越性
     
    (一)、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。
     
    (二)、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。
     
    (三)、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。

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