用臭氧處理保持新鮮蔬菜的質量

臭氧被認為是蔬菜儲存、洗滌和加工的抗菌劑。這種強力消毒劑現在被用于食品工業。在這篇綜述中，闡述了臭氧的化學和物理性質、臭氧的產生、影響臭氧處理效率的因素以及食品工業很近的監管發展。通過對三種蔬菜的研究，表明臭氧能夠避免和控制蔬菜的生物生長，保持蔬菜的外觀和感官品質，保證營養特征的保留，維持和延長蔬菜的貨架期。臭氧在液體溶液中可用于對加工用水和蔬菜進行消毒，臭氧在氣體狀態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，它會對產品造成一些有害的影響，例如其感官質量的損失。為了有效和安全地使用臭氧，應該為各種蔬菜確定特定的處理條件。很后，我們建議強調臭氧處理的不同基本特征，以便在國際上協調所進行處理的相關數據。

關鍵詞:臭氧;食物保存;新鮮蔬菜;食品工業;食品質量;食品安全;微生物;保質期

1. 介紹

        如今，蔬菜是人們日常飲食的重要組成部分，也是食品市場的一個重要組成部分。事實上，由于它們的營養價值，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、膳食纖維、復合碳水化合物和非營養物質的豐富來源，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養素攝入，這就是為什么世界衛生組織(WHO)建議，每個人每天應食用至少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險，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，降低肥胖的風險。蔬菜也因其誘人的感官品質以及它們的味道、香氣、質地、顏色、光澤、形狀、大小和沒有缺陷和腐爛而廣受歡迎。百分之八十的購買者非常關注這些產品的外觀。定性標準似乎是選擇[4]的主要標準。然而，它們的保質期短與大量與食用[5]有關的食源性疾病暴發有關。這表明，為了有效地凈化蔬菜和/或避免微生物的生長，應用適應性處理非常重要。

        為了延長蔬菜的貨架期，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化學處理方法。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。氯化水也是大多數科學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，氯對食源性病原體[6]起有效作用，同時保持處理過的產品在貨架期內的整體質量[7,8]。然而，隨著消費者對健康和食品安全意識的提高，他們對使用合成添加劑的批評也越來越多。一些歐洲國家禁止使用氯，因為氯與有機物、溴和碘反應，在廢水中形成溴化和碘化消毒副產物、一氯胺、有機氯代副產物、暈基乙酸、三鹵甲烷等有害化學物質[10,11]。這些副產物對哺乳動物細胞具有細胞毒性，具有誘導DNA損傷的遺傳毒性，具有誘變性，并在環境中持續存在[11,12]。由于這些缺點和對天然添加劑的需求不斷增長，開發和應用更多的綠色技術來保持蔬菜的安全和質量一直是工業界關注的問題。在這種背景下，從現有的技術來看，臭氧的應用是有前景的，它在蔬菜工業中越來越受到關注。

        臭氧(O3)是一種強大的消毒劑，可能會滿足消費者的接受，制造商的期望，以及監管機構的批準。臭氧在1995年在美國被普遍認為是安全的，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。2001年6月，氣體和水相中的臭氧被美國食品和藥物管理局(FDA)批準為直接與食品接觸的抗菌添加劑。這是響應電力研究所(EPRI)食品添加劑請愿[14]。在歐洲聯盟，臭氧在食品加工中的應用始于20世紀初，在它第一次用于水處理之后。歐洲部長理事會通過了一項建議，允許對天然礦泉水進行臭氧處理。在法國，在2003年和2004年期間，法國食品安全局(AFSSA，現在稱為ANSES)就使用臭氧作為研磨前處理小麥的輔助技術的安全性提出了兩種意見。自2006年以來，監管機構已批準使用臭氧作為改善面粉質量的加工輔助手段，這是基于臭氧在一個封閉的連續批處理反應器[15]中的處理。2019年，ANSES提出了一項意見，以擴大臭氧在水中的使用，作為一種技術援助，用于清洗即食沙拉。

        從那時起，進行了研究和商業應用，以確認臭氧可以取代傳統的殺菌劑，并為獲得具有延長保質期的安全產品提供好處。此外，臭氧的可能用途以及對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，臭氧的應用有兩種形式。氣態臭氧被連續或間歇性地添加到收獲產品的存儲氣氛中。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，產品可以在含有溶解臭氧的水中噴灑、漂洗或浸漬。對臭氧在蔬菜工業中的應用進行了綜述[13,17,18,19,20,21]。然而，這篇綜述試圖收集和總結所有很近的研究，在以前的工作中沒有涵蓋的某些蔬菜在世界各地生產和消費。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原因:不僅它們在世界范圍內廣泛消費，而且由于它們生長在不同的條件下，它們也有不同的特點。由于這些原因，我們將探討臭氧對這些蔬菜的微生物、感官和營養品質以及物理和化學性質的影響。所提出的方法的獨創性在于，它處理蔬菜在洗滌后和儲存期間的整體質量(微生物質量、物理和化學質量以及營養質量)。

2.綜合與結論

        在本次審查結束時，很清楚使用氣態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以及保持質量特性），因為這種分子具有抗微生物活性，這要歸功于它對蛋白質、脂質、酶、核酸、膜和其他細胞成分的氧化能力。然而，正如我們在本次審查中看到的那樣，在使用臭氧期間可以達到的性能在很大程度上取決于此實施的一般條件。這些考慮中的大部分都在圖 3 中進行了綜合。

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。

        在大多數情況下，適當考慮和管理主要參數（表 2）可以讓用戶在控制微生物生長的有效性與產品營養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，一些研究人員/潛在用戶認為該技術受太多因素影響，因此從工業角度來看，其嚴格的性能（即微生物負荷減少 1 –2 日志，如所咨詢的大多數論文中所報告的）。

        今天，為了克服這些批評，這些批評主要與臭氧在應用條件下的有限有效性（即微生物滅活的限制）有關，可以考慮采用新的技術方法。這些方法基于“障礙技術”的概念。障礙概念（通常稱為組合方法、組合保存、組合工藝、屏障技術或組合技術）已成為一種很有前途的技術方法，可以同時減少營養和感官質量的損失并提高食品安全[129,130]。事實上，跨欄技術在使用各種機制抑制或滅活目標微生物時顯示出協同效應[131,132]。已經報道了一些使用臭氧的成功技術組合（即臭氧和紫外線-C [133]、臭氧和先進的氧化過程 [134,135]、臭氧和 50 °C 的溫和加熱或單模和雙模頻率輻照[125,126]、臭氧預處理結合氣調包裝[136,137,138]、臭氧處理結合被動制冷[139]和真空冷卻[140]）。大多數將臭氧與另一種技術相結合的方法是有希望的，因為它們可以潛在地增強抗菌效果，降低獲得給定微生物滅活水平所需的處理嚴重性，并防止臭氧處理后存活的微生物增殖。鑒于所獲得的結果，因此繼續和擴展在該領域進行的實驗似乎很有趣。