鄧朝陽，王鋒，，蘇小軍，2，李清明，郭時印，郭紅英，張錦鈺，石柱，唐蘭芳

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學與技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南省作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點實驗室，湖南 長沙 410128）

鮮切果蔬是指以新鮮果蔬為原料，通過分級、清洗、修整、去皮、切分、保鮮、包裝等過程處理后，經(jīng)低溫運輸進入冷柜銷售的果蔬成品或半成品，也稱最少加工果蔬、半加工果蔬、輕度加工果蔬等[1-2]。鮮切果蔬具有新鮮、營養(yǎng)、衛(wèi)生、方便、利用率高等特點。隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，鮮切果蔬制品越來越受到人們的喜愛[3]，近年來全球消費趨勢上漲，對它的研究投入不斷增加[4-5]。然而，果蔬在切割加工中受到去皮、切分等機械損傷，機體抵御能力下降，產(chǎn)生一系列不良的生理生化變化，例如褐變、衰老、軟化、營養(yǎng)物質(zhì)消耗、異味、微生物腐敗等[6-9]，加速了鮮切果蔬變質(zhì)過程，導致貨架期變短，限制了鮮切果蔬加工業(yè)的發(fā)展[10]；此外病原微生物污染增加了消費者患食源性疾病的風險[11]，近年報道的與鮮切產(chǎn)品相關的食源性疾病案例增加的情況，已經(jīng)引起了公眾的廣泛關注[12-13]。鮮切果蔬加工中良好的清洗工序不僅可以減少產(chǎn)品的病原微生物含量，還可以保持果蔬品質(zhì)，延長貨架期。目前常用的清洗消毒劑主要有次氯酸鈉、二氧化氯、過氧化氫、臭氧及電解水，各有優(yōu)缺點。

臭氧（O3）是一種強氧化劑和消毒劑，溶于水可形成臭氧水，臭氧水同樣具有很強的殺菌能力[14]。臭氧符合一般認為安全（generally recognized as safe，GRAS），1997年被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準為可直接接觸食品的消毒劑[15]。臭氧通過破壞微生物細胞膜結構、酶、核酸導致細胞死亡，從而減少微生物數(shù)量[16]；降低果蔬在貯藏期間的新陳代謝速率，氧化果蔬呼吸期間產(chǎn)生的新陳代謝產(chǎn)物，間接推遲果蔬貯藏期間的成熟和減緩衰老[16]，維持或改善食品質(zhì)量，延長貯存期與貨架期[17-18]；臭氧本身不穩(wěn)定，可自行分解為無毒的氧氣[19-20]，無殘留、無二次污染，安全可靠[21]，滿足食品加工業(yè)的要求，可用于鮮切果蔬保鮮、防霉、運輸和保藏[22]。臭氧處理被認為是一種極具發(fā)展前景的綠色的鮮切果蔬保鮮技術。近年來，國內(nèi)外學者對臭氧保鮮在鮮切果蔬中的應用進行了大量的研究，本文對臭氧在鮮切果蔬保鮮中的應用及作用機制進行了綜述。

1 臭氧（水）對鮮切果蔬的保鮮機理

臭氧（水）在鮮切果蔬保鮮應用中具有殺菌、消除乙烯、降低呼吸強度、降低營養(yǎng)物質(zhì)消耗、控制質(zhì)量損失、維持硬度、減緩變色等作用，可有效延緩鮮切果蔬的劣變，延長貨架期。臭氧在部分鮮切果蔬保鮮中的應用及效果見表1。

表1 臭氧在部分鮮切果蔬保鮮中的應用及效果Table 1 Application and effect of ozone in the preservation of some fresh-cut fruits and vegetables

續(xù)表1 臭氧在部分鮮切果蔬保鮮中的應用及效果Continue table 1 Application and effect of ozone in the preservation of some fresh-cut fruits and vegetables

1.1 抑制或殺滅微生物

臭氧能與微生物細胞壁脂類雙鍵反應，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致微生物死亡[16]；同時可破壞微生物的細胞器、酶系統(tǒng)和DNA、RNA，破壞其新陳代謝，對各種致病性微生物均有極強的殺滅效果，具有廣譜、高效的殺菌效果[42]。鮮切產(chǎn)品中常見的食源性致病菌主要有：大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌、單增李斯特氏菌、金黃色葡萄球菌和志賀氏菌屬等[43]。Alwi 等[18]發(fā)現(xiàn)鮮切甜椒暴露于9 mg/L 臭氧6 h，大腸桿菌O157，鼠傷寒沙門氏菌和單增李斯特菌群分別減少了2.89、2.56 log10CFU/g 和3.06 log10CFU/g。臭氧在水中的分解產(chǎn)生羥基自由基，它是主要的活性氧化劑，氧化還原電位為2.07 V，因此具有很強的氧化、殺菌功能，可有效抑制細菌、孢子和病毒生長[44]。Liu 等[22]用臭氧水處理鮮切蘋果5 min 和10 min，發(fā)現(xiàn)與第12 天的對照樣品相比，菌落總數(shù)分別減少了 1.83 log10CFU/g 和 2.13 log10CFU/g。Botondi 等[23]發(fā)現(xiàn)鮮切甜瓜經(jīng)0.8 mg/L 臭氧水處理3 min，4 ℃儲存7 d，菌落總數(shù)小于2 log10CFU/g。

1.2 降低果蔬呼吸強度

臭氧（水）能快速氧化分解消除乙烯[45]，攻擊細胞膜上的呼吸酶[16]，從而降低果蔬呼吸強度，降低其新陳代謝速率，減緩生理老化過程[46]。Chauhan 等[24]發(fā)現(xiàn)，與保持在低溫（6±1）℃下的對照樣品（單獨氣調(diào)儲存和臭氧化水處理）相比，氣調(diào)與臭氧的組合最大限度地降低了鮮切胡蘿卜的呼吸和乙烯釋放速率，貯藏期最長可達30 d。Liu 等[22]發(fā)現(xiàn)臭氧水處理可降低鮮切蘋果乙烯產(chǎn)量，可以將保質(zhì)期延長至10 d。Chen 等[17]發(fā)現(xiàn)臭氧處理可降低鮮切青椒的呼吸速率。

1.3 控制果蔬變色

臭氧可控制鮮切果蔬的外觀色澤變差，研究發(fā)現(xiàn)臭氧水處理的鮮切獼猴桃切片未觀察到顏色參數(shù)（L*，C*，h*）的顯著變化[25]；經(jīng)受臭氧水溶液的馬鈴薯切片具有更高的L*值和更低的a*值，顯著減少了褐變[26]；張麗華等[27]發(fā)現(xiàn)臭氧水處理可以減緩鮮切獼猴桃貯藏期間色差值（L*，a*）的下降；這與其他研究結果類似[28-30]，原因可能與臭氧可破壞褐變相關酶（如多酚氧化酶）結構、降低其活性及代謝速率、延緩變色有關。

一些鮮切果蔬在貯藏中會出現(xiàn)脫綠、黃化等現(xiàn)象，主要原因是酶對葉綠素的降解，另外有研究指出乙烯可促進葉綠素的降解，而用臭氧（水）處理鮮切蔬菜，可利用臭氧對葉綠素降解相關酶的鈍化作用和對乙烯的氧化消除作用來減緩葉綠素的降解[47]，從而達到控制鮮切果蔬變色的目的，相關研究表明臭氧（水）處理可延緩果蔬葉綠素降解，減慢黃化速度[31-34]，也可以抑制鮮切南瓜切口的褪黃白化[35]。

1.4 維持果蔬細胞膜完整，控制果蔬質(zhì)構劣變

臭氧可破壞細胞壁、細胞膜代謝相關的酶結構，降低其活性，延緩細胞壁的降解和膜脂過氧化，降低自由基含量，從而減小組織細胞膜的損傷，維持果蔬細胞膜完整[28]，控制鮮切果蔬質(zhì)構劣變，延長保質(zhì)期。劉程惠[36]發(fā)現(xiàn)臭氧水處理能通過抑制鮮切蘋果的β-Gal 和α-L-Af 活性來減少對細胞壁物質(zhì)的降解，減緩其質(zhì)構劣變。相對電導率是衡量細胞膜透性的重要指標，MDA 含量是植物細胞膜質(zhì)過氧化程度的體現(xiàn)，二者通常用來衡量果蔬細胞膜的完整性。閆帥[31]發(fā)現(xiàn)與對照相比，臭氧水浸泡的鮮切雞毛菜相對電導率降低18.75%，MDA 含量降低31.07%，貯藏時間由6 d 延長至10 d～12 d。宋遵陽等[37]研究發(fā)現(xiàn)臭氧水中處理可以有效保持鮮切胡蘿卜的硬度和脆度。

1.5 維持或提高果蔬抗氧化性

臭氧可用于最低限度加工的新鮮食品工業(yè)，以提高鮮切水果的抗氧化狀態(tài)，而這對于儲存穩(wěn)定性和安全性是至關重要的[38]。抗氧化防御系統(tǒng)由一系列抗氧化酶如 SOD、POD、CAT（過氧化氫酶，catalase）組成，是一種能抑制組織氧化反應的重要酶系統(tǒng)，有利于延長鮮切果蔬的保質(zhì)期[17]。研究發(fā)現(xiàn)臭氧處理增強了鮮切青椒中 POD、SOD、PAL 的活性，同時抑制了 PPO 的活性，增強抗氧化防御系統(tǒng)的有效性[17]。Yeoh 等[39]發(fā)現(xiàn)臭氧處理可以減少新鮮木瓜的微生物數(shù)量而不會消耗其自身的抗氧化成分。Alothman 等[38]發(fā)現(xiàn)臭氧處理可增加菠蘿和香蕉的鐵還原/抗氧化能力（FRAP）和1，1-二苯基-2-苦基肼基（DPPH）自由基清除活性。

1.6 減少果蔬營養(yǎng)成分及質(zhì)量損失

臭氧具有強氧化性，可降低微生物含量，消除乙烯乙醛乙醇等不良代謝產(chǎn)物，抑制細胞內(nèi)氧化酶，使果蔬的代謝水平有所降低[48]，從而減小鮮切果蔬的質(zhì)量損失[40]，同時會對一些營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[47]。Chauhan 等[24]發(fā)現(xiàn)臭氧化水處理減少了木質(zhì)化，并保持了鮮切胡蘿卜的質(zhì)量。Yeoh 等[39]發(fā)現(xiàn)臭氧處理的鮮切木瓜總酚含量增加了10.3%。Alothman 等[38]發(fā)現(xiàn)臭氧處理的菠蘿和香蕉的總酚和類黃酮含量顯著增加。閆帥[31]發(fā)現(xiàn)臭氧水浸泡的雞毛菜可溶性蛋白含量比對照高21.15%，可溶性糖含量無明顯差異。相關研究顯示臭氧（水）處理可有效控制果蔬中可溶性固形物的下降[16，27-29]，另外能夠延緩果蔬中抗壞血酸（VC）的下降[14，27-28，32-34，37，41]，原因可能是臭氧產(chǎn)生的負氧離子具有較強的穿透力，可阻礙糖代謝的正常進行[29]，抑制細胞內(nèi)氧化酶，使果蔬的代謝水平有所降低[48]，從而降低VC、可溶性固形物等營養(yǎng)成分的損失。

1.7 其他保鮮作用

用臭氧水處理鮮切果蔬，臭氧不僅可以殺滅水中的病毒和微生物，還可以減少水中的有機物質(zhì)。水中的懸浮物在臭氧的作用下絮凝，錳（Mn）、鐵（Fe）、銀（Ag）、鎳（Ni）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等金屬離子可以被去除，因此臭氧可以提高水質(zhì)，起到消毒、殺菌和除臭的作用[49]，保障生產(chǎn)用水清潔衛(wèi)生，同時，臭氧水能氧化果蔬表面農(nóng)藥等殘存的有害物質(zhì)，降低其殘留量，保證產(chǎn)品安全衛(wèi)生[48]。另外，臭氧能氧化一些飽和、非飽和的有機物質(zhì)，能破除高分子鏈及簡單烯烴類物質(zhì)，對環(huán)境有害氣體具有降解作用，具有很強的除霉、腥、臭等異味的功能[48]，可用于生產(chǎn)環(huán)境消毒和產(chǎn)品貯藏運輸。

2 臭氧處理存在的問題

臭氧（水）處理是現(xiàn)代鮮切果蔬工業(yè)廣泛使用的冷殺菌技術之一，是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的保鮮技術，目前國內(nèi)外學者對臭氧在鮮切果蔬中的應用進行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)鮮切果蔬用臭氧（水）處理可提高商品價值，延長其貨架期。然而，臭氧在鮮切果蔬保鮮領域的應用仍存在以下幾方面問題：（1）對果蔬的某些營養(yǎng)成分有不良影響。Beckerson 等[50]研究認為，較高濃度的臭氧不僅提高了果蔬細胞膜的相對電導率，增加了膜透性，而且破壞了葉綠素和類胡蘿素，Karaca 等[51]發(fā)現(xiàn)臭氧處理（950 μL/L，20 min）的歐芹切片中的抗壞血酸，總酚含量和抗氧化活性分別比對照樣品低40.1%，14.4%和41.0%，Alothman 等[38]發(fā)現(xiàn)臭氧增強了鮮切蜂蜜菠蘿、香蕉和番石榴的抗氧化能力，卻降低了VC含量，Aguayo 等[52]研究發(fā)現(xiàn) 7 μL/L 的臭氧處理會破壞鮮切西紅柿的香氣成分；（2）影響保鮮效果的因素較多，對生產(chǎn)條件要求較高，臭氧（水）濃度[30]、pH 值、處理時間[29]、微生物種類[18]、溫度[16]、相對濕度[53]、包裝方式[54]，與其他保鮮方式的協(xié)同[55-60]等均會影響保鮮效果；（3）臭氧不穩(wěn)定，易于分解[61]，難以儲存，需現(xiàn)場制取現(xiàn)場使用；（4）臭氧使用安全問題。臭氧可能會導致頭痛，眼睛、鼻子、喉嚨和呼吸道刺激[62]，肺損傷（慢性呼吸道疾病，水腫和出血）[63]；另外臭氧有潛在的腐蝕性[64]。

3 展望

臭氧（水）保鮮擁有多種有效的抑菌途徑，抑菌保鮮效果好，相比其他保鮮技術，有著獨特的優(yōu)勢，在鮮切果蔬生產(chǎn)中有很好的應用前景，尤其是我國的鮮切果蔬工業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。因此，利用綠色、高效、節(jié)能的臭氧（水）保鮮技術對果蔬進行鮮切加工，對推動我國果蔬工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。未來臭氧在鮮切果蔬保鮮領域的應用還有以下幾方面需要進一步研究：（1）進一步研究臭氧（水）的保鮮適用范圍，深入到分子水平研究其保鮮機理，研究其對果蔬一些生物活性成分的影響，明確適合其保鮮的果蔬品種，并進行保鮮條件優(yōu)化；（2）復合保鮮技術的研究，研究臭氧與其他保鮮方式（物理保鮮、化學保鮮等）的協(xié)同作用，進一步提高保鮮效果等；（3）權衡臭氧保鮮的優(yōu)勢和缺陷，結合鮮切果蔬生產(chǎn)成本及其商品價值綜合考慮是否需要應用臭氧處理；（4）發(fā)揮臭氧對水質(zhì)、空氣的消毒殺菌和去除異味的作用，大力應用于生產(chǎn)用水、生產(chǎn)貯藏環(huán)境，保障產(chǎn)品安全；（5）行業(yè)標準的制定，為保障從業(yè)人員的安全，更加科學合理地使用臭氧，需制訂臭氧生產(chǎn)和使用標準，同時對相關從業(yè)人員進行嚴格的技術培訓，推廣臭氧保鮮技術的規(guī)范化使用，促進其健康發(fā)展，推動我國鮮切果蔬工業(yè)向前發(fā)展。