丁偉，田莉，閆裕峰，張思敏，武耀文，梁楷

1. 山西紫林醋業(yè)股份有限公司（太原 030400）；2. 山西省食品工業(yè)研究所（太原 030024）

臭氧在自然界中存在很廣泛，地球大氣層中就有一層臭氧層，其能吸收大量的紫外輻射，可以保護(hù)地球上的生物不受紫外輻射的危害[1]。臭氧（O3）由3個(gè)氧原子構(gòu)成，是氧（O2）的同素異形體，也是一種強(qiáng)氧化劑，且氧化還原電位僅比氟低。臭氧具有很高的能量，因而很不穩(wěn)定，在常溫、常壓下其結(jié)構(gòu)極易發(fā)生改變，能快速地轉(zhuǎn)化為氧（O2）和單個(gè)氧原子（O），后者活性很強(qiáng)，對(duì)細(xì)菌、病毒等各種微生物都有極強(qiáng)的氧化作用。臭氧的半衰期為20～25 min，分解產(chǎn)物為氧氣，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染[2-6]。

臭氧的滅菌機(jī)制屬于生物化學(xué)氧化反應(yīng)。具體為臭氧氧化分解與微生物物質(zhì)代謝息息相關(guān)的各種酶類物質(zhì)，從而導(dǎo)致其生命活動(dòng)不能正常進(jìn)行；臭氧也可以直接與微生物作用，破壞其細(xì)胞器和核糖核酸，阻斷其生長(zhǎng)和繁殖過程；臭氧還可以透過微生物的膜組織，侵入其膜內(nèi)作用于膜蛋白、膜多糖等，從而改變膜的通透性，導(dǎo)致微生物溶解死亡[7-9]。

二氧化氯（ClO2）極易溶于水，在水中以純粹的溶解氣體存在，具有很好的擴(kuò)散性，是一種安全高效的廣譜型殺菌劑。二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附和透過性能，其殺菌作用依賴于氯原子的氧化作用，可有效氧化微生物蛋白，殺滅包括細(xì)菌繁殖體、細(xì)菌芽孢、真菌和病毒等在內(nèi)的微生物。一般情況下，二氧化氯不會(huì)和烷類反應(yīng)生成氯化烷，與絕大多數(shù)脂肪族和芳香族的烴反應(yīng)，不產(chǎn)生致癌的有機(jī)物三氯甲烷，其作用后的殘留物為水、微量氯化鈉和二氧化碳等無毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無不良影響[10-13]。

食醋是一種常見的酸性調(diào)味品，其生產(chǎn)出來后常先置于食醋儲(chǔ)存罐中，經(jīng)調(diào)配、檢驗(yàn)和滅菌等環(huán)節(jié)，確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行包裝出售。因此食醋儲(chǔ)存罐的日常清洗滅菌就成為食醋企業(yè)日常生產(chǎn)管理中的重要環(huán)節(jié)。目前食醋行業(yè)常用的滅菌方法包括二氧化氯滅菌和臭氧滅菌等，但對(duì)其研究多集中于實(shí)驗(yàn)室定量殺菌研究，不能完全反應(yīng)生產(chǎn)中的實(shí)際情況[14-17]。

試驗(yàn)選取臭氧氣體、臭氧水以及二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐進(jìn)行滅菌效果的比較研究，旨在確定一種滅菌效果好且易于企業(yè)生產(chǎn)操作的滅菌技術(shù)，確保食醋安全投放市場(chǎng)，保護(hù)消費(fèi)者和企業(yè)的共同利益。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

二氧化氯粉劑（臨朐華威生物科技有限公司）；碘化鉀（分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司）；硫酸、重鉻酸鉀（分析純，江蘇永豐化學(xué)試劑有限公司）；五水合硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、無水碳酸鈉（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；平板計(jì)數(shù)瓊脂（PCA，青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司）。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

食醋儲(chǔ)存罐（罐底直徑×罐高=6 m×10 m不銹鋼罐，山西紫林醋業(yè)股份有限公司）；臭氧水一體機(jī)（CFS-1000，北京山美水美臭氧高科技有限公司）；臭氧濃度檢測(cè)儀（KYS-2000，青島凱躍環(huán)保設(shè)備有限公司）；電子恒溫水浴鍋（DZKW-4，北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；立式壓力蒸汽滅菌器（LS-150LD，江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司）；超凈工作臺(tái)（SW-0J-2F，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 臭氧水一體機(jī)操作工藝流程及要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

1) 臭氧氣體的制備。連接好臭氧水機(jī)電源及各管路，開啟臭氧水機(jī)開關(guān)，按下制氧按鈕開始制氧氣，同時(shí)調(diào)節(jié)氧氣流量到最大值（5 L/min），確保充足的氧氣來源；然后開啟臭氧開關(guān)，開始制臭氧，通過調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器電流（簡(jiǎn)稱“電流”）大小控制臭氧產(chǎn)生量，待臭氧氣體穩(wěn)定產(chǎn)出后可進(jìn)行濃度測(cè)定和滅菌操作。

2) 臭氧水的制備。臭氧氣體產(chǎn)出穩(wěn)定后，打開軟化水進(jìn)水開關(guān)，立即開啟混合泵，調(diào)節(jié)臭氧水輸出流量到機(jī)器額定值（15 L/min），調(diào)節(jié)輸出壓力到額定壓力（2.0 bar），得到一定濃度的臭氧水，待出水穩(wěn)定后測(cè)定其濃度，根據(jù)測(cè)定結(jié)果調(diào)節(jié)電流大小，得到試驗(yàn)所需的臭氧水濃度，即可進(jìn)行滅菌操作。

（軟化水為自來水經(jīng)水處理設(shè)備過濾除菌得到，其水質(zhì)澄清，穩(wěn)定在pH 7左右，水溫保持在15 ℃左右；試驗(yàn)用水均為軟化水，不再重復(fù)說明）。

1.2.2 臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果試驗(yàn)

選取3個(gè)食醋儲(chǔ)存罐（其內(nèi)食醋排出后未清洗，空置1 d，下同），用軟化水噴淋沖刷去除表面醋垢（同時(shí)也為臭氧氣體表面殺菌提供所需的環(huán)境濕度[18]），分別通入臭氧氣體，至濃度60，80和100 mg/m3并保持60 min，測(cè)定滅菌前及滅菌30，40，50和60 min時(shí)儲(chǔ)存罐內(nèi)表面菌落總數(shù)，計(jì)算滅菌率，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3 臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果試驗(yàn)

選取3個(gè)食醋儲(chǔ)存罐，首先用軟化水噴淋沖刷去除表面醋垢，分別用質(zhì)量濃度1，3和5 mg/L臭氧水對(duì)其進(jìn)行噴淋滅菌，滅菌時(shí)間10 min，測(cè)定滅菌前及滅菌3，5和10 min時(shí)儲(chǔ)存罐內(nèi)表面菌落總數(shù)，計(jì)算滅菌率，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.4 二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果試驗(yàn)

參照說明書配制二氧化氯溶液，即先配制2 000 mg/L的母液，加蓋活化20 min，分別稀釋到100，150和200 mg/L進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法同1.2.3。

1.2.5 臭氧氣體濃度的測(cè)定

用KYS-2000型臭氧濃度檢測(cè)儀測(cè)定。

1.2.6 臭氧水濃度的測(cè)定

參考GB 28232—2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 臭氧發(fā)生器安全與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的碘量法測(cè)定[19]。

1.2.7 食醋儲(chǔ)存罐內(nèi)表面菌落總數(shù)的測(cè)定

參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[20]及GB 15979—2002《一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中附錄E的方法測(cè)定[21]。

1.2.8 滅菌率的計(jì)算

滅菌率=（滅菌前菌落總數(shù)-滅菌后菌落總數(shù)）/滅菌前菌落總數(shù)×100% （1）

式（1）中滅菌前后菌落總數(shù)單位均為CFU/cm2。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

運(yùn)用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 19.0進(jìn)行雙因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

由表1可知，臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌率隨滅菌時(shí)間延長(zhǎng)而增加，使用80 mg/m3臭氧氣體滅菌50 min時(shí)，滅菌率達(dá)89.39%，隨著濃度和時(shí)間繼續(xù)增加，滅菌率增加不明顯；方差分析結(jié)果（表2）顯示，滅菌時(shí)間對(duì)滅菌率影響極顯著（p＜0.01），而臭氧氣體濃度對(duì)滅菌率影響不顯著，二者交互作用對(duì)滅菌率影響也不顯著（p≥0.05）。

結(jié)果表明，臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐具有一定滅菌作用，但滅菌效果較差，滅菌率最高僅90.03%，且滅菌時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，這可能是臭氧氣體擴(kuò)散性較強(qiáng)，不易附著在食醋儲(chǔ)存罐表面導(dǎo)致。

2.2 臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

表3結(jié)果顯示，使用質(zhì)量濃度1 mg/L臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐滅菌效果較差，使用3 mg/L臭氧水滅菌10 min能達(dá)到很好的滅菌效果（滅菌率＞99%），而使用5 mg/L臭氧水滅菌5 min，滅菌率達(dá)99.29%。

由表2方差分析結(jié)果可知，臭氧水濃度、滅菌時(shí)間及二者的交互作用對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌率均有極顯著影響（p＜0.01），說明臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐具有較好的滅菌效果；結(jié)合2.1的結(jié)果可知，用臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐進(jìn)行滅菌，其效果要優(yōu)于臭氧氣體，且滅菌時(shí)間也較短，這與彭紅等[22]的研究結(jié)果相似，原因可能是臭氧水與食醋儲(chǔ)存罐表面接觸作用明顯，水中溶解的臭氧可直接作用于表面微生物。

表1 臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

表2 臭氧氣體對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果方差分析

表3 臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

表4 臭氧水對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果方差分析

2.3 二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

由表5可知，二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌率隨濃度和滅菌時(shí)間增加而提高。使用100 mg/L的二氧化氯滅菌效果較差；使用150 mg/L二氧化氯滅菌10 min，滅菌率可達(dá)99%以上；而使用200 mg/L二氧化氯滅菌5 min，滅菌率即達(dá)99%以上。

方差分析結(jié)果（表6）表明，二氧化氯濃度、滅菌時(shí)間及二者的交互作用對(duì)滅菌率均有極顯著影響（p＜0.01），說明二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐具有較好的滅菌效果。結(jié)合試驗(yàn)2.2中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化氯滅菌效果與臭氧水很相似，二者在濃度和滅菌時(shí)間對(duì)滅菌率的影響趨勢(shì)上都很接近，這可能是由于二者均為強(qiáng)氧化劑且溶于水中更能發(fā)揮其滅菌效能。

表5 二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果

表6 二氧化氯對(duì)食醋儲(chǔ)存罐的滅菌效果方差分析

3 結(jié)論

使用臭氧氣體、臭氧水以及二氧化氯分別對(duì)食醋儲(chǔ)存罐進(jìn)行滅菌試驗(yàn)，結(jié)果表明，使用3 mg/L的臭氧水滅菌10 min和使用5 mg/L臭氧水滅菌5 min均能保證滅菌率在99%以上，使用150 mg/L的二氧化氯滅菌10 min和200 mg/L二氧化氯滅菌5 min也能達(dá)到同樣的滅菌效果，食醋企業(yè)可根據(jù)自身實(shí)際情況選擇這2種滅菌方式及對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，臭氧氣體滅菌效果不太理想，不建議使用。