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臭氧實用知識

一、實用活氧知識
1.透透切切了解臭氧O3
1840年德國科學家舒貝因在向幕尼黑科學院提出的報告里宣布發現了臭氧。臭氧的英文名字叫 OZONE ,分子式O3,分子量 48 ,是氧氣(O2)的同素異形體,由三個氧原子組成,又稱富氧、三子氧、超氧。
臭氧的特性
    臭氧是由一個氧分子(O2)攜帶一個氧原子(O)組成,是氧氣的同素異形體。與氧氣相比,臭氧比重大。有色、有味。在常溫下是淡藍色,草腥味。雷電過后,時可聞到其氣味。 1ppm 臭氧 =1.963mg/m3 。標準狀態下,臭氧密度ρ = 2.144g/l ,空氣ρ = 1.293g/l 。臭氧在水中的溶解度大約是氧的 10 — 15 倍,在水中穩定性較差。
    臭氧易分解,不穩定參比狀態下臭氧的半衰期為 22~25 分鐘,一個小時的衰退率為 61% ,在 1% 的臭氧水溶液中半衰期約為 16 分鐘,且溫度越高,濕度越大,半衰期越短。
    臭氧具有不穩定性。由于臭氧(O3)是由氧分子攜帶一個氧原子組成,決定了它只是一種暫存形態,攜帶的氧原子除氧化用掉外,剩余的又組合為氧氣(O2)進入穩定狀態。所以臭氧工作中沒有二次污染產生,這是臭氧技術應用的最大優越性。
  臭氧具有很強的氧化能力。
臭氧的功用
 臭氧具有強氧化性,有四大功用:氧化、滅菌、脫色、除味。
    臭氧的應用主要是滅菌消毒。這主要是因為臭氧有極強的氧化能力,臭氧在一定濃度下能與細菌、病毒、病原體等微生物產生生化反應。臭氧具有很高的能量,在常溫、常壓下很快自行分解為氧(O2)和單個氧原子(O),單個氧原子具有很強的活性,對細菌、病毒、病原體等微生物具有較強的氧化作用。
    國際衛生組織對其滅菌功效曾歸納比較,臭氧與其它殺菌劑對大腸桿菌的殺滅效果依次為:臭氧(O3) > 次氯酸(HCLO) > 二氧化氯(CLO2)> 銀離子(Ag+) > 次氯酸根(CLO) > 高鐵酸鹽(Fe3+) > 氯胺(NHCl3)。
    臭氧是廣譜、高效快速殺菌劑,可以迅速殺滅使人和動物致病的各種病菌、病毒、病原體及微生物?梢栽谳^短時間內破壞細菌、病毒和其他微生物的生物結構,刺破細胞壁,使之失去生存能力,當其濃度達到一定值后,殺菌消毒甚至可以瞬間完成。
  據國際公認的臭氧滅菌消毒實驗數據表明:當加時到4分鐘、投加濃度為12.6mg/L時,對冠狀病毒的殺滅率為100%;當加時到3分鐘、投加濃度為4mg/L時,對HIV的殺滅率為100%;當加時到20分鐘,投加濃度為10mg/m3時,對乙肝表面抗原的殺滅率為99.9%;當加時到10分鐘、投加濃度為8mg/m3時,對支原體、衣原體等病原體的殺滅率為99.85%……(摘自中國臭氧信息網)
    臭氧作為性能優良的消毒手段,在制藥企業GMP、醫療衛生場所、食品加工車間和居民日常生活等許多領域都大規模應用,被稱為“綠色消毒劑” ,在衛生部《消毒技術規范》等國家技術標準中對臭氧殺菌消毒都有明確的肯定。
    廣東省衛生廳發布有關規定[粵衛〔2003〕63,臭氧被指定為重要的空氣消毒方式。在菲典時期起到了很大的作用。]
臭氧的消毒滅菌機理
   
臭氧殺菌機理以氧化作用破壞微生物膜的結構實現殺菌作用。臭氧首先作用于細胞膜,使膜構成成份受損傷而導致新陳代謝障礙,臭氧繼續滲透穿透膜而破壞膜內脂蛋白和脂多糖,改變細胞的通透性,導致細胞溶解、死亡。而臭氧滅活病毒則認為氧化作用直接破壞其核糖核酸RNA或脫氧核糖核酸DNA物質而完成的。
    臭氧水殺滅情況有些不同,其氧化反應有兩種,微生物菌體既與溶解水中的臭氧直接反應,又與臭氧分解生成之羥基OH的間接反應,由于羥基OH為極具氧化性的氧化劑,因此臭氧水的殺菌速度極快。
    臭氧能氧化分解細菌、病毒內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶,并直接與細菌、病毒發生作用,氧化并穿透其細胞壁,破壞其細胞器和核糖核酸,分解DNA、RNA、蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物,使細菌、病毒的新陳代謝和繁殖過程遭到破壞,而奪取細菌病毒的生命。同時還可以滲透細胞膜組織、侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖,使細胞發生通透性畸變,導致細胞溶解性死亡,并將死亡菌體內的遺傳基因、寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、支原體及熱源(內毒素)等溶解死亡。綜觀無菌技術對微生物作用的原理可分為抑菌型、殺菌和溶菌型三種。臭氧滅菌消毒屬于溶菌型劑體,可以達到“徹底、永久地消滅物體內部所有微生物的目的”。而且它的作用是瞬間完成的。
    臭氧滅菌機理:臭氧滅菌的過程屬于生物化學氧化反應,臭氧滅菌有以下三種形式:①臭氧氧化分解了細菌內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶;②直接與細菌、病毒發生作用,破壞其細胞壁和 DNA 和 RNA ,分解蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物,使細菌的物質代謝生長和繁殖過程遭到破壞;③滲透細胞膜組織,侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖,使細胞發生通透性畸變,導致細胞的溶解死亡,并且將死亡菌體內的遺傳基因,寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、枝原體及熱原(細菌病毒代謝產物、內毒素)等溶解變性滅亡。由此可見,臭氧滅菌屬于溶菌,是三種滅菌方式中最徹底的形式。既然臭氧能殺死病毒、細菌,那么會不會也把健康的細胞殺死呢?不會,因為健康細胞具有強大的平衡酶系統, 因而臭氧對健康細胞無害
 
2.臭氧在骨科疾病治療中發揮了什么作用
臭氧微創治療技術治療椎間盤突出癥的效果是很好的,對于椎間盤突出癥這種頑固的疾病,患者關心的問題是用哪種方法能更好更快的治療好,臭氧治療解決了這一難題,那么,臭氧技術是怎么應用于骨科治療中的呢?
臭氧(O3)由三個氧原子組成,是一種強氧化劑,常溫下半衰期約20~30分鐘,易分解,比氧氣易溶于水。臭氧的歷史可追溯倒200多年以前。1785年,Van Marum發現在放電時氧氣會發生化學變化,產生一種特殊的氣味。1801年,Cruikschank注意到電解過程中有一種不知名的氣體產生。1839年德國化學家Schoein在巴塞羅那發表了他的題為“電解水過程中陽極的氣味,”這種刺激性的氣體被正式確認為“活性氧”,并命名為臭氧(Ozone)。在那個年代,Schoein已認識到臭氧存在于自然界的任何角落,并且隨著海拔高度增加而濃度增加。這個偉大的發現至今仍對我們的日常生活及地球大氣環境保護有著重大影響。1900年,德國Von Sime發明了“超級感應管”,即所謂的西門子管。這種能產生臭氧的管讓人們了解到了臭氧是一種非常不穩定、難以儲存、能從氧氣獲得并且要立即使用的氣體。人們發現臭氧可用于水的消毒,許多應用臭氧的自來水廠由此誕生。第一次世界大戰期間,德國士兵將臭氧用于治療厭氧菌感染所致的氣性壞疽。1936年,法國醫生P.Aubourg最早提倡將臭氧吹注入直腸來治療慢性結腸炎。Payr首先嘗試將少量臭氧直接注入靜脈來治療疾病,由于有氣栓的危險而被禁止。在那個醫學不發達的年代,臭氧治療給人們帶來了希望,有許多探索者為此付出了不懈的努力。1954年,Wethly和Steiarth嘗試采集5~10ml血液盛入一種容器(圣瓶)里,接受臭氧的短暫處理后(臭氧由紫外燈照射所產生),再將血液注射入供者的肌肉內,以其增強肌體抵抗力,治療許多疾病。這就是自血療法的雛形。然而,50年代由于缺乏嚴格的基礎和臨床研究,臭氧治療的有效性受到了懷疑,在各國的境遇亦迥然不同。在一些發展中國家如東歐、古巴、墨西哥和南美等國備受青睞;臭氧的故鄉德國和奧地利、瑞士樂意接受這種治療方法;意大利、法國、英國、加拿大和美國的少數幾個州尚能認可,而美國的其他州則明令禁止。
步入20世紀70年代,隨著醫學基礎理論研究的深入,臭氧的作用機理越來越明了,臭氧治療作為一種古老而創新的治療方法越來越多的被世界各地的醫學工作者所認同。在歐洲,幾乎每一個國家都有一個或幾個臭氧治療學會。1972年,Wolff和Haler在德國創立了第一個臭氧學會。意大利于1984年建立了本國的學會。1999年,意大利發起并組建了國際醫療臭氧學會(IMOS),旨在誠實地促進臭氧的基礎和臨床研究,建立完善的臨床治療體系,不為商業利益所驅動。目前在歐洲,臭氧主要應用于創傷及難治性潰瘍(如糖尿病足)的治療、癌癥的輔助治療、腰椎間盤突出及骨關節疾病的治療、抗自由基防衰老、中風及病毒性肝炎等疾病的治療,臨床應用的療效得到了充分肯定。關于臭氧治療的安全性問題,早在1980年,德國醫學界組織644位專家對5579238例次臭氧治療進行了回顧性分析,發現其中40例出現過過敏反應等副作用,發生率為十萬分之七。此研究表明臭氧療法仍是一種非常安全的治療手段。
腰椎間盤突出癥的臭氧治療最早出現在意大利。意大利Siena大學Bocci教授從20世紀80年代即對臭氧的作用機理進行了大量基礎研究。研究表明,O3具有消炎、止痛及溶解髓核內蛋白多糖等作用。1988年,意大利醫生Verga首先將注射臭氧注入腰大肌及椎旁間隙治療腰腿痛;90年代中期,Muto等將臭氧注入椎間盤及椎旁間隙治療腰椎間盤突出,并于1998年報道93例,有效率78%;Albertini報告6665例從1994年至2000年的多中心的研究結果,優良率達80.9%。南方醫院介入科自2000年在國內率先開展該項手術,至2004年6月已治療450余例患者,有效率75.9%。鑒于此前國內無SFDA認證的臭氧治療儀,此項技術僅限于動物試驗及臨床試用階段。
頸椎由于其特殊的部位而成為治療的高風險區,外科手術中時有發生高位截癱的病例。臭氧治療頸椎間盤突出與腰椎間盤突出原理相同,采用前入路穿刺進針至頸椎間盤。由于頸前區結構復雜,有許多重要的組織,如頸總動脈,頸靜脈、甲狀腺、氣管、喉返神經、食管等,穿刺過程中有可能損傷這些組織結構,出現嚴重的并發癥。若穿刺過渡則會造成脊髓損傷,因此手術必須由經過專門訓練的醫生操作! 2002年6月南方醫院開展了國內第一例頸椎間盤臭氧注射術,由歐洲臭氧學會主席意大利神經放射主席Marco完成。該例患者術前表現為頸肩痛及手指麻木,經2年的隨訪療效滿意,已完全康復,所有癥狀消失。目前南方醫院已治療20余例患者,有效率為71.4%。國外對于頸椎間盤突出的臭氧治療尚未見大組病例報道,Albertini于2002年報道1例車禍外傷致急性頸椎間盤突出的患者,經盤內注射臭氧獲得良好效果;Fabris于2003年報道采用頸椎旁肌肉注射臭氧治療頸痛及頸僵直,有效率為87.5%;Moretti等對頸肩痛的患者風別采用椎旁注射O2-O3混合氣體和抗炎藥物(如可的松+利多卡因等),發現注射O2-O3混合氣體的患者疼痛緩解的情況顯著優于注射抗炎藥物的患者,由此認為O2-O3混合氣體較抗炎藥物具有更加確切的抗炎、鎮痛作用。特別是O2-O3混合氣體聚集在神經根管附近和硬膜前間隙內可以更加有效的緩解神經根管受壓所致的疼痛。我們的經驗認為,對于頸椎間盤突出程度較輕,根性癥狀為主,無明顯脊髓受壓萎縮及骨質增生的患者治療效果較好,其中遠期療效亦很樂觀。
除此之外,臭氧尚用于治療關節痛、肩周炎、糖尿病潰瘍、慢性潰瘍性結腸炎及病毒性肝炎等。
3. 臭氧基本常識
1.何謂臭氧
臭氧又稱富氧、三子氧、超氧。雷電過后,有時人們可以聞到它的氣味。臭氧在常溫下可以自行還原為氧氣。
2.臭氧有何作用
臭氧是已知可利用的最強的氧化劑之一,在實際使用中,臭氧呈現出突出的殺菌、消毒、降解農藥的作用,是一種高效廣譜殺菌劑。臭氧可使細菌、真菌等菌體的蛋白質外殼氧化變性,可殺滅細菌繁殖體和牙胞、病毒、真菌等。常見的大腸桿菌、糞鏈球菌、金黃色葡萄球菌等,殺滅率在99% 以上。臭氧還可以殺滅肝炎病毒、感冒病毒等,臭氧在室內空氣中弭漫快而均勻,消毒無死角。
臭氧能殺死病毒細菌,而健康的細胞具有強大的平衡系統,因而臭氧對健康細胞無害。
臭氧可對空氣進行殺菌、凈化,預防疾病交叉感染,清除臥室、客廳、廚房、衛生間等處的異味。臭氧氣體對室內的被褥、衣物、地毯、衣柜、鞋柜、錢幣等具有殺菌、消毒、防霉、除塵的功效。我國有些地區陽光日照時間少,濕度大,空氣污染較嚴重,更能顯示出它的特殊作用。
3.何謂臭氧水
臭氧最適宜的方式是將臭氧溶解于水中,形成所謂臭氧水。歐美一些發達國家將臭氧水稱為萬能水。它的殺菌速度比氯快許多倍。
4.臭氧水有何作用
臭氧水可對婦女、兒童使用的內衣、內褲、尿布、包被等進行殺菌消毒處理,能起到特別明顯的保健作用。
臭氧水可對瓜果蔬菜、海產品、肉類進行殺菌消毒,防腐保鮮,清除異味。同時具有降解瓜果、蔬菜表面殘留含磷農藥的功能。
利用臭氧水,可以清潔皮膚、保養皮膚,減輕化妝品對皮膚的刺激。利用臭氧水冷敷、浸泡燙傷、割傷、撞傷,可加速傷口愈合,防止感染。
利用臭氧水洗泡,可以防止皮膚病及真菌引起的腳氣類疾病,同時還可以利用臭氧水洗頭,可以清除頭發毛細孔處的污垢,減少掉發。
5.臭氧具體應用
臭氧產品可廣泛用于:家庭、醫院、賓館、飯店、美容美發、公共衛生間、食品加工業、學校、幼兒園、敬老院、金融、證券、辦公室、娛樂場所、部隊、工業、農業、漁業、養殖業、環保等領域。
臭氧物理性質
項目
數值
分子式
O3
分子量
47.99828
熔點,
-192.7+(-)0.2
沸點,
-111.9+(-)0.3
溶解度(溶劑: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
氣態(0,0.1Mpa),g/l
2.144
液態(90K),g/cm3
1.571
固態(77.4K),g/cm3
1.728
粘度
(液態)Mpa·S在77.6K時
4.17
(液態)Mpa·S在90.2K時
1.56
臨界狀態
溫度,
-12.1+(-)0.1
壓力,Mpa
5.46
體積,cm3/mol
147.1
密度,g/cm3
0.437
表面張力
Mn/m在77.2K時
43.8
Mn/m在90.2K時
38.4
等張比容(90.2K)
75.7
介電常數(液態,90.2K),F/m
4.79
偶極距,C·m(D)
1.84*10(0.55)
熱容(液態,90-150K),F/m
1.778+0.0059(T-90)
摩爾氣化熱,在161.1K時
14277
摩爾氣化熱,在90K時
15282
摩爾生成熱,KJ/mol
-144
 
臭氧消毒不致癌
香港商報
記者家慶報道:昨日下午,中國臭氧信息網和中國國際科技促進會臭氧分會籌委會在深圳召開記者會,就近日國內媒體傳言使用臭氧消毒產品可能致癌一事予以批駁。
今年823日,國內某媒體報道中科院院士傅家謨等環保專家認為,使用臭氧消毒產品可能致癌,此消息被其它媒體廣泛采用,在讀者中引起強烈反響,并在臭氧工業界掀起軒然大波。
在昨天的記者招待會上,中國國際科技促進會臭氧分會籌委會主任李漢忠說:歐洲、美國應用臭氧作為飲用水及空氣消毒的歷史已近百年,至今還未聽說過因臭氧而導致癌癥的病例。國內臭氧技術的應用僅僅開始起步,對于大多數國人及企業來說還是新事物。但如果僅僅因為是新事物而拒絕接受的話,這無疑是一件非?杀氖虑。
據介紹,臭氧是氧的同素異形體,化學式為O3,無色,有特殊氣味,溶于水。它可用做氧化劑、殺菌劑。目前,國內有三百家企業從事臭氧的研制和應用。
另據報道,中科院院士傅家謨已否認臭氧致癌一說。他告訴記者,迄今沒有接受記者關于臭氧能致癌這一話題的采訪,這一消息是煲水。他說,最近接到各地電話咨詢,他才得知臭氧技術被運用到家庭消毒方面。
臭氧與防治非典
臭氧是一種廣譜、高效快速的殺菌劑,可以迅速殺滅使人和動物致病的各種病菌、病毒、病原體及微生物,且滅菌時間迅速,是氯的300-600倍,紫外線的3000倍。
對于近距離飛沫和親密接觸來傳播的疾病,人們不但要消滅物體表面的病毒,更重要的是消除空氣中的病毒以阻斷惡性傳染病的傳播。利用臭氧消毒機對室內空氣進行消毒是目前最為有效、方便、快捷的方式之一。臭氧是已知可利用的最強的氧化劑之一,能在較短的時間內破壞病毒衣殼蛋白的多肽連使RNA 受到損傷。同時,極易分解成為氧氣,不會造成二次污染。
另據廣東省衛生廳發布《廣東省公場所預防控制非典型肺炎工作指引》,針對空氣消毒做了專門的規定,臭氧消毒也被指定為重要的空氣消毒方式。
 臭氧殺菌機理
臭氧殺菌機理以氧化作用破壞微生物膜的結構實現殺菌作用。臭氧首先作用于細胞膜,使膜構成成份受損傷而導致新陳代謝障礙,臭氧繼續滲透穿透膜而破壞膜內脂蛋白和脂多糖,改變細胞的通透性,導致細胞溶解、死亡。而臭氧滅活病毒則認為氧化作用直接破壞其核糖核酸RNA或脫氧核糖核酸DNA物質而完成的。
臭氧水殺滅情況有些不同,其氧化反應有兩種,微生物菌體既與溶解水中的臭氧直接反應,又與臭氧分解生成之羥基OH的間接反應,由于羥基OH為極具氧化性的氧化劑,因此臭氧水的殺菌速度極快。
空氣消毒的主要方法
空氣消毒目前比較常用的方法主要有三種:臭氧、紫外線和化學藥劑。其中臭氧為無色、無殘留、有輕微氣味的氣體,有極強的消毒、殺菌功效,被稱為綠色消毒劑。
常用化學藥劑的特點和用途
戊二醛:為高效消毒滅菌劑,有效期兩周,兩周后其濃度和殺菌作用明顯降低,加溫45℃以上也可降低殺菌效果。2%堿性戊二醛室溫下浸泡4-10h達到滅菌,戊二醛對皮膚粘膜有刺激性,對金屬腐蝕性較小,浸泡消毒后的物品需反復用無菌水沖洗后才能使用,價格較貴。
甲醛(40%水溶液,商品名:福爾馬林):殺菌譜廣,殺菌效果好,價格便宜,但腐蝕性強,穿透力差,對人刺激性強烈,并證明有潛在致癌性?诜90ml,可導致死亡。美國疾病控制中心CDC所發表的消毒技術規范中提出:甲醛制劑不應再在醫院作為常用消毒劑。
過氧乙酸Peracetic Acid(P.A.A):過氧乙酸為冰醋酸與過氧化氫的合成品,具有廣譜、高效、快速殺滅微生物,毒性低等優點。濃溶液有刺激性及腐蝕性,配制時要戴口罩和橡膠手套須謹慎防止濺到它處;因腐蝕性強不宜用金屬器皿盛裝;存于陰處,防高溫引起爆炸,易氧化分解可降低濃度和殺菌力,故須現配現用。
 
臭氧消毒
紫外燈照射消毒
藥劑熏蒸
需要處理時間
5-10分鐘
30-60分鐘
60分鐘
對細菌有效性
對病毒有效性
略有
有一些
運行費用
每天耗電0.4度
與臭氧類似
比臭氧、紫外線高
優點
殺菌快,廣譜殺菌消毒能力,消毒效率可達一般紫外消毒的15倍,無二次污染。
殺菌效率較快,不用藥劑
具有持久性的殺菌能力
其他功能
不僅對空氣有效殺菌,還可對室內污染物如甲醛、苯等高效去除,還可除灰塵、煙味等其他異味。
缺點
消毒不宜在人員停留的時間進行。
無持續殺菌能力,能量低,穿透力弱,只能消毒照射物體表面,存在消毒死角,消毒不宜在人員停留的時間進行,易受外界因此影響。
殺菌速度慢,而且運行費用貴。殘留物劑量大,而且對人體有害。
適合處理類型
適合所有場合空氣消毒,器械表面消毒。
簡單空氣殺菌
特定場合的空氣消毒
 
臭氧消毒優勢
1、廣譜性
衛生部1991年版《消毒技術規范》4.12.2條目-殺菌作用:臭氧是一種廣譜殺菌劑,可殺滅細菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等,并可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧在水中殺菌速度較氯快。根據衛生部規范規定,實驗鑒定的菌種選定為:細菌繁殖體為金黃葡萄菌與大腸桿菌;細菌芽胞為枯草桿菌黑色變種;真菌為白色念珠菌;病毒為乙型肝炎表面抗原(HBsAg)。高效性:臭氧殺菌速度是急速的,當濃度超過一定閾值后,消毒殺菌甚至可以瞬間完成。臭氧水消毒由于有OH-參與,消毒殺菌更快速有效。
2、高效性
臭氧殺菌速度是急速的,當濃度超過一定閾值后,消毒殺菌甚至可以瞬間完成, 。臭氧水消毒由于有OH-參與,消毒殺菌更快速有效。
3、臭氧不產生殘余污染
臭氧利用其強氧化性能消毒,不產生有害生成物,剩余臭氧會自行分解為氧氣,因而不產生殘余污染,這是其它化學消毒劑無可比擬的優點。臭氧氣體消毒為常溫干式消毒擴散均勻,應用控制簡單方便,經濟。
國內外公認的臭氧滅菌消毒的實驗數據
臭氧投加濃度
投加時間
病毒、病原體種類
殺滅效率
10mg/m3
20分鐘
乙型肝炎表面抗原(HBsAg)
99.99%
0.5ppm
5分鐘
甲型流感病毒
99%
0.13mg/L
30
脊髓灰質炎病毒I型(PV1)
100%
40μg/L
20
大腸桿菌噬菌體ms2
98%
0.25mg/L
1分鐘
猿輪狀病毒SA-H和人輪狀病毒2型
99.60%
4mg/L
3分鐘
艾滋病毒(HIV)
100%
8mg/m3
10分鐘
支原體(Mycoplasma)、衣原體(Chlamydia)等病原體
99.85%
 
4. 臭氧的運用
一、保鮮的重要性
    農產品的保鮮和加工是農業生產的繼續,是農業再生產過程中的“二產經濟”,發達國家均把產后貯藏加工放在農業的首要位置,如美國農業總投入的30%用于采前,70%用于采后;意大利、荷蘭農產品保鮮產業化率為60%,日本大于70%。產后產值與采收時自然產值比,美國為3.7:1,日本為2.2:l,而我國僅為0.38:1,幾乎是以原始狀態投放市場,因此果蔬的損失在25%30%,而美國只有1.7%5.0%?梢娫谖覈卟珊蟊ur和加工具有很大的經濟潛力,除了保鮮和加工帶來的高附加值,僅減少現有果蔬的損失,就可以為社會帶來近千億元的效益。更何況在我國加入WTO后,果蔬產品是最有希望打入國際市場的大宗農產品之一,因此應該抓住這一有利的條件和難得的機遇。
二、國內外水果蔬菜保鮮技術概況
1、產地貯藏保鮮
    產地貯藏是我國的傳統方法,如四川的地窖、湖北的山洞貯藏柑橘;山東等地的地窯貯藏蘋果等,是一種基本符合貯藏庫、土窯洞加機械制冷、簡易節能庫、復合節能冷庫、柑橘改良通風庫、蘋果常溫雙相變動氣調技術等。目前,這些節能貯藏體系已在各種水果蔬菜中應用。
2、溫控貯藏保鮮
   (1)簡易貯藏保鮮簡單貯藏方式有埋藏、堆藏、窯藏和通風庫貯藏等。這種方法是利用當地的氣候條件,創造水果蔬菜適宜的溫度、濕度環境并利用土壤的保溫作用,來實現水果蔬菜的保鮮。需要定期通風換氣。該技術可用于蘋果、梨、葡萄等水果蔬菜貯藏保鮮。
    定期通風換氣中,可采用通臭氧的方法,可大大減少細菌病毒。
   (2)冷藏保鮮冷藏是現代化水果蔬菜貯藏的主要形式之一,它是采用高于水果蔬菜組織凍結點的較低實現水果蔬菜的保鮮?稍跉鉁剌^高的季節周年進行貯藏,以保證果品的周年供應。低溫冷藏可降低水果蔬菜的呼吸代謝、病原菌的發病率和果實的腐爛率,達到阻止組織衰老、處長果實貯藏期的目的。但在冷藏中,不適宜的低溫反而會影響貯藏壽命,喪失商品及食用價值。防止冷害和凍害的關鍵是按不同水果蔬菜的習性,嚴格控制溫度,冷藏期間有些水果蔬菜如鴨梨需采用逐步降溫的方法以減輕或不發生冷害。此外,水果蔬菜貯藏前的預冷處理、貯期升溫處理、化學藥劑處理等措施均能起到減輕冷害的作用。
    近年來,冷藏技術的新發展主要表現在冷庫建筑、裝卸設備、自動化冷庫方面。計算機技術已開始在自動化冷庫中應用,目前在日本、意大利等發達國家已擁有10座世界級的自動化冷庫。
   (3)控制冰點貯藏保鮮在冰點濕度下對食品進行保鮮的新方法稱為控制冰點貯藏法。運用此方法保存的水果蔬菜新鮮如初,未發現細菌敗壞或變質現象,有害微生物繁殖甚微。該項技術在日本已開始應用。
3、氣調貯藏保鮮
    自1918年英國科學家發明蘋果氣調貯藏法以來,氣調貯藏在世界各地得到普遍推廣,并成為工業發達國家果品保鮮的重要手段。美國和以色列的柑橘總貯藏量的50%以上是氣調貯藏;新西蘭的蘋果和獼猴桃氣調貯藏量為總貯藏量的30%以上;英國的氣調貯藏能力為22.3萬噸。
   (1)CA氣調貯藏保鮮 CA貯藏是氣調貯藏保鮮,利用機械設備,人為地控制氣調冷庫貯藏環境中的氣體,實現水果蔬菜保鮮。氣調庫要求精確調控不同水果蔬菜所需的氣體組分濃度及嚴格控制溫度和濕度。溫度可與冷藏庫貯藏溫度相同,或稍高于冷藏的溫度,以防止低溫傷害。氣調與低溫相結合,保鮮效果(色澤、硬度等)比普通冷藏好,保鮮期明顯延長。我國氣調貯藏庫保鮮正處于發展階段。自1978年在北京建成我國第一座自行設計的氣調庫以來,廣州、大連、煙臺等地相繼由國外引進氣調機和成套的裝配式氣調庫,用來保鮮蘋果、獼猴桃、洋梨和棗等。
   (2)MA氣調貯藏保鮮 塑料袋氣調保鮮,也稱MA自發氣調保鮮,廣泛應用于新鮮果蔬菜等保鮮,并以每年20%的速度增長。氣調包裝系指根據食品性質和保鮮的需要,將不同配比的氣體充入食品包裝容器內,使食品處于適合的氣體中貯藏,以延長其保質期。
    常用的氣體主要有二氧化碳、氧氣,有時也會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,延長細菌的停滯期和延緩其指數增長期。氧氣的作用是維持新鮮水果蔬菜的吸氧代謝作用。水果蔬菜采摘后過快的有氧呼吸和無氧呼吸都會使水果蔬菜發生老化和腐爛。合理控制環境中氧的濃度,可使果實產生微弱的有氧呼吸而不產生無氧呼吸。因此,水果蔬菜MA氣調保鮮中氧氣與二氧化碳的配比是一個關鍵因素。處于包裝內的水果蔬菜通過呼吸作用消耗氧氣并放出二氧化碳,氣調包裝材料可排出二氧化碳并補充所消耗的氧氣,即實現包裝的滲透速度與果實呼吸速度相等,防止無氧呼吸的產生。另外,水果蔬菜在低溫時的呼吸強度較低,為減少果實的耗氧量,MA氣調包裝保鮮一般都在05℃溫度條件下貯藏。
    目前,國際市場水果蔬菜的MA氣調包裝主要有兩種:一種是被動氣調包裝,即用塑料薄膜包裹的水果蔬菜,借助呼吸作用來降低氧氣含量并通過薄膜交換氣體調節氧氣與二氧化碳的比例;另外一種是主動氣調,即根據不同水果蔬菜的呼吸速度充入混合氣體,并使用不同透氣率的薄膜,但由于技術較復雜且對包裝材料的品種及性能要求較高,在我國還未獲得廣泛應用。國外在包裝材料方面則領先很多,開發出如防止水果蔬菜水分蒸發的防濕玻璃紙、高阻氣性的聚丙烯、防止水果蔬菜產生機械損傷的收縮材料等。
   (3)塑料薄膜賬氣調貯藏保鮮這種方法是將水果蔬菜放在用塑料薄膜帳造成的密封環境中實現氣調保鮮。氣調的方法分為兩類,一是自然氧法,通過水果蔬菜的呼吸作用,使帳內逐步形成所需低氧、高二氧化碳氣體濃度,由于塑料薄膜具有一定的透氣性,從而實現簡易調氣;還可利用具有選擇性透氣的硅橡膠薄膜,在帳上開一定面積的窗口來自動調氣,為防止二氧化碳過多積累,可在帳內用硝石灰來吸收二氧化碳。另一方法為人工降氧法,即利用降氧機、二氧化碳脫除機來調氣。此方法主要在美國、法國和前蘇聯有應用。目前,我國上海、天津、遼寧、山東、陜西和北京等地早已開始使用。
5.臭氧對食品保鮮的特殊作用不應忽視
臭氧自被人們認識近百年來,它的作用被逐步延伸到了各個領域,其中最受人們重視的是它的消毒作用。飲用水消毒、游泳池消毒、清洗瓜果、洗滌內衣、潔凈手術室直至“非典”過后擴大到潔凈注射室、候診室、病房、會議室等。之所以消毒用途如此廣泛,是由于臭氧能夠在很短的時間內降解毒素,消除異味,臭氧發生器不需任何附件和介質,重量很輕,使用方便。另一方面,臭氧水不需任何特殊包裝,可隨身攜帶,隨時使用,因此,人們在對臭氧的認識和使用上目前還大致停留在消毒的概念上。
  但實際上,臭氧的作用絕不僅僅限制在消毒殺菌方面,它在食品的防腐保鮮方面還有著非常特殊的作用。日前,記者前往濟南雙舟科技發展有限公司采訪時得知,用臭氧對肉類、雞蛋、水產品以及果蔬等食品進行防腐保鮮,既經濟又有效。據該公司總經理、高級工程師周道遠介紹,早在20世紀30年代,美國就利用臭氧技術貯藏雞蛋,前蘇聯利用臭氧技術處理菜花的貯藏保鮮曾取得良好的效果。近年來,我國也有30多家冷庫采用臭氧技術對水果、蔬菜、肉蛋類、乳品類冷藏保鮮。據記載,利用臭氧技術對蘋果進行貯藏,最長能達到5個月,出庫后半個月仍保持飽滿光鮮。國外在冷庫中采用臭氧技術貯藏雞蛋,在臭氧濃度為0.6ppm、濕度為90%的條件下,貯藏時間可達8個月之久。利用臭氧水制成的冰塊來貯藏鮮魚,保鮮期比無臭氧法延長50%。據周總介紹,臭氧之所以有如此獨特的保鮮作用,是因為臭氧在0℃時相當穩定,不易自行分解。含臭氧的冰對融化時冰水混合物中微生物的生長有很強的抑制作用,從而延長了鮮魚的保鮮期。
  臭氧的利用在我國還僅僅處于初級階段,臭氧技術還不很完善,很多領域還有待于去發現和開發,相信通過人們的努力和實踐,臭氧的利用范圍將更加廣泛。
 
6. 活氧的應用研究
早在19世紀,人們就認識到了活氧的強氧化作用,發現活氧對木材、稻草、淀粉、植物色素、天然橡膠、脂肪、動植物油、酒精等物質都有氧化作用。1868年,德·格貝斯(de·Gebeth)獲得了活氧應用技術的第一項專利,用活氧將煤焦油混合物氧化為適于涂料、油漆使用的產品。1873年,歐洲將活氧在食糖精制和亞麻漂白方面投入使用。一百多年來活氧應用已深入到多個領域,對人類的生產技術發展做出了重大貢獻。



   活氧應用按用途分為水質處理、化學氧化、食品加工保鮮和醫療四個領域,各個領域的應用研究與設備開發都已達到相當高的水平。世界已經形成了獨立的活氧技術產業和部門,1973年建立的國際臭氧協會(IOA)總部設在加拿大。



   二戰以后,國際上活氧應用技術獲到了長足發展。首先,1902年,德國帕德博恩建立了第一座用活氧處理水質的大規模水廠,開創了活氧水處理的先河,現在世界上已有數千座活氧水廠歐美、日本、加拿大等國家的自來水廠應用活氧已達到普及程度。礦泉水、純凈水廠家幾乎都裝備了活氧設備。美國七十年代初開始利用活氧處理生活污水,主要是為了滅菌消毒、去除污染物、脫色等達到排放標準。日本則在缺水地區將污水用活氧處理后作為中水使用。美、日、德、法等國家近年來都建立了大規模的活氧污水處理廠。其次,工業應用活氧也已非常普遍,主要用于化工、石油、造紙、紡織和制藥、香料工業。食品行業的應用更為普及,1904年歐洲就利用活氧對保存牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品進行保鮮處理,三十年代末,美國80%的冷藏蛋庫都安裝了活氧發生器。二戰后,歐美、日在食品果品、蔬菜保鮮中將活氧運用到儲存、制造、運輸等各個環節。在醫療方面,二戰時日本就利用活氧進行人體理療,俄羅斯則用于強氣(活氧化空氣)體育人應用。目前,國際上在醫療方面已有多種用途:如病房、手術室的空氣消毒,利用活氧水進行醫用器械消毒,采用活氧進行牙科疾病治療(口腔手術及保持口腔無菌),采用活氧與放射理療結合治療癌癥,喝活氧水治療婦女病,注射活氧氣體治療瘺痔、靜脈曲張等。在保健方面,日本、臺灣流行吸強氣(含低濃度活氧的空氣)以強身,用活氧水淋浴,殺菌和美容。
 
7. 臭氧具有非常強的廣譜殺菌效果
 
臭氧幾乎對所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原蟲、卵囊都具有明顯的廣譜殺菌效果。臭氧是已知可利用的最強的氧化劑之一,具有殺菌力強,不產生任何殘留污染,可直接對食品使用等優點。臭氧可迅速而徹底清除空氣中、物體表面的病毒及細菌。



  可以快速殺滅常見的細菌。如:大腸桿菌、糞鏈球菌、葡萄球菌、沙門氏菌、綠膿桿菌、單胞菌、痢疾桿菌、枯草桿菌黑色變種芽孢、黑曲霉等;殺滅常見的乙肝抗原、甲肝病毒抗原、流感病毒、感冒病毒、脊髓灰質炎病毒、愛滋病毒等;殺滅各種霉菌。殺滅各種原蟲和卵囊。



  臭氧殺滅速度極快。且滅菌時間迅速無比,是氯的600倍,紫外線的三千倍。



  近年來,臭氧在食品行業的應用得到快速發展。1995-1996年間,日本、法國、澳大利亞相繼立法,允許臭氧在食品行業中廣泛使用。1997年,美國食品與醫藥管理局(FDA)承認臭氧應用于食品過程符合GRAS(通用安全標準)要求。隨著人們對化學消毒劑殘留造成食品污染的重視,臭氧將成為食品行業的新興消毒劑,得到迅速的推廣和使用。



  臭氧殺菌消毒機理:臭氧殺菌過程為強氧化作用使微生物細胞中的多種成分產生化學反應,從而導致不可逆轉的變化而死亡。一般認為,臭氧滅活病毒是通過直接破壞核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸(DNA)物質完成的,而殺滅細菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細胞膜并將膜破壞,進而破壞膜內組織,直到殺死。
 
8. 臭氧與食品業其它消毒相比有特殊的優越性
臭氧與食品業其它消毒相比有特殊的優越性
 
(一)、臭氧和食品行業常用消毒劑相比:
 
  殺菌能力高于甲醛、二氧化硫、高錳酸鉀用氯制劑等消毒劑;
 
  殺菌后剩余的臭氧會自行分解為氧氣,不產生殘留造成污染,這一點是任何化學消毒劑所無法比擬的。
 
(二)、臭氧殺菌與紫外線照射殺菌相比同樣具有特殊的優越性:
 
1、臭氧到處滲透,沒有死角。紫外線只有照射到物體表面且達到一定的照射強度標準才有殺菌效果。食品車間一般比較高大,致使紫外線照射強度遠遠不夠,特別是距離遠,照射產生很大死角,如加工案板下部等。臭氧為氣體,滲透性強,擴散性好,濃度均勻,沒有死角;
 
2、殺菌速度快。紫外線照射殺菌需要較長的作用時間,一般要照射6小時以上,而符合標準濃度的臭氧只需開機1小時以上;
 
3、高濕度下殺菌效果更好。紫外線照射殺菌在環境相對濕度達到60%以上時,消毒效果急劇下降,濕度達到80%以上時反可誘使細菌復活。臭氧則相反,濕度越高,殺菌效果越好。這是由于高濕度下細胞膜膨脹變薄,其組織容易被臭氧破壞,這一特性對于食品行業中普遍存在的高濕環境特別適合;
 
4、有低濃度保潔功能。紫外線照射時生產人員必須離開現場,照射完成后無法用低功率的紫外線照射保潔;臭氧消毒時生產人員必須離開現場,消毒完成后可以調低臭氧發生量,用符合國家衛生標準的低濃度臭氧繼續保持生產車間的空氣清潔。
 
(三)、臭氧除臭凈化效果極好 
 
  臭氧依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其其它氣味的有機或無機物質后達到脫臭效果,將臭味根源物質分解成無害物質。例如:將氨氧化成二氧化碳和水。

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