食品工业酸性氧化电位水的应用

时间:2018-04-19 职称论文 我要投稿

  酸性氧化电位水是一种新型食品杀菌剂,具有无毒、无残留,杀菌后完全还原成水等特点。在蔬菜水果保鲜、原料清洗、去除农残等食品安全领域具有广阔应用价值。概述目前在食品工业中的应用进展,并分析其将来的发展方向。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

  摘要:酸性氧化电位水是一种新型环保杀菌剂,具有高效、安全、无残留毒性的特点,在乳品消毒、水产品及果蔬的保鲜、食品工厂环境与设备的灭菌等食品安全领域具有极大的应用前景。本研究主要阐述了酸性氧化电位水的制备、杀菌机制以及其在食品领域的应用现状,并对其发展方向作了简要分析。

  关键词:酸性氧化电位水;食品工业;杀菌;应用

  1.酸性氧化电位水(AcidOxidation-potentialWater,AOW),又称高电位氧化离子水、强酸性电解水、强酸水、氧化电位水,酸化电位水等,是近年来研制开发的一种由电解机电解产生的含少量有效氯的氧化性水。酸性氧化电位水的研究始于1987年,由日本独立开发,对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)具有显著的杀灭效果。研究发现,酸性氧化电位水具有以下功能:广谱、高效、快速杀菌消毒,医用辅助治疗,水果及肉类和水产品的防腐保鲜,降解果蔬残留农药,皮肤保健、美容、美发等功效。

  2.目前在医疗领域应用比较多,主要用于内窥镜、牙钻、手术器械、供应室医疗器械的消毒以及手的清洗、创伤创面的消毒等。目前,食品安全问题受到全球的广泛关注,也是中国当前面临的重要挑战之一。我国食品行业存在的主要安全问题有由微生物引起的食源性疾病、农药残留、重金属超标以及非法使用食品添加剂或其他化学药品等引起的安全问题。由于目前食品工业多使用化学消毒剂,毒性强且有残留毒物质,急需开发新型高效低毒的消毒剂。近年来,国内外对酸性氧化电位水在食品领域应用的研究不断深入,研究应用报道越来越多,酸性氧化电位水作为一种高效、广谱、安全、无残留毒性的新型环保杀菌剂,在食品领域有很好的应用前景。

  一、酸性氧化电位水的制备及其特点

  1.1酸性氧化电位水的制备

  在普通自来水中加入适量氯化钠,通过电解制备。电解在阴极产生氢,强致氢氧离子浓度上升,最终生成高pH值的强碱性水;而在电解阳极则产生了氯气,生成了含有氯化合物及活性氧、氢离子,pH值≤2.7以下的强酸性水[1]。

  1.2酸性氧化电位水的理化性质及特点

  酸性氧化电位水的主要水质指标为pH≤2.7,氧化还原电位(ORP)≥1100mV,有效氯为40~80mg/L,溶解氧为10~50mg/L[2]。其为无色透明的液体,有氯味,成分有次氯酸、氯气、盐酸、活性氧、活性羟基及过氧化氢等。在室温暴露的条件下可自行分解成自来水,如室温、密闭、避光条件稳定,则性质稳定,因此最好现制备现用。对其毒性研究表明,酸性氧化电位水急性毒性属于实际无毒级,对皮肤和眼睛无刺激性,无致微核和精子畸形作用,未显示明显亚急性毒性。

  二、酸性氧化电位水的杀菌机制

  氧化电位水的杀菌机理目前主要有2种立论。

  2.1物理化杀菌机制

  物理化杀菌机制立论认为:低pH值(2.7以下)与高ORP(+1100mv以上)的酸性氧化电位水,远远超出了微生物的适应生存范围,导致微生物细胞的膜电位发生改变,增强微生物细胞膜通透性,破坏细胞代谢酶,致胞内物质溢出、溶解,因而达到杀灭目的。

  2.2化学杀菌机制

  化学杀菌机制立论认为:次氯酸、过氧化氢和OH基为酸性氧化电位水的主要成分,也是主要杀菌成分。大量的科学实验证实,有效氯是杀灭病原微生物的最主要因素。研究表明:微生物在pH范围为4.0~9.0,ORP范围为400~900mV时,才能存活。而酸性氧化电位水的≤2.7pH范围和1100mVORP范围,已大大超过了微生物的生存环境;同时,加以有效氯为40~80mg/L的作用,致使微生物细胞膜的通透性增加,导细胞肿胀、代谢酶破坏,促使微生物迅速死亡,达到杀灭目的。

  三、酸性氧化电位水在食品领域的应用

  3.1乳品消毒中的应用

  CIP消毒方法,是目前我国乳制品行业对管道及部分设备的消毒采用的主要方式,工艺比较繁琐;而且在产品生产前,还需要采用高温蒸汽保温1h以上,待管道冷却后才能正常生产。若利用酸性氧化电位水消毒,完成全部的消毒工作只需3步。一是自来水冲洗管道和容器,去除残留奶液;二是碱性氧化电位水冲洗,去掉残留脂肪等;三是用酸性氧化电位水,去掉蛋白质和残垢,同时达到对管道和容器消毒效果。整个消毒过程中无有害残留,避免了再次用无菌水清洗水对管道、容器的二次污染。实验表明,利用酸性氧化电位水与采用传统CIP方法消毒,其杀菌效果一致。而消毒经济成本,酸性氧化电位水明显要低于CIP方法。

  3.2水产品加工与保鲜方面的应用

  用酸性电解水来清洗水产品原料,不仅能消毒杀菌,而且清洗液无微生物残留,实现环保排放;同时也不会造成如化学清洗液或手套对水产品的交叉污染。据研究,用酸性电解水浸泡罗非鱼1、5min和10min,浸泡1min后,罗非鱼表面大肠杆菌比自来水浸泡减少了0.7logCFU/cm2,浸泡5min后,罗非鱼表面副溶血性弧菌减少1.5logCFU/cm2,浸泡10min后,副溶血性弧菌减少了2.6logCFU/cm2,且浸泡残液中没有检测到致病菌。此外,酸性电解水还能对有效水产品零售商的台面进行消毒。目前,水产品保鲜方面,国外已有很多关于酸性氧化电位水应用的研究报道,证实利用酸性氧化电位水来处理水产品能显著延长其保质期。方法是先用酸性电解水浸泡清洗鲜活水产品,然后再用酸性电解水冰块冷藏,以延长货架期。国外对秋刀鱼进行保鲜试验证实,在4℃冷藏条件下,微酸性电解水冰与自来水冰相比,能显著抑制鱼肉中好氧嗜冷菌的增长,减缓挥发性盐基氮和硫代巴比妥酸活性物质的生成,抑制了鱼肉中碱性化合物的积累,鲜度好于自来水冰,延长货架期4~5d。

  3.3果蔬加工与保鲜方面的应用

  研究表明:酸性氧化电位水处理鲜切果蔬产品,能显著杀灭鲜切果蔬表面微生物,抑制氧化褐变,并且不会对产品的品质造成不良影响,其效果优于常用化学杀菌剂。在果蔬的保鲜方面,据国内外研究表明,利用酸性氧化电位水处理果蔬表面,能有效杀灭果蔬表面的细菌,从而延长果蔬的货架期。应用于黄瓜的消毒研究表明,经过酸性氧化电位水发生作用5min,平均除菌率为91.57%,当消毒时间延长至15min,平均除菌率为95.14%。以“星都2号”草莓果实为试材,研究冷藏草莓(贮藏温度为0℃,相对湿度为85%~90%)果肉最大破断应力、呼吸强度、乙烯释放量、羧甲基纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶及细胞膜透性变化的影响,实验结果表明:采用酸性电解水处理,显著抑制了草莓的乙烯释放,有效降低了果实的呼吸强度,可保持贮藏期间最大破断应力,抑制草莓羧甲基纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶酶活,从而有效地抑制采后草莓果实的衰老过程,延长了保鲜期。

  3.4食品工厂设备的应用

  采用酸性氧化电位水对食品加工设备或器具清洗消毒,能有效避免传统消毒剂如次氯酸钠等在食品或环境中的残留问题,降低食品安全隐患。选择模拟食品加工操作间试验,空气中下落菌数大幅度减少,空气质量由普通变为清洁。对食品加工表面接触材料中的地板砖、不锈钢板、瓷砖进行染菌消毒试验结果表明,含0.10%NaC1的电解水能将感染到食品表面接触材料上的菌液浓度分别为4.20×10CFU/mL的埃希氏大肠杆菌,2.18×106CFU/mL的沙门氏菌,1.44×106CFU/mL的单核细胞增生李斯特菌,2.10×106CFU/mL的摩化摩根菌,在5min之内几乎全部杀死,是一种理想的食品表面材料消毒剂。

  3.5在餐饮业中的应用

  对餐具、厨房用具的灭菌效果试验证实,用酸性氧化电位水中浸泡餐具3min后,细菌杀灭率均高于90.00%;对手指的灭菌试验证实,强酸性离子水灭菌效果等同于酒精;虽然弱酸性离子水的灭菌效果不及于强酸性离子水,但是其灭菌率远高于肥皂。

  3.6降解残留农药方面的应用

  有关研究表明,酸性氧化电位水对农药的残留有一定的降解作用。对鲜果、鲜蔬菜的浸泡显示,随着浸泡时间的延长,农药残留率呈下降趋势。因此,降解鲜果、鲜蔬菜的农药残留,利用酸性氧化电位水处理是一种可行的方法。

  四、展望

  作为一种新型的环保消毒剂,酸性氧化电位水的制备和使用,均符合我国现代农业产业发展政策要求。酸性电位水杀菌谱广、迅速、成本低、环保等特点,已促其应用范围从医疗、农业领域扩展到食品工业。但是,全面推广和使用酸性电位水尚需时日,关键技术问题有待攻克,政策有待配套。一是研发酸性电解水的新型生产工艺,降低设备成本和能耗;二是深化酸性电解水杀菌机制的研究,深化与栅栏技术的有机结合;三是科普与政策同步,加大酸性电解水的知识普及,达到社会广泛认可,同时争取将酸性电解水的应用,纳入国家食品安全体系(如HACCP)或者食品添加剂法律法规中。相信随着食品工业的快速、健康发展,酸性氧化电位水在食品工业上的应用一定会越来越广泛深入。

  参考文献

  [1]丘翠环.强氧化离子水杀菌机理初探.中国医学物理学杂志,1999,16(3):175.

  [2]刘晋华,陈富财,李冬梅,等.正交设计优选酸性氧化电位水工艺条件.中国医院药学杂志,2005,25(7):621.

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