其機(jī)理可以是以下幾個(gè)方面:
⑴臭氧很容易同細(xì)菌的細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞受到破壞(即
所謂的溶菌作用),細(xì)胞膜的通透性增加,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流,使其失去活性。
⑵臭氧破壞或分解細(xì)胞壁,迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞里,氧化了細(xì)胞內(nèi)酶或 RNA、DNA,從而致死菌原體。在高壓強(qiáng)電場作用下,氣
體在電介質(zhì)表面產(chǎn)生脈沖電暈放電,產(chǎn)生高濃度等離子體,電子和離子被強(qiáng)大電場力作用加速與氣體分子碰撞,在10S內(nèi)使氧分
子分解成單原子氧,在數(shù)10S內(nèi)原子氧和分子氧結(jié)合成臭氧:
O2 +e →2O+2O2 → 2O3
臭氧在水中是不穩(wěn)定的,時(shí)刻發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)烈氧化作用的單元子氧( O),在產(chǎn)生瞬時(shí),對水中
細(xì)菌、微生物有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解作用。
O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO
臭氧在水中的“半衰期”為20min(PH7.6時(shí)41min,PH10.4時(shí)為0.5min)。人們把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水對
各種致病微生物均有的滅菌作用,臭氧在水中不穩(wěn)定,發(fā)生強(qiáng)烈氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生極活潑、具有強(qiáng)烈的氧化作用的單元子
氧(O)、羥基(OH)。羥基氧化還原電位為2.8V,相當(dāng)于氟的氧化能力。
2 臭氧殺菌的影響因素
臭氧殺菌的效果主要受其濃度、微生物種類、作用時(shí)間、溫度、 PH值、水的理化性質(zhì)、雜質(zhì)等因素影響。
⑴臭氧對各種微生物殺滅效果不同。實(shí)驗(yàn)表明,臭氧對人和動(dòng)物的致病菌和病毒如、大腸桿菌、乙肝病毒、沙門
式菌等具有很強(qiáng)的殺滅性,即使對化學(xué)消毒劑有著較強(qiáng)耐受力的霉菌也有較強(qiáng)的殺滅性;
⑵溫度、濕度也影響其殺菌滅毒效果。通常,溫度低、濕度大殺菌效果好。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)環(huán)境相對濕度小于45%,臭氧對空氣中
的懸浮物幾乎沒有殺滅性,在同樣溫度下,相對濕度超過60%時(shí),殺滅效果逐漸增強(qiáng),在相對濕度為90%時(shí),達(dá)到*佳滅菌效
果;
⑶臭氧的濃度也影響其滅菌能力,濃度在0.2mg/L以下,幾乎沒有殺滅作用。
3 臭氧殺菌的特點(diǎn)
3.1 高效、快速
臭氧僅在 1min內(nèi)就可以100%殺死細(xì)菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水滅菌消毒不同于一般滅菌、消毒劑,如次氯酸(HOCl 2 )、
二氧化氯( ClO 2 )的滅菌、消毒是進(jìn)行性、累積性的,臭氧水滅菌消毒則急速性的,當(dāng)臭氧的濃度超過閥值,消毒、殺菌就
會(huì)瞬時(shí)發(fā)生。如清凈水中臭氧濃度達(dá) 0.4-0.5ppm時(shí),在0.5~5min內(nèi)就可以致死細(xì)菌。
3.2 安全、可靠
臭氧的分解產(chǎn)物是氧氣,不會(huì)產(chǎn)生殘留污染。另一方面,它作為氣體,擴(kuò)散性好,濃度均勻,尤其在高濕度環(huán)境中,比紫外燈
更實(shí)用,而且操作方便,安全可靠。臭氧對人體毫無影響。
3.3 價(jià)格便宜
生產(chǎn)1噸0.5~1.5ppm濃度的臭氧水僅需0.8元。是世界上*廉價(jià)的消毒滅菌劑。
4 在食品工業(yè)中的應(yīng)用
臭氧自1785年發(fā)現(xiàn)以來,作為一種氣體殺菌劑廣泛應(yīng)用在食品加工、運(yùn)輸、貯存、自來水生產(chǎn)等領(lǐng)域,因?yàn)樗坏軐臻g
消毒滅菌,而且也能作用于物體表面和內(nèi)部,特別是近年來由于人們對臭氧利用技術(shù)了解的深入,臭氧殺菌在食品工業(yè)中越來越
受到人們的重視,利用的范圍也越來越廣,不僅是殺菌,在脫臭、脫色方面也展示了可觀的應(yīng)用前景。
在日、美等國,臭氧的殺菌手段已廣泛使用于食品加工的各個(gè)方面。臭氧殺菌在食品工業(yè)的應(yīng)用,許多方面作用。由于臭
氧對酵母有較好的殺傷作用,在食品新式包裝的采用上意義重要。*近,由于氣體置換包裝、真空包裝、封入脫氧劑包裝和封入
粉末酒精劑包裝的普及,出現(xiàn)了新的變質(zhì)現(xiàn)象-由酵母菌引起的食品變質(zhì)的問題,其中*有代表性的問題是產(chǎn)生醋酸乙烯而
變質(zhì)。由于臭氧對酵母菌有較好的殺傷作用,因此,在采用以上新式包裝時(shí)充填臭氧殺滅酵母成了解決這一問題的重要手段。臭
氧在解決固體食品生產(chǎn)過程中細(xì)菌的二次污染,也有著其他殺菌方法所不及的特殊作用。因此在生切面條、包子、豆沙、咸菜、
豆腐等包裝食品加工時(shí),車間殺菌、包裝內(nèi)封入臭氧殺菌和原料殺菌成了非常有效的食品衛(wèi)生手段。在礦泉水、汽水、果汁液等
生產(chǎn)過程中用的盛裝容器、管路、設(shè)備以及裝產(chǎn)品的玻璃瓶和塑料桶等的滅菌消毒應(yīng)用方面,也取得了令人滿意的效果。
表 1 臭氧在空氣中殺菌常用的濃度及使用方法應(yīng)用范圍濃度(ppm)