臭氧水发生器在食品工厂清洁·除菌的案例分析

摘要：本文论述了臭氧水发生器在食品工厂清洁、杀菌方面的应用，重点介绍了臭氧发生机的特性及在食品工厂的有用性，最后展望了臭氧水的应用前景。

在2001～2005年，USDA（美国农业部）和FDA（美国食品药品监督管理局）一致认定：臭氧发生器对包括牛肉和家禽在内的制品是一种安全的食品添加物（GenerallyRecognizedasSafe：GRAS）。食品工业对贮藏的牛肉使用臭氧，是1957年获得USDA许可的。FDA认为，在饮用水工业用臭氧处理的容器，符合医药品等的制造品质管理标准，在5min内，溶解臭氧的浓度少于0.1mg/L（1975）。由食品科学、臭氧技术和其他相关领域的专业人员构成的专家委员会，针对臭氧在食品处理方面的应用，宣布臭氧属于“一般的食品安全添加物（GRAS）”（1997年）。该专家委员会的活动是应美国中央电力研究所的要求，开展针对臭氧在食品领域的研究。在臭氧被认定为“一般的食品安全添加物（GRAS）”这件事上，美国中央电力研究所做出了很大的贡献。

在1999～2000年，为了使臭氧发生器作为食品抗菌剂的许可申请获得通过，EPRI（美国电力研究协会）的有关人员与原国际臭氧协会会长R.G.Rice博士向FDA提出申请，最终获得批准并刊登在美国联邦政府的官报上。R.G.Rice博士是国际臭氧协会（IOA）的创办人之一，作为IOA的协会杂志《Ozone：Science&Engineering》（OSE）于1979年创刊发行，对臭氧技术的进步发挥了积极作用。研究者不仅对臭氧在食品、农业领域，还对臭氧在土壤杀菌和蔬菜病害的防治效果方面也做了深入的研究。

2006年，S.Naito等人在《OSE》杂志上报道了“臭氧发生器在日本食品工业的利用”；K.Wei等人在“草莓和切割蔬菜的保鲜效果”一文中，比较了作为食品工业杀菌剂的臭氧和氯气的效果；C.Sopher等人“臭氧在鱼加工中的应用”的报道，推进了臭氧在减轻微生物方面的商业利用；W.Stickland等人在“臭氧处理新鲜沙拉蔬菜的6年”的报道中指出：臭氧处理不仅增加了沙拉蔬菜的贮藏寿命，而且在工厂节水、维护费用的减少、排水处理的费用减少和减少作业现场的氯臭方面作用显著。A.C.Guillen等人则报道了臭氧在其他食品工业领域的应用，他们在制酒厂的CIP（clean-in-place：原位清洗）中，比较了臭氧水清洁法与过醋酸和过醋酸•苛性钠拼用法的优劣，确认臭氧水清洁法的清洁效果更加优良。

1食品工厂内的清洁•杀菌引起食品腐败、变质的微生物是浮游生物，其中尤其是从食品工厂的地面挥散出的二次污染菌占了相当大的一部分。这些空气中的浮游生物附着在微细尘埃和从人的口鼻飞散的小水滴上，污染了生鲜食品、食品原料和包装容器等，造成食品的腐败、变色。因此，微生物污染成为食品保存的问题，寻找制造环境下微生物污染物的对策成为食品工厂的重要课题。

对作业场所进行干燥，同时又使用紫外线等杀菌方法的场合，空气中的浮游生物和有耐受力的微生物（霉菌、酵母、细菌芽孢等）所占比例较多。另一方面，在湿度高的作业环境下和从业人员密集的场合，还能检出大肠杆菌、大肠菌群（不耐干燥的革兰氏阴性菌）。空气中浮游菌的菌数受作业人员的密度、温度、湿度和空气循环状态的影响，例如，夏天空气中的浮游菌数（20～30）/m3会在降雨后急剧减少为（5.0～6.0）/m3，但在梅雨季节，降雨反而会增加浮游菌数。

食品工厂的地面在食品的加工、制造过程中极易发生物理的、化学的变化，因而，也极易成为微生物污染的中心。因此，保持地面的清洁是食品工厂重要的卫生对策，而且排水系统要好。从这个观点来看，食品工厂在选定地面和墙面适宜材料的同时，臭氧的使用也在近年来备受瞩目。

关于臭氧水发生器杀菌，在臭氧连续注入的场合（保持臭氧浓度一定），臭氧的杀菌效率（logN0/N）可以表示为：logN0/N=C×T，其中N0表示初期菌数，N表示残留菌数，C表示臭氧浓度，T表示处理时间。以下将介绍食品工厂应用臭氧水处理的一个例子（包括制造食品名，臭氧水浓度和使用效果）。内藤茂三给出的例子是：（生鲜蔬菜•水果；0.5～5.0mg/mL；地面清洁；能够保持生鲜度并减少大肠菌群）；（海鲜；1.0～5.0mg/mL；地面清洁；能够保持生鲜度并减少大肠菌群）；（生面条；0.5～5.0mg/mL；地面、沟渠清洁；能够保持生鲜度并减少大肠菌群）；（火腿；0.5～3.0mg/mL；沟渠清洁；减少乳酸菌，除去异臭）；（肉；0.5～1.0mg/mL；地面、沟渠清洁；能够减少大肠菌群、乳酸菌）。

在用比较高浓度臭氧水发生器（电解式装置）进行的试验中，使用大肠杆菌（EcoliIFO135000）考察了臭氧水的杀菌特性。当log10（CFU/mL）约为8时，在臭氧水浓度2,5,10mg/L的场合，在很短的时间（处理时间约30s）内均能有效杀菌。由于生成了芽孢，臭氧水对耐热和耐消毒药的枯草杆菌（BacillussubtilisIFO13719）的D值的阈值约为3.5mg/L，在此阈值以上，臭氧浓度与杀菌效果具有相关性。5mg/L（1min以内的处理时间）的臭氧浓度可使菌数下降至初期菌数的1/10以下。

在食品工厂，霉菌的除去是一个大问题。以前，黑曲霉（AspergillusnigerIFO6341）属于臭氧水发生器难以杀灭的微生物，但西村喜之等人、内藤茂三发现，臭氧浓度达到10mg/L具有显著的杀菌效果。

5总结

      尽管美国把臭氧水发生器认定为“一般的食品安全添加物（GRAS）”仅仅只有10多年的时间，但日本已经在食品工业积极导入臭氧。臭氧水的导入已经给日本食品工厂带来了显著的成果，今后，臭氧水在食品工业的应用还将继续扩大。

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