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溶于冰的臭氧

臭氧冰又称为“保鲜冰”，是将臭氧保存在冰块中的一种方法，通过冰块在融化过程中缓慢释放臭氧，从而达到延长食品货架期的效果。臭氧即三原子氧（O3 ），它在分解成常规氧分子时具有极大的活性，因而常用于水产食品加工和医疗等部门的消毒。

美国是最早利用臭氧与冷冻相结合的技术来制作臭氧冰并将其应用于冰冻水产品的，至今已有二十余年的历史。通过研究发现，将臭氧融合在水里再经低温冷冻而制成的臭氧冰与由普通水制成的片冰相比，在同时应用在水产品冷冻保鲜时，臭氧冰可延长保鲜期一倍，附着的细菌群落总数只是9万与280万之比，因此，可以看出，臭氧冰在冰冻保鲜中的效果显著。

臭氧冰的优势

一些研究表明，臭氧冰相比于臭氧气体和臭氧水，不仅保持了原有的特性，还具有半衰期更长、保鲜效果更好、使用更方便等优势。这是因为臭氧在低温环境中更为稳定，制成臭氧冰后可放入冰箱中贮藏一段时间，待使用时取出，无需现制现用。在保鲜过程中，随着臭氧冰的融化，臭氧被缓慢地释放出来，对寄生在水产品上的微生物起到了持续的抑制作用。

除此以外，臭氧冰中的臭氧具有强氧化性使其具有良好的杀菌效果，并在常温下可以自行还原为氧气，且不会产生有害气体，也不会产生特殊气味的气体影响食品感官品质。

臭氧冰的制备技术

根据国内外文献检索可知，目前国内关于制备臭氧冰的研究相对较少，并且大多数的研究都是特殊的条件下进行的。我们将制取臭氧冰的方法大致分为两类：直接冻结法和紫外辐射法。

直接冻结法主要是将臭氧气体溶于水，制成高浓度臭氧水，然后将臭氧水迅速置于低温环境中，利用低温环境将臭氧水冻结成冰块。根据制冰过程中使用方法的不同，又可以分为制冰机制冰法、液氮冻结法和低温乙醇冻结法。

另一种臭氧冰制备方法是紫外辐射法，是由奥山纯一等提出的一种新型制取臭氧冰的方法。该方法利用曝气装置将氧气溶于水中，制得含有氧气微气泡的富氧水，然后将富氧水冻结成冰块，用波长为184~242nm 的紫外线照射冰块，在紫外线照射下微气泡中的氧气分子分解并聚合成臭氧分子，可以通过调节紫外线辐射功率控制臭氧冰浓度。

这些方法主要都是借助低温制冷设备，使臭氧封存于冰中，成本较高，而且常规条件下难以实现，无法进行工业量产，不利于臭氧冰技术的普及。就目前来说，将臭氧溶于水制成臭氧水然后冻结成冰块，仍然是最简单、可靠并具备可行性的方法。

基于目前对臭氧水已有的研究，造成制备臭氧冰困难的原因主要有两点：一是难以制取高浓度臭氧水，臭氧溶解的同时也会分解，需要从臭氧的溶解机理深入分析臭氧的溶解过程。二是缺乏深入的研究，对冰中臭氧保存率低的原因尚不清楚。

臭氧冰是如何保鲜的？

臭氧冰的杀菌保鲜能力主要取决于冰中臭氧的含量。在自然界中，臭氧的氧化能力仅次于氟，强氧化性是其有效灭活病原微生物的主要原因，臭氧的灭菌机理主要包括：

1）破坏致病菌或病毒等病原微生物的内部结构及遗传物质；

2）与色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等氨基酸残基通过氧化还原反应直接破坏蛋白质；

3）氧化微生物体内的酶使微生物新陈代谢受到严重破坏而死亡；

4）改变嘧啶和嘌呤的紫外吸收；

5）与细菌细胞壁脂类双键反应进入细菌，通过与细菌体内脂蛋白和脂多糖反应改变细胞膜的通透性，使细菌死亡。

臭氧冰与果蔬产品

有研究者用臭氧冰对香菇分别进行常温（26.0±1.0 ℃）、亚常温（10.0±0.5 ℃）和冷藏（0.0±0.5 ℃）条件下采后贮藏实验，结果表明，在三种不同的贮藏温度下臭氧冰均能够延缓维生素C和可溶性固形物含量的下降，此外，臭氧冰能够有效的抑制香菇的呼吸强度和乙烯的生成速率，并且降低了多酚氧化酶的活性，从而延缓了香菇的衰老速率。

也有研究者将臭氧冰应用于红地球葡萄保鲜，可以发现臭氧冰不仅能够改善红地球葡萄的贮藏品质，还能延长其货架期，此外，利用臭氧冰保鲜后的葡萄在硬度、弹性和咀嚼性均能保持较好的水平。

通过实验她们还证明臭氧冰耦合外包装材料能够对保鲜过程起到增益效果，使用包装材料为HDPE具有低O2渗透、高湿透性的特点，能够及时将内部的水分散失出去，同时又能保留臭氧使其继续发挥其保鲜作用。

臭氧冰与水产品保鲜

在对墨鱼分别用臭氧冰和普通冰进行保鲜研究时发现，臭氧冰在浓度为1~2 mg·L-1时能够降低墨鱼腐败过程中挥发性盐基氮的产生，并且经臭氧冰处理后的样品细菌总数降低了4 lg CFU/g，相对普通冰的出来来说，臭氧冰能延长墨鱼的保质期1~2 d。

而在罗非鱼的保鲜实验中，臭氧冰能有效提升罗非鱼的感官质量，并且降低挥发性盐基氮（TVB-N）的产生和菌落的生长，但对于罗非鱼的水分含量没有太大影响。此外，经过观察她们还发现，当臭氧冰中的臭氧浓度过高时，会导致罗非鱼的色泽以及肌肉组织变差。

臭氧冰与肉类产品保鲜

有研究者对大骨鸡进行普通冰和臭氧冰的对比保鲜试验时返现，臭氧冰能够很好的抑制细菌的生长，延缓鸡肉的变质，但使用臭氧冰加速了鸡肉中脂肪的氧化过程，最终导致鸡肉的颜色变白、弹性变差。通过前后对比研究发现，使用 R-多糖浸泡后有利于保持鸡肉色泽，延缓其货架期。

在肉类产品中，由于脂肪含量较高，臭氧能够氧化其中的脂肪从而加快了其变质过程，需要结合复合保鲜剂使用，既增加了其使用成本，又使食品受到二次污染，因此，将臭氧冰应用于肉类产品的保鲜研究相对较少。

作者简介：

Martin.Yu，食品科技工作者、营养师，长期负责特殊食品研发工作，主要方向为：FSMP、益生菌、特膳食品。