臭氧作用及其機理

“臭氧”一詞因“保護大氣層”宣傳而廣為人知。由於臭氧冰箱除臭器、臭氧消毒碗櫃等家電產品上市,人們對臭氧應用也逐漸熟悉。

臭氧作用及其機理

臭氧具有獨特的腥味。最初人們正是根據這種氣味發現這種新物質的。1840年,德國科學家舒貝因(Schonbein)嚮慕尼黑科學院提出的報告裡宣佈發現了臭氧。他根據電解與火花放電實驗產生的氣味與雷電之後空氣中的腥臭氣味相同,判定這種氣味是由一種新物質產生的,並對此新物質命名為“OZONE”---臭氧,該詞依據希臘語Ozein(臭氣)一詞音譯的。

臭氧作用及其機理

臭氧有以下幾大作用:

1、臭氧的殺菌消毒作用

科學界以PV1作為模型病毒,研究了臭氧對腸道病毒的滅活機理。結果證明,臭氧可破壞病毒衣殼蛋白的四條多肽鏈,並使RNA受到損傷。臭氧和對其敏感的氨基酸娥基(半胱氨酸殘基、色氨酸殘基、蛋氨酸殘基)發生反應可直接破壞蛋白質。臭氧作用過程中,可使噬菌體中RNA被釋放出來,電鏡觀察還可見噬菌體被斷裂成小的碎片。嘌吟和嘧啶經臭氧作用後紫外吸收發生改變。

臭氧可與細菌細胞壁脂類雙鍵反應,穿入菌體內部,作用於脂蛋白和脂多糖,改變細胞的通透性,從而導致細胞溶解、死亡。

它與微生物細胞中的多種成分產生反應,從而產生不可逆轉的變化。一般認為,先作用與微生物的細胞膜,使膜構成成分受到損傷,導致新陳代謝障礙並抑制其生長,臭氧繼續滲透破壞膜內組織,直至殺死。溼度增加能提高殺菌力,由於高溼度下微生物細胞膜變薄,其組織容易被臭氧破壞。

  採用臭氧殺菌的優點是:臭氧的最終產物是氧氣,因此無公害;存儲物上不會有殘留物,對食品沒有影響;成本低;用紫外線殺菌,其背陰部沒有效果,而臭氧對整個空間都有殺菌效果。

2、臭氧的除臭作用
  臭氧去除異味性能極好。依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其它氣味的有機或無機物質,臭味的主要成分是胺R3N、硫化氫H2S,甲硫醇CH3SH等。臭氧對其氧化分解,生成物沒有氣味。反應式如下:


R3N+O3→R3N-O+O2
H2O+O3→S+H2O+O2 →SO2+H2O
CH3SH+O3→[CH3-S-S-CH3] -------→CH3-SO3H+O2

利用臭氧除臭,能有效地氧化分解儲藏中產生的各種異味,從而保持庫內的空氣清新。

臭氧作用及其機理

3、臭氧的保鮮作用
  臭氧在蔬菜水果儲藏中的應用除了具有殺滅或抑制黴菌生長防止腐爛作用之外,還具有防止老化保鮮作用,臭氧能起保鮮作用,是因為其能減緩新陳代謝過程,其機理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代謝作用呼吸出的催熟劑--乙烯氣體C2H4。推遲後熟和老化,而這是通過臭氧分解乙烯氣體來實現的。其反應過程如下:H2C-CH2+O3→CO2+H2O,乙烯中間產物 C2H4O也具有對黴菌等微生物的抑制作用。

果蔬採摘後仍是生命活體,儲藏期間呼吸過程是加速的,因而逐漸成熟。降溫和氣 調的目的就是為了降低其呼吸作用。果蔬在接近成熟階段將產生大量的乙烯,它有加速成熟的作用,稱為催熟劑。它的擴散還將加速其它果蔬的成熟。臭氧能夠有效地控制這個過程,快速氧化分解乙烯,最後生成二氧化碳和水。臭氧對延長果蔬的儲藏期發揮了重要的作用。

臭氧作用及其機理

臭氧應用按用途分為水處理、化學氧化、食品加工與醫療四個領域,各領域應用研究與適用設備開發都達到了很高的水平:

1、 水處理方面應用

臭氧在水中對細菌、病毒等微生物殺滅率高、速度快,對有機化合物等汙染物質去除徹底而又不產生二次汙染,因此飲用水殺菌消毒是臭氧應用的最主要部門,自來水行業是臭氧的最大市場。

2、化學氧化應用

臭氧作為氧化劑、催化劑和精製劑而應用於化工、石油、造紙、紡織和製藥、香料行業。臭氧的強氧化能力很容易打斷烯烴、炔烴類有機物的碳鏈結合鍵,使其部分氧化後組合成新的化合物。在生物、化學汙染氣體淨化方面,臭氧發揮了重要作用。皮毛、腸衣與魚類加工廠的惡臭,橡膠、化工廠的汙染氣體均可通過臭氧分解除味。

3、食品行業的應用

臭氧的強殺菌能力及無殘餘汙染優點使其在食品行業的消毒除味、防黴保鮮方面得到廣泛的應用。1904年就有利用臭氧保存牛奶、肉製品、奶酪、蛋白等食品的報道,1909年法國德波涅冷凍廠正式使用臭氧對冷卻肉表面殺菌,取得了微生物數量顯著減少的效果。美國80%的冷藏蛋庫都裝有臭氧發生器,提高了雞蛋的貯藏期。

4、醫療應用

對病房、手術室空氣進行消毒在我國是推廣臭氧的主要方向,而國外則開展了很多治療的應用研究實驗。德國、瑞士、俄羅斯、法國及意大利的內科和牙科醫生,多年來都在運用臭氧進行治療,如口腔手術和鋃牙用臭氧水保持口腔無菌,採用臭氧與放射治療合用治療癌症,喝臭氧水治療婦女病,注射臭氧氣體治療瘻痔、靜脈曲張等。

當然,臭氧不是萬能的,也不是完美無缺的。應以科學的態度和方法宣傳、推廣與應用臭氧,提高與發展我國的臭氧技術水平。


參考資料

1、衛生部《消毒技術規範》,1991;12

2、技術監督局,衛生部,《消毒與滅菌效果的評價方法和標準》GB15981-1995

3、國家醫藥管理局推行GMP、GSP委員會《藥品生產驗證指南》.1994;4

4、化學工業出版社,2003.3《臭氧技術及應用》

5、李漢忠.《潔淨消毒劑—臭氧》.1996;6

6、解放軍第二軍醫大薛廣波.《實用消毒學》人民出版社1996;648-472

7、南京軍區後勤部軍事醫學研究所史江等《消毒與滅菌》1989(3):143

8、白希堯等《臭氧及其應用研究》

9、HACCP中國——《HACCP實用指南》《食品生產企業HACCP體系實施指南》《食品生產企業HACCP體系諮詢與審核》


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