二氧化氯在食品保鲜中的发展前景

倪孟侨，刘琛，时梦瑶，段玉奇，李哲，王奎涛,2

(1.河北科技大学 化学与制药工程学院，河北 石家庄 050018；2.河北省药用分子化学重点实验室，河北 石家庄 050018； 3.沧州渤海新区供水排水有限公司，河北 沧州 061000)

当今社会，随着人们生活质量的提高，越来越注重食品安全。二氧化氯有着很强的杀菌效果，是国际上公认的A1级消毒物质[1]。二氧化氯具有杀菌效果强、氧化有机物能力强、适用pH值范围广等优点，广泛应用于各种领域，诸如饮用水处理、医疗行业的杀菌消毒、食品保鲜等。

1 二氧化氯的特性和抗菌机理

1.1 二氧化氯的特性

二氧化氯 (ClO2)是一种水溶性强氧化剂[2]。其外层还存在一未成对电子，分子的结构呈V型分布，故具有很强的氧化作用[3]。二氧化氯在酸性水溶液中的氧化还原电位高达1.95 V，氧化能力是双原子氯的2.5倍[4]。二氧化氯对微生物有很好的灭杀作用，并且安全无残留、副产物少，因此在杀菌消毒、漂白除臭等方面有着很广泛的应用。

1.2 二氧化氯的抗菌机理

二氧化氯的抗菌机理基于它的氧化性。ClO2的抗菌功效主要是由于其破坏了细胞膜的稳定性，即细胞膜中的氧化化合物和蛋白质与ClO2反应，导致细胞代谢被破坏[5]。由于ClO2是一个小分子，它很容易穿透细菌细胞膜并引起呼吸抑制和跨膜离子梯度的降低。此外，ClO2还可破坏微生物体内的DNA，使微生物结构受到影响，从而使其失活[6]。

2 二氧化氯在食品保鲜中的应用

2.1 在果蔬保鲜中的应用

新鲜水果和蔬菜由于易于受到各种有害微生物的污染而被公认为是疾病暴发的主要媒介，已成为世界上最广泛的公共卫生问题之一[7]。果蔬富含维生素，膳食纤维，氨基酸和矿物质，具有很高的营养价值。水果和蔬菜的大多数变质是由微生物引起的，微生物的成熟过程中会产生二氧化碳和乙烯，这些物质对果蔬有腐烂效果，因此会影响它们的贮运[8]。二氧化氯不会与有机化合物反应形成有毒的氯化副产物，可有效地用于维持微生物安全，从而减缓果蔬衰老及腐败[9]。研究表明，果蔬采后处理过程中，使用二氧化氯可以降低果蔬自然发病率，有效维持采后品质[10]。

2.2 在水产品保鲜中的应用

我国水产品种类非常丰富。现如今，我国水资源环境污染严重，极大的破坏了水产品的生存环境。相比于陆地动物，水产品所生存的环境日渐恶化，并且滋生出许多细菌病毒。众所周知，二氧化氯在水处理方面有着很广泛应用，将二氧化氯用于处理水产品所生存的环境，可以有效的去除水中的有害细菌，减少海产品的细菌数，从而使水产品有一个安全可靠的生存环境[11]。二氧化氯也可作为水产品的保鲜剂，尤其是水产品捕获后，及时用二氧化氯处理，处理后的水产品可以保持好的品质[12]。对一些水产品，诸如鱼、虾、贝类用二氧化氯处理后，能使其在一定的温度下延长保鲜时间，提高食用安全性[13]。

2.3 在饮品保鲜中的应用

饮料在生产出来之前必须做杀菌处理，以保证人们的食用安全。啤酒、乳制品、果汁等饮品中很容易进入细菌，从而影响消费者的身体健康[14]。在饮品中加入适量的保鲜剂可以抑制细菌和去除杂菌，延长保存期，并且二氧化氯用作饮品的保鲜剂已取得很好的效果，有着杀菌效果好、保险时间长、安全性好等优点[15]。使用ClO2对饮品进行保鲜，可以显著减少大肠杆菌和沙门氏菌等有害细菌的的数量，并且相比于其它保鲜剂，能更好的保持原有饮品的品质，不会影响饮品的口感，从一定意义上来说，更符合人们现在健康安全的生活理念[16]。

3 二氧化氯保鲜剂的效果评价

二氧化氯作为一种高效氧化剂和消毒剂，已经在实验中得到了很好的效果。刘云飞等[17]研究了二氧化氯对香梨贮藏后期保鲜效果，实验采用不同的浓度来分别处理香梨，观察香梨的质量损失率、色泽、可溶性固形物(TSS)含量等一些指标，结果表示采用质量浓度130.43 mg/m3处理效果最好，能较好地维持库尔勒香梨贮藏期间内在和外观的品质。Kambiz Sadeghi等[18]用二氧化氯对樱桃进行了贮藏实验，对贮藏期间微生物数量、质量参数等进行了探究，证明了在保存期间二氧化氯可以有效灭活樱桃中的微生物，并保持其质量参数，如pH、硬度、TSS和外观，并且显示ClO2的浓度保持在<4 mg/L，可足以延长新鲜食品的保质期。Xiuxiu Sun等[19]探讨了在对番茄的储藏过程中二氧化氯处理对一些病菌的存活和持久性的影响。在新鲜番茄上接种大肠杆菌，链格孢和沙门氏菌，以及通过测量硬度和监测番茄在贮藏过程中的重量损失来评价番茄的质量和货架期。结果表明，ClO2对接种的番茄具有很强的抗菌和抗真菌活性。将低浓度的ClO2长期用于活性包装中有助于提高水果的安全性，减少腐烂和减轻体重，并在储存过程中保持坚固。

除了研究在采后贮藏过程中二氧化氯对食品起到了很好的保鲜作用，谢国芳等[20]分别采用不同浓度的ClO2对蓝莓果实进行采前喷施，结果显示浓度为40 mg/L的ClO2保鲜效果最好，在采前喷施可以杀灭大量微生物，以防进入果实内部，并且有效的降低一些指标参数，如失重率、呼吸速率等，防止果实的软化。赵明慧等[21]同样用不同浓度的ClO2溶液采前处理“红富士”苹果， 结果显示，二氧化氯对红富士苹果有着很好的保鲜效果，尤其是在浓度为50 mg/L 时效果最佳，同时二氧化氯对红富士苹果的一些指标参数影响极大，可以增强果实的硬度、降低软化程度、显著减少可滴定酸含量等。

4 二氧化氯和其它保鲜剂的对比实验

近年来，人们越来越重视食品安全，从而一些高效、绿色的杀菌剂不断地被研发出来。诸如在现使用较多的一些杀菌剂，纳他霉素(natamycin，Nata)是当今社会应用比较广泛的一种新型防腐剂，并且具有安全、高效的一些特征，可以有效地分解毒素，抑制细菌的滋生[22]。He等[23]研究了纳他霉素对番茄灰霉病有很强的抑制作用。其它的一些保鲜剂，如ε-聚赖氨酸(ε-polylysine，ε-PL)也是一种安全高效的杀菌剂，对革兰氏阳性菌和阴性菌有较好的抑制效果。其中Jia等[24]报道了ε-聚赖氨酸可以改变太平洋白虾的微生物组成，延缓了其品质的败坏。二氧化氯作为一种新型的无毒无害的消毒剂，对细菌、真菌均具有良好的抑制作用。曹森等[25]以“大五星”枇杷为实验材料，用不同处理的保鲜纸(500 mg/L 纳他霉素、500 mg/L ε-聚赖氨酸、500 mg/L 二氧化氯)放入装有枇杷的保鲜箱内，研究其枇杷在货架期品质及生理特性的变化。结果显示，采后用二氧化氯型保鲜纸处理枇杷的保鲜效果最好，能够推迟枇杷的衰老进程，可较好的保持枇杷良好的货架期品质。

Visvalingam等[26]研究了二氧化氯、酸化亚氯酸钠(ASC)和过氧乙酸(PAA)这三种抗微生物剂。在牛肉中大肠杆菌O157∶H7的有效性控制实验中，通过将牛肉贮藏一定的时间，来对比大肠肝菌的数量。结果显示，同酸化亚氯酸钠和过氧乙酸这两种抗微生物剂相比，二氧化氯的效果最好，在抗微生物方面优势更强。Chung等[27]将ClO2和HClO这两种杀菌消毒剂作了对比实验，配制成不同浓度的二氧化氯和次氯酸溶液，分别对6种新鲜蔬菜和水果进行杀菌，结果显示，二氧化氯溶液对果蔬的杀菌效果要比次氯酸溶液的杀菌效果佳，浓度在100 mg/L的 ClO2溶液可降低3.5～4.0 log CFU g-1的细菌总数。

5 二氧化氯保鲜剂的发展优势

二氧化氯之所以是一种安全高效的杀菌剂，是因为ClO2不会在食品中形成过多的有害残留物。Zhang等[28]制备出二氧化氯微胶囊抗菌膜，研究其对芒果保鲜的效果，并且与空白对照组和聚乳酸原膜组对比。结果显示，经芒果用抗菌膜处理后和未经处理对比，通过一些指标的变化情况，如质量损失率、色差和可溶性固形物、硬度、维生素C和可滴定酸含量，证明二氧化氯微胶囊抗菌膜能够提高芒果的保鲜期，减缓芒果变质等情况。Luo等[29]制备出了固载二氧化氯保鲜剂，分别用不同浓度的固载二氧化氯保鲜剂对南美白对虾进行处理，经一段时间的贮藏，研究一些指标的变化情况，如感官品质、色泽现象和挥发性盐基氮等为指标进行研究，结果表明浓度为20 mg/L固载二氧化氯的保鲜效果最佳。经前人的大量实验研究证明，二氧化氯相比于其它一些保鲜剂具有很大的发展优势，它的良好的消毒杀菌特性更是成为一种效果良好、安全可靠的保鲜剂的保障[30]。因此，二氧化氯保鲜剂在以后的食品加工领域必然会有广阔的前景，也会得到越来越多的人使用。

6 展望

当今社会面临着各种各样的食品安全问题，近些年来曝光的食品安全问题也是层出不穷，人们越来越关注自身健康问题的同时，食品安全越来越得到人们重视，寻找一种合适的食品杀菌保鲜剂已成为食品行业急需解决的问题[31]。二氧化氯作为一种安全高效的杀菌剂，它不与腐殖酸或富里酸形成致癌物，且不对环境产生二次污染，因此在食品保鲜方面也有着非常广泛的应用，并得到了很多人的认可。二氧化氯也逐步被得到推广，尤其是在食品行业，一些地区已经把二氧化氯列入国家级食品保鲜剂，并且用于一些公共场所进行杀菌消毒，如食品工业的管道、设备、容器及餐具等[32]。相信随着人类社会的不断发展，人们对二氧化氯的认知不断地加深，性质优良地二氧化氯保鲜剂将不断被研发出来，二氧化氯在我国食品保鲜领域必将得到越来越广泛的应用，并且有着很好的发展前景。