臭氧在低水分食品微生物安全中的應用研究

一（yī）、研究背景與意義

近年來，低水分食品（LMFs，水分（fèn）活度aw < 0.85）如香料、種子和堅果等頻繁爆發沙門氏菌等食源性病原體汙染事件，嚴重威脅公共健康。盡管低水分環境不利於微生物生長，但沙門氏菌等病原體仍能在幹燥條件（jiàn）下長期存活。傳（chuán）統的（de）熱殺菌技（jì）術雖能有效滅活微生物，但易導致食品品質（zhì）下降，尤其是對熱敏性成分的破壞。因此，開發非熱（rè）殺菌技術成為（wéi）當前食品工業的（de）研究（jiū）熱（rè）點。

氣態臭氧作為一種強氧化劑，具有高效、無殘留、環保等優點，已被美國FDA認定為GRAS（一般認為安全）物質。本研究係統（tǒng）評估了氣態臭氧（yǎng）在不同相對濕度（RH）下對四種低水分食品（幹羅勒葉、黑胡椒、奇亞籽（zǐ）、核桃）中沙門氏菌的滅活效果，並探討了腸球菌（Enterococcus faecium NRRL B-2354） 作為沙門氏菌替代菌的可行性。

二、研究方法概述

1. 樣品準備與接種

使用五株（zhū）沙門氏菌混合液（yè）和E. faecium接種四種食品樣品。

樣品在RH控製（zhì）箱中（zhōng）平衡至aw = 0.55，模擬實際儲存條件。

2. 臭氧處理

使用定製臭氧處理係統，臭（chòu）氧濃度（dù）為900–930 ppm。

在70%、80%、90%三種RH條件下處理1–5小時（shí）。

部分樣品在臭氧處理後進行溫和加熱（40°C，4小時（shí）） 以增強滅活效（xiào）果。

3. 微生物計數與模型擬合

使用mTSAYE和eTSAYE培養基分別計數沙門氏菌和E. faecium。

采用對數線（xiàn）性模型和Weibull模型擬（nǐ）合滅活動力學數（shù）據。

4. 品質分析

分析處理前後樣品的顏色、總酚含量、抗氧（yǎng）化活性、揮（huī）發性成分及脂質氧化等指（zhǐ）標。

圖（tú）：對照（未（wèi）處理）和處理的（de）羅勒幹葉在90%相對濕度下，在900-930 ppm的氣體臭氧濃度下，處理5小時的DPPH自由基清（qīng）除活性。誤差條（tiáo）表（biǎo）示3批次平均值之間的標準差

三、主要研究結果

1. 微生物滅活效果

RH顯著影響（xiǎng）臭氧殺菌效果：90% RH下臭氧處（chù）理5小（xiǎo）時，沙門氏菌在羅勒葉中滅活達5.3 log CFU/g，黑胡椒為2.5 log，核桃為1.5 log，奇亞籽為（wéi）1.1 log。

溫和加熱增強效果：臭（chòu）氧處理後輔以溫和（hé）加熱，羅勒葉和黑胡椒中沙門（mén）氏（shì）菌滅活再提升1–1.5 log，但對奇亞（yà）籽和核桃無顯著增強。

2. 替代菌評估

E. faecium在90% RH下（xià）對臭氧的（de）耐（nài）受性高於沙門氏菌，僅在羅（luó）勒葉中（zhōng）可作為有效替代菌，在其他食品中表（biǎo）現不一致。

3. 模型擬合

在90% RH下，對（duì）數線性模型更適合描述（shù）羅（luó）勒葉中沙門氏菌的滅活動力學；而在其他食（shí）品中，Weibull模型擬合更優。

4. 品質變化

顏色、總酚、抗氧化活性在處理前後無顯著變化。

揮發性成分：羅勒葉和黑胡椒中部分主要（yào）揮發性成分（如羅勒（lè）烯、芳樟醇）顯著減少。

脂質氧（yǎng）化：核（hé）桃中初級和次級氧化產物增加，表明臭氧可能促進脂質氧（yǎng）化（huà）。

四、研究結論與建議

氣態臭氧在90% RH下對羅勒葉和黑（hēi）胡椒具有顯著（zhe）殺菌潛力（lì），可作為有效的非熱殺菌手段。

E. faecium作為沙門氏菌替代菌的適用性有限，需根據食品基質進一步驗證。

臭氧處（chù）理對多數品質指標影響較小（xiǎo），但對揮發性成（chéng）分和脂質穩定性需謹慎評估。

建議未來研究：

探索臭氧（yǎng）與其他非熱技（jì）術（如UV、等離子體）的聯合使用（yòng）；

擴大食（shí）品基質範圍，優化工藝參（cān）數；

開展中試及工業化驗證研究。

五、研究意義與展望

本研究（jiū）為低水分食品行業提供了氣態臭氧處理的科學依據與工藝參考，特別是（shì）在高濕條件下結合溫和加熱的協同效應，顯示出良好的應用前景。未來若能進一步優（yōu）化處理條件並控製（zhì）品質變（biàn）化，氣態臭氧技術（shù）有望成為替代傳統殺菌方法的可行選擇，提（tí）升低水（shuǐ）分食（shí）品的微生物安全（quán）性。