臭氧在果蔬生產(chǎn)及采后中的應(yīng)用

徐維微　武祥玉　崔新儀

摘 要：臭氧是一種高效、廣譜、安全的殺菌劑，被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本文對臭氧在果蔬生產(chǎn)上防治病蟲害的效果以及在果蔬采后保鮮過程中對其品質(zhì)的影響進(jìn)行了綜述，以期為今后臭氧在果蔬生產(chǎn)中的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：臭氧；果蔬；農(nóng)藥；病蟲害；品質(zhì)

中圖分類號：TQ123 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.06.013

Application of Ozone in Fruit and Vegetable Production and Post Harvest Process

XU Weiwei， WU Xiangyu， CUI Xinyi

（College of Horticulture and Landscape，Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384，China）

Abstract： Ozone is a kind of efficient， broad-spectrum and safe fungicide， which has been applied in many fields. This paper reviewed the effects of ozone treatments on the production of fruits and vegetables，including the effects on controlling diseases and insects and the qualities in its post harvest preservation process. This will provide references for the application of ozone treatments on fruit and vegetable industry in the future.

Key words： ozone； fruits and vegetables； pesticide； pest； quality

1 概 述

1840年德國科學(xué)家舍拜恩（Schonbein）在電解稀硫酸時(shí)發(fā)現(xiàn)，有一種特殊臭味的氣體釋出，因此，將它命名為臭氧。臭氧應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，現(xiàn)已深入化工、香料、水處理、食品、醫(yī)藥等多個(gè)行業(yè)。

臭氧又稱活氧，分子式O3，是氧氣（O2）的同素異形體，在常溫下是一種帶有腥臭味的淡藍(lán)色氣體[1]。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑[2]，其氧化能力僅次于氟，國內(nèi)外已有研究證明臭氧具有消毒、除味、殺菌、防霉、保鮮等各方面的特性[3]。臭氧穩(wěn)定性較差，常溫下半衰期為20～50 min[4]，在水中易分解產(chǎn)生氧氣和新生態(tài)氧，新生態(tài)氧具有強(qiáng)氧化力，可穿透細(xì)胞壁直接殺死細(xì)菌[5]。臭氧在氧化有機(jī)物時(shí)，自身分解為氧氣[6]，不會(huì)對環(huán)境造成污染，因此，臭氧也被譽(yù)為最清潔的氧化劑和解毒劑。

臭氧應(yīng)用于果蔬還可防治病蟲害，已有相關(guān)研究報(bào)道表明，臭氧用于控制草莓灰霉病[7-8]、獼猴桃采后灰霉病[9]和辣椒炭疽病[10]等均有較好的效果。近年來，國內(nèi)外研究者嘗試在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用臭氧防治病蟲害以達(dá)到提高果蔬品質(zhì)的目的，已取得了初步成效。

2 臭氧防治病蟲害

2.1 營養(yǎng)液消毒

在無土栽培技術(shù)中，栽培成功的關(guān)鍵是濃度適宜的營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的循環(huán)使用會(huì)產(chǎn)生大量病原菌[11]。已有研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的臭氧對無土栽培營養(yǎng)液有良好的殺菌效果。

周勝軍等[12]將接種于TTC培養(yǎng)基中的番茄青枯病病原菌株培養(yǎng)3 d后分別移至5 kg的營養(yǎng)液中，并將病原菌的濃度調(diào)整為107～108 cfu·mL-1，進(jìn)行10 L·min-1的臭氧曝氣，經(jīng)過45 min和60 min，營養(yǎng)液中的番茄青枯病病原菌殺滅率均達(dá)到100%，可見臭氧對營養(yǎng)液中的番茄枯萎病病原菌具有非常好的殺菌作用。Keiko等[13]的研究也表明，臭氧水可用于水培番茄營養(yǎng)液的消毒。如果循環(huán)營養(yǎng)液中感染了病害，很有可能導(dǎo)致整株植株的死亡。Yasufumi等[14]研究發(fā)現(xiàn)，5 mg·L-1濃度的臭氧微泡水能有效控制番茄細(xì)菌性枯萎病，即使?jié)舛壬叩?8 mg·L-1也不會(huì)影響番茄的正常生長；同時(shí)對草莓的莖和葉噴施臭氧微泡水能促進(jìn)草莓的生長，并能提高草莓產(chǎn)量。Thomas等[15]研究了不同濃度臭氧水溶液（0， 2， 4， 6 mg·L-1）對巖棉水培的番茄和黃瓜腐霉病的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同濃度的臭氧處理都能有效減少腐霉病病原菌的數(shù)量，產(chǎn)量也不受影響。綜合以上研究，證明應(yīng)用臭氧對無土栽培營養(yǎng)液的殺菌是一個(gè)有效的方法。

2.2 土壤消毒

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于連作、施肥不當(dāng)、線蟲侵害等因素會(huì)造成土壤中病菌大量積累，發(fā)生植物病害。研究者用臭氧熏蒸土壤來控制多種土傳病害，并已取得成效。

周真真等[16]研究了以臭氧作為土壤熏蒸劑來防控蔬菜土傳真菌病害，結(jié)果表明：以質(zhì)量濃度為62～72 mg·m-3的臭氧處理黃瓜枯萎病菌、立枯絲核菌和甘藍(lán)枯萎病菌3種土傳病原真菌，120 min后，臭氧對其菌絲生長的抑制率高達(dá)90%；而用質(zhì)量濃度為40 mg·m-3的臭氧處理這3種真菌3 min后，對孢子萌發(fā)抑制率達(dá)到100%。這說明孢子比菌絲敏感，同時(shí)，也說明了臭氧可能對多種土傳病原真菌有良好的抑制效果。張瑞華等[17]用不同濃度的臭氧水對生姜、西瓜、番茄的不同生長期進(jìn)行灌溉，分別在生姜收獲期、西瓜膨大期、番茄拔園時(shí)測定其根部根結(jié)數(shù)及其根際周圍土壤中的線蟲數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度為1.5 mg·L-1對根結(jié)線蟲的防治效果較為理想，三者根結(jié)數(shù)較對照均下降了90%以上。

2.3 防治果蔬病蟲害endprint

溫室大棚由于溫度高、流通性差常常會(huì)導(dǎo)致多種病蟲害的發(fā)生。臭氧具有消毒殺菌的作用，有研究者試圖用臭氧來防治溫室病蟲害。

Boonkorn等[18]測定了臭氧對人工接種于柑橘表皮的青霉病和3種酶（超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶）活性的影響，研究發(fā)現(xiàn)，臭氧處理4 h或6 h能有效延緩發(fā)病率并降低發(fā)病嚴(yán)重程度，在掃描電鏡下觀察到臭氧處理后能減少柑橘表皮真菌的生長，同時(shí)，3種酶的活性也增強(qiáng)。此外，發(fā)現(xiàn)柑橘果實(shí)中沒有有害物質(zhì)的生成。而Lluís等[19]的研究卻發(fā)現(xiàn)，0.3 mg·kg-3的臭氧處理雖然能延緩柑橘采后青霉病的發(fā)生，但卻并不能抑制青霉病的發(fā)生。Mei等[20]將番木瓜膠胞炭疽菌接種于PDA培養(yǎng)基，在（25±2） ℃下培養(yǎng)8 d，并分別用濃度為0.04，1.6，4 mg·kg-3的臭氧曝氣處理48，96，144 h，發(fā)現(xiàn)不同濃度臭氧處理144 h后對炭疽菌菌絲生長的抑制率均達(dá)到85%以上，對分生孢子萌發(fā)的抑制率達(dá)到100%；并在掃描電鏡下觀察了番木瓜組織內(nèi)孢子結(jié)構(gòu)及其表面蠟質(zhì)，發(fā)現(xiàn)1.6 mg·kg-1的臭氧處理96 h對番木瓜炭疽病有最佳抑制效果并能延長番木瓜的貯藏期。但是，臭氧濃度過高及處理時(shí)間過長，可能加速番木瓜的腐爛及褐化，降低其抗病性。

陳志杰等[21]研究了臭氧對日光溫室黃瓜病蟲害的防治效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在黃瓜定植前和定植后施放臭氧，對日光溫室黃瓜主要病蟲害，如斑潛蠅、白粉虱、霜霉病、灰霉病、菌核病、黑星病、疫病、白粉病等均有較好的防治效果，且臭氧易分解，故產(chǎn)物安全無污染。雖然防治成本低，但利用臭氧防治日光溫室黃瓜病蟲害時(shí)可能會(huì)對作物造成一定影響。值得注意的是，由于過高濃度的臭氧會(huì)對植物造成一定的傷害，故臭氧應(yīng)用于防治溫室病蟲害時(shí)應(yīng)控制好濃度，應(yīng)根據(jù)不同植物的不同生長時(shí)期調(diào)整適當(dāng)?shù)某粞鯘舛取?/p>

3 果蔬的采后處理

3.1 臭氧保鮮

果蔬水分含量高，營養(yǎng)豐富，是人類生活的必需品，但同時(shí)又極易腐壞變質(zhì)。臭氧應(yīng)用于保鮮已取得了良好成效。已有研究發(fā)現(xiàn)，臭氧能通過殺菌減緩果蔬的呼吸作用以及抑制酶活性的快速降低來達(dá)到延長果蔬保鮮期的目的[22]。

李夢釵等[23]用質(zhì)量濃度為20 mg·m-3的臭氧處理草莓‘豐香能有效延緩草莓Vc含量、果實(shí)硬度和可溶性固形物的下降，抑制草莓的腐爛；并發(fā)現(xiàn)草莓入庫前用臭氧進(jìn)行殺菌處理比儲(chǔ)藏期處理的效果要好。這說明導(dǎo)致草莓腐爛變質(zhì)的主要原因是由于草莓果實(shí)所攜帶的大量田間病菌所致，而儲(chǔ)藏過程中的腐爛變質(zhì)是由于草莓在貯藏期釋放乙烯等氣體加快其自身的衰老。這與Keutgen A J和Pawelzik E[24]、Aday等[25]研究結(jié)果一致。

3.2 臭氧對果蔬品質(zhì)的影響

近年來，臭氧在果蔬采后上的應(yīng)用越來越廣泛。有研究報(bào)道，臭氧處理在一定程度上還能提高果蔬的品質(zhì)。Fernanda等[26]利用臭氧熏蒸法使苯醚甲環(huán)唑在草莓中殘留的濃度降低到0.5 mg·kg-1以下，相當(dāng)于減少了95%。同時(shí)，還測定了臭氧對草莓中可溶性固形物、可滴定酸和抗壞血酸含量的影響，發(fā)現(xiàn)臭氧可以阻止這些參數(shù)在儲(chǔ)存期間大幅減少。另有研究表明，臭氧處理能增加番木瓜在貯藏過程中的總酚含量、抗壞血酸含量、可溶性固形物含量、β-胡蘿卜素、番茄紅素以及抗氧化能力[27]。王秋芳等[28]發(fā)現(xiàn)，81.41 mg·m-3 的臭氧處理對巨峰葡萄能通過抑制葡萄的呼吸強(qiáng)度、延緩Vc等營養(yǎng)物質(zhì)的下降、抑制PPO活性、保持較高的SOD和CAT活性，有效控制葡萄的衰老與腐壞。臭氧水能有效抑制黃花梨貯藏過程中的褐變，提高黃花梨果實(shí)貯藏品質(zhì)[29]。果蔬在保鮮過程中營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)受一定的影響。Perez等[30]研究了臭氧對草莓采后品質(zhì)的影響，將草莓在0.35 mg·kg-3臭氧環(huán)境中冷藏（2 ℃）3 d，隨后放置在20 ℃模擬零售環(huán)境中4 d，共7 d，分別在第0，3，5，7天測定草莓品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的變化，對照組未經(jīng)臭氧處理。在第5天時(shí)，發(fā)現(xiàn)0.35 mg·kg-3臭氧處理能減少15%草莓腐爛率，說明臭氧對抑制草莓腐爛有一定效果。但是臭氧處理降低了草莓中蔗糖和花青素含量，而果糖和葡萄糖以及抗壞血酸維C的含量卻升高了。

Nurul等[31]研究發(fā)現(xiàn)，3 mg·kg-3濃度的臭氧可以增加水果椒中的Vc含量，并能保持果實(shí)硬度、顏色、可滴定酸含量及呼吸作用?？追泊旱萚32]研究了臭氧對果蔬中的Vc和還原糖的影響，發(fā)現(xiàn)臭氧會(huì)降低青椒果實(shí)和果漿中的Vc含量，對青椒果實(shí)中的Vc含量沒有影響，三者中的還原性糖含量亦沒有變化。由于Vc具有強(qiáng)還原性故易被臭氧氧化，而弱還原性的還原性糖則比較穩(wěn)定。推測：臭氧易氧化果蔬中具有強(qiáng)還原性的物質(zhì)，所以在利用臭氧處理果蔬時(shí)應(yīng)控制好臭氧濃度及處理時(shí)間，以免適得其反。覃海元等[33]研究了臭氧對鮮切菠蘿品質(zhì)的影響卻發(fā)現(xiàn)：臭氧雖然有良好的保鮮效果，但對還原型抗壞血酸含量有一定影響。在臭氧處理當(dāng)天菠蘿內(nèi)的抗壞血酸含量就下降，且臭氧濃度越高，抗壞血酸含量越低，這有可能是臭氧滲入菠蘿，使抗壞血酸被氧化所致。因此，臭氧處理果蔬對果蔬營養(yǎng)成分的影響尚待進(jìn)一步研究。

4 展 望

臭氧有良好的殺菌效果，有研究報(bào)道臭氧也能有效控制一些大棚中常見的溫室病蟲害。由于臭氧具有強(qiáng)氧化性，臭氧也被應(yīng)用于果蔬中農(nóng)藥殘留的降解。將臭氧有效控制果蔬病蟲害的能力與降解農(nóng)藥殘留的目的結(jié)合起來，不僅能減少化學(xué)農(nóng)藥對環(huán)境的污染，更能有效減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，保證人類身體健康。由于臭氧應(yīng)用于不同種類果蔬以及降解不同種類農(nóng)藥對臭氧的濃度及處理時(shí)間要求不同，過高的臭氧濃度或過長的臭氧處理時(shí)間都很有可能引起植株的葉片黃化、枯萎，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起死亡。因此，將臭氧大面積應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)中需要更進(jìn)一步的研究。

臭氧作為一種殺菌劑已被廣泛應(yīng)用于果蔬采后保鮮，在果蔬貯藏過程中，臭氧能有效殺滅果蔬表面或由田間攜帶來的病菌，并抑制乙烯等氣體的產(chǎn)生，延長果蔬的貯藏期。臭氧自身則分解成氧氣，不會(huì)對環(huán)境造成污染，更不必?fù)?dān)心有害物質(zhì)會(huì)殘留于果蔬中進(jìn)而危害人體健康。值得注意的是，臭氧作為一種保鮮劑應(yīng)用于果蔬保鮮時(shí)應(yīng)制定合適的處理方案，避免果蔬中營養(yǎng)物質(zhì)的損耗。endprint

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