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 引（yǐn）言（yán）

　　随着经济的发展和人（rén）们生活水平（píng）的不断提高、冰箱已走进千家（jiā）万户（hù），成为日常生活不可缺少的家用电器。冰（bīng）箱是人为（wéi）制（zhì）造（zào）一低温环境来（lái）保存食品（pǐn）的设备。早期的（de）冰箱没有抗菌和杀菌的功能，仅仅依靠低温来保鲜（xiān）食物，这（zhè）种冰箱内的食品，尤其是冷藏室（shì）中（zhōng）的（de）食品时（shí）间长（zhǎng）了仍然要（yào）腐败变质、这是因为在（zài）低温环（huán）境下仍然有细菌存在（zài）。后来人们在冰（bīng）箱内胆里加入抗菌材料来进行杀菌，虽然有一定的（de）效果，但是只能杀（shā）死与冰箱内壁（bì）接触的细菌，而冰箱内部的细菌无（wú）法杀死。本研究就（jiù）是在这种背景下进（jìn）行（háng）的，目的是研（yán）制出一种不仅能为食品提供低（dī）温，还能创造一个洁净的环境、能杀灭食品上的细菌的新型冰（bīng）箱。

　　2 目前的研究情况

　　臭氧（yǎng）技（jì）术在食品加（jiā）工，果蔬保鲜，肉类储藏等领域内的研究工作在国内外早就已经展开，相关的报道也屡（lǚ）见报端;负离子技术在这（zhè）方面的（de）应用及研究工作（zuò）近（jìn）年来（lái）也在日渐加强（qiáng）。

　　2.1 臭氧杀菌原理（lǐ）

　　臭氧（yǎng）的电极电位是2.07ev，是一种潜在（zài）的氧化剂，其氧化（huà）能力仅（jǐn）次于氟、氯、三氟化合（hé）物和氢氧根（gēn）自（zì）由基，位于第5位，在实际应用中呈现出奇特的消毒、灭（miè）菌（jun1）等作用，同时臭氧在（zài）自（zì）然状态下易产生氢（qīng）氧（yǎng）根自由基的特（tè）点，也使得臭（chòu）氧广泛（fàn）应用（yòng）于（yú）食品生产的（de）消（xiāo）毒（dú）灭菌等工序中。臭氧能够杀灭细菌和病毒，尤其是（shì）对大肠杆菌、赤痢菌（jun1）、流（liú）感病（bìng）毒等（děng）特（tè）别有效，1min可（kě）去除率达99.99%。霉菌是果（guǒ）蔬储（chǔ）藏中常见的微生物（wù），它具有较强的耐受（shòu）力，在0℃左（zuǒ）右的冷（lěng）库（kù）内仍能生存繁（fán）殖，霉菌（jun1）对消毒（dú）剂具有较强（qiáng）的（de）抵抗（kàng）力，成为引起果蔬腐烂变（biàn）质的（de）主要原因，高浓度的臭氧(体积分数（shù）为10~15ppm)能（néng）杀死霉菌，低浓度臭氧有抑（yì）制霉菌生长作用。臭氧杀灭（miè）菌过程属生物化学（xué）氧（yǎng）化（huà）反应。臭氧灭菌有（yǒu）以（yǐ）下3种形式①臭氧能氧化分解细菌（jun1）内部（bù）葡萄糖（táng）所（suǒ）需的酶，使细菌灭活死亡;②直接与细菌、病毒作用（yòng），破坏它们的细胞壁和DNA、RNA，使细菌的新陈代谢（xiè）受到破坏，导（dǎo）致细菌（jun1）死亡;③透过细（xì）胞（bāo）膜（mó）组织（zhī），侵入细（xì）胞内（nèi），作用于外膜的脂蛋白和内部的（de）脂多（duō）糖，使（shǐ）细菌发生通透性畸变而溶解（jiě）死亡（wáng）。臭氧（yǎng）具有杀菌（jun1）力强、菌谱广（guǎng）、可自行分（fèn）解（jiě）不产生残余（yú）污染的优点。因此，臭氧能对果蔬类（lèi）杀（shā）菌防霉，延长储（chǔ）藏期;另（lìng）一方面，臭氧气体会（huì）快速氧化（huà）分解果蔬（shū）呼吸排出的乙烯气体，乙烯是催熟剂，会增强呼吸加（jiā）速成熟过程。乙（yǐ）烯被分解（jiě）后（hòu）降低（dī）了果（guǒ）蔬的新陈代谢，减（jiǎn）慢了生理老（lǎo）化进程，因而实现了（le）保鲜作用;需要特别强调（diào）的是，臭氧在消（xiāo）毒、灭菌过程中仅产生无毒（dú）的氧（yǎng）化物（wù），多余（yú）的（de）臭氧还原成（chéng）为氧、不存在残留物，没（méi）有任何遗留（liú）污染（rǎn）的问题，臭氧还能去除库（kù）内（nèi）异（yì）味，可（kě）直接用于（yú）食品的（de）消毒、灭菌。这是其他任何（hé）的（de）化学消毒方（fāng）法所无法比拟的（de），是食品生产中（zhōng）不可多得的冷消毒（dú）剂。

　　2.2 负（fù）离子的发生及杀（shā）菌原理

　　2.2.1 负离（lí）子发生原理

　　负离子发生（shēng）器（qì）利用高压静电场的作用，将附近空气电离，空气（qì）中的分子电离产（chǎn）生的电子极易（yì）被氧分子（zǐ）捕获，形成负（fù）氧离子。

　　如下式所示（shì）。电子与中性（xìng）分子或原子（zǐ）相碰，电子附着后即成负离子。

　　e-+M=M-(M:中性分（fèn）子或原（yuán）子)

　　可能附着电子（zǐ）的有原子或分子、氧、水（shuǐ）蒸气、卤素及六氟化硫（liú）等，含有这些（xiē）的气体极易（yì）负（fù）离子化（huà）。大气中（zhōng）也会自然生成（chéng）负离（lí）子（zǐ），但其生（shēng）成的理论因（yīn）与实验（yàn）多（duō）有不合，至今尚无定论，况（kuàng）且目前大气（qì）中所存在的负离于（yú）是O2-(H2O)n及CO4-(H2O)n，放（fàng）电（diàn）是产生负离（lí）子的方法之一（yī）。上下分（fèn）别是针、板电极，针电极施加高（gāo）压后，针尖处电晕放电，针尖周围即生成正负两种离子。如（rú）此时针电极施加的是（shì）负电极性，则正离子直接被针电极吸引中和，负离子则同性相斥向（xiàng）板电极移（yí）动。由于（yú）与正离子本身大小相比。其移动（dòng）之路可谓（wèi）漫漫（màn），故在二极间送风后，风力在部分空间（jiān）可大于极（jí）电（diàn）极对（duì）离子的吸引力。使部分（fèn）负离子逸空而出（chū）。

　　2.2.2 负离（lí）子杀菌原理

　　负氧（yǎng）离子（zǐ）具有清新空（kōng）气、杀菌、医疗和保健作（zuò）用、被称为“空气中的维生素”。空气中的负（fù）离子量增加，对（duì）人体健康有很大贡献（xiàn），诸如（rú）镇静，自（zì）律神经消除失眠焦（jiāo）虑，杀灭空气中（zhōng）的细（xì）菌（jun1），病毒，促进新陈代谢，净化血液，强化细胞机能、美颜及延（yán）寿（shòu）等等重要功能、而对（duì）于哮喘（chuǎn）、支气管（guǎn）炎、过敏（mǐn）性（xìng）鼻炎（yán）等疾病（bìng）均有治（zhì）疗作（zuò）用。在污染较为严重（chóng）的（de）室内环境中，负离子浓度通常不（bú）足100个/cm3，而适宜（yí）人体的负离子浓（nóng）度小（xiǎo）值是1000个/cm3。负离子被医学界（jiè）确（què）认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在（zài）于负离子与（yǔ）细菌结合后（hòu）。使细菌产生（shēng）结构的改变（biàn）或能量的转移，导致细菌死亡（wáng），降沉于地面，使空气（qì）中细菌迅（xùn）速递减，同时负离子可与空气中的尘（chén）埃结合沉淀、达（dá）到除尘的目的。

　　负离子杀菌的研究在国内外早就已经展开，日本三（sān）菱公（gōng）司已成功地开（kāi）发出用负离子控制（zhì）粘（zhān）附在食品上的微生（shēng）物繁殖技术（shù）、可防止食物（wù）腐败（bài）。采用这种技术保鲜鱼、肉等食品不仅（jǐn）防霉抑菌效（xiào）果好，而且食（shí）品不会变色、变（biàn）质等，可以保持食品（pǐn）原色、原味，冷冻的生鲜食品保鲜期（qī）可大大延长;在9-7℃、湿度为90%的条件下，用负离子处理过的金枪鱼肉可保鲜4天;草莓可保鲜7天。未经处（chù）理的（de）金枪鱼肉4天就腐（fǔ）烂发臭，草（cǎo）莓也（yě）完全发霉。

　　2.3 臭氧负离子两者联（lián）合使（shǐ）用的杀菌原理

　　一（yī）些专业冷库以往是用具氧（yǎng）进（jìn）行保鲜（xiān）处（chù）理。臭氧（yǎng）虽有很（hěn）强的氧（yǎng）化力，杀菌（jun1）效果好，但是由于臭（chòu）氧的（de）氧化力太强（qiáng），经臭氧处理过的食品鲜度降低，而且冷（lěng）库内的零件也易腐蚀。

　　在没有（yǒu）负离子（zǐ）的协同作用时，要需要较长时间才能（néng）看到杀菌装置的杀菌效果。

　　近年来，日（rì）本（běn）发现带有O-157病原性大（dà）肠菌的肉类污染、在其它农畜产品中微生物的（de）污染也多有发（fā）生。传统的（de）食品杀菌方法虽均具有较强的杀菌力，但也可能引起食品本身的质变，从而期望开发对食（shí）品本身影响（xiǎng）小而杀菌力又大的全新杀菌技术。负离子不会（huì）引起食（shí）品变色、变质。也可防微生物增殖，但一旦停止处理、其抑制增殖的效果也（yě）就消失（shī）。故（gù）设想将负离子再添加低浓度臭氧组成（chéng）混合气体的杀菌方法。

　　日本的三（sān）菱电器曾经（jīng）对低浓度臭氧负离子联合杀菌效果，以及联合（hé）作用后（hòu）对食品保鲜、对食品品质（zhì）的影（yǐng）响进行了研究（jiū），他们的研究结果显示：当空气中含有（yǒu）臭氧（yǎng）和负离（lí）子（zǐ），臭氧浓度为0.03ppm，负离子浓度（dù）为（wéi）106parts/cm3时，其杀菌能力比单独采（cǎi）用臭氧（yǎng）和负离子的（de）杀菌（jun1）能力（lì）要强得多，研究发现，低浓度（dù）臭氧和负离子的联（lián）合（hé）作用，对食（shí）品表面上的细菌不仅（jǐn）有很好的杀灭作用，而（ér）且对食品本身没有影响。

　　进（jìn）一步研究表明（míng），当臭氧浓度为O.03ppm，负离子（zǐ）浓度为106parts/cm3时，杀菌能力比单独使用（yòng）任何一种提高了（le）10倍，一（yī）般杀菌率都在90%以上。对（duì）于葡萄球菌，在20℃相对湿度90%，当仅采用低浓度臭（chòu）氧或负离子杀菌时，细菌（jun1）杀灭（miè）率（lǜ）低于10%，然而两者（zhě）联合作用（yòng），杀灭率高达（dá）94%。此外，低（dī）浓度臭氧（yǎng）和负离子联合作用（yòng），对大肠杆（gǎn）菌和假单胞菌(pseudomonas)(一种在低温（wēn）下能很好生长的细菌)也具有很好的（de）杀灭作用。[3]

　　低浓度臭氧负离子联合杀（shā）菌不仅安全，有效，而且食品不（bú）褪色。对于猪肉和金枪鱼，当臭氧浓度为0.2ppm时，不仅细菌明显减（jiǎn）少（shǎo），而且没有检测到异味;对于（yú）草莓（méi），其上的细菌（jun1）被抑制，联合作用对草莓（méi）的影响和单独用负离子（zǐ）的影响相同，而且维生素几（jǐ）乎没有下降;此外，在水果诸如葡萄、樱桃、李子长期（qī）保存的试验中发现，葡萄保（bǎo）存（cún）8个月也末见微生物（wù）大量繁殖。用这种方法（fǎ）保存食（shí）物之（zhī）所以（yǐ）有效（xiào），是因为这种技术能杀灭食（shí）品表面的细菌又不影响食品（pǐn）本身。