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日本水电解在农业和食品业的应用

发布时间:2017-04-20 10:45    阅读数:

  1.简介

  保持收割后新鲜农产品的质量非常重要。微生物对收割后的食物产品的控制得到了广泛的研究。收割后科技的研究和进展很快。以前,安全食品供应的政治和经济的意义被低估了。每年,全球有15亿个由食物引起的疾病案例,这些疾病是全球最普通形式的疾病。每年有300多万人死于食物引起的疾病。在过去的25年中,至少有30种新的由食物或水引起的疾病被认识。

  我们要保证每个收割后加工过程的食品安全,包括原材料的处置和清洗、器具和管道的清洁以及包装。食品加工表面的细菌污染,如不锈钢、玻璃、铸铁、聚丙烯、胶木,导致的食品损坏和疾病传播得到了广泛的报道。在非食品接触表面,如瓷砖、透明瓷器、不锈钢、玻璃器具(浴室和洗衣店、微生物实验室、游泳池和医疗设备),如果这些表面不是完全清洁的,细菌污染同样会发生。这些污染表面会成为病原体的储藏处,通过接触表面传播疾病。

  很多商业消毒清洁剂,如硫酸钾盐、异丙醇、过氧化氢、氯化钠、酒精、苯酚派生物、四氨混合物和氯,经证明在悬浮液中可有效抵抗食物中的病原体。但是,因为消毒剂不能穿透微生物高分子表层的保护层,所以附在表面的微生物相比自由体不易受到影响。

  氯漂洗常在加工过程(水果,蔬菜,肉,家禽等)中用来减少微生物病原体。还有人建议用其他各种方法消除或充分减少细菌群。这些方法包括用三钠磷酸盐、十六基氯化物、过氧化氢、光量子辐射、微波辐射和急剧冷却处理。然而,其中许多发现的方法因为化学残余、鸡肉退色、高成本或效果有限而没有完全被接受。因此,减少或消除食物中、食物加工表面和非食物接触表面的细菌群的研究是现在一个热门主题。

  虽然目前已有几个商业产品,但新的方法和技术仍在研究。一个最近的发现是利用电解水作为消毒剂。这是在日本研究的一个新概念的结果。有证据表明电解水作为消毒剂用在肉、一些新鲜农产品、切肉板和器具上比水和氯溶液具有更好的作用。电解水能更好的接触水果和蔬菜不平坦的表面。这一发现是当前在美国、加拿大、日本和其他发达国家的一个热门话题。电解水作为一种新型的消毒剂被引进了食品产业。

  第一个关于电解水使用的报道是用在豆腐的生产中;碱性电解水(BEW)用于此目的。酸性的电解水(AEW 或AcEW)是一种常见的消毒剂,已被确认对很多已知的病原体细菌有很强的杀菌效果。表1总结了AEW 对许多微生物的影响的研究。虽然电解水对杆菌、分支杆菌、真菌(和真菌类)不起作用,但它成为了一种迅速传播的的消毒液。据报道,电解水能抑制水果中的真菌腐烂。研究显示,AEW在减少或消除在厨房板上的食物和许多食物产品引起的病原体有很好的效果。例如。对鱼、家禽和蔬菜,电解水能把病原体减少到不能检出的水平。

  2.电解水

  2.1 历史

  水电解技术首用于1900年左右的苏打业,包括次氯酸钠(日本苏打业协会,1982)。在1980年,这项技术被作为一个自动分配器的存储水的消毒剂监督引进到市场。随着技术的改进和机器的小型化,电解技术被应用到不同领域,并被视为卫生控制的一个有远景的非加热方法。

  2.2 术语

  酸性电解水(AEW)归类为功能水;一些科学家则使用电解氧化水(EO水)的术语。同样,碱性电解水(AIEW)被称为电解还原(ER)水或碱性电解水(BEW)。科学家给从正极收集的水进行了各种命名,其中一些在表3中列出。一些日本科学家认为氧化还原电位(ORP)不是AEW消毒作用的原理,他们选择术语AEW 或EO水。但是本文选用AEW 和BEW。

  2.3 电解水的生成

  电解水是由一个含有惰性带正电和负电的电极、中间以隔膜隔开的电池产生的。通过电解水生成器的电流和电极间的电压分别设定为8-10安培和9-10伏特。饱和NaCl(或KCl/MgCl2)溶液和自来水通过实验室供水管同时注入到设备中。连续观察显示器的指示(安培、伏特、pH/离子仪)直到机器稳定。电池对水进行电解,产生两种水,它们有不同的性质,可从不同的出口收集。

  (a)从负极流出的是电解碱性溶液(BEW或ER水或AIEW)(pH11.4,ORP为795mV),有很强的还原电位。

  (b)从正级流出的是电解酸性溶液(AEW或EO水或AcEW)(pH为2.5,ORP>1100mV,氯基反应物10~90ppm),有很强的杀菌作用。

  PH值和ORP用pH/离子仪记录。用自来水制作的电解水的PH、ORP和游离氯浓度被发现几乎和用蒸馏水电解的一样。AEW 和BEW 是在不同的容器里采集的。电解水通常在要使用前制备,但对在暗处保存水并转为冰块以备将来使用的可能性目前也已经进行研究。一些科学家也使用电解中性水(pH值接近7)进行食物原料的消毒。

  2.4 电解水机器的种类

  市场上有很多电解水生产机器。日本作为推出该技术的国家是该机器的最大生产国。Sumida 提到了四种机型:类型I、类型II、类型1S和类型3,分别生产PH值为2.3-2.5、2.5-3.5、3.3-4.0 和5.0-6.0 的AEW。

  一般说来,机器可以分为两类:一种是有隔膜的,生产PH值为2到3的AEW;另一种是没有隔膜的,生产PH值为6.8的中性水,因为在正极形成的HCl中和了负极上的NaOH。

  Al-Haq和Sugiyama 指出,在公开报道中最常用的是ROX-20TA。ENW或中性氧化水(NOW)是用无隔膜机器产生,通常pH为5.0~5.5,ORP约为830mV,FAC约为80ppm。在日本有超过20家公司生产电解水机。

  2.5 AEW在农业和食品行业的使用

  AEW被用于医疗、牙科、食品加工、农业和乳品加工业。它在日本医院和牙科诊所被广泛用于消毒用途。表2和表4简单汇总了它在农业和食品行业的使用。AEW大部分用于微生物的控制,但也有一些研究同时使用AEW和BEW。

  2.6 AEW的优势

  用AEW进行消毒比用传统氯消毒要方便,理由如下:

  1)它可现场制造。

  2)它用纯水经过简单电解就可产生,除了稀释盐溶液(NaCl或KCl或MgCl2)以外,无需添加化学制剂;因此对环境的不良影响较少。

  3)它的使用可减少与浓缩氯溶液的处理、运输和存贮有关的费用和危险。

  4)它对环境更友好。有些机器如果pH设定低于5.0,那么除了FAC物质(如HOClH和OCl-)以外还会产生氯气。在此情况下,操作者就必须保护自己不受氯气的伤害。而在其他情况下,机器对于环境和操作者来说都是安全的。

  5)要减少有关含氯水使用带来的健康问题,可对AEW进行调整,,以减少氯的浓度,同时保持对付微生物的效果。

  6)使用后它可还原为正常水,不会释放大量有害气体(如氯气)。

  7)有些研究者称AEW可物理杀灭微生物,微生物不会具有抵抗力。

  8)在初次支付电解设备的费用后,使用费用非常少。因此使用电生成氯是非常经济有效的。Grech和Rijkenberg曾计算过各种氯化方法的费用,产生每公斤氯(100%免费获得)的单位成本(美元)是:液氯为1.6美元,次氯酸钠溶液(15%,w/v)为2.70美元,干次氯酸钠(70%,w/v)为2.87美元,TCIA药片为3.64美元,电生成氯为34美分。

  9)作为一个非加热方法,AEW的使用不会造成成分、结构、气味、味道等方面的变化,而这些变化都是由热处理带来的。

  10)AEW的细胞毒素也比传统消毒剂的要少。

  2.7 AEW的缺点

  1)可能引起一些金属生锈。

  2)在有蛋白质的时候效果会降低,因为氯会与蛋白质发生反应。

  3)某些型号的水电解机在pH<5下操作会产生刺激性氯气,可引起操作者不适。

  4)设备的初次购买费用可能较为昂贵。

  5)随着时间的推移,AEW的杀菌活性会由于氯的损失而降低。

  6)AEW含有游离氯,对植物会有毒性作用,损害植物组织。

  2.8 AEW抗微生物活性的原理

  AEW的抗菌机理目前还不完全了解。AEW可含有氯气(Cl2)、HOCl和OCl-离子,它们都是FAC的构成因素,即为未结合的氯原子团(FAC有时称为可用氯浓度ACC)。有些研究人员认为,AEW的抗菌活性是由于有氯组分的存在,有些则认为是低pH所致。有几项研究则提示,这一活性是由高ORP所致。有些科学家则称是所有这些原因混合导致的。但不可否认的是,AEW具有很强的杀菌、杀病毒和适度的杀真菌特性。

  氯是在正极生成(氧化或酸性水),氢气(H2)则在负极(还原或碱性水)。Cl2与水反应形成HOCl和HCl。AEW的pH较低时,HOCl是非常弱但有效的消毒杀菌剂,它实际上并没有经过水解而称为效果差得多的次氯酸盐离子(OCl-)。Hotta和Kohno提出AEW的杀菌作用是由电解过程中低pH时存在的非平衡HOCl而产生的。研究还表明,次氯酸(氯的未离解形式)可侵入微生物细胞膜,通过关键代谢系统的氧化而发挥杀菌作用。Folkes等则提出,反应HOCl可提供象羟基氢氧基这样的基种。White提出分子Cl2(与HOCl平衡)、HOCl和FAC是AEW杀菌作用的主要原因。Park等提出,AEW中的氯反应物浓度受水发生器安培数的影响,但其他报告则认为,在电解过程中产生的HOCl量与NaCl的增加量成正比关系。但要减少含氯水的健康问题,可对AEW的生产进行调整,以减少HOCl产生的量,同时保持其杀灭细菌的效果。

  AEW的pH值也在抑制细菌生长中起到了作用。Iwasawa等讨论了pH对AEW杀菌特性的影响;Len等则讨论了安培数和pH对这些性质的影响。此外,Len还讨论了存贮条件和pH对AEW中氯损失的影响。

  有科学家曾经报道,高ORP是AEW具有杀菌活性的原因所在。溶液的ORP是其氧化或还原能力的指标,高ORP正值说明有较强的氧化能力。ORP为+200到+800mV对于需氧菌的生长最理想,而+200到+400mV则有利于厌氧菌的生长。AEW高ORP的一个可能解释是羟基和氯基之间不稳定的弱键断裂所释放的氧。Kim等提出,处理溶液的ORP是影响杀菌作用的主要因素。他们也认同McPherson和Carlson有关水消毒应用的报道,即溶液的ORP值比剩余(自由)或总氯浓度更能表示消毒特性。McPherson还报道称,在1968年德国联邦健康办公室实验室首次证实E大肠杆菌与ORP有关而非余氯的时候,ORP就已成为一个世界标准了。Carlson和Robbs等还指出,细菌的杀灭并不是建立在氯反应的基础上的,较高的ORP值则是杀死样品中所有E大肠杆菌所必需的。因此光有一定的氯测量值并不能保证消毒作用。但ORP则是表示总氧化能力 唯一测量值,与pH和氯的浓度无关。Al-Haq等则提出,ORP可能与低pH和FAC一起对berengeriana的消毒起到了影响作用。

  电解中发生了一系列的氧化还原反应,在AEW中产生了许多象臭氧一样易起反应和有毒的化合物和O-、Cl-和OH-这样的短命原子团。这些化合物使AEW具有消毒作用。

  许多科学家认为,所有3个因素(氯、pH和高ORP)都是AEW具有消毒作用的原因。但氯的存在和高ORP似乎是杀菌活性的主要因素。一些日本科学家认为ORP并非AEW杀菌作用的理由,它应该称作AEW,而不是EO水。

  2.9 BEW抗菌活性的原理

  BEW(也称AIEW或ER水)的pH值大于11.3,ORP小于或等于-800mV。因此它有很强的还原能力,造成生物系统中自由基的还原。它还可用于器官功能障碍的治疗。BEW由于存在稀释NaOH、溶解氢和活性氢而被认为具有表面活性作用。

  2.10 影响AEW活性的因素

  存贮条件:AEW的局限之一在于它会随着时间推移而损失杀菌活性,这是由于溶解氯气的蒸发和HOCl分解造成氯的损失而引起的。

  AEW的游离氯含量在搅拌120分钟后显著下降(达80%),而ORP则保持不变,说明存在其他强氧化剂。

  Len等报道称,在开放条件下,AEW中的氯在搅动30h后完全损失,不搅动的情况下则100h后完全损失。存贮光线对氯损失没有显著影响。以氯蒸发为基础的一级(first-order)动力学并不适用于密闭条件。在密闭条件下,氯损失的主要机理可能是氯在溶液中的自动分解,因为此时氯的蒸发是有限的。

  光:Len等报道称,无论光线如何,氯损失率几乎保持不变,这说明漫射光对氯损失的影响在开放条件下是很小的。此前El Din等曾证明,氯化水暴露在光下的氯分解率是暗处贮存氯化水的5到8倍;但该研究所使用的光条件要远强于Len等进行的研究所使用的漫射光条件(373 lux)。研究还发现,对于密闭条件下的氯损失来说,照明是比搅动更重要的一个因素。在给定实验条件下,在施加漫射光的情况下,1400h后氯损失约60%,而在黑暗情况下约损失40%,这说明在贮存期间漫射光会引起氯的分解。

  搅动:Park等报道称AEW的治疗作用在不搅拌的时候效果要比搅拌的时候差,也许是因为AEW中氯侵入附着细菌细胞层的能力有限。以50rpm搅拌的AEW冲洗感染表面,可不同测试表面上产气肠杆菌和金黄色葡萄球菌种群数降低到检测不出的水平,而控制处理可使两种细菌减少约3 log10 CFU/cm2。这一控制处理后观察到的减少量是通过搅拌从感染面去除了细胞所造成的。经过AEW处理后两种细菌都没有发现有活力的细胞。但处理后控制溶液中恢复的平均量为4.6~4.9 log10 CFU/ml,说明在搅拌期间从感染表面去除了大量的附着细胞(不搅拌处理时约为2.5 log10 CFU/ml)。不搅拌时,TSB介质可与AEW发生反应,形成组合氯,降低测试表面或其附近的局部活性氯浓度。经过搅拌AEW处理后测试表面两种细菌都完全失活的可能原因是:(1)搅拌期间从表面去除的细胞在AEW中马上失活,(2)搅拌促进了AEW渗透到测试表面上的剩余细胞中,(3)搅拌使AEW充分混合,使氯与细胞更有效地发生反应。为了更好地了解开放状态下的氯损失,Len等人计算了损失率常数,指出在搅拌情况下氯损失率约增加了5倍,这可能是由氯气的界面质量传递加速所引起的。搅拌可加速质量传递;但它不会影响氯通过单相反应进行的分解。

  pH:AEW的pH也会影响氯蒸发率,因为在溶液中溶解氯气与HOCl之比取决于pH。AEW的pH在开放式和密闭式环境的所有贮存状态下都几乎保持不变。但提高pH后,AEW和氯化水的氯损失大大降低。研究者还进一步说明,当pH从2.5上升到4.0,两种溶液都可发现k值明显下降(约10倍)。H+浓度随pH的升高而降低可改变方程1的化学平衡而趋向形成不挥发的HOCl。因此挥发性溶解Cl2气的比例就会降低,造成Cl2蒸发的减少。AEW的k值在相同pH下要比氯化水大可能是由于两种溶液有不同的化学环境所造成。氯存在的形式随着环境pH而变化。从理论上来说,pH值为6.0和9.0时,溶液中的主要氯种类并不是溶解Cl2气,而是HOCl和OCl-。因此我们发现在这些pH值下由于溶解Cl2气的蒸发而使Cl2损失率相互之间并无明显差异,但要大大小于在酸性pH下的观测值。当pH为9.0时几乎没有Cl2损失。Len等人称,在pH为6.0和9.0时观察到Cl2损失率较小,可能是因为氯的自分解造成的(和密闭状态下的氯损失相同)。

  ORP:在120分钟的AEW搅拌过程中,ORP保持恒定不变,说明存在其他强氧化剂。研究发现AEW的ORP在贮存期间会下降,这与有氧化性的氯的损失一致。在ORP剖面中也可清楚看到搅拌的影响。但从ORP剖面中没有明显观察到光照对氯损失的影响。密闭状态下获得的ORP剖面不论搅拌和光照如何相互之间都很相似,只有在1100到1085mV之间才稍有下降。

  pH、ORP和FAC之间的关系:大多数有关这一领域的公开研究工作都是用图4所示的机器进行的,它可产生pH为2.6±0.1的AEW。Al-Haq等人使用了无隔膜机,提出了AEW pH与ORP之间的关系。他们发现在pH 2.5±0.1时ORP达到最大值,约为1200mV;pH为2.6到3.6时,ORP保持在1170±20mV的范围内。

  3. AEW对微生物、食品和表面的作用

  3.1 收获前使用AEW:对庄稼的影响

  Grech和Rijkenberg把AEW注入到柑桔的微灌溉系统中以控制某些含水病原体,如疫霉菌属、镰刀菌、藻类和皮肤形成的细菌。所有细菌都被杀死了。线虫类则可抵抗水中达50μg/ml的游离氯水平。在野外生长的植物中没有发现氯所引起的毒副作用。在温室研究中,处理水平在200到500μg/ml之间可明显降低土壤中疫霉菌的繁殖体,某些情况下甚至可根除病原体。

  3.2 AEW对细菌的作用

  Park等人最初使用8.0 log10 CFU/ml的产气肠杆菌和8.04 log10 CFU/ml的金黄色葡萄球菌,暴露在约含25或50mg/l余氯的AEW中,30分钟内产气肠杆菌和金黄色葡萄球菌失活(减少量>91 log10 CFU/ml)。对含约10 mg/l余氯的稀释AEW,金黄色葡萄球菌比产气肠杆菌耐受力更强。暴露在含约10 mg/l余氯的AEW后30秒,产气肠杆菌种群下降到无法检出的水平;金黄色葡萄球菌的存活种群为3.9log10 CFU/ml。Kim等人报道称,用含10mg/l余氯的AEW处理60秒,可非常有效地把大肠埃希菌O157:H7、单核细胞增生李斯特氏菌和蜡样芽孢杆菌营养细胞降低至不检出水平。Zhao等人发现,大多数大肠埃希菌O157:H7菌株对氯非常敏感,用0.25mg/l的游离氯就可实现>7log10 CFU/ml的减少量。

  3.3 AEW对测试表面的作用

  Park等人在任意表面类型(玻璃、不锈钢、釉面瓷砖、不上釉的瓷砖、透明陶瓷)最初使用了6.1 log10 CFU/cm2的产气肠杆菌和金黄色葡萄球菌种群。测试表面浸入AEW中5分钟不搅拌,产气肠杆菌和金黄色葡萄球菌种群分别减少2.2至2.5log10 CFU/cm2和1.7至1.9log10 CFU/cm2。用对照溶液冲洗感染表面只有很小的作用(减少0.1至0.3log10 CFU/cm2)。处理后的冲洗溶液立即检测没有发现产气肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活细胞。但处理后的对照冲洗溶液可恢复>2log10 CFU活细胞/ml。

  3.4 AEW对真菌的作用

  收割后和温室的有效疾病管理和预防性杀真菌剂的使用是非常重要的。对环境中农药问题、工人潜在安全问题和杀真菌剂耐受性问题的日益关注说明我们需要有其他的疾病控制措施。AEW在控制叶状或收割期后疾病方面是杀真菌剂的一个可能替代品。Bonde等人进行的研究是确定AEW是否能用于刺激印度腥黑粉菌孢的发芽,他们发现用AEW处理小麦种子20分钟可消除曲霉菌、枝孢属和青霉菌属等真菌的污染。

  AEW有广泛的杀真菌作用,这可促进它用作气生植物表面的接触式杀真菌剂和温室中的一般卫生用途。目前有些种植者是以喷雾或灌溉水的形式用于阻止园艺作物的真菌生长。Yamaki用它控制黄瓜上的白粉菌,发现它可从种植后18天开始的大约两周时间内显著减少白粉菌。他还发现用AEW处理过的桃子可推迟约两天发生真菌引起的腐烂,用BEW处理的则推迟一天,而对照组的桃子在收获后的那一天就开始腐烂。他报道称对照组的病害发生率是70%,经BEW处理的为22%,AEW处理的为20%。

  据Bonde等进行的研究,AEW可在短期和中等时间内摧毁曲霉菌、枝孢属和青霉菌等真菌。这说明用AEW进行处理很适合代替用NaOCl对卡纳尔腥黑粉病进行的处理。

  Buck等用试管中的AEW处理22个真菌种类,据其报道所有22种真菌的萌芽都显著减少或阻止。所有壁较薄的真菌(如灰葡萄孢菌、链核盘菌)都在30秒或更短的时间内被杀死。壁较厚的有色真菌(如弯孢菌、长蠕孢菌)则需要2分钟或更长的时间才能显著减少其萌芽。用自来水以1:4和1:9(AEW:自来水)的比例稀释的AEW会降低抗灰葡萄孢菌的功效。有曲拉通X-100(任何浓度)和吐温20(1和10%)则会除去AEW抗灰葡萄孢菌的作用。AEW不会损伤天竺葵叶组织,接种后使用24小时就可消除灰葡萄孢菌造成的损害。

  Al-Haq等使用AEW进行桃子褐腐病的控制。向水果灌以含桃褐腐病菌5×105分生孢子/ml的孢子悬浮液,以滴状形式施加到有损伤和无损伤水果上,或以均匀喷雾形式施加到无损伤水果上。水果浸于26℃的自来水中5或10分钟(控制组),或用各种ORP、pH和FAC值的AEW进行处理。处理后,水果保存在20℃、95%相对湿度的条件下≥10天,以模拟零售环境。病害发生率确定为出现病害症状的水果百分比,严重度则表示为损害直径。AEW不能控制有损伤水果的褐腐病,但可降低无损伤桃子的病害发生率和严重度。与用滴状方式施加病菌的非损伤桃子相比,以喷雾形式施加病菌的水果其褐腐病的症状可延缓得更多。用AEW处理的水果保存在2℃、50%RH条件下8天都没有形成褐腐病,直至其转到20℃、95%RH的环境下。浸在AEW中达5分钟的水果病害发生率和严重度最低。pH为4.0、ORP为1100mV、FAC为290mg/l的AEW可使褐腐病的发作推迟7天,这是水果在市场上从包装地到消费者手中之间的大概时间。经过处理的水果没有发现氯引起的毒副作用。本研究说明,AEW是有效的表面消毒杀菌剂,但它是延缓病害的发展,而不能阻止其发生。

  Al-Haq等研究了AEW浸泡在控制欧洲梨(西洋梨种)干腐病上的效果。研究进行了4个独立的实验。损伤是发生感染的必要条件。用含贝伦格葡萄座腔菌5×105分生孢子/ml的20μL孢子悬浮液施加到有损伤的水果上4小时,然后浸入AEW,并保存于20℃、≥90%RH(模拟零售环境)的环境下使其成熟和形成病害。经过处理的水果没有发现由氯引起的毒副作用。AEW可抑制病害发生率和严重度。浸泡10分钟病害发生率和严重度最低。本研究也说明AEW是有效的表面消毒杀菌剂。

  Al-Haq等还研究了AEW对胶孢炭疽病菌引起的芒果炭疽病的效果。水果施加以含胶孢炭疽病菌5×105分生孢子/ml的孢子悬浮液,并浸入AEW中,时间长短不一。研究证明AEW对有损伤水果的炭疽病控制无效,但可降低病害发生率。用AEW处理过的水果炭疽病症状的出现要晚于对照组。AEW浸泡时间达30分钟的病害发生率和严重度最小。该研究表明,EO水对胶孢炭疽病菌有影响,可抑制该病,但无法控制。

  3.5 AEW对经过切割的蔬菜的效果

  Izumi指出,含有效氯15至50ppm的AEW可有效减少几种新鲜切割蔬菜中的微生物群落。Koseki等则研究了冻结AEW(冰块,2到3℃)在生菜贮存于苯乙烯泡沫塑料箱中24小时保鲜作用。他们用自来水冰块、AEW冰块和AEW与BEW冰块的混合对贮存期间氯的变化进行的监测。装有AEW冰块的箱内Cl2浓度提高了3.9ppm/h,用AEW和BEW冰块混合的则上升了0.5 ppm/h,用自来水冰块的则没有上升。

  3.6 AEW对肉类和禽类的效果

  Park等报道称,空肠弯曲菌在纯培养物中暴露于AEW或氯化水(都含50mg/l的余氯)10秒内即完全失活。稀释AEW(含25mg/l余氯)中也观察到很强的杀菌作用,10秒处理后空肠弯曲菌的平均种群减少到10 CFU/ml以下(只通过48h浓缩测得)。他们又对AEW在鸡只清洗过程中减少空肠弯曲菌方面的作用进行进一步的评价。证明AEW和氯化水都同样有效:都使鸡只上的空肠弯曲菌减少了约3 log10 CFU/g,而用去离子水处理的对照组则只减少了1 log10 CFU/g。在冲洗处理后的AEW和氯化水中没有空肠弯曲菌的恢复活细胞,但对照组处理后的冲洗液中则恢复了高种群的空肠弯曲菌(4 log10 CFU/ml)。据其进一步的报道,AEW不仅可有效降低鸡的空肠弯曲菌种群,而且可防止处理环境的交叉污染。

  4. EW在食品加工中的应用

  研究发现BEW的使用可提高豆腐的蛋白质含量。研究发现,用BEW和AEW制作的豆腐质地要比用自来水制作的豆腐软。用EW制作的豆腐与用非EW制作的豆腐在游离糖含量上没有明显差异,但从感官上来说,用BEW制作的豆腐要比用自来水制作的豆腐甜。同样,与豆腐实际味道有关的碳酰基总含量也是AEW和BEW豆腐要高于自来水豆腐。研究得出结论,用EW可改变豆腐的营养价值,特别是BEW。

  根据Hara等人的报道,对煮熟的日本面条(乌冬)进行的仪器测量和感官品尝表明,用AEW揉面比用自来水揉的面更硬且更有弹性。AEW可加速分解参与麸质基体形成的麸]朊和麦谷蛋白,有利于形成更好的质地。而使用BEW产生的弹性较少,说明它改变了淀粉的胶凝条件。当小麦淀粉在EW中加热,也改变了胶凝条件。但当面条在正极水中加热时,最大粘性和最小粘性会下降,说明淀粉分子的配糖键在低pH下加热会水解。而当小麦淀粉在BEW中加热时,最大粘性和分解上升,说明高pH下加热会解开氢键,促进淀粉分子的膨胀和破坏。有可能当面条在EW中烹煮时淀粉分子的分解造成大量水扩散进入到面条中,使内部和外部硬度差异变小。因此用EW烹煮的面条不象用自来水煮的那么有弹性。特别是,使用AEW可明显降低烹煮面条的弹性,与用自来水烹煮的面条相比,粘性大大增加。我们由此可得出结论,AEW在改变面粉胶凝作用条件方面比BEW更有效。在日本食品中,烹煮面条的弹性是非常重要的。因此不建议用EW煮日本面条(乌冬),因为煮熟的面条弹性会变差。

  据Kobayashi和Onishi等的报道,用弱BEW煮陈年大米时,大米更软、更粘,可改善其组织。用BEW可改善刚煮好的米饭的品质;可发现它不象用自来水煮的米饭那么硬,粘度也大得多,但用BEW煮的饭较快变质。研究进一步发现,在水中加入象海藻糖这样的碳水化合物或象聚氧乙烯聚氧丙烯甘油一酸酯这样的表面活性剂可减缓弱BEW煮的米饭的退化。

  Hoshizaki电气公司(日本)获得了生面团(如面包)制作方法的一项美国专利。用EW揉面提高加工食品的品质,不用任何食品添加剂。面包屑用弱AEW制作比用自来水制作的有更高的弹性,用弱BEW制作的面包屑则比自来水的要软。

  红豆饭(一种日本食品),是用红豆和大米烹煮。红豆可使米饭变成红色,在日本常常是为喜庆而准备的食品。实际上日本人如果说“吃红豆饭”,就意味着他们要有庆祝活动了。Kobayashi等人研究了AEW和BEW在改变红豆饭的色调和涩味上的作用。他们发现用AEW可大大减轻涩味,但红豆析出的色调则变淡了。用BEW可加深颜色,红豆饭的颜色也变得更深。

  5. 结论

  AEW处理可作为有效的方法用于降低食品加工表面和非食品接触表面(如瓷砖、地板、不锈钢、实验室玻璃器具或医疗或牙科设施)的微生物污染。处理后金黄色葡萄球菌和产气肠杆菌在AEW中的完全灭活表明,AEW还可防止处理溶液的交叉污染。AEW表现出广泛的杀真菌作用,这可促进它成为气生植物的接触性杀真菌剂,并可用于温室中的一般消毒。

  AEW可现场按需要生成,直接使用,由于不需要处理浓缩化学品,因此还可减少对工人的健康危险。它还可用作食品安全剂。AEW和BEW都可用于食品生产,可根据生产食品的不同而使用。EW的使用是一项新兴技术,还有待进一步的研究和发展。

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