臭氧发生器技术对果蔬农残去除效果的研究进展

摘 要：近年来，臭氧发生器技术在降解农药残留方面表现出良好的效果，且不会对果蔬造成二次污染，被认为是一种绿色的处理技术，其应用方式主要有熏蒸法和浸泡法两种。本文结合近年来的研究成果，综述了臭氧气氛熏蒸法和臭氧水浸泡法降解果蔬中常见的多种农药的效果，以及对两种方法效果的对比；并介绍了影响臭氧作用效果的因素，包括气相温度和湿度、水温、臭氧气泡大小和 pH，以此为臭氧技术降解果蔬农残的实际应用提供理论指导。臭氧分子是由三个氧原子构成，具有强氧化性，臭氧气体的稳定性高于臭氧溶液，臭氧在 20℃的水中的溶解度为 12.07 mg/L，在水中能与水分子作用产生羟基自由基，同样具有很强的氧化性[4]。臭氧的氧化机理包括氧原子直接氧化和由臭氧分子自分解产生的羟基自由基驱动的间接氧化。直接氧化反应速率低于间接氧化反应速率，间接氧化反应能迅速发生链式反应[5]。羟基自由基能改变有机农药分子结构，使农药分子中的苯环打开、双键和三键断裂，进而被分解，还可以氧化硝基，氨基，甲氧基等化学基团。臭氧通过打断化学键和氧化功能基团两种方式彻底改变农药的分子结构，从而使农药的性质发生改变，以达到解除农药的毒性，降低农药残留含量的目的。农药在臭氧作用下的分解产物多为酸类、醇类或胺类等小分子化合物，且多为水溶性物质。并且臭氧在降解为氧气的过程中不会产生二次污染物[6]，因此利用臭氧降解果蔬农残被认为是安全的有效的环保的处理技术[7]。

臭氧的利用方式按其形态不同可分为气态或水溶液，两种方式在去除果蔬农残方面的效

率与原理存在细微差别，本篇综述将依据现有实验成果阐明应用臭氧气氛熏蒸法和臭氧水浸

泡法对果蔬表面农药残留的去除效果，并分析影响作用效果的环境因素，如气相温度湿度、

气泡大小、水温和 pH。

1 气态臭氧对果蔬上农药残留的降解效果

气态臭氧发生器通过对果蔬的熏蒸与果蔬表面充分接触，最终达到去除果蔬表面农残的目的，实验室中常用的一种气态臭氧处理受农药污染的果蔬的装置如图 1 所示

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4.2.7 pH值对臭氧发生器降解农药效果的影响

臭氧水发生器降解农药的效率还与 pH 有关，在臭氧对水中农残降解效果的研究结果中体现了不同农药有不同的最佳降解 pH ，例如碱性条件下的臭氧水对敌敌畏和马拉硫磷的降解效率最高，而在酸性条件下对氯氰菊酯的降解效率最高[51]；臭氧对溶液中代森锰锌的降解作用在 pH 为7.0时为最强，且降解率随 pH 的升高而降低[52]；还有甲基对硫在 pH＞7 的臭氧水中的还原效果好于在 pH 为3的臭氧水中[53]。在果蔬上的研究也体现了臭氧水降解效果在农药间的差异性。臭氧水对苹果上甲基嘧啶磷的最大降解发生在 pH 为 4.5 时，并且降解率随 pH 升高而降低，并且差异显著[49]；而在研究不同 pH 的臭氧水对马铃薯上百菌清的降解效果时，实验人员并没有发现不同 pH（pH为4、7和9）对百菌清和去除效果之间的显著差异（P＞0.05）[54]。因此 pH对于臭氧水降解农药的效果的影响需要对应特定的农药进行研究，不能一概而论，这与农药本身的性质有关。

5 前景与展望

   臭氧发生器作为去除果蔬农残的高效方式，因其作用效果好，且本身可降解为无毒无害物质，不会对果蔬造成二次污染的优点，受到食品工业的青睐，总结之前的研究结论可以发现：臭氧气氛熏蒸法和臭氧水浸泡法均可以去除果蔬表面的农药残留，臭氧气氛熏蒸的方法更适合于需要长期储存的产品，但需要控制臭氧气氛浓度在安全的范围内并保证气体不外泄；臭氧水浸泡法更适合家庭中去除果蔬农残，操作简单，且有商业化的产品可以实现。虽然臭氧对不同农药降解的最佳条件不同，但可以寻找合适作用的条件以扩大适用范围，达到对大多数常见农药的都有良好降解作用的目的。

未来，对于臭氧发生器降解果蔬农残的研究应该要继续深入，对一些现有的问题设计针对性的实验去探究：例如比较气相和臭氧水降解果蔬表面的农药的时候，应该控制臭氧发生器的工作功率和时长相同，还是控制气体浓度和臭氧水的浓度相同，需要设计实验验证这两种实验方案哪一种更能反映真实情况，并探寻结果背后的原理；以及纳米泡（直径＜200 nm 的微小气泡）在臭氧清洗装置中的应用，探究对农药降解的效果。在未来，应用非热氧化技术对食品中有害物进行清除的研究会更加广泛，可以探究臭氧与紫外、超声、等离子等非热氧化技术联合对果蔬农残的降解效果及其对果蔬品质的影响，利用栅栏技术可以提高对农药的降解的效率和作用范围。

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