我国渔业蓬勃发展，据《2019年中国渔业统计年鉴》显示，2018年的水产养殖面积达7449.03×10³ hm²，总产量为6457.66×10⁴ t，进出口量为954.42×10⁴ t，其中，总产量和进出口量同比2017年分别增加0.19%和3.33%(农业农村部渔业渔政管理局, 2019)。目前，市场上供应的水产品主要是鲜活水产品，其次为加工制品，截至2018年底，水产品加工总量达2156.85×10⁴ t，同比下降1.79%。由于水产品易受季节、地域与运输条件等影响，其在品质与风味上易发生劣变(Jiang et al, 2019)。水产品产量呈逐年递增的同时，中国水产品在综合加工利用程度方面与发达国家相比，仍存在一定差距。

水产品因其特殊口感风味，且富含不饱和脂肪酸与优质蛋白源等特点，广受消费者喜爱。然而，其死后由于内源酶和微生物的作用，易发生自溶、蛋白质与氨基酸分解、产生碱性胺类物质等一系列变化，极易腐败变质(冯豪杰等, 2019)。目前，水产品加工方式趋于多样化，生食水产品为保证其原有口感，须在低温条件下减菌化处理。在保证其安全卫生的同时，最大程度保留其营养与风味。

目前，国内外常用的减菌化处理方式有电解水、臭氧水、二氧化氯水及有机酸处理等。其作用机理与主要优缺点见表 1。由表 1可知，臭氧水与其他减菌化用水相比，存在一定优势。首先，臭氧水具有强氧化性和抑菌杀菌能力，其作用食品后能分解成O₂，无残留，FDA早在2001年就将O₃列入可直接与食品接触的添加剂中(袁成豪等, 2019)。目前，被广泛应用于果蔬农副产品、畜禽类、水产品与乳制品的灭菌保鲜中，效果良好(李娜等, 2018; 肖子寒等, 2018; Papachristodoulou et al, 2017)。O₃溶于水制得臭氧水，作为杀菌剂用于水产品贮藏前期的减菌化处理，也可作为脱腥剂和漂白剂使用(李学鹏等, 2019)。

表 1(Tab.1)

表 1 不同减菌化处理水的主要作用机理与优缺点比较 Tab.1 Comparison of main action mechanism, advantages and disadvantages of different antibacterial treatment water 处理方式 Processing methods 电解水 Electrolyzed water 臭氧水 Ozonated water 二氧化氯水 Chlorine dioxide aqueous solution 有机酸 Organic acid aqueous solution 作用机理 Mechanism 细胞膜通透性增加，改变其内电子流动，代谢受阻(Ye et al, 2017) 破坏微生物细胞的结构、内源酶，导致裂解死亡(Ummat et al, 2018) 使原生动物、孢子、霉菌等微生物的内酶失活，破坏蛋白质(刘志轩等, 2018) 改变细胞膜电位，细胞超极化程度严重而致死 优点 Advantages 操作简单、速效持续、应用广泛、无残留、效果好(丁年平等, 2018) 分解胺类与土腥素；改善鱼糜色泽，分解为O2，无残留、无遗传毒性(李学鹏等, 2019) 不改变营养品质、低成本、残留少、杀菌效果好(韩强等, 2017) 明显降低初始菌数，延长货架期，杀菌效果好(Cho et al, 2017) 缺点 Disadvantages 有效氯含量易降解；只能杀灭食品表面微生物(Afari et al, 2018) 分解后杀菌率低；活性氧自由基，加速蛋白质变性与脂肪氧化，稳定性差(Cao et al, 2012) 不稳定，浸泡水产品易发白，残余菌生长速率加快(季晓彤等, 2018) 过量存在安全性问题，对色泽、气味、总体可接受性有影响

表 1 不同减菌化处理水的主要作用机理与优缺点比较 Tab.1 Comparison of main action mechanism, advantages and disadvantages of different antibacterial treatment water

O₃的制备方式根据其工作原理，可分为电解法、电晕放电法、紫外线照射法等(黄玉婷, 2014; 宣伟, 2011)，其工作原理及优缺点等如表 2所示。

表 2(Tab.2)

表 2 臭氧制备方法的主要工作原理及优缺点比较 Tab.2 Comparison of main working principles, advantages and disadvantages of ozone preparation methods 制备方式 Methods 电晕放电法 Corona discharge 紫外线照射法 Ultraviolet radiation 电解法 Electrolysis 工作原理 Operating principle 高压点击条件下O2电解为氧原子，与O2结合成O3 紫外光产生的光子使O2分解成原子，再聚合成O3 直流电源电解含氧的电解质生成O3 优点 Advantages 产量大 对温度、湿度不敏感；重复性好 O3浓度及纯度高；无有毒有害物质产生 缺点 Disadvantages 浓度低、杀菌效果差；产生有害氮氧化合物 产量小，核心部件紫外灯管寿命短 产量有待提高 应用范围 Application scope 不适宜食品加工 水消毒、实验室消毒 食品行业、养殖业、医疗领域

表 2 臭氧制备方法的主要工作原理及优缺点比较 Tab.2 Comparison of main working principles, advantages and disadvantages of ozone preparation methods

本文在对比分析水产品常用减菌化处理水作用机理与主要优缺点的基础上，对臭氧水在水产品杀菌保鲜中的应用研究进展及存在的主要问题予以介绍，提出将臭氧水与流化冰、气调保藏、微纳米气泡水等技术相结合的解决途径，并对其应用前景予以展望，以期为臭氧水处理技术在水产品贮藏保鲜中的应用提供理论参考。

O₃具有强氧化性与抑菌杀菌能力，在鱼片及鱼糜制品漂白脱色、异味去除及杀菌保鲜，甚至是加工设备清洗消毒、循环水养殖等领域中得到广泛应用(赵永强等, 2013; 黄滨等, 2016)。目前，已有学者从臭氧水处理浓度、温度、时间与处理方式等方面研究其对水产品减菌效果与品质风味影响，也将其作用后对人体的安全性予以评价。其中，赵永强等(2014)通过急性毒性与遗传毒性实验得出，经4.5 mg/L臭氧水减菌化处理30 min的罗非鱼(Oreochromis mossambicus)鱼片对SD大鼠(Sprague dawley)未表现有遗传毒性，骨髓微核试验和染色体畸变试验均为阴性，SD大鼠的最大耐受剂量大于15 g/kg；Wedemeyer等(1979)研究表明，经臭氧水处理后虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)的急性毒性，结果得出臭氧平均致死阈值为8 μg/L，2 μg/L的臭氧水不会对虹鳟鱼引起明显的生物损伤。因此，采用适宜浓度的臭氧水处理，对鱼体及人体都不会产生毒副作用。

微生物的种类与含量同水产品新鲜程度与腐败程度关系密切，臭氧水对鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、大肠杆菌(Escherichia coli)、李斯特菌(Listeria monocytogenes)等均有高效灭活能力，是广谱杀菌和高安全性的杀菌剂(Gibson et al, 2019)。其中，Cao等(2010)研究发现，以牡蛎(Ostrea gigas thunberg)为实验对象，经5.0×10^–6 g/L臭氧水处理后，可有效减少牡蛎表面的初始菌数，保持新鲜品质，延长货架期2 d；鲁建云等(2018)实验得出，臭氧水在制得后0~10 min内，其浓度衰减速度较快，且在20℃~30℃时，0.3 mg/L的臭氧水对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌等病原微生物杀菌效率达100%；刘伟等(2016)采用3.60 mg/L的臭氧水喷淋减菌处理冷鲜草鱼(Ctenopharyngodon idellus)发现，喷淋时间为3 min时，其对金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的杀菌率分别达60%与80%，臭氧水减菌前处理后样品置于4℃环境贮藏可延长保质期2 d；Silva等(2017)研究不同浓度的臭氧水和不同处理时间对罗非鱼的减菌效果及理化影响，研究表明，采用1.5 mg/L的臭氧水处理15 min，对罗非鱼鱼片的减菌率达88.25%，且不影响鱼片pH和色泽；Gelman等(2005)研究O₃处理对活鱼在0℃和5℃下贮藏期间的品质变化及货架期，经微生物检测，与5℃下贮藏经臭氧处理的罗非鱼相比，在0℃下结合O₃贮藏是其延长保质期的有效手段。可见，臭氧水对细菌、真菌、原生动物及病毒等有不同程度的抑制或灭活作用，具有处理时间短、抑菌浓度低的优点；此外，臭氧水浓度与减菌率正相关，振动状态的臭氧水还可在实际生产中增加臭氧利用率和杀菌效果(孙继英等, 2013)。

在适当条件下，适宜浓度的臭氧水处理水产品及鱼糜制品可显著提高其凝胶强度和肌原纤维蛋白羰基含量，延缓总挥发性盐基氮值(Total volatile base nitrogen, TVB-N)与K值的升高，抑制pH变化与水分流失，具有较好的保鲜作用(李学鹏等, 2019)。同时，O₃的强氧化性也会导致样品发生轻微的蛋白质氧化变性和脂肪氧化，但相较于其能延长货架期的保鲜能力相比，该作用可忽略不计(Okpala et al, 2017; 安玥琦等, 2015)。其中，张红杰等(2015)研究发现，罗非鱼片经4.0 mg/L流动臭氧水处理后，在冰藏期间

可加快蛋白质变性，其肌原纤维蛋白盐溶性、巯基含量与Ca²⁺-ATPase活性较对照组低，而羰基含量与肌动球蛋白表面疏水性较对照组高；Karamah等(2019)研究臭氧水接触时间、温度与剂量对金枪鱼(Thunnus sp.)品质影响，研究表明，在一定浓度范围内，臭氧水浓度越高，其品质劣变越缓慢，金枪鱼采用0.3 mg/L减菌化处理120 min后，在8℃时贮藏168 h后，水分含量增加1.20%、蛋白质仅减少0.67%、pH降至5.58、减菌率达91.2%；Okpala等(2017)研究发现，当臭氧水排放浓度、处理温度、洗涤时间分别为100 mg/h、25℃、1~5 min时，随臭氧水接触时间的延长，太平洋白虾(Litopenaeus vannamei)冰藏期间的蛋白质、脂肪与水分含量无明显变化，且对黏度、硬度也无显著影响；安玥琦等(2015)采用7.8 mg/L臭氧水淋洗鳙鱼(Aristichthys nobilis)头5 min，发现可显著降低其K值与TVB-N值，减菌率达90.43%，处理后对硫代巴比妥酸值与pH无显著影响；刁石强等(2011)研究表明，凤尾鱼(Coilia mystus)经2~3 mg/L的臭氧水处理后，在–1.1℃~0℃下可延缓其脂质氧化变质，贮藏3~4 d后仍保持二级鲜度，可延长货架期1~2 d；Xie等(2009)研究表明，擂溃工序中，在40℃、水浴35 min下，添加0.8 mg/L臭氧水处理，鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)鱼丸的持水性、色泽与质构特性最佳。臭氧水减菌处理可有效保持水产品的鲜度，延长其货架期，但会加速蛋白质变性与脂肪氧化。

臭氧水具有高氧化性，会增加鱼体白度与亮度，在一定条件下会产生与H₂O₂相同的漂白效果(Al-Omiri et al, 2018)。同其他减菌化处理水相比，还可有效去除水产品中的土腥素，保持其水分含量和良好的蛋白特性，且对其质构特性影响不显著。其中，闫师杰等(2010)研究得出，浓度为5和7 mg/L的臭氧水可有效延缓鲶鱼(Silurus asotus)TVB-N值、pH值、b*值的升高，延缓L*值和a*值的下降，尤其是5 mg/L臭氧水处理效果最佳；Zhang等(2016)研究表明，3.3~7.6 mg/L臭氧水与0.3 m³/h臭氧气体浮选洗涤5~20 min可分别消除鱼肉中42.09%~54.28%与42.78%~69.19%的土腥素，臭氧水处理是一种更温和有效的处理方式，可改善鳙鱼蛋白的理化特性并消除不良风味；Chen等(1997)用臭氧水洗涤鲭鱼(Pneumatophorus japonicus)肉末10~20 min具有较好的脱色效果，但会使脂肪氧化，pH值下降显著，凝胶强度不理想。

臭氧水虽具有高氧化性，但其易分解为O₂，稳定性不佳；同时，其在水溶液中半衰期短，杀菌能力也会随之下降；O₃制取条件严格(纯氧、低温、干燥)，且在相对湿度大的水产品加工车间，以空气这种混合气体为介质制得的O₃气体纯度不高，一般为3%~6%，加之O₃的溶解度小，故制得的臭氧水浓度极低且浓度不可控，其实际利用率达不到预期效果。同时，高压电晕条件下制O₃伴随N₂O、NO与N₂O₃等毒氮氧化物产生，会损伤深部呼吸道与肺泡，甚至引发呼吸道窘迫综合征(袁成豪等, 2019)。此外，臭氧水产生的活性氧自由基还会加速鱼肉蛋白质变性与脂肪氧化，使质地口感下降(刘慈坤, 2019)。水产品长时间浸泡在臭氧水中，会使其蛋白质溶解性与交联聚集等功能特性随之下降，影响其弹性、嫩度及风味等(Bao et al, 2018)。在实际生产中使用低浓度臭氧水或短时间处理会使其减菌效果不理想，高浓度长时间处理又会对水产品品质造成不可逆影响，且操作人员长期在高浓度臭氧水环境下可能会损害呼吸道，出现头疼乏力与记忆减退等症状。人体对O₃的嗅觉临界值浓度为0.15 mg/L，而当浓度达到10 mg/L以上时为中毒限值。因此，将臭氧水与其他处理方式相结合，既可减少其用量，还能更好发挥协同效应，实现综合作用效果。

流化冰作为一种可直接利用海水制作的高效低耗冷却介质，其冰晶细小圆润，易流动，可迅速降低水产品的体表温度；用其完全浸没鱼体，可增大其接触表面积，抑制微生物的生长繁殖(张皖君等, 2016)。目前，流化冰在日本、美国、加拿大等国家已应用广泛，在我国还刚起步。将O₃与流化冰结合，能保持O₃原有的性能功效；抑制肌肉软化，减缓蛋白质变性，延长水产品货架期(刘锋等, 2018)。其中，黄玉婷(2014)将(0.82±0.04) mg/L臭氧水与流化冰结合用于梅鱼(Chollichthys niveatus)保鲜，发现该处理在维持梅鱼良好感官品质的同时，还可延长其冰藏货架期9 d，而使用流化冰仅延长7 d；Chen等(2016)使用0.1 mg/kg臭氧流化冰保鲜鳙鱼，通过凝胶电泳与扫描电镜综合分析发现，O₃结合流化冰可延迟鳙鱼肌原纤维蛋白的降解，鳙鱼货架期达18 d，比单独使用流化冰、片冰分别延长了3与9 d。O₃联合流化冰处理可有效保护肌原纤维蛋白的空间结构，减缓鱼体蛋白质的降解变性。在延缓水产品感官品质下降的同时，低温能降低O₃分解，提高O₃的利用率。将高效环保的流化冰与O₃处理相结合，将兼具双重保鲜作用，且操作性好，该技术应用于水产品保鲜将成为必然趋势。

气调保鲜是将食品放置在保护性的气体内并进行成分和浓度调控，能起到抑制或延缓微生物的繁殖及品质劣变速度，实现其理想的保鲜效果(Nikzade et al, 2019)。将臭氧水与低温气调保鲜相结合，利用O₃杀菌性能可杀灭或抑制水产品中腐败微生物生长，钝化內源酶，减缓ATP降解，最大程度保持其品质。其中，陈丽娇等(2012)研究臭氧水与气调(50% CO₂+10% O₂+40% N₂)处理结合对1℃下冷藏鲟鱼(Acipenser sinensis)片的保鲜效果，结果发现，臭氧水预处理20 min的鱼片，其初始菌数由1000减至30 CFU/g，货架期延长3~5 d；Gonçalves等(2019)将太平洋白虾浸入1.0 mg/L的15℃冷臭氧水中进行10 min预处理，沥干后100% CO₂气调包装，发现能使其冷藏货架期达11~24 d，得出O₃预处理可更好替代氯水来保鲜虾。因此，臭氧水减菌处理能提高气调处理对微生物的控制作用，二者联用可更好达到延长水产品货架期及防腐保鲜的目的。

除上述主要保鲜技术外，臭氧水还可与微纳米气泡、液氮冷冻、镀冰衣技术以及其他保鲜剂等相结合，发挥其协同增效作用。微纳米臭氧气泡可对水产品进行清洗，增大杀菌剂与制品的接触面积，深入到食品内部，提高O₃利用率，延长其货架期，且对肉质损伤小(刘玉德等, 2017)。将微纳米气泡技术与O₃相结合处理，能共同发挥其在水产品清洗消毒与贮藏保鲜中的作用，强化O₃在水中传质与氧化能力，用于鱼体净白处理(鲍旭腾等, 2016)；Shirade(2012)将水中含O₃的微泡添加到鱼酱产品原料中，使鱼酱制品的原材料中具有含气体的微气泡，能保持含O₃微气泡寿命，通过该法可生产无菌鱼酱产品；还有学者提出，将可食用涂膜用于水产品，隔绝微生物与污染物，来延长水产品的保质期(Yu et al, 2019; 张杰等, 2010)。贮藏初期，臭氧水可有效减少初始菌数，后期O₃分解迅速导致浓度下降，不能抑制微生物繁殖，因此，需要结合保鲜剂维持其原有保鲜效果。如宣伟(2011)研究了壳聚糖植酸复配结合臭氧水处理中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)，得出先用1.0 mg/L臭氧水处理对虾，再用2%壳聚糖植酸溶液涂膜后样品置于–2℃微冻真空保鲜，发现该处理能使其货架期延长10 d；姜琼一(2009)发现在10℃时，使用2.0 mg/L臭氧水处理鲍鱼8 min后，与液氮冷冻结合贮藏，其TVB-N值与菌落数均小于传统冷冻工艺处理组，且感官品质更接近新鲜样品。施建兵等(2013)评价冷藏、超冷和超冷结合臭氧水对鲳鱼(Pampus argenteus)片品质影响，结果显示，冷藏组货架期为6 d，而超冷和1.8 mg/L臭氧水与超冷结合的货架期能分别增至10与11 d，超冷与臭氧水联合使用具有预处理的辅助功能，且运行成本低。综上所述，O₃与其他杀菌保鲜技术结合具有协同增效的优点，可从不同程度上抑制有害微生物生长，提升水产品品质，延长其货架期。

目前，随着消费者对生鲜水产品需求量的逐年增长与健康饮食理念的深入人心，要保障水产品在市场上的正常供应，不仅应聚焦于水产品的运输流通方面，还需重视减菌化前处理，从源头确保其良好品质和安全性。未来水产品减菌化处理技术不再是使用某种单一杀菌技术，而是将其与其他保鲜技术或保鲜剂相结合，在抑制微生物生长和酶钝化的同时，保持其原有的色泽风味、质构与营养成分。20世纪80年代以来，O₃及臭氧水在美国、欧洲等发达国家已广泛用于与食品贮藏保鲜，而我国对O₃及臭氧水的研究由于起步晚仍然有待完善。

随着水产品保鲜技术的发展，臭氧水以其广谱杀菌、处理时间短、安全无残留与运营成本低廉等优势，在水产品杀菌保鲜中应用前景广阔。臭氧水能分解鱼、贝类的异臭，改善色泽，保持其鲜度，延长货架期，是对人体安全无毒、环境友好的杀菌保鲜剂。O₃通过喷淋、浸泡与流动水处理等方式，还可与其他保鲜技术和杀菌保鲜剂相结合，发挥其综合保鲜作用，为臭氧水在非热杀菌中的应用提供新思路。合理利用臭氧水，既可保证水产品品质又能延长货架期，而使用不当，也会对水产品品质及操作人员带来不利影响。因此，研究人员还应根据不同水产品的特性差异，考虑如何获得O₃最适处理浓度、处理时间与处理方式，制定适用于不同水产品的减菌化最佳工艺参数。水中O₃溶解度在0.1~10 mg/L，而根据O₃行业标准，在对生鱼片、虾仁等水产品进行臭氧水处理时，其浓度应为0.8~1.0×10^–6。因此，政府、研究机构与相关企业须完善O₃杀菌技术标准，确保臭氧水理论研究成果与实际生产生活相适应，以实现水产品理想的减菌化与综合保鲜效果。最后，O₃的使用安全性问题仍可作为研究切入点。由于，国际臭氧协会制定的O₃安全标准为在0.1×10^–6时，人体可接触10 h。因此，操作人员需控制O₃的操作时间与使用浓度。此外，为使O₃在水产品加工贮藏中的使用更加安全、方便且有效，应继续推进其作用机理与耐受臭氧微生物抗臭氧机制分析，以期为臭氧水更好发挥其综合作用效果提供理论依据。