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 引言

　　随（suí）着经济的发展和人们（men）生活水（shuǐ）平的不断提高、冰箱已走进千家万户，成（chéng）为日常（cháng）生活不可缺少的家用电器。冰箱是人为制造一低温环境来保存食品的设备。早期的冰箱没有（yǒu）抗菌和杀菌的功能，仅仅依靠低温来（lái）保鲜食物，这种冰箱内的食品，尤其是冷藏（cáng）室中的食品时间长了仍然要腐（fǔ）败变质、这是（shì）因为在低温环境下仍然有细菌（jun1）存在。后来人们在冰（bīng）箱（xiāng）内胆里加入抗菌材料来进行杀菌，虽然有一定的效果，但是只能杀死（sǐ）与冰箱内壁接触的（de）细（xì）菌，而冰箱内部的（de）细菌无（wú）法杀死。本研究就是在这种背景下进行的，目的（de）是研制（zhì）出一（yī）种不仅能为（wéi）食品（pǐn）提供低（dī）温，还能创造一个（gè）洁净的环境、能杀灭食品上的细菌的（de）新型冰箱。

　　2 目前的研究情（qíng）况

　　臭氧技术在食品加工，果蔬保（bǎo）鲜，肉类储藏等（děng）领域内（nèi）的（de）研究工作在国内外早就（jiù）已经展开，相关的报道也屡见报端;负离子（zǐ）技术在（zài）这方面的（de）应用及（jí）研究工作近年来也在日渐（jiàn）加强（qiáng）。

　　2.1 臭（chòu）氧杀菌原理

　　臭（chòu）氧的电极电位是2.07ev，是一种潜在的氧化剂（jì），其氧化能（néng）力仅次于氟（fú）、氯、三（sān）氟化合物和氢氧根（gēn）自（zì）由基，位于第5位，在实（shí）际应用中呈现出奇特的消毒、灭菌等作用（yòng），同时臭氧（yǎng）在自然（rán）状态下易产生氢氧（yǎng）根自由基的特点，也使得臭氧广（guǎng）泛应用于食品生产的消毒灭菌等（děng）工序中。臭氧能够（gòu）杀灭（miè）细菌和病毒，尤其（qí）是对大肠（cháng）杆（gǎn）菌、赤痢菌、流（liú）感病毒等特别（bié）有（yǒu）效，1min可去除（chú）率达99.99%。霉菌是果蔬储藏（cáng）中常见的微生（shēng）物，它具有较强的（de）耐受力，在（zài）0℃左右的冷（lěng）库内仍能生存繁殖（zhí），霉菌对消（xiāo）毒剂具有较强的抵抗力，成（chéng）为引起果蔬腐烂变质的主（zhǔ）要原因（yīn），高（gāo）浓度的臭氧(体积分数为10~15ppm)能（néng）杀死霉菌，低浓度臭氧（yǎng）有抑制霉菌生（shēng）长作用。臭氧杀（shā）灭菌过程属生物化学氧化反应。臭（chòu）氧灭菌有以下3种形式①臭氧（yǎng）能氧（yǎng）化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细（xì）菌灭活死亡;②直接与细菌（jun1）、病毒（dú）作用，破坏它们的细胞壁和DNA、RNA，使细菌（jun1）的新陈代谢受到（dào）破坏，导致细菌死亡;③透过细胞（bāo）膜组织（zhī），侵入细（xì）胞内，作用于外膜的脂蛋（dàn）白和内部（bù）的脂多糖，使细菌发（fā）生通透性（xìng）畸变而（ér）溶解死亡。臭（chòu）氧（yǎng）具有（yǒu）杀菌力强（qiáng）、菌（jun1）谱广、可自行分解不（bú）产生残余污染的优（yōu）点。因此，臭氧能对果（guǒ）蔬（shū）类杀菌防霉，延长储藏期;另一方面（miàn），臭氧气体会（huì）快速氧化（huà）分解果蔬呼吸排出的乙烯气体，乙烯是催熟剂，会增强呼吸（xī）加速成熟过程（chéng）。乙烯被分解后降低了果蔬的（de）新陈代谢，减（jiǎn）慢了生理老化进程，因而（ér）实现了（le）保（bǎo）鲜（xiān）作用;需（xū）要特别强调的是，臭氧在（zài）消毒、灭（miè）菌过（guò）程中仅产（chǎn）生无毒的氧化（huà）物，多余的（de）臭氧还原成（chéng）为（wéi）氧、不存在残留物，没有（yǒu）任（rèn）何遗留污染的问题（tí），臭氧还能（néng）去除库内异味，可直（zhí）接用于食（shí）品的消毒、灭（miè）菌。这（zhè）是其他任何的化学消毒方法所无法比拟的，是食（shí）品生产中不可多（duō）得的冷消毒剂。

　　2.2 负离子的发生及杀菌原理

　　2.2.1 负离子发生原理

　　负离（lí）子发（fā）生器利用高（gāo）压静（jìng）电场的作（zuò）用，将附近空气（qì）电（diàn）离，空气中的分子电离产生的电子极易被氧（yǎng）分子捕获，形成负氧离子。

　　如下式所示。电子与（yǔ）中性分子（zǐ）或原子相碰，电（diàn）子附着后即成负离子。

　　e-+M=M-(M:中（zhōng）性分子或（huò）原子)

　　可能附着电子（zǐ）的有（yǒu）原子或分（fèn）子、氧、水蒸气（qì）、卤素及六氟化硫等，含有这些的气体极易负离子（zǐ）化。大（dà）气中也会自然生（shēng）成负离子，但其生成的理（lǐ）论因与实验（yàn）多有（yǒu）不（bú）合，至今尚无定论，况（kuàng）且目前大气中所存在的负（fù）离于是O2-(H2O)n及CO4-(H2O)n，放（fàng）电是产生负离子的方法之一。上下分别是针、板电极（jí），针电极施加高（gāo）压后，针（zhēn）尖处电晕放（fàng）电，针尖周（zhōu）围即（jí）生（shēng）成（chéng）正（zhèng）负两种离子。如此时针（zhēn）电极施加的是负电极性，则正离（lí）子直接被针电极（jí）吸引（yǐn）中（zhōng）和，负离子则同性相斥向板电极移动。由于与正离（lí）子本身大（dà）小相比。其（qí）移动之路（lù）可谓漫（màn）漫，故在（zài）二极间送风后，风力在（zài）部分（fèn）空（kōng）间可大于极电极对离子（zǐ）的吸引（yǐn）力。使部分负离子逸（yì）空（kōng）而（ér）出。

　　2.2.2 负离子杀菌原理

　　负氧离子具有清新空气、杀菌、医疗和保健作（zuò）用、被称为“空气中的维生素（sù）”。空气中的负离（lí）子（zǐ）量增加，对（duì）人体健（jiàn）康有（yǒu）很大（dà）贡（gòng）献，诸如镇静，自律（lǜ）神经（jīng）消（xiāo）除失眠焦虑（lǜ），杀灭（miè）空气中的细菌，病毒，促进新陈代谢，净化血液，强化细胞机能、美颜（yán）及延寿等等（děng）重要功能、而对于哮喘、支（zhī）气管炎（yán）、过敏性鼻炎等疾（jí）病均有治疗作（zuò）用。在污染较为严（yán）重的（de）室内环境（jìng）中，负离子浓度通常不足（zú）100个/cm3，而适宜（yí）人体的负离子浓（nóng）度小值是（shì）1000个（gè）/cm3。负离（lí）子（zǐ）被医（yī）学界确认是具有杀灭病菌及净（jìng）化空气的有效（xiào）手（shǒu）段。其机理（lǐ）主要在于负（fù）离子与细菌（jun1）结（jié）合（hé）后。使细菌产（chǎn）生结构的（de）改变或能量的转移，导致（zhì）细菌死亡，降沉于地面（miàn），使空气（qì）中（zhōng）细菌迅速（sù）递减，同时负离子可与空气中的尘埃结合沉淀（diàn）、达到（dào）除尘（chén）的目的。

　　负离子（zǐ）杀菌（jun1）的研究在国（guó）内外（wài）早就已经展开，日本三菱公司已成（chéng）功地（dì）开（kāi）发出用负离子控制粘附在食品上的微生物繁殖（zhí）技（jì）术、可防止食物（wù）腐（fǔ）败。采用（yòng）这种技（jì）术保鲜鱼（yú）、肉等食品不仅（jǐn）防（fáng）霉抑菌效果好，而且食品不（bú）会变色、变质等，可以保持食品原色、原（yuán）味，冷冻的生（shēng）鲜食（shí）品保（bǎo）鲜期可大大延长;在9-7℃、湿度为90%的条件（jiàn）下（xià），用负离（lí）子处理（lǐ）过的金枪鱼肉可保鲜4天（tiān）;草莓可保鲜7天。未经处理（lǐ）的金枪鱼肉（ròu）4天（tiān）就腐烂发（fā）臭，草（cǎo）莓也完全发霉。

　　2.3 臭氧负（fù）离子（zǐ）两者联合（hé）使用的杀菌原理

　　一些专业冷库（kù）以往是用具氧（yǎng）进行保鲜处理。臭氧虽有（yǒu）很（hěn）强的氧化力，杀菌（jun1）效果（guǒ）好，但（dàn）是由于臭氧的氧化力太（tài）强，经臭氧处理（lǐ）过的食品鲜度降低，而（ér）且冷库内的零件也（yě）易腐蚀（shí）。

　　在没有负离子的协同作用时，要（yào）需（xū）要较长时（shí）间才能看到杀（shā）菌（jun1）装（zhuāng）置的杀菌效果。

　　近（jìn）年来，日（rì）本发现（xiàn）带有O-157病原性（xìng）大肠菌的肉（ròu）类污染、在其它农畜产品中微生物（wù）的污（wū）染也多有发生（shēng）。传统（tǒng）的食品杀菌方法虽均具有较强的杀菌力，但（dàn）也可能引（yǐn）起食品（pǐn）本身的质变，从而期望开发对食品本身影响小而杀菌力（lì）又大的全新杀菌技术。负离子不会引（yǐn）起食品变色、变质。也可（kě）防微（wēi）生物（wù）增殖（zhí），但一旦停止处（chù）理、其抑制增殖（zhí）的（de）效果（guǒ）也就消失。故（gù）设（shè）想将负（fù）离子再添加低浓（nóng）度臭氧组成混合气体（tǐ）的杀菌方法。

　　日本（běn）的三菱电（diàn）器曾经对低浓度（dù）臭氧负离子联合杀菌效果，以及联合作用后对食品（pǐn）保鲜（xiān）、对（duì）食品品质的影（yǐng）响进（jìn）行了研究（jiū），他们的研究结果显（xiǎn）示：当空气（qì）中含有臭氧和（hé）负离子，臭氧（yǎng）浓度为0.03ppm，负离子（zǐ）浓度（dù）为106parts/cm3时（shí），其（qí）杀菌能力（lì）比单独（dú）采用臭氧和负离子（zǐ）的杀（shā）菌能（néng）力要（yào）强得多（duō），研（yán）究发现，低浓度臭氧（yǎng）和（hé）负离（lí）子的联合作（zuò）用，对食品表（biǎo）面（miàn）上的细（xì）菌不仅有很好的杀灭作用，而（ér）且对食品（pǐn）本身没有影响。

　　进（jìn）一（yī）步研究表明，当（dāng）臭氧浓度（dù）为O.03ppm，负离子（zǐ）浓度（dù）为（wéi）106parts/cm3时，杀菌能力（lì）比单独使用任何一种提（tí）高了10倍，一般杀菌率（lǜ）都（dōu）在90%以上。对（duì）于葡（pú）萄（táo）球菌，在20℃相对湿度90%，当仅采用低（dī）浓（nóng）度臭氧或（huò）负（fù）离子杀菌（jun1）时，细菌杀（shā）灭（miè）率（lǜ）低于10%，然而两者联合作用，杀灭率高达94%。此（cǐ）外，低浓度臭氧和负离子联合（hé）作用，对大肠杆菌（jun1）和假单胞菌(pseudomonas)(一种在（zài）低温下能（néng）很好生长的细（xì）菌（jun1）)也具有很（hěn）好的杀灭作用。[3]

　　低（dī）浓度臭氧负离子（zǐ）联合杀（shā）菌不仅（jǐn）安全，有效，而且食品不褪（tuì）色。对于猪肉和金枪鱼，当臭氧浓（nóng）度为0.2ppm时，不仅细菌明显减少，而且没有检测到异味;对于草莓，其上的细菌（jun1）被抑制（zhì），联（lián）合作用对草莓的影响和单独用负离（lí）子（zǐ）的（de）影响相同，而（ér）且维生素几乎（hū）没有下（xià）降（jiàng）;此（cǐ）外，在水果诸如葡萄、樱桃、李子长期（qī）保存的试验中发现（xiàn），葡萄保（bǎo）存8个月也末见微生物大量繁（fán）殖。用这种方法（fǎ）保存食（shí）物之（zhī）所以（yǐ）有效，是因为这（zhè）种技术能杀灭食品表面的细菌又不影响食品本身。