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 引言

　　随着经（jīng）济的发（fā）展和人们生活水平的不（bú）断提高、冰箱已走进（jìn）千家万户，成为日常生活不（bú）可缺少的家（jiā）用（yòng）电（diàn）器。冰箱是人为制造一低（dī）温环（huán）境来保存（cún）食品的设备。早期的冰箱没有抗菌和杀菌的功能，仅仅依靠（kào）低温来保鲜食物，这种冰（bīng）箱内的食品，尤其是冷藏室中的食品（pǐn）时间长（zhǎng）了仍然要腐败变质、这是（shì）因为在低温环境（jìng）下仍然有细菌存（cún）在。后来（lái）人（rén）们在冰箱内胆里加（jiā）入抗菌材料来进行杀（shā）菌（jun1），虽然（rán）有一（yī）定的效果，但是只能杀死与冰箱内壁接触的细菌（jun1），而（ér）冰箱内（nèi）部的细菌（jun1）无法杀死（sǐ）。本研究就（jiù）是在这种背（bèi）景下进行的，目的是研制出（chū）一种不仅能（néng）为食（shí）品提供（gòng）低温，还能创造一个洁净的环境、能杀（shā）灭食品（pǐn）上的细菌的新（xīn）型冰箱。

　　2 目（mù）前的研究情况

　　臭氧技术在食品加工，果蔬保鲜，肉类储藏等领域内（nèi）的研究工（gōng）作在国内外早就（jiù）已经展开（kāi），相关的报道也屡见（jiàn）报端;负（fù）离子技术在这方面的（de）应用及研（yán）究工（gōng）作近年（nián）来也在（zài）日渐（jiàn）加强。

　　2.1 臭氧（yǎng）杀（shā）菌原理

　　臭氧（yǎng）的电极电位是2.07ev，是一种（zhǒng）潜在的氧化剂，其氧化能力仅次于（yú）氟、氯（lǜ）、三氟化合物和氢（qīng）氧（yǎng）根自由基，位于第5位，在实（shí）际应用中呈（chéng）现出奇特的消毒、灭菌等作（zuò）用，同时臭（chòu）氧在自然状态下易产生氢氧（yǎng）根自由基的特（tè）点，也使得臭（chòu）氧广泛应用于食品生（shēng）产的消毒灭菌等工（gōng）序中。臭（chòu）氧能够杀灭细菌和病毒，尤其（qí）是对（duì）大肠杆菌、赤痢菌（jun1）、流感病毒等特别有效（xiào），1min可去除率达（dá）99.99%。霉（méi）菌是（shì）果蔬储藏（cáng）中常见的微生物（wù），它具有较强的耐受（shòu）力，在0℃左右的冷库内（nèi）仍能生存繁（fán）殖，霉菌对消毒（dú）剂具有较强的抵抗力，成为引（yǐn）起（qǐ）果蔬（shū）腐烂变质的主要原（yuán）因，高浓度的臭氧(体积（jī）分（fèn）数为10~15ppm)能（néng）杀死霉菌，低（dī）浓度臭氧有抑制（zhì）霉菌（jun1）生长作用（yòng）。臭氧杀灭菌过程（chéng）属生物化（huà）学氧化反应。臭氧灭菌有以下3种形（xíng）式①臭氧能氧化分解（jiě）细菌内（nèi）部葡萄（táo）糖所需的酶，使细菌灭活（huó）死（sǐ）亡;②直接与细菌、病毒作用，破（pò）坏它（tā）们的（de）细胞壁和DNA、RNA，使细（xì）菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌（jun1）死亡;③透过（guò）细（xì）胞膜组织，侵入（rù）细胞内，作用于外（wài）膜（mó）的脂蛋白和内部的脂（zhī）多（duō）糖，使细菌发生通透性（xìng）畸变而溶解（jiě）死亡。臭氧具有杀菌（jun1）力强、菌（jun1）谱广、可自行分解不（bú）产生残余污染的优点。因此，臭氧能对果蔬（shū）类（lèi）杀菌防霉，延长储藏期（qī）;另一方面，臭氧气（qì）体会快速氧（yǎng）化分解（jiě）果蔬呼吸排出（chū）的乙烯气体，乙烯是催熟剂，会增强（qiáng）呼吸（xī）加速（sù）成熟过（guò）程。乙烯被分解后（hòu）降低了果蔬的新陈（chén）代谢，减慢（màn）了（le）生理老化进程，因（yīn）而实现了保鲜作用;需要特别强调的（de）是，臭氧在消毒（dú）、灭菌过（guò）程中仅（jǐn）产生无（wú）毒的氧化（huà）物（wù），多余（yú）的臭氧还原成为氧、不存在残留物，没有任何遗留污（wū）染的问（wèn）题，臭氧（yǎng）还能去除库（kù）内（nèi）异味，可直接用于食品的消毒、灭菌。这是其他任何的化学（xué）消毒方法所无法比拟的，是食品生（shēng）产中不可多得的冷消毒（dú）剂（jì）。

　　2.2 负离子的发生（shēng）及杀菌原（yuán）理

　　2.2.1 负离子发（fā）生（shēng）原（yuán）理

　　负离子发（fā）生器（qì）利用高压静电场的作用，将附近空气（qì）电（diàn）离，空气中（zhōng）的（de）分（fèn）子电（diàn）离产（chǎn）生的（de）电子极（jí）易被氧分子（zǐ）捕获，形成负（fù）氧（yǎng）离子。

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

　　e-+M=M-(M:中性分子（zǐ）或（huò）原子)

　　可能（néng）附着电子的有原子或分子、氧、水蒸气、卤（lǔ）素（sù）及六氟化（huà）硫等，含有这些的气体极（jí）易负离子化。大气（qì）中（zhōng）也会自然生成负离子，但其生成的理论因与实验多有不合，至今尚无定论（lùn），况且目前大气（qì）中所存在的负离于是O2-(H2O)n及CO4-(H2O)n，放电是产生负离子的方（fāng）法之一。上下分别是针（zhēn）、板电极（jí），针电极施加高压后（hòu），针尖处电晕放（fàng）电，针（zhēn）尖周围（wéi）即生（shēng）成正负两（liǎng）种离子。如此时针电极施加的是负（fù）电极性，则（zé）正（zhèng）离子直接（jiē）被针电极吸引中（zhōng）和，负离子则同性相（xiàng）斥向板（bǎn）电极移动。由于与正离子本身大小相比。其移（yí）动之路可谓漫漫（màn），故（gù）在（zài）二极间送风后，风力在部分空间可大于极电极对离子（zǐ）的吸引力。使部分负离子逸空（kōng）而出。

　　2.2.2 负离子杀菌原理（lǐ）

　　负氧离子具有清新（xīn）空气、杀菌（jun1）、医疗（liáo）和保健作用、被称为“空气中的维生素”。空（kōng）气中的（de）负离子量增加（jiā），对人（rén）体健康（kāng）有很大贡献，诸如镇静，自律神经消除失眠焦虑，杀灭空气中的细菌，病毒，促进新陈（chén）代（dài）谢，净化血液（yè），强化细胞机能（néng）、美颜及延寿等等重要功（gōng）能、而（ér）对于哮喘、支（zhī）气管（guǎn）炎、过敏性（xìng）鼻炎等疾病均有治（zhì）疗作用。在污染较为严重的室内环境中，负离子浓度通（tōng）常（cháng）不足100个/cm3，而适宜人体的（de）负离子浓度（dù）小值是1000个/cm3。负离子被医（yī）学（xué）界确认是具有杀灭病（bìng）菌及净化空气的有效手段。其机理主要（yào）在于负离子与细菌结合后。使细菌产（chǎn）生结构的改（gǎi）变或能量的转移，导致细菌死亡，降沉于地面，使空（kōng）气中细菌迅速递减，同时负离子可与空气中的尘埃结合沉淀、达到除尘的目的（de）。

　　负离子杀菌的研究在国内外早（zǎo）就已（yǐ）经展（zhǎn）开，日本（běn）三菱公司已成（chéng）功（gōng）地开发出用（yòng）负离（lí）子（zǐ）控制粘附在食品上的微生物繁殖技（jì）术、可防止食物腐败（bài）。采（cǎi）用这种技术保鲜鱼、肉等食（shí）品不仅防霉抑（yì）菌效果好（hǎo），而（ér）且食品不会变色（sè）、变质（zhì）等，可（kě）以保持食品原色、原味，冷冻的（de）生鲜食品保鲜期可大大延长（zhǎng）;在（zài）9-7℃、湿度为90%的条件下，用负（fù）离子处理（lǐ）过的（de）金枪（qiāng）鱼肉（ròu）可保鲜4天;草莓可（kě）保鲜7天。未经处理的（de）金枪鱼（yú）肉4天就腐烂发臭，草莓也完（wán）全发霉（méi）。

　　2.3 臭氧负（fù）离（lí）子（zǐ）两者联合使用的杀菌原理

　　一些（xiē）专（zhuān）业冷库以（yǐ）往（wǎng）是用具氧进（jìn）行保鲜处理。臭氧（yǎng）虽有很强（qiáng）的氧化（huà）力，杀菌效果好，但是（shì）由于臭氧的氧化力太（tài）强，经臭氧（yǎng）处理（lǐ）过的食品（pǐn）鲜（xiān）度降低，而（ér）且冷库内的零件也易腐蚀（shí）。

　　在没（méi）有负离子的协（xié）同作用时，要需要较长（zhǎng）时间（jiān）才能看到杀菌装（zhuāng）置的杀菌（jun1）效果。

　　近年来，日本发现带有O-157病（bìng）原性（xìng）大肠菌的肉类污染（rǎn）、在其它（tā）农畜产品中微生物的（de）污（wū）染也多有（yǒu）发生（shēng）。传统的（de）食品（pǐn）杀菌方法虽均具有较（jiào）强的（de）杀（shā）菌力，但也可能（néng）引起（qǐ）食（shí）品本身的质（zhì）变，从而（ér）期望开发（fā）对食品本身（shēn）影响小而杀菌力又大的全新（xīn）杀菌（jun1）技（jì）术。负离（lí）子不会引起食品（pǐn）变色（sè）、变质。也可防微生物增殖（zhí），但一旦停止处理、其（qí）抑（yì）制（zhì）增殖的效果也就消（xiāo）失。故设（shè）想将负离子再添加低浓度臭氧组成混合（hé）气体（tǐ）的（de）杀菌（jun1）方（fāng）法。

　　日本的三菱电器曾（céng）经对（duì）低浓度臭（chòu）氧负离子联合杀菌效（xiào）果，以（yǐ）及联合作用后（hòu）对食品保鲜、对食品品质的影响（xiǎng）进行了研究（jiū），他们（men）的研究结果显示（shì）：当空气中含有（yǒu）臭氧和负离子，臭氧（yǎng）浓度为0.03ppm，负离子浓（nóng）度为106parts/cm3时（shí），其杀菌能力比（bǐ）单（dān）独采用臭氧和负离（lí）子的杀菌能力要强（qiáng）得多，研究（jiū）发现，低浓度（dù）臭氧和负离子的联合（hé）作用，对（duì）食品表面上（shàng）的（de）细菌不仅有很好的杀灭作用，而且对食品本身没有影（yǐng）响（xiǎng）。

　　进一步（bù）研（yán）究表明，当臭氧浓度（dù）为O.03ppm，负离子浓度为106parts/cm3时，杀菌能力比（bǐ）单独（dú）使用任何一（yī）种提高了10倍（bèi），一般杀菌率都在90%以上。对于葡（pú）萄球菌，在（zài）20℃相对湿度（dù）90%，当仅采用低浓度（dù）臭氧（yǎng）或负离子杀（shā）菌（jun1）时（shí），细菌杀（shā）灭率低于10%，然（rán）而两者联（lián）合作用，杀灭率高达94%。此（cǐ）外，低（dī）浓度臭氧（yǎng）和（hé）负（fù）离子联合作用，对大肠杆菌和假单胞菌（jun1）(pseudomonas)(一种在低温（wēn）下能很好生长的细菌)也具有很好的杀灭作（zuò）用。[3]

　　低浓度臭氧负离子联合杀菌不仅安全（quán），有效，而且食品不褪（tuì）色。对于猪肉和金枪鱼（yú），当臭氧浓度（dù）为0.2ppm时，不仅细菌明显（xiǎn）减少，而且没有（yǒu）检测（cè）到异（yì）味（wèi）;对于草莓，其上的细（xì）菌被抑（yì）制，联合作（zuò）用（yòng）对草莓的影响（xiǎng）和单独用负离子的影（yǐng）响相同，而且（qiě）维生（shēng）素几乎（hū）没（méi）有下降;此（cǐ）外，在水果诸如葡萄、樱桃、李子长（zhǎng）期保存的（de）试验中发现，葡（pú）萄保存8个月也末（mò）见微生（shēng）物大量繁殖。用这（zhè）种方法保存食物（wù）之所以有效，是因（yīn）为这种技术能杀灭食品表面的（de）细菌又不影响食（shí）品本身。