酸性电解水发生机理及在水产领域中的应用研究

我国是世界渔业生产大国、世界第一水产养殖大国与水产品贸易大国，水产品在国民经济中占有重要地位。据2019年中国渔业统计年鉴[1]显示，2018年我国水产品总产量为6 457.66万t，其中养殖产量4 991.60万t，捕捞产量1 466.60万t。然而，由于水产品中微生物与内源酶作用，其在贮运期间易产生三甲胺、哌啶等腥臭味和毒性物质，发生腐败变质，丧失其原有的优良感官与营养品质[2]。因此，开展水产品杀菌保鲜是当前的研究热点。

目前，水产品的常见保鲜方式有物理保鲜、化学保鲜与生物保鲜，其中分类方式与主要优缺点如表1所示。

表1 水产品常用保鲜方式与主要特点Table 1 Common fresh-keeping methods and maincharacteristics of aquatic products保鲜方式物理保鲜化学保鲜生物保鲜主要代表低温保鲜、气调保鲜、辐照保鲜、超高压保鲜等电解水保鲜、乳酸保鲜、臭氧保鲜等乳酸链球菌素、茶多酚、聚赖氨酸、溶菌酶等优点抑菌效果好,保持产品原有风味[3]保鲜效果好,取材广泛[4]安全性高,应用前景好[5]缺点能耗大,成本高安全性低,对产品风味产生影响成分获取困难,成本较高,抑菌研究有待深入

近年来，随着消费者安全营养与健康理念的逐年提升，其对水产品保鲜技术提出更高要求，电解水杀菌保鲜处理技术应运而生。电解水技术最早源于20世纪末期，是指水经电解作用后发生化学反应，在阴阳两级分别得到碱性电解水与酸性电解水，其中酸性电解水氧化能力较强且含有一定浓度的含氯化合物，能穿透微生物的细胞膜导致菌体死亡，属化学保鲜。日本首先利用酸性电解水来杀灭金黄色葡萄球菌[6]。我国在1995年引进酸性电解水，相关开发及利用已获得国家许可[7]。与其他保鲜技术相比，酸性电解水具有杀菌速度快、保鲜能力强且安全无毒的特点。近年来，酸性电解水以其安全无毒、杀菌效果极佳的特点引起国际关注。本文主要综述了酸性电解水的制备原理与特性、作用效果与机制、酸性电解水在水产领域中的应用研究进展，提出存在问题与改进建议，并对其发展前景予以展望。

酸性电解水利用有隔膜装置电解制备，微酸性电解水与中性电解水通过无隔膜装置电解获得，两种装置所制得的电解水对于水产品均具有杀菌保鲜能力。其中，在电解槽中，阴阳两极发生电化学反应。2Cl-→Cl2+2e-；Cl2+H2O→HCl+HClO；2H2O→4H++O2+4e-，在阳极获得酸性电解水；2H2O+2e-→ H2+2OH-，在阴极获得碱性电解水，具体如图1所示。

图1 酸性电解水制备原理[8]Fig.1 Preparation principle of acidic electrolyzed water

其中，赵爱静等[9]研究发现，电解液中Na+与Cl-浓度远高于水发生弱电解而产生的H+与OH-浓度，在电场作用下，阳极产生Cl2，生成HCl与HClO，造成在阳极附近H+浓度高于OH-浓度，在阳极生成酸性电解水。目前，多数酸性电解水的杀菌机理研究主要是从pH值、氧化还原电位(oxidation reduction potential, ORP)与有效含氯量(available chlorine concentration, ACC)对微生物的细胞形态、生理生化反应等影响开展研究，对其杀菌机理通常认为是物理杀菌与化学杀菌共同作用的结果[10]。

1 酸性电解水在水产领域中的应用研究进展

1.1 水产原料减菌化

水产原料会携带食源性致病菌，酸性电解水处理原料后，除发挥其消毒作用外，还可避免清洗液对环境造成污染与水产原料的交叉污染，降低微生物污染几率。已有研究表明，酸性电解水对水产品表面的单增李斯特菌、大肠杆菌与副溶血性弧菌等有较好杀灭作用。如OZER等[11]在35 ℃下用酸性电解水(pH=2.6，ORP=1 150 mV，ACC=90 ppm)处理三文鱼64 min，结果得出三文鱼中的单增李斯特菌降低了1.12个对数值，大肠杆菌降低了1.07个对数值；XIE等[12]利用酸性电解水处理接种副溶血性弧菌的虾仁，发现在50 ℃下处理虾仁1 min，其表面副溶血性弧菌数减少了2.12个对数值；MAHMOUD等[13]利用酸性电解水(pH=2.，ACC=(40.) mg/L)处理鲤鱼片，发现菌落总数减少2.16个对数值，与对照组相比，酸性电解水能有效杀灭微生物；莫永根等[14]研究发现，在22 ℃下用酸性电解水处理南美白对虾64 min，对虾表面总菌降低了0.86个对数值；HUANG等[15]以罗非鱼为研究对象，在25 ℃下用酸性电解水处理10 min，发现大肠杆菌降低了0.76个对数值，肠炎弧菌降低了2.61个对数值；许愈等[16]研究发现使用pH=2.，ORP=(1 166.) mV，ACC=(48±2) μg/mL的酸性电解水能完全杀灭副溶血性弧菌，使单增李斯特菌数下降1.45个对数值；李秀丽等[17]以熟制虾仁为研究对象，在pH值为3.0，料液比为1∶2，浸泡时间为25 min的条件下采用酸性电解水处理虾仁，结果表明，细菌总数降至1.94个对数值；PHUVASATE等[18]研究酸性电解水冰处理金枪鱼24 h，发现产气杆菌减少2.4个对数值，摩化摩根菌减少3.5个对数值。

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