臭氧是一种由三个相当稳定的氧原子组成的奇数分子，是地球大气层中自然存在、含量极少的气体，也存在于地面。在距地球约
25公里的平流层高处，O
3
由大气中的氧气经紫外线照射自然形成，形成
O
3
层，能够吸收有害的紫外线辐射（友好
O
3
）。另外，人类每天都会制造额外的
O
3
，即有害
O
3
，这种地面
O
3
是排放的汽车尾气（主要为氮氧化物和挥发性有机化合物）与阳光相互作用时形成，尤其是在夏季，整个反应过程被称为光化学烟雾。在欧盟环境空气质量指令中，规定的保护健康的空气质量标准将 O
3
目标值设定为
0.12 ?g/L，作为每日8小时最大平均值，每年不得超过25天。当O
3
超过阈值水平时，它会刺激肺部并导致严重的短期和长期健康问题。
臭氧可通过机器从干氧开始生成，电晕放电或紫外线辐射是商业上生成
O
3
的最常用方法。电晕放电通常有用且便宜，可获得高浓度的
O
3
。采用这种方法的臭氧发生器将
O
2
分子暴露在高压放电中，引发氧自由基形成，从而生成
O
3
。氧
-氧(O-O)键的断裂也可以通过光化学、放射化学、热、化学核和电解方法完成。
臭氧是一种强氧化剂，氧化还原电位为
2.07V，是一种有效的氧化消毒剂，对细菌、病毒、藻类和真菌的杀灭作用比氯和过氧化氢强1.5倍和1.3倍。FDA在1982年
批准将臭氧用于瓶装水消毒，并将其列为公认安全
(GRAS)。1999年，臭氧的使用范围扩展到食品处理、储存和加工领域。2001年O
3
正式被批准作为食品消毒的抗菌剂，以解决与使用氯有关的环境和职业污染问题。在食品工业中它有许多好处，例如食品表面卫生、食品厂设备卫生、废水再利用、包装材料消毒，以及储存产品中有害生物的控制。由于产品上没有残留物，因为
O
3
只会分解成
O
2
和相关的自由基，并且不需要通风来去除气体，
O
3
的杀菌作用非常受关注。世界卫生组织认为
O
3
技术在食品链中的应用是安全有效的，现在被认为是一种绿色技术。臭氧化被用作食品和饲料加工中微生物灭活的物理化学方法，适用于新鲜产品（如水果和蔬菜）、液体食品（果汁）、乳制品（牛奶和奶酪）、食品衍生物（面粉和禽肉）等。
一、臭氧应用前景
与其他热和非热技术相比，臭氧被证明是一种有前途的技术。实践表明，大麦的热灭虫操作需要约
1.3美元/吨的运行成本，对谷物进行60℃以上热处理才能实现昆虫死亡率最大，这会影响谷物质量。热处理后还需要快速冷却装置以降低谷物发芽受损的风险，这反过来又增加了热处理系统的成本。臭氧处理不需要加热系统，不会产生热量，适用于热敏材料并保持产品的质量。与高压处理和改良气调包装等技术不同，唯一具有GRAS状态的技术是臭氧。与其他技术相比，臭氧具有较高的消毒能力，在谷物加工行业有很高的应用潜力。
虽然臭氧安装系统的成本
较
高，但可以通过较低的维护和运行成本以及延长保质期的高质量产品来收回成本（
Miller等，2013）。臭氧化系统还可与其他技术如紫外光C和过氧化结合使用，具有高效和最经济的处理效果。与单独使用臭氧化相比，臭氧+紫外光+过氧化氢工艺的处理成本降低了80%～86%。臭氧比其他技术具有更重要的应用，但它
尚
未得到广泛使用，这可能与臭氧生成的成本高有关。臭氧生成的商业方法是
电晕放电
，效率
较低
，因为超过
75%的输入能量转化为热和光，随着工艺设备不断改进，它是一种经济可行的高反应性技术。
二、臭氧在粮食储运行业的应用研究
（
一
）
臭氧降解霉菌毒素
微生物灭活
机制很复杂。多项研究表明，臭氧能够氧化有害生物（如病原微生物和仓储害虫）的重要细胞成分，从而使其失效。臭氧作用于微生物细胞膜中的不饱和脂质，导致其内容物泄漏，最终导致微生物裂解。除了这种损害之外，臭氧还会导致有害生物细胞内蛋白质的广泛氧化，抑制其生长并导致细胞快速死亡。
据报道，臭氧可有效消减霉菌毒素，如伏马毒素
(FMN)、赭曲霉毒素A(OTA)、黄曲霉毒素(AFs)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、桔霉素(CTR)和展青霉素
(
P
A
T
)
。臭氧降解霉菌毒素机理现假设为，谷物中的霉菌毒素产物与臭氧发生反应，形成低分子量产物并毒性降低。霉菌毒素的降解率取决于谷物含水率、臭氧浓度和暴露时间。玉米糁的表面积大于玉米粒，
Porto等
观察到，与其他处理相比，在
60mg/L臭氧浓度下处理玉米糁480min时，黄曲霉毒素水平降低最为显著。谷物堆的含水率在解毒中起着至关重要的作用。Qi
等（
2016）指出，当调质玉米含水率至
19.6%
时，伏马毒素和赭曲霉毒素
A的分解率会增加。随着含水率的增加，活性离子的产生更高，提高了臭氧处理的有效性。半衰期越长，臭氧气体与谷物的接触越充分
。臭氧的半衰期也取决于温度，在较高处理温度下臭氧半衰期较短，使其分解成氧气的速度更快。
玉米中含水率与
AFB1降解
成
反比关系（
Luo等，2014）。如果玉米含水率从13.47%增加到20.37%，在相同处理条件下，AFB1降解率会大大降低。这与Qi等（2016）的研究结果不一致，后者发现
ZEN
和
OTA降解随含水率的增加而升高
，
这可能是由于材料的表面特性不同所致。在黄曲霉毒素中，
AFB1和AFG1受臭氧的影响最大，由于末端呋喃环上C8-C9双键易于攻击，黄曲霉毒素含量降低最为显著，霉菌毒素分子被分解成有机酸、醛及酮。AFB2和AFG2中不存在这种双键，其反应性较低，对臭氧化的抵抗力更强。AFB2受食品中臭氧化的影响最小
。不同的毒素对臭氧的敏感性不同，这取决于霉菌毒素中分子的结构排列。
臭氧脱除霉菌毒素的效力也可能取决于其发生的材料基质，并且更容易通过粮粒的一致性来定义。通过臭氧处理使谷物中的霉菌毒素含量达到所需的安全水平对于生产出安全优质的产品至关重要。表
1总结了臭氧处理对谷物各种霉菌毒素的观察结果。除了将含水率视为臭氧处理的关键因素外，在低臭氧浓度下较长的暴露时间而不是在高臭氧浓度下较短的暴露时间也很重要。延长处理时间可能有助于谷物表面更好地暴露于臭氧中，从而改善解毒效果。