臭氧微泡技术高效去除鸡肉和鱼肉中恩诺沙星与氯霉素残留的机制及应用研究

为解决肉类中抗生素残留引发的食品安全和耐药性风险，中国农业大学研究人员创新性地采用臭氧微泡(OFB)技术，系统评估了其对鸡肉和鱼肉中恩诺沙星(ENR)和氯霉素(CAP)的同步去除效果。研究发现溶解臭氧(0.07 mg/L)产生的羟基自由基(4.15-4.53 μmol/L/min)能有效降解抗生素，在优化条件下对鱼肉ENR去除率达81%，且不影响蛋白质结构和肌肉组织。该研究为肌肉食品安全生产提供了新型非热力处理方案。

　　

随着全球人口突破97亿的预期临近，肉类作为人类主要蛋白质来源的需求持续增长，但抗生素滥用导致的残留问题日益严峻。欧盟国家禽肉中检出3/20样本含恩诺沙星，中国24省4591份鸡肉样本抗生素检出率高达20.47%，而水产品中甚至检出禁用抗生素氯霉素。这些残留不仅威胁消费者健康，更会加速耐药菌株进化，世界卫生组织已将其列为21世纪重大公共卫生挑战。

中国农业大学应用化学系农药创新研究中心的研究团队在《LWT》发表突破性研究，首次将臭氧微泡(Ozone Fine Bubbles, OFB)技术应用于肌肉食品抗生素去除。该技术通过产生600-900 μm微泡提升臭氧溶解度，在封闭系统中维持0.07 mg/L溶解臭氧和4.15-4.53 μmol/L/min羟基自由基(?OH)浓度，建立了一套兼顾高效性与安全性的处理方案。

研究采用活体饲喂法构建抗生素污染模型，通过高速摄像和H₃BO₃-KI比色法量化系统参数，结合单因素实验优化处理条件。利用HPLC-MS/MS解析降解路径，3D-EES监测分子结构变化，并通过BCA法和HE染色评估肉质影响。

3.1 微泡系统特性

高速摄像显示61%微泡直径集中在600-900 μm，封闭系统臭氧浓度达0.070 mg/L，?OH产量稳定在4.15-4.53 μmol/L/min。空间分布检测证实臭氧浓度在不同位置差异小于5%，保障处理均匀性。

3.2 处理条件优化

pH 7.6时抗生素去除效率最高，因该条件下?OH产量与化合物解离状态达到最佳平衡。8L水处理鸡肉时ENR和CAP去除率分别为20%和33%，而4L处理鱼肉时提升至81%和48%。研究首次发现提高水硬度至0.342 g/L CaCO₃可使鸡肉ENR去除率提升至48%，但因健康风险未推荐采用。

3.3 降解机制解析

MS鉴定出ENR经7步降解(E1-E7)，包括哌嗪环氧化断裂和环丙基脱除；CAP则通过酰胺水解和C-Cl键断裂生成C1-C7产物。3D-EES显示处理12分钟后ENR芳香环特征峰(A区)完全消失，CAP的B区荧光强度保留较多，与MS结果相互印证。

3.4 肉质安全性验证

蛋白质含量检测显示OFB处理组与对照组无显著差异(P>0.05)，鸡肉(44.18 vs 47.36 g/kg)、鱼肉(42.25 vs 46.36 g/kg)。HE染色证实肌纤维束结构完整，细胞边界清晰，与常规水洗组相当，表明处理过程未破坏肌肉超微结构。

该研究开创性地将OFB技术应用于肉类抗生素去除领域，通过多模态分析证实其能同步实现物理洗脱和化学降解。特别在鱼肉处理中81%的ENR去除率显著优于现有技术，且12分钟短时处理保障了产业化可行性。研究建立的pH-水量协同优化模型为不同基质处理提供标准化方案，而降解路径的阐明为评估产物毒性奠定基础。作为首个兼顾效率与食品品质的研究，为构建"从农场到餐桌"的抗生素管控体系提供了关键技术支撑，对实现联合国可持续发展目标中"负责任的消费和生产"具有重要实践意义。