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臭氧能氧化分解細菌、病毒內部氧化葡萄糖所的葡萄糖氧化酶，并直接與細菌、病毒發生作用，氧化并穿透其細胞壁，破壞其細胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物，使細菌、病毒的新陳代謝和繁殖過程遭到破壞，而奪取細菌病毒的生命。同時還可以滲透細胞膜組織、侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖，使細胞發生通透性畸變，導致細胞溶解性死亡，并將死亡菌體內的遺傳基因、寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、支原體及熱源（內毒素）等溶解死亡。綜觀無菌技術對微生物作用的原理可分為型、殺菌和溶菌型三種。臭氧滅菌消毒屬于溶菌型劑體，可以達到“、地消滅物體內部所有微生物的目的”，不僅這樣而且它的作用是瞬間完成的。
食品行業應用臭氧的目的有兩個方面：一是殺滅微生物－殺菌消毒；二是氧化分解有機或無機物污染氣味－除臭凈化 。兩方面的應用基礎均依賴于O3的強氧化性能和不穩定易分解的特性 。臭氧去除異味性能。依靠其氧化性能可快速分解產生臭味及其他氣味的有機或無機物質。臭味的主要成分是胺R3N、硫化氫H2S、甲硫醇CH3SH等。臭氧對其氧化分解，生成物沒有氣味。
臭氧與消毒劑比較： 臭氧作為廣譜無殘余污染的氣體消毒劑比食品行業常用的消毒劑（如過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛、二氧化硫）等具有特殊的性臭氧會自行分解為氧氣，不產生殘余污染，消毒后不需通風換氣。常規消毒均需通風換氣或化學中和，麻煩而又降低消毒效果。
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