微酸性电解水的研究与应用展望

梁永娅 余晓青

摘 要：微酸性电解水pH值在5.0～6.5 之间，呈微酸性，对绝大多数细菌以及病毒都有显著杀菌效果，且对人体无害。该文结合笔者实验研究综述了微酸性电解水在食品加工及保鲜、医疗以及农业领域等方面的研究现状与应用前景。

关键词：消毒剂 微酸性电解水 应用

中图分类号：TS201.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-03

消毒剂的使用目的是消除或抑制微生物的污染，它的作用原理是破坏细胞膜、阻断细菌摄取食物和废物排泄以及钝化其关键酶。理想的消毒剂应具有杀菌谱广、性能稳定、不易受各种物理化学因素影响、对消毒的物品无腐蚀性、消毒后无残留、价格低廉、运输方便、可大量生产供应等特质。目前市场上使用的化学消毒剂主要有过氧乙酸、含氯消毒剂、二氧化氯、臭氧、乙醇和新洁尔灭等，这些消毒剂都不能完全符合理想消毒剂的要求。最近的研究表明，新型消毒水微酸性电解水具有杀菌能力强、杀菌范围广、无污染、无残留、安全、可靠、对人体无毒无害、不刺激皮肤、制取方便、价格低廉等特点。酸性电解水（AEW）是含电解质的水连续通过特定电解槽电解后，取得的具有氧化能力的酸性水，也被称为酸化电位水[1]或电解氧化水[2]。由于生产装和被电解液的不同，可生成不同种类的酸性电解水，主要分为强酸性电解水和微酸性电解水。2002年日本将强酸性电解水和微酸性电解水又以次氯酸水的名字被指定成为食品添加剂（杀菌剂）[3]。

1 微酸性电解水简介

1.1 生产原理

目前将食盐、盐酸等含有氯离子的溶液予以电解，以生成含有HClO的电解水的方法己有多种公开和应用。但是，已知HClO在单体的状态下存在时呈现最强的杀菌效果，不过该杀菌效果要依赖于液体的pH值的平衡关系，在碱性条件时会成为几乎没有杀菌力的ClO-，在pH值为4以下的酸性时会成为氯气并在短时间内逸散。因此，为了要使杀菌力稳定的HClO存在，必须将pH值维持在5.0～6.5左右。而微酸性电解水（slightly acidic electrolyzed water，SLAEW）的pH值就能维持在5.0～6.5之间，它是在一室型即无隔膜电解槽里通过2 V左右的直流电压电解浓度为2%～6%的稀盐酸生成的无色透明非粘性液体。在电解槽阳极生成氯气和H+，其中H+溶于水使水的pH值为5.0～6.5；氯气与水反应生成盐酸和次氯酸（HClO）使水中有效氯浓度达到10～30 mg/L；阴极只生成氢气[4]。SLAEW的安全性值得肯定，在日本已经应用于食品杀菌。另外，SLAEW的pH值为5.0～6.5，接近中性，对运输和储存的材料要求不高，所以便于推广应用。

1.2 消毒机制

SLAEW中的有效氯为HClO，HClO进一步分解形成新生态氧[O]。新生态氧的具有极强的氧化性，使细菌和病毒的蛋白质变性，从而使病源微生物致死。次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，可渗透入菌（病毒）体内与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等发生氧化反应，从而导致病原微生物死亡[5]。

1.3 SLAEW的特点

随着酸性电解水的频繁使用，人们发现现行的酸性电解水尤其是强酸性电解水存在着以下几个主要问题：现有的强酸性电解水生产设备效率低，设备制造和生产运行成本高；其强酸性（pH值<2.7），对金属设备有一定的腐蚀性，限制了其在畜禽养殖中的推广应用；强酸性电解水物理化学性质不稳定，还原速度快，不利于存储[5-7]。许多研究表明，微酸性电解水具有如下特点[8]：现有的SLAEW生成装置可连续作业，生成过程中的产物随空气蒸发不易在环境中残留，对环境无污染；除了生成有杀菌效果的有效氯外，不再产生氧或臭氧以及不会生成氯的高次氧化物如HCIO2、HCIO3、HCIO4等产物，溶解氧、臭氧和氯氧化物等副产物的浓度较低，绿色环保；以稀盐酸和自来水为原料，成本相对比较低廉；生成的微酸性电解水为无色透明非粘性液体，含有HClO。无味或是略有氯臭，其pH值接近7，所以它对人体无危害，对物体几乎没有腐蚀性。另外，微酸性电解水作用后发生氧化还原反应生成水，由于原料中不含盐，使用后即使干燥也不会有盐的浓缩和结晶。SLAEW见光易氧化分解，密闭遮光式的环境下放置40 d之后，有效氯浓度是最初值的78%，所以需要在阴冷密闭的情况下保存[8]。

2 微酸性电解水的应用

2.1 SLAEW对微生物的灭菌作用

在实际应用中，微酸性电解水在预防甲型H1N1流感病毒方面有独特的功效[9]。Masaaki等[10]的试验调查了SLAEW（有效氯浓度20 mg/L，pH值6.0）对微生物的杀灭作用，其结果表明，SLAEW对各种细菌繁殖体、流感病毒在短时间内（30 s～1 min）就有杀菌效果；对细菌芽孢在20cc时达到检验出现的指标以下所需要的时间分别为：有效氯浓度100 mg/L的次氯酸钠溶液需要15 min，而SLAEW仅需要5 min。在肠炎沙门菌杀灭试验中，3种温度（4 ℃，20 ℃和45 ℃）条件下，有效氯含量4 mg/L的SLAEW作用2 min对肠炎沙门菌的杀灭率就能达到100%[11]。我们在用SLAEW对水果（番茄、提子、香蕉）的保鲜效果的研究中发现，SLAEW对易导致水果腐烂的霉菌、细菌有明显的杀伤力，经SLAEW处理过的水果的保存天数有所提高。

2.2 SLAEW在食品领域的作用

食品安全问题是当今世界的一个热点话题，2009年在上海举行了“微酸性电解水在食品产业中应用专题研讨会”，中外专家一致肯定了微酸性电解水高效、安全、环保的优良特性，希望这一技术尽快在国内推广应用[9]。在实际应用中，消毒待食用的新鲜蔬菜和谷类，与以往常用的次氯酸钠相比，微酸性电解水的杀菌效果更高，同时克服了次氯酸钠用于食品消毒残留氯高、用后处理困难、生成有害物质三氯甲烷的缺点[12-13]。Park 等[14] 研究表明，低浓度有效氯的微酸性或中性电解水可有效抑制微生物活性。Abadias等[15]、Guentzel等[16]、Maribel Abadias（2008）[17] 对微酸性电解水应用于鲜切蔬菜的杀菌有一定研究，结果表明微酸性水能有效抑制或杀灭鲜切果蔬表面的病原性微生物，且抑制效果高于强酸性电解水。关于酸性电解水对于果蔬的贮藏保鲜研究，也有一定的报道。经微酸性电解水处理过的水果，其表面的微生物总数及霉菌、酵母菌的数量能得到有效地控制，在相同温度条件下贮藏均能很好的保持其硬度和可溶性固形物含量，降低腐烂率和褐变指数，达到保鲜的效果[18]。

2.3 SLAEW在医疗领域的应用

医院从来都是多种病原菌的集中场所，其细菌含量高，菌种复杂，明显区别于其它公共场所[19]。医院未经消毒地面或空气都是细菌传播的主要媒介，在41种主要的传染病中，以空气作为媒介传播的就有14种[20]。目前国内医院的消毒手段主要还是紫外线灯和乙酸加热熏蒸法，但是利用紫外线灯消毒会产生辐射，消毒后空气中留有怪味，并且只能在没人的时候进行；而乙酸加热熏蒸法刺激性很大，消毒后留有有酸味，同样缺点明显[21]。如在临床工作中，常用500 mg/L或1000mg/L的消毒灵液（三氯异氰尿酸泡腾速溶片）擦拭治疗台面进行消毒，但消毒灵液有较强的氯味、轻度腐蚀性、对环境有一定污染以及对人体咽喉部和眼黏膜有一定的刺激性[4]。我们使用微酸性电解水对学校医院的房间细菌数进行了杀菌效果追踪，对于医院地面的杀菌情况来看：自来水的杀菌率为89.5%，微酸性电解水的杀菌率为95.7%。在医院空气中：紫外线灯的杀菌率为42.2%，微酸性电解水的杀菌率为50.2%。由其实验数据可得出微酸性电解水在医疗领域有很好的应用前景，它本身的微酸性和几乎没有刺激性气味，也有利于医务人员的职业防护[8]。

2.4 SLAEW在农业领域的应用

日本《中部经济新闻》报道，日本农家将微酸性电解水用于一些农作物的防病，如甘蓝菜、葡萄等。给无农药栽培植物杀菌，通过移动式喷雾装置喷洒，超微细水珠能到达蔬菜叶面及后部的各个部分，可有效防止病菌产生。试验当年的春季和夏季蔬菜的防病及收获成绩，进一步验证了防除菌效果。在大棚入口处设置微酸性电解水的喷水装置，确认对操作人员有除菌的效果。该技术不仅用于农作物生产，还能用来预防养鸡场的禽流感等。研究表明，与化学消毒剂（强力消毒灵粉和聚维酮碘）相比，微酸性电解水（pH值6.25～6.63、ORP 887-924 mV和ACC 300 mg/L）对猪舍带体喷雾消毒或局部喷洒消毒均具有更好的杀菌效果，对墙面、地面和圈栏的杀菌率达到91.4%～100%。也可用于进出猪场的人员、车辆等的无害化消毒，确保生猪生产的健康环境要求。

2.5 SLAEW在保鲜领域的应用

我们自2009年以来与日本东京大学协作对微酸性电解水开展实际应用效果的研究，除对学校医院地面及空气中杀菌效果进行了实验研究外，食堂餐具的除菌率比普通洗碗机高50.6%，杀菌效果可达96.8%；对超市上市易腐烂的韭菜、菠菜、蕃茄等蔬菜，香蕉、提子、荔枝、草莓等水果，太阳花、康乃磬、百合和玫瑰保鲜效果比未经处理的多2～3 d；对玉米、菠菜、大麦、豌豆等种子表面有很好的消毒杀菌效果，而且对种子发芽也均有良好的促进生长作用。

3 结语

近年，日本由于机能水研究振兴财团（厚生劳动省管辖）、日本机能水学会、企业协议会等的共同合作，在酸性电解水研究方面取得了持续的研究进展[3]。相对于强酸性电解水，微酸性电解水具有运输方便、对储存装置的要求不高、无残留等特点，可以直接用于医院的设备的消毒以及医务人员的职业防护，在食品安全方面以及农业方面，微酸性电解水也有很高的环保效益和经济效益。微酸性电解水的学术交流也异常活跃，如2009年在上海举行的“微酸性电解水在食品产业中应用专题研讨会”，来自中国、日本、美国等微酸性电解水领域知名专家学者以及食品、产业界专家学者作主题和专题演讲交流，共同研讨微酸性电解水在食品产业中的应用。微酸性电解水因其他类似产品无可替代的高效、安全、环保的优良特性，在国际以及国内许多相关领域具有广泛的推广和应用价值。

参考文献

[1] 清水义信.酸化电位水の杀病毒、杀菌效能[J].齿科ジャ一ナル，1994，4（1）：145.

[2] 黄吉诚.电解氧化水的杀菌效果观察[J].中国食品卫生杂志，1998，10（6）：12.

[3] 堀田国元，郭永明，译.酸性电解水的基础、应用及发展动向[J].中国护理管理，2008，8（4）：7-11.

[4] 孙芳艳.微酸性电解水的临床应用与进展[J].上海护理，2011，11（2）：66-69.

[5] 掘田国元.强酸性电解水的杀菌机理及应用[J]，食品的开发，1998，10：5-7.

[6] 岩汉朗.酸性电解水的杀菌效果使用法检讨[J].环境感染，1996（11）：193.

[7] 李博，李里特，辰巳英三，等.电生功能水水灾豆腐生产工艺上的应用[J].中国粮油学报，2001，16（4）：59-61.

[8] Kiyoshi S，Teiichi N，Sadayuki K，et a1.The physical properties of slightly acidic electrolyzed water prepared with hydrochloric acid as a raw material[J].Journal of Antibacterial and Antifungal Agents（Japan），2005，33（2）：55-62.

[9] 阮莉珠.微酸性电解水，保障食品安全[N].上海科技报，2009-05-20.

[10] Masaaki O，Yasuko K，Shunji D，et a1.Microbicidal effect of slightly acidic electrolyzed water[J].J Antibact Antifung Agents，2006，34（1）：31.

[11] Cao W，Zhu ZW，Shi ZX，et a1.Efficiency of slighfly acidic electro-lyzed water for inactivation of Salmonella enteritidis and its contaminatedshell eggs[J].Int J Food Microbiol，2009，130（2）：88-93.

[12] Koide S，Takeda J，Shi J，et a1.Disinfection eficacy of slightly acidic electrolyzed water on fresh cut cabbage[J].Food Control，2009，20（3）：294-297.

[13] Issa-Zacharia A，Kamitani Y，Miwa N，et a1.Application of slightly acidic electrolyzed water as a potential non-thermal food sanitizer for decontamination of flesh ready to eat vegetables and sprouts[J].Food Control，2011，22（34）：601-607.

[14] PARK H，HUNG Y C，BRACKETT R E.Antimicrobial effect of electrolyzed water for inactivating campylobacter jejuni during poultry washing[J].International Journal of Food Microbiology，2002，72：77-83.

[15] ABADIAS M，USALL J.Efficacy of neutral electrolyzed water（NEW）for reducing microbial contamination onminimally processed vegetables[J].International Journal of Food Microbiology，2008，123：151-158.

[16] GUENTZEL J L，LAM K L，CALLANM A，et al.Reduction of bacteria on spinach，lettuce，and surfaces in food service areas using neutral electrolyzed oxidizing water[J].J Food Microbiology，2007，25：36-41.

[17] Maribel Abadias，Josep Usall.Efficacy of neutral electrolyzed water（NEW）for reducing microbial contamination on minimally-processed vegetables[J].International Journal of Food Microbiology，2008，123：151-158.

[18] 李华贞.酸性电解水对果蔬杀菌及保鲜效果的研究[J].现代食品科技，2011，27（3）：361-365.

[19] 龚泰石.强酸性电解水的消毒研究进展[J].解放军预防医学杂志，2001，19（5）：388-390.

[20] 陈永红.微酸性电解水研制日用化学工业[J].预防医学杂志，2003，7（3）：18-20.

[21] 高启耀.微酸性电解水及其应用[J].旺旺集团杂志，2009，6（11）：7-12.