超氧化电位水的稳定性及其杀菌效果

陈红运，宋全厚，尹建军，刘秀，侯玉柱

(中国食品发酵工业研究院，北京，100015)

超氧化电位水的稳定性及其杀菌效果

陈红运，宋全厚*，尹建军，刘秀，侯玉柱

(中国食品发酵工业研究院，北京，100015)

研究了不同保存方式、搅拌、温度对超氧化电位水pH、有效氯和氧化还原电位及杀菌效果影响，为超氧化电位水的应用提供依据。结果显示敞口见光、敞口避光、密封见光、密封避光4种保存条件下，随着时间的延长，pH值升高，有效氯和氧化还原电位降低，但密封避光保存至65 d时仍能保持快速杀菌效果。连续搅拌或者加热对超氧化电位水的理化指标影响较小，对杀菌效果无影响。从而确定超氧化电位水密封遮光保存65 d内稳定性好，短时间的搅拌和加热不影响其杀菌效果，超氧化电位水可异地加工使用。

超氧化电位水；稳定性；杀菌效果

酸性氧化电位水以其杀菌力极强，可将大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、副溶血弧菌等快速杀灭，对环境副作用小等优点在医疗卫生、食品加工、餐饮业及农业等得到广泛应用[1-6]。但由于其溶液呈强酸性(pH 2～3)，有效氯主要以氯气形式存在而导致其保存期限较短，一般需要现用现制，并且在使用时，搅拌或加热会导致酸性氧化电位水理化参数的变化进而影响杀菌效果[7-9]。而超氧化电位水其pH呈近中性，有效氯主要以次氯酸形式存在，可延长其保存期限。因此实验研究自行研制的超氧化电位水在不同保存方式(敞口见光、敞口避光、密封见光、密封避光)、搅拌及加热下，对pH、有效氯、氧化还原电位及杀菌效果影响，以期为超氧化电位正确的保存方式、保存期限进而异地加工使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

NaCl、KH2PO4、Na2HPO4·12H2O、Na2S2O3，北京化工厂；营养琼脂、胰蛋白胨、吐温80，北京路桥技术有限责任公司；消毒液有效氯检验试纸，广州达元绿洲食品安全科技股份有限公司。

1.2 试验指示菌

大肠杆菌( CICC10389)，中国工业微生物菌种保藏管理中心；肠炎沙门氏菌(CMCC50041)，中国医学细菌保藏管理中心。

1.3 仪器与设备

超氧化电位水生成器，实验室自行研制；双路pH/ORP控制器，杭州联测自动化技术有限公司；磁力搅拌器，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 超氧化电位水的制备

超氧化电位水是在电解电流40 A、出水流量500 L/h、无隔膜电解槽条件下电解质量分数0.1%的NaCl溶液制备得到。用双路pH/ORP控制器测定其pH值和氧化还原电位(oxidation reduction potential,ORP)，用消毒液有效氯检验试纸测定其有效氯浓度(available chlorine concentration,ACC)。

1.4.2 超氧化电位水的存放方法

将超氧化电位水以棕色满瓶方式分别于敞口见光(不带盖、自然光)、敞口避光(不带盖、阴暗)、密封见光(带盖、自然光)、密封避光(带盖、阴暗)条件下保存65 d，定期测定pH、ACC、ORP，每次测定在5 min内完成，平行测定2次取其平均值。并在第6、11、23、27、35、50、65天时追踪保存后的超氧化电位水对大肠杆菌和沙门氏菌的消毒效果。

1.4.3 搅拌

将超氧化电位水用铝箔纸密封于烧杯中，分别以200、300、400、500 r/min的速率进行磁力搅拌，搅拌温度为25 ℃。每小时测定其理化指标，7 h后检测超氧化电位水的消毒效果。

1.4.4 加热

将超氧化电位水用铝箔纸密封于烧杯中，将其分别加热到30、40、50、60、70、80 ℃，继续维持30 min，然后冷却至室温后测定理化指标并检测超氧化电位水的消毒效果。

1.4.5 悬液定量杀菌实验

将试管斜面保存的大肠杆菌和沙门氏菌接种到营养琼脂平板上，37 ℃培养18～24 h，然后用10 mL胰蛋白胨生理盐水洗下菌苔，经过10倍稀释后得到浓度为1×107～3×108CFU/mL的试验菌悬液。消毒过程参照2002版《消毒技术规范》2.1.1.7.4对大肠杆菌和沙门氏菌进行悬液定量杀菌实验[10]，中和剂为0.8%的硫代硫酸钠+0.5%的吐温80的PBS缓冲液。作用完成后以GB4789.2—2010方法测定样液残留的细菌总数，然后计算灭菌率(对照组平均活菌浓度-试验组平均活菌浓度/对照组平均活菌浓度)或者灭菌对数值(对照组平均活菌浓度的对数值-试验组平均活菌浓度对数值)。

2 结果与分析

2.1 保存方式对超氧化电位水理化指标及杀菌效果影响

敞口见光、敞口避光、密封见光、密封避光保存65 d对超氧化电位水pH、ACC、ORP影响如图1～图3所示。4种保存条件下随着时间的增加，pH整体呈上升趋势，ACC和ORP呈下降趋势。但4种保存方式对pH没有显著差异(P>0.05)，pH变化范围在8.31～8.81。ACC和ORP敞口保存比密封保存下降显著，敞口避光保存第11天时，有效氯由50 mg/L降低到30 mg/L，ORP由760 mV降到743 mV，此时密封避光保存ACC和ORP几乎没有变化。当密封保存时，由见光与避光比较可知，前11天光照对超氧化电位水影响较小，但之后光照加快超氧化电位水的分解。而在保存时间内，密封见光第58天ACC仅为10 mg/L，ORP仍高达681 mV，说明经电解制备的超氧化电位水在低浓度的ACC下就能维持高ORP，这与陈为民研究结果一致[11]。在4种保存方式期限内，比较ACC和ORP可知，密封避光下二者下降速度最慢，即使到第65天时，ACC和ORP分别维持在30 mg/L和711 mV。因此超氧化电位水适宜保存于密封避光环境中。

图1 四种保存方式对超氧化电位水pH影响Fig.1 Effect of 4 kinds of storage methods on the pH of the neutral electrolyzed oxidizing water

图2 四种保存方式对超氧化电位水ACC影响Fig.2 Effect of 4 kinds of storage methods on the ACC of the neutral electrolyzed oxidizing water

图3 四种保存方式对超氧化电位水ORP影响Fig.3 Effect of 4 kinds of storage methods on the ORP of the neutral electrolyzed oxidizing water

超氧化电位水不同保存方式杀菌效果随着时间变化见表1和表2，2002版《消毒技术规范》2.1.1.7.7规定，对细菌繁殖体杀灭对数值≥5，可判定消毒合格。由表可知，敞口见光、敞口避光、密封见光分别保存至第11、11、50天后消毒效果开始下降。而密封遮光保存至第65天时依然保持对大肠杆菌和沙门氏菌的快速消毒效果。因此对超氧化电位水密封避光保存2个月不影响其杀菌能力。

表1 四种保存方式对大肠杆菌消毒效果影响

注：阴性对照菌数为0，杀菌时间为30 s，— 表示没有进行试验。

表2 四种保存方式对肠炎沙门氏菌消毒效果影响

注：阴性对照菌数为0，杀菌时间为30 s，— 表示没有进行试验

2.2 搅拌对超氧化电位水理化指标及杀菌效果影响

不同转速搅拌对超氧化电位水pH、ACC、ORP影响如图4～图6所示。

图4 搅拌对超氧化电位水pH影响Fig.4 Effect of agitation on the pH of the neutral electrolyzed oxidizing water

图5 搅拌对超氧化电位水ACC影响Fig.5 Effect of agitation on the ACC of the neutral electrolyzed oxidizing water

图6 搅拌对超氧化电位水ORP影响Fig.6 Effect of agitation on the ORP of the neutral electrolyzed oxidizing water

在500 r/min范围内，连续搅拌7 h，超氧化电位水的pH无明显变化(P>0.05)，但pH随搅拌速率的提高而呈上升趋势。400 r/min范围内ACC无变化，但500 r/min搅拌6 h后，ACC略微降低，由50 mg/L降低为45 mg/L，这有可能是搅拌速率较快使少量游离的氯气挥发造成。搅拌条件下ORP先略微升高后降低，且搅拌速率越高下降越快，但仍能维持在750 mV以上。由此可见，500 r/min范围搅拌7 h对超氧化电位水的理化特性无显著影响。并且在30 s内，500 r/min范围搅拌7 h后，超氧化电位水可将大肠杆菌和沙门氏菌完全杀灭(见表3)。

表3 搅拌对超氧化电位水杀菌效果影响

注：大肠杆菌和沙门氏菌阳性菌数在1×107～3×108CFU/mL，杀菌时间30 s，阴性对照菌数为0。

2.3 加热对超氧化电位水理化指标及杀菌效果影响

将超氧化电位水分别加热至30、40、50、60、70、80 ℃，达到设定温度后继续维持30 min，然后冷却至室温，理化指标变化如表4。随着温度的升高，pH略微升高，但无明显变化(P>0.05)；加热对ACC影响很小；ORP降低。加热至80 ℃后，ORP由766 mV降至717 mV，但仍维持在高氧化还原电位体系。悬液定量杀菌实验结果显示加热后的超氧化电位水30 s内可将大肠杆菌和肠炎沙门氏菌完全杀灭(见表5)。

表4 加热对超氧化电位水理化指标影响

表5 温度对超氧化电位水杀菌效果影响

注：大肠杆菌和沙门氏菌阳性菌数在1×107～3×108CFU/mL，杀菌时间30s，阴性对照菌数为0。

3 结论

目前对氧化电位水的保存方式研究，多集中在酸性氧化电位水，也没有追踪其对杀菌效果的影响[11-13]，而且酸性氧化电位水由于有效氯以游离氯气为主容易挥发，保质期限较短。任占冬[7]等曾研究搅拌对酸性氧化电位水的理化特性影响，但搅拌时间仅为30 min，也没有研究不同搅拌速率下理化指标及杀菌效果的变化趋势。本研究综合考察了4种存放方式、不同搅拌速率及加热对超氧化电位水理化指标及杀菌效果影响。研究表明密封避光保存下，超氧化电位水能够存放2个月且杀菌效果不变。短时间的搅拌和加热对超氧化电位水的pH、ACC、ORP影响较小且不影响杀菌效果，超氧化电位水适宜异地加工使用。

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Study on stability and germicidal efficacy of neutral electrolyzed oxidizing water

CHEN Hong-yun, SONG Quan-hou*, YIN Jian-jun, LIU Xiu, HOU Yu-zhu

(China National Research Institute of Food & Fermentation Industries, Beijing 100015, China)

The effects of different storage methods, agitation and temperature on the pH, available chlorine concentration, oxidation reduction potential and germicidal efficacy of the neutral electrolyzed oxidizing water were studied, providing theoretical basis for its application. The results showed that during storage of open and lighted, open and dark, closed and lighted, closed and dark conditions, with the increase of time, the pH value increased, the available chlorine concentration and the oxidation reduction potential decreased, but the neutral electrolyzed oxidizing water still maintained a rapid germicidal efficacy for 65 days under closed and dark conditions. The change of physicochemical propertiesand germicidal efficacy was less affected by agitation and temperature. So the neutral electrolyzed oxidizing water could keep stable under closed and dark conditions for 65 days. germicidal efficacy had no change after agitation or heating within a short time. Neutral electrolyzed oxidizing water can be processesd for off-site use.

neutral electrolyzed oxidizing water; stability ;germicidal efficacy

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201705023

硕士研究生(宋全厚教授级高级工程师为通讯作者，E-mail:songgh1962@163.com)。

2016-11-29，改回日期：2016-12-26