酸性电解水的稳定性研究

敖菲菲，方 祥，陈海强，梁钻好，梁凤雪，黄成龙，余 铭

（1.阳江职业技术学院，广东阳江 529500；2.华南农业大学食品学院，广东广州 510000）

酸性电解水是将食盐或稀盐酸溶液放入电解生成机中，在电场作用下得到的具有杀菌作用的溶液[1-2]。作为一种新型减菌剂，酸性电解水在医疗[3-5]、食品[6-9]、农业[10]、环保[11-12]等领域已经得到了广泛应用。与其他冷杀菌技术，如超高压杀菌技术、脉冲光杀菌技术、臭氧灭菌技术、膜分离技术、紫外线消毒技术等相比，酸性电解水具有操作简便、成本低廉、绿色环保、应用范围广、杀菌效率高等优点[13-16]。

目前，对于酸性电解水杀菌能力应用的研究较多，而对酸性电解水稳定性的研究较少。酸性电解水的稳定性对其杀菌效果具有显著影响，其杀菌活性成分易受制水电流、存放时间、光照、空气及接触介质的影响[17]。另外，其杀菌机理与其pH值、氧化还原电位（Oxidation-reduction potential，ORP） 和有效氯浓度（Available chlorine concentration，ACC）等理化指标相关[18]。制水时电流大小不同，理化指标也随之变化。因此，可以通过控制电流的大小来调控其杀菌效果。研究酸性电解水的稳定性，寻找一种合适的贮藏方式对于酸性电解水的杀菌应用具有基础性意义。探究酸性电解水的稳定性及其最佳贮藏条件，为酸性电解水的应用研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

普通食盐，广东省盐业集团有限公司提供；碘化钾（分析纯），上海泸试实验室器材股份有限公司提供；冰乙酸（分析纯），天津市富宇精细化工有限公司提供。

1.2 仪器与设备

1.3 试验方法

1.3.1 制备开机后不同时间的酸性电解水

CE-7100-02型酸性氧化电位水生成器开机预热0.5 h，配置饱和食盐溶液，放入酸性氧化电位水生成器中，开机制水，固定电流25 A，水流2.0 L/min，每隔2，4，6，8，10，20 min用棕色磨口广口瓶装水，装水时间10 s，装好后立即盖上瓶盖密封，进行5次平行试验。

1.3.2 电解水pH值、氧化还原电位（ORP） 和有效氯（ACC） 的测定

使用PHSJ-3F型pH计直接测定pH值，使用SX-630型笔式ORP计直接测定ORP值，按照QCL501C型水质分析仪的使用说明书测定ACC。

1.3.3 制备不同电流条件下的酸性电解水，测定pH值，ORP，ACC值

CE-7100-02型酸性氧化电位水生成器开机预热0.5 h，配置饱和食盐溶液，放入酸性氧化电位水生成器中，固定水流2.0 L/min，调节电流分别为5，10，15，20，25，30 A，开机制水，10 min后用棕色磨口广口瓶装水，装水时间10 s，装好后立即盖上瓶盖密封，进行9次平行试验。

1.3.4 电解水不同储存条件处理

全新600LT是迈凯伦运动跑车系列的最新车型，汲经典“长尾赛车”和迈凯伦675LT车型的灵感，以性能提升与激情驾驶体验为核心特质，以轻量化为核心设计目标—车重低至1247公斤，3.8升V8双涡轮增压发动机最大输出600马力、620牛·米，别具一格的顶部排气管设计以独特的美学效果在提高辨识度的同时再次减轻了车身重量。

参照董宇[19]的方法略作修改。固定电流25 A，水流2.0 L/min，制备大量电解水，存放于密封避光的容器中，用若干个玻璃瓶分装电解水，分别在室内封口避光、室内封口见光、室内敞口避光、室内敞口见光、室外封口见光、室外封口避光6个条件下保存1个月，或者保存至ORP低于800 mV（好氧微生物存活的最适ORP为200～800 mV，厌氧微生物则为-700～200 mV[20-21]，当ORP低于800 mV后，电解水的杀菌能力下降）。室内见光组一起置于RXZ-280B型人工气候箱中，设置温度25℃，光照强度20%，24 h照射；室内避光组用报纸包裹置于暗室内，环境温度25℃；室外组放置于楼顶露天环境下，平均气温30℃，室外见光组没有进行包裹，室外避光组用报纸和黑色塑料袋进行包裹。每天定时测定其pH值，ORP，ACC值。每个贮藏条件处理进行3个平行试验。

1.3.5 数据处理

试验数据采用SPSS 19.0和Microsoft Excel 2010进行处理。

2 结果与分析

2.1 酸性氧化电位水生成器的开机稳定性

开始制水后不同时间制得的酸性电解水ORP值（a）、ACC（b） 和pH值（c） 的变化见图1。

由图1可知，开机后电解水的ORP值，ACC，pH值一直处于稳定状态，随着制水时间的变化没有显著差异（p＞0.05）。由此可知，开机制水2 min后，由酸性氧化电位水生成器所制备的电解水理化性质很稳定。

图1 开始制水后不同时间制得的酸性电解水ORP值（a）、ACC （b） 和pH值（c） 的变化

2.2 电流对酸性电解水理化性质的影响

不同电流对酸性电解水ORP值（a）、ACC（b）和pH值（c） 的影响见图2。

图2（a） 表示电流对酸性电解水ORP值的影响，随着电流的增加，ORP值呈显著上升趋势（p＜0.05），但是随着电流的持续增加，ORP值上升的趋势逐渐缓和。图2（b）表示电流对酸性电解水ACC的影响，随着电流的增加，ACC也是呈显著上升趋势（p＜0.05），且上升的速率比较均匀。图2（c）表示电流对酸性电解水pH值的影响，随着电流的增加，pH值呈显著下降趋势（p＜0.05），且随着电流的持续增加，下降的趋势逐渐缓和，当电流上升至20 A后，pH值不再发生显著变化。电流对酸性电解水理化性质的影响与田麟[22]的研究结果大体相同。可以通过控制电流的大小来控制酸性电解水的理化指标，制备出对应理化指标的电解水。

2.3 贮藏条件对电解水的影响

2.3.1 贮藏条件对电解水ORP值的影响

不同贮藏条件下电解水的ORP值变化趋势见图3。

室内封口避光条件下，ORP值整体变化不大，贮藏30 d，仅降低1.0%；室外封口避光、室内封口见光、室内敞口见光条件下，ORP值变化趋势相仿，随着时间的推移，ORP值下降的速率逐渐增加，然后骤降，电解水失效。室内敞口避光贮藏电解水的ORP值几乎匀速下降，第2～15天ORP值无显著差异（p＞0.05），第16天ORP值骤降，从885 mV跌至775 mV，下降了12%。室外封口见光贮藏的电解水ORP值下降速率最快，仅2 d就从1 089 mV跌至506 mV，下降了53.5%。

由图3可知，室内封口避光贮藏的电解水ORP值最稳定，贮藏了30 d仍变化不大，是电解水最优贮藏方式，室外封口避光贮藏次之；贮藏19 d，ORP值仅下降3%。室内封口见光能保存12 d，ORP值下降4%；其他贮藏方式贮藏效果不佳。

光照、开口、高温等贮藏条件都会导致电解水ORP值下降，这与学者的研究结论一致[23]，可能是因为电解水中的成分不稳定，见光和高温的情况下会分解；开口会挥发，或者与空气发生反应。

2.3.2 贮藏条件对电解水ACC的影响

不同贮藏条件下电解水的ACC变化趋势见图4。

图2 不同电流对酸性电解水ORP值（a）、ACC（b） 和pH值（c） 的影响

图3 不同贮藏条件下电解水的ORP值变化趋势

图4 不同贮藏条件下电解水的ACC变化趋势

由图4可知，电解水ACC随着贮藏天数的增加而显著降低（p＜0.05）。室内封口避光条件下，ACC下降速率的最慢，贮藏6 d后，ACC开始显著下降（p＜0.05）；贮藏了30 d后，ACC下降到11 mg/L，降低了56%。室外封口避光条件下，ACC下降速率的减慢，贮藏3 d后，ACC开始显著下降（p＜0.05）。其余4种贮藏方法，在贮藏的第2天，ACC就开始显著下降（p＜0.05）。除了室内封口避光外，其他贮藏条件下，ACC均下降到0 mg/L。

由图4可知，ACC稳定性较差，电解水不能长期贮藏，制备出来后应该尽快用完。室内封口避光贮藏效果最好，但是仅能保持ACC 6 d内不发生显著变化（p＞0.05）；室外封口避光贮藏次之，能够贮藏3 d；其他贮藏方法均不能放至第2天。

贮藏时间、光照、贮藏温度、密封情况对电解水的ACC影响效果显著（p＜0.05），这与学者的结论一致[23-25]，可能因为电解水的ACC与HClO浓度相关，HClO极不稳定，可以自发分解。

2.3.3 贮藏条件对电解水pH值的影响

不同贮藏条件下电解水的pH值变化趋势见图5。

由图5可知，不同的贮藏条件对电解水pH值的影响不同。室内、室外封口避光条件下，pH值总体变化不大；室内、室外封口见光条件下，pH值呈显著下降趋势（p＜0.05）；室内敞口避光、见光条件下，pH值先上升，后下降。

封口避光条件下，电解水的pH值稳定性较好，且温度对pH值的影响不明显，这与Tatsumi Y等人[24]的研究结论一致。敞口条件下，pH值先上升、后下降，可能是因为在敞口环境中，电解水中同时存在2种反应：HClO分解产生HCl，以及空气中的CO2融入水中。当HCl挥发的速度大于CO2融入水中的速度时，电解水pH值不断上升；当HCl逐渐挥发殆尽，空气中的CO2仍不断融入水中，pH值开始下降；待二者反应达到平衡，pH值则稳定下来。封口见光条件下，pH值显著下降（p＜0.05），可能是由于光照条件加速了HClO的分解，形成的HCl无法挥发导致。

图5 不同贮藏条件下电解水的pH值变化趋势

3 结论

探究酸性电解水的稳定性及其最佳贮藏条件，得到的结论如下：①开机制水2 min就能得到理化性质稳定的酸性电解水；②电流对酸性电解水的理化性质影响较大；③酸性电解水的最佳储存条件是室内封口避光。