新型杀菌剂_中性氧化电位水的应用_郭立芸

1 材料与方法
图 1 氧化电位水的电解原理示意图 Fig. 1 Work functional picture of electrolyzed oxidizing water
氧化电位水 是 一 种 安 全 的 杀 菌 剂［2］，但 由 于 早 期的氧化电位水制备大多呈酸性，一定程度会造成碳 钢、铜和铝的金属腐蚀［3 － 4］，且低 pH 值还会使人在 接触和使用过程中容易产生恐惧和不适的心理，影响 了在食品行业中推广使用。中性氧化电位水（ neutral electrolyzed oxidizing water，NEOW ） 也 是 以 食 盐 （ NaCl） 溶液为电解液，但是经过发生器电解自动调 节 pH 值成中性，阳极产生的氧化电位高达 900 ± 100 mV，可以击穿细胞壁，混合的氧化基团（ ClO2 ，Cl2 O， Cl － ，ClO，HClO，O2 ，O3 ，H2 O2 ，OH － ） 均为较强的氧
104 2013 Vol. 39 No. 11 （ Total 311）
1. 2 主要仪器设备 中性氧化电位水专用设备系统，北京爱泉科技发
展有限公司 NADES； 有效氯检测仪，上海洪富仪器仪 表有限公司； OＲP 电位测定仪，上海康仪仪器有限公 司； 分光光度计，Unico（ 上海） 仪器有限公司； 生化培 养箱，上海一恒科技有限公司； 无菌三角瓶、广口瓶、 试管、接种环、无菌培养皿等。 1. 3 实验方法 1. 3. 1 中性氧化电位水的稳定性验证
生产与科研经验
Ｒ = 8. 76 × 107 × （ m － mt － mk ） S×t×d
式中，Ｒ 为腐蚀速率，mm / a； m 为实验前金属片质 量，g； mt为试验后金属片质量，g； mk为化学处理去除腐 蚀产物样片失重值，g，试验中未进行化学清除处理者， 计算时在公式中删去 mk值； S 为金属片的表面积总值， cm2 ； t 为实验时间，h； d 为金属材料密度，kg / m3 。 1. 3. 4 中性氧化电位水的微生物杀灭效果评估
2013 年第 39 卷第 11 期（ 总第 311 期） 105
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
表 1 不同浓度的中性氧化电位水在不同存放条件下有效氯和 OＲP 变化 Table 1 The changes of available chlorine and OＲP of different concentrationNEOW under different storage contidions
第一作者： 硕士，高级工程师。 收稿日期： 2013 － 09 － 21，改回日期： 2013 － 10 － 15
1. 1 材料 杀菌剂： 中性氧化电位水、过氧乙酸、二氧化氯、
双氧 水。 实 验 指 示 菌： 大 肠 埃 希 氏 菌 CICC21524 （ E. coli） 、短 乳 杆 菌 （ L. brevis ） 、金 黄 色 葡 萄 球 菌 ATCC6538 （ Staphylococcus aureus ） 、肠 炎 沙 门 氏 菌 ATCC14028 （ Salmonella enteritidis ） 、 黑 曲 霉 CICC40613（ Aspergillus niger ） 、野 生 酵 母 CICC31572 （ Saccharomyces） ，均为燕京集团科研中心保藏。
配制不同啤酒污染菌野生酵母（ S． cerevisiae） 、短 乳杆菌（ L． brevis） 、大肠杆菌（ E． coli） 、金黄色葡萄球 菌（ S． aureus） 、肠炎沙门氏菌（ S． enteritidis） 、黑曲霉 （ A． niger） 以及其混合细菌和混合真菌的菌悬液，浓度 控制在 2 × （ 106 ～ 107 ） CFU / mL。取上述菌悬液 1 mL， 分别加入中性氧化电位水、双氧水、过氧乙酸、二氧化 氯 4 种不同的杀菌剂 9mL 进行杀菌，设定时间后，取 1mL 菌液进行 10 倍连续稀释，稀释至 10 －6 进行平板计 数，计数杀菌后的菌含量，并计算杀菌率［8］。
对不 同 浓 度 （ 100% 、10% 、2% ） 中 性 氧 化 电 位 水，在不同条件下存放（ A 密闭、避光、阴凉； B 敞口、 见光、室温） ； 跟踪检测有效氯和氧化还原电位，关注 其衰减趋势。
有效氯的测定： 取 10mL 待测电解液，置于 10mL 的试剂瓶中，加入仪器配套试剂片混合摇匀，于有效 氯检测仪上读取数据。
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
新型杀菌剂———中性氧化电位水的应用
郭立芸1，2 ，梁云1，2 ，侯红霞1，2 ，林智平1，2
1（ 北京燕京啤酒集团公司技术中心，北京，101300） 2 （ 燕京啤酒酿造技术北京市重点实验室，北京，101300）
摘 要 为评估新型杀菌剂———中性氧化电位水的应用性能，对其稳定性、安全性进行了研究，并与过氧乙酸、 二氧化氯、双氧水对比分析了中性氧化电位水对金属腐蚀性的影响和其杀菌性能。结果表明，中性氧化电位水 在密闭、避光条件下稳定性良好； 浓度为 0. 5% ～ 5% 的中性氧化电位水对啤酒老化无显著影响，对啤酒风味无安 全隐患； 浓度低于 5% 的中性氧化电位水对铜、铝、不锈钢 （ 304 和 316） 、碳钢涂层 T541 基本无腐蚀，浓度为 1. 5% 的中性氧化电位水可有效杀灭 2 × （ 106 ～ 107 ） CFU / mL 的单一污染菌和混合菌。 关键词 氧化还原电位，有效氯，稳定性，安全性评价，腐蚀性，杀菌性能
氧化还原电位的测定： 接通电源，按 ON / OFF 启 动仪器，按 MODE 键置入 mV 档，将电极插入待测电 解液中，待“ＲEADY”显示稳定后，仪器显示的数值即 为该溶液氧化还原电位值。 1. 3. 2 中性氧化电位水安全性评价研究： 对啤酒风 的味影响
在灌装前添加浓度为 0% （ 脱氧水） 、0. 5% 、2% 、 5% 中性氧化电位水杀菌剂 5 mL /500 mL（ 相当于总 容量的 1% ） ，灌装后啤酒分别自然存放，50℃ 培养箱 强制 老 化。 啤 酒 存 放 19d 时 用 硫 代 巴 比 妥 酸 法 （ TBA） 检测啤酒中的老化物质［5］； 啤 酒 存 放 7、14、 30d 时，进行感官品评［6］。实验组与对照组平行 3 次 测定平均值，采用 minitab 软件，在显著性水平 P = 0. 05 下进行数据统计与分析，从理化指标和感官品 评考察中性氧化电位水对啤酒老化风味的影响。 1. 3. 3 中性氧化电位水对金属腐蚀性的实验
865
16
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153
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ห้องสมุดไป่ตู้
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0. 74
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因此可以认 为，在 密 闭、避 光、阴 凉 条 件 下，中 性氧化电位水 的 有 效 氯 和 OＲP 基 本 保 持 稳 定，在 敞口、见光、室 温 条 件 下 呈 逐 步 衰 减 趋 势。 因 此， 要保证中性 氧 化 电 位 水 的 杀 菌 效 果，应 提 供 适 宜 的储存条件使中性氧化电位水的有效氯和 OＲP 保 持稳定。 2. 2 中性氧化电位水安全性评价实验结果与分析
培养基（ 北京陆桥技术有限责任公司生产） ： 马 铃薯琼脂培养基、牛肉膏蛋白胨培养基，MＲS 琼脂培 养基。
金 属 片： 铜 （ 密 度 为 8. 90 g / cm3 ） 、铝 （ 密 度 为 2. 702 g / cm3 ） 、不锈钢 304 （ 密度为 7. 93 g / cm3 ） 、不 锈钢 316 密度为（ 7. 98 g / cm3 ） 、碳钢（ 7. 8 g / cm3 ） + T541 涂层。
（ mg·L －1 ） mV （ mg·L －1 ） mV
23
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200
865
23
831
201
901
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22
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197
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19
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196
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25
887
184
892
浓度 2%
有效氯/ OＲP/
（ mg·L －1 ） mV
由表 1 可知，存放条件 A 下，中性氧化电位水有 效氯衰减较慢，检测时间内，2% 、10% 和 100% 浓度 的有效氯含量基本未见衰减； 存放条件 B 下，不同浓 度的中性氧化电位水有效氯衰减较快，10d 后衰减率 均高于 90% 。
存放条件 A 下，不同浓度的中性氧化电位水的 OＲP 初期稍有变化，但不规则，后期（ 6d） 基本平衡在 850 ～ 900 mV，存放条件 B 下，不同浓度的中性氧化 电位水初期的 OＲP 基本平稳，后期（ 6d） 呈缓慢下降 的趋势。
参照卫生部 2008 版的《消毒技术规范》2. 4-消毒 剂对金属腐蚀性的测定［7］。配制杀菌剂： 中性氧化 电位 水 浓 度 为 1% 、3% 和 5% ，过 氧 乙 酸 浓 度 为 0. 1% 、0. 4% 和 1% ，二氧化氯浓度为 1mg / L、2mg / L 和 3. 5mg / L，双氧水浓度为 0. 1% 、0. 3% 和 1% ，分别 标记装于带磨口盖的广口玻璃瓶中。将金属片（ 已 称重） 浸没于各种浓度的杀菌剂中，浸泡 96h 后将样 品置 50℃ 烘干 1h 称重，并对 T541 涂层进行跟踪，观 察浸泡后的样品生锈情况。计算腐蚀速率，同时用软 水浸泡实验做实验对照。
本文为评估中性氧化电位水的应用性能，通过跟 踪检测不同浓度的中性氧化电位水在不同存放条件 下的有效氯和氧化还原电位（ OＲP） ，确定其稳定性。 通过硫代巴比妥酸法（ TBA） 、感官品评法确定它对啤 酒老化风 味 的 影 响，进 行 安 全 性 评 价。 并 与 过 氧 乙 酸、二氧化氯、双氧水对比分析中性氧化电位水对金 属腐蚀性和啤酒污染菌杀灭效果的影响，为在酿造车 间中使用中性氧化电位水杀菌提供指导。
2 结果与讨论
2. 1 中性氧化电位水的稳定性验证实验与分析 氧化还原电位是用来反应水溶液所有物质反映
出来的宏观氧化-还原性，氧化还原电位越高，氧化性 越强，电位越低，氧化性越弱。杀菌剂中的有效氯含 量，不是指氯的含量，而是指杀菌剂的氧化能力相当 于多少氯的氧化能力。即以一定量的杀菌剂与酸作 用，在反应完成时，其氧化能力相当于多少重量的氯 气的氧化能力。因此，有效氯含量能反映杀菌剂氧化 能力的大小。有效含氯含量愈高，杀菌剂的杀菌能力 愈强，反之，杀菌能力就弱。因此杀菌剂的氧化还原 电位和有效氯是反映该杀菌剂杀菌能力的重要指标。 通过跟踪检测不同条件不同浓度的中性氧化电位水 的有效氯和 OＲP 的衰减趋势来验证其杀菌效力，检 测结果见表 1。
时间 /d
0 1 2 3 4 5 6 7 10
浓度 2%
有效氯/ OＲP/
（ mg·L －1 ） mV
6. 73
787
6. 47
820
6. 17
830
6. 85
835
6. 73
846
6. 5
854
6. 85
864
6. 80
870
6. 86
884
A： 密闭、避光、阴凉
浓度 10%
浓度 100%
有效氯/ OＲP/ 有效氯/ OＲP/
氧化电位水产生于 20 世纪 80 年代后半期的日 本，是含有一定量氧化性物质具有特殊功能的水，它 是在离子膜电解槽中通过电解稀食盐水（ 质量分数 为 0. 05% ） 获得，具有杀菌广谱、迅速、强力、持续等 特点，可杀灭多种细菌［1］。其电解示意图见图 1。
化剂，有效氯浓度达到 180 ～ 300 mg / L，可以破坏单细 胞微生物的生存环境，二者协同作用下改变细胞膜电 位，增加细胞膜的通透性，导致细胞膨胀破裂和细胞内 代谢酶及其核酸，从而达到杀灭微生物的目的。
6. 73
787
4. 23
763
3. 6
745
2. 95
738
2. 19
715
1. 54
703
1. 18
691
0. 32
597
0. 02
376
B： 敞口、见光、室温
浓度 10%
浓度 100%
有效氯/ OＲP/ 有效氯/ OＲP/
（ mg·L －1 ） mV （ mg·L －1 ） mV
22
828
200