微酸性电解水的研究与应用展望
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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。 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（slightlyacidic electrolyzedwater，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2V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10～30mg/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]。 1.3SLAEW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HCIO 2、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40d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 2.1SLAEW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20mg/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（30s～1min）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mg/L的次氯酸钠溶液需要 15min，而SLAEW仅需要5min。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 4mg/L的SLAEW作用2min对肠炎沙 门菌的杀灭率就能达到％[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。 2.2SLAEW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，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 作者简介：丁林贤（—）.男，汉，浙江义乌，浙江师范大学，教授，博士.研究方向：环境保护、生物技术、环境微生物学。 梁永娅（—），女，侗族，贵州铜仁，浙江师范大学，本科学生，研究方向：环境科学。 余晓青（—），女，汉，浙江慈溪，浙江师范大学，本科学生，研究方向：环境科学。 KurahashiMidori（—），女，日本，日本东京大学生物生产工学研究中心，教授，博士，研究方向为生物资源与生物技术。 DOI:10./j.cnki.-x..34. 科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald28 科技创新导报 NO.34 ScienceandTechnologyInnovationHerald 创新技术 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]、MaribelAbadias （）[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]。 2.3SLAEW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]。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mg/L或0mg/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， 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]。 2.4SLAEW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-mV和 ACCmg/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%～%。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。 2.5SLAEW在保鲜领域的应用 我们自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，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2～3d；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，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。 赞赏 |
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