電解水與電解水技術的研究進展

杜明潤 李信 肖偉 徐軍 嚴潔

電解水又稱電解離子水或氧化電位水，一般是利用電解槽將NaCl溶液或者K2CO3溶液在消耗微量電能的條件下進行電解，并用隔膜分離而生成的酸性電解水和堿性電解水的總稱。在生產過程中可以通過電解NaCl溶液得到含次氯酸分子的酸性電解水，通過電解K2CO3溶液得到含鉀離子的堿性電解水。

酸性電解水中主要含有氫離子、次氯酸、溶解氧，其pH值可以達到1.5左右，而堿性電解水中主要含有鉀離子、氫氧根離子并富含氧離子，其pH值可以達到13.5左右。強酸性電解水和強堿性電解水均具有很好的殺菌效果，但一般認為酸性電解水的殺菌效果優于堿性電解水。酸性電解水被廣泛應用于家庭、醫院、飯店、食品加工廠、農業生產、養殖場的浸泡、清洗、消毒和殺菌，以及作物病害的防治[1～5]。在農業方面，堿性電解水主要被用于作物病害的預防與促進作物生長等方面。因為殺菌效果好、制備成本較低、對人體無害等優點，電解水在農業上具有很好的綜合作用效果，因此其在日本、歐美等眾多國家得到廣泛應用，在中國也正在進行大面積的推廣。

1 電解水的發展史

電解水可以直接以市政自來水為基礎水源，自來水在通過電解水機電解過程中被功能化。電解水行業面市至今,已在歐、美、日、韓、臺和東南亞等地得到了極大發展，目前非常普及。以日本為例，日本是電解水機的發源地，也是目前發展最好的國家，家用普及率高達40%以上。

日本在1931年根據長壽地區的水質特點，研制出了世界上第一臺電解水機。隨后電解水機陸續傳入韓國、美國等國家。我國在20世紀90年代開始涉足電解水領域，發展相對滯后，特別是在電解水農業技術方面沒有形成較為成熟的體系。現今電解水行業在我國已迅速發展，受到越來越多的消費者認可，已成為了21世紀的黃金產業，特別是近幾年來，江油市微生物應用技術研究院和西南科技大學相關科研團隊共同努力，大力推進了電解水農業技術的發展，已經形成了完善的電解水農業技術體系，并在實踐中得到了成功的應用檢驗。

2 電解水殺菌技術

目前主要的殺菌技術包括物理殺菌和化學殺菌。其中物理殺菌可分為加熱殺菌和非加熱殺菌[6～8]。加熱殺菌一般可分為間接加熱、蒸汽直接加熱、紅外線加熱、微波加熱等；非加熱殺菌有紫外線、臭氧、超高壓、超音波、輻射、氣體、電解水等。化學殺菌一般是指利用化學殺菌劑進行殺菌，農業上用到的化學殺菌劑包括保護性殺菌劑和內吸性殺菌劑。在諸多殺菌技術中，電解水殺菌成本低、設備簡單、可還原為普通水、無排放要求、殺菌效果顯著且殘效性低，因此，電解水在醫療衛生、食品加工、農業生產三大領域都具有廣闊的發展前景。

2.1 電解水在醫療衛生方面的應用

酸性電解水具有較好的殺菌效果且對皮膚無明顯腐蝕作用，可用于空氣消毒，臨床物體表面消毒，內鏡消毒[9，10]，口腔醫療[11，12]，醫務人員手及皮膚消毒[13]，創面及炎癥治療等[14，15]。 強酸性電解水可通過擦洗、噴灑等方式滅殺敷料、被服、衣鞋及醫院墻壁和地面表面的微生物，并表現出一定的漂白與脫色作用。皮膚方面其對腳癬、帶狀皰疹、濕疹、皮炎、褥瘡等皮膚科疾病有一定的殺菌、預防感染及治療作用。另外還可加快傷口創面愈合、對胃潰瘍有輔助療效。

2.2 電解水在食品加工方面的應用

酸性電解水含有高濃度的氫離子、次氯酸、溶解氧，和低pH值，具有良好的殺菌效果，殺菌作用機理表現出綜合性，因此可以作為一種較理想的綠色環保的蔬菜殺菌劑。對于常見的食物病原菌金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌，酸性電解水可在短時間內將其完全殺滅，對可引起嚴重食物中毒的副溶血性弧菌和嗜鹽弧菌，微酸性電解水在30 s內即可將其殺滅。在密閉遮光的情況下，酸性電解水可以較長時間維持有效氯含量，可作為食品加工業管道不使用時的封存液，也可以用于一些材料的長時間浸泡消毒[16～19]。 強酸性電解水可用于食品加工機械的清洗與消毒；殺滅蔬菜水果上的致病菌，分解蔬菜水果上的農藥，用于蔬菜水果的保鮮；在餐館、飯店、賓館，可用于餐具、衛生潔具等的消毒。江油市微生物技術應用研究院和西南科技大學聯合研發團隊也正在完善利用電解水對水廠等生產車間與相關設備的殺菌技術。

2.3 電解水在農業生產方面的應用

世界上有很多電解水生產設備，但用于農業的電解水設備目前還比較少。電解水農業技術在日本發展得較為成熟，也有大面積的實際應用。在國內，電解水設備以及配套技術的開發主要集中在江油市微生物技術應用研究院和西南科技大學等少數幾個單位。江油市微生物技術應用研究院和西南科技大學聯合研制的電解水設備實現了以NaCl溶液進行電解，生產出pH值在1.5左右的強酸性電解水，以K2CO3溶液進行電解，生產出pH值在13.5左右的強堿性電解水。

強酸性電解水和強堿性電解水均具有很好的殺菌效果，強酸性電解水的殺菌效果可達99%以上，優于強堿性電解水。從理論上講，強酸性電解水和強堿性電解水都可以用于植物病害的防治，但在實際的大田應用過程中，一般將強堿性電解水稀釋20～25倍后噴施，用于病害的預防和促進作物生長；將強酸性電解水稀釋5～10倍后噴施，用于病害的防治。酸性電解水可以有效地抑制有害菌的生長，不僅可以用于農作物的病害防治，也可以作為養殖過程中禽畜飼料的添加劑或者殺菌劑進行使用。用酸性電解水拌料喂羊，可有效地防治各種腸道病的發生，單獨飼喂，也能達到防病治病的目的。與此同時，電解水還能有效地降解農殘，利用電解水浸泡蔬菜以及噴施電解水均能有效地降低農產品上化學農藥的殘留量。電解水還可以用于土壤pH值的調控，種子的處理，可提高種子的萌芽率和促進幼苗的生長發育等。近期江油市微生物技術應用研究院和西南科技大學聯合研發團隊正在研究施用電解水對栽培土壤中微生物結構以及對作物吸收積累重金屬等的影響。研發團隊相關研究成功后將進一步豐富電解水農業技術，為電解水農業技術在全國的推廣打下堅實的基礎。

3 總結

由于電解水具有制備成本低、殺菌快、殺菌范圍廣、不產生耐藥性、易于分解、對環境無害、無需勾兌、使用方便等優點，電解水已被廣泛地應用在醫療衛生、食品加工和農業生產中。現今因為農藥的不當施用，農產品的安全問題越來越受到社會的重視。在一定程度上減少或者完全取代農藥的施用是從根本上解決農產品的安全問題及農用耕地污染的重要措施。而電解水本身的性質決定了其應用在農業生產過程中不會對環境產生污染，是無毒無害無污染的綠色產品，因具有殺菌、促長、預防病蟲害的作用，可部分或全部取締農藥，所以電解水的重要性在農業中顯得更加突出。

[1]李信，徐軍，嚴潔，等.電解水農業技術的開發推廣與應用[J].長江蔬菜，2018（6）：32-33.

[2]李新武．酸性氧化電位水研究及在醫療領域的應用[J].中國護理管理，2008（4）：12-17.

[3]黃吉城，鄧峰，嚴紀文，等.電解氧化水的殺菌效果及其在食品生產和食具消毒中的應用研究[J].廣東衛生防疫，2001（2）：8-10．

[4]曹薇，張春玲，李保明.噴灑微酸性電解液對蕎麥芽菜生長的影響[J].農業工程學報，2012，28（9）：159-164.

[5]朱玉嬋，任占冬，劉曄，等.氧化電解液殺菌特性及其對肉品殺菌作用 [J].化 工 學 報 ，2009，60 （10）：2 583-2 589.

[6]李里特.現代食品殺菌技術的原理與特點[J].食品與機械，1992（6）：19-22.

[7]段欣，薛文通，張惠.高壓靜電場處理在食品中的應用研究進展 [J].食品工業科技，2008（10）：291-294.

[8]張穩嬋.光波輻射在食品加工中的應用[J].運城學院學報，2003（3）：51-52.

[9]Spinzi G,Rampoldi A,Ferlin L,et al.Endoscopic disinection:comparison between electrolyzed acid water and 2%glutaraldehyde [J].Gastrointestinal Endosc,2004,59(5):118.

[10]Middleton A M,Chadwick M V,Sanderson J L,et al.Comparison of a solution of super-oxidized water(Sterilox)with glutaraldehyde for the disinfection of bronchoscopes,contaminated [J].J Hosp Infect,2000,45(4):278-282.

[11]宋玉琦，畢良佳，石連仲，等.氧化電位水對口腔器械消毒效果的探討[J].中華醫院感染學雜志，2007，17（1）：55-57.

[12]Martin M V,Gallagher M A.An investigation ofthe efficacy of super-oxidised(Optident/Sterilox)water for thedisinection of dental unit water lines[J].Br Dent J,2005,198(6):353-354,347.

[13]李愛萍，楊彬，董非，等.洗必泰與酸性氧化電位水應用皮膚、手消毒性能評價 [J].中國衛生檢驗雜志，2006，16（3）：348-349.

[14]Kubota A,Nose K,Yonekura T,et al.Effect of electrolyzed strong acid water on peritoneal irrigation of experimental perforated peritonitis[J].Surg Today,2009,39(6):514-517.

[15]Jiang R S,Wu S H,Liang K L,et al. Antibacterial effect of electrolysed acid wateron the nasal discharge from patients with chronic rhinosinusitis[J].Eur J Clin Microbiol Infect Dis,2010,29(5):551-554.

[16]Koide S,Takeda J,Shi J,et al.Disinfection efficacy ofslightly acidic electrolyzed water on fresh cut cabbage [J]. Food Control,2009,20(3):294-297.

[17]Issa-Zacharia A,Kamitani Y,Miwa N,et al.Application of slightly acidic electrolyzed water as a potential non-thermal food sanitizer for decontamination of fresh ready-to-eatvegetables and sprouts[J].Food Control,2011,22(3-4):601-607.

[18]Issa-Zacharia A,Kamitani Y,Morita K,et al.Sanitization potency of slightly acidic electrolyzed water against purecultures ofEscherichia coliand Staphylococcusaureus,incomparison with thatofother food sanitizers[J].Food Control,2010,21(5):740-745.

[19]Quan Y,Choi D K,Chung D,et al.Evaluation of bactericidal activity of weakly acidic electrolyzed water(WAEW)againstVibrio vulnificus andVibrio parahaemolyticus[J].Int J Food Microbiol,2010,136(3):255-260.