活用亞氯酸鈉清洗殺菌的可能性

在食品行業，清洗和殺菌是保證食品安全的技術之一。在食品生產現場，用得最多的清洗、殺菌劑是次氯酸鈉（NaClO）。NaClO比較安全，反應性高，能快速殺滅很多微生物，并且NaClO還具有清洗作用。但NaClO在有機物多的環境下殺菌效果并不理想，并且對金屬材料和高分子材料有腐蝕性，還會產生三氯甲烷（CHCl3）等有毒化合物。

NaClO帶來的問題大多來自于其“反應性高”的特性，那么，如果采用比NaClO溫和的氧化劑，是否可以解決這些問題呢？亞氯酸鈉（NaClO2）比NaClO分子多一個氧原子，反應性較NaClO溫和，是權威機構認可的食品添加物，可作為殺菌劑、漂白劑使用。若NaClO2既有殺菌效果，又有清洗效果，那么就可以成為不宜使用NaClO時的候補清洗、殺菌劑。本文通過比較NaClO2和NaClO的殺菌特性及清洗特性，證實了NaClO2作為新清洗、殺菌劑的可能性。

1 亞氯酸鈉（NaClO2）的殺菌特性

研究證實，在有機物存在下，NaClO2的殺菌效果比NaClO更好。圖1是NaClO2和NaClO分別對青魚子中大腸菌群的殺菌效果對比。從圖中看到，在6 h的處理時間內，用NaClO處理的大腸菌群數減少不足一個數量級，而用NaClO2處理的大腸菌群數減少超過兩個數量級。其原因在于二者分別與干青魚子的血液及污物反應后濃度降低速度不同，NaClO濃度下降迅速，而NaClO2的濃度下降緩慢。據資料介紹，以美國產干青魚子為例，實施殺菌處理6 h后，其中殘留的NaClO2濃度是83%，而相同時間內NaClO的濃度下降到8%。這說明，NaClO2能在長時間內維持殺菌效果，在有機物存在時殺菌效果優于NaClO。

圖1 NaCIO2與NaCIO對干青魚子的殺菌效果對比

下面，考察在沒有有機物的情況下，NaClO2與NaClO的殺菌效果的差異。

圖2是在沒有有機物的條件下，NaClO2與NaClO對腸炎弧菌的殺菌效果對比。圖2橫軸是藥劑濃度（mg/L）與作用時間（s）的乘積，縱軸是腸炎弧菌存活率（相對于初始菌的存活細菌比例）的對數值。這意味著圖中曲線越向下，殺菌效果越好；pH越低，殺菌效果越好。這方面NaClO2與NaClO是相同的。不過，二者CT值相差高達105，顯然，NaClO2的基本殺菌力遠高于NaClO。

圖2 NaCIO2與NaCIO對腸炎弧菌的殺菌效果對比

2 清洗

在對食品機械裝置實施衛生管理時，作為清洗、殺菌對象的污物和微生物主要存在于食品機械裝置的表面。從食品機械裝置表面去除污物的洗凈力分為化學洗凈力（清洗劑）和物理洗凈力（機械作用力、熱作用力）兩大類（圖3）。清洗是由化學洗凈力和物理洗凈力共同作用完成的。

圖3 洗凈力分類

食品機械裝置的清洗介質是水，它的作用是攜帶污垢一同排出。水的缺點是表面張力高，無法溶解油脂，因此可根據污垢及食品機械裝置的表面特性，加入各種適合的清洗劑成分。

表1是食品機械裝置清洗用清洗劑的構成成分示例。清洗劑分為除去無機物的酸性清洗劑和除去有機物的堿性清洗劑兩大類，在這些酸性成分和堿性成分里面，根據需要必須添加表面活性劑、螯合劑及NaClO。表面活性劑的作用是降低表面張力和提高污垢分散性，螯合劑的作用是抑制表面活性劑機能下降和除去鈣垢，NaClO可促進蛋白質去除。

表1 清洗劑構成成分

2.1 NaClO2與NaClO對蛋白質清洗效果的對比

Takahashi等認為，對于不銹鋼上附著的蛋白質污垢，清洗液在pH＜4或pH＞10的條件下發揮清洗作用。在單獨使用清洗液無效的pH 4～10范圍內，本實驗分別研究了NaClO2與NaClO對不銹鋼上附著的蛋白質污垢的清洗效果。

圖4是清洗溫度40℃下，NaClO2水溶液與NaClO水溶液對不銹鋼上附著的蛋白質污垢的清洗效果（清洗時間2 h）。橫軸是清洗液pH，縱軸是蛋白質的去除率。蛋白質的去除率越高，表示清洗效果越好。清洗液的pH用NaOH或硝酸調整。

圖4 NaCIO2、NaCIO水溶液對不銹鋼上附著的蛋白質污垢的清洗效果

圖4顯示，NaClO從pH 5.5至堿性范圍條件下具有清洗作用。與此相反，NaClO2的清洗作用則是在pH＜6的酸性環境中有效，且效率與其濃度相關。如果用濃度20%的NaClO2水溶液清洗，在pH＜5的條件下，能夠去除95%以上的蛋白質。清洗液的pH越低，從不銹鋼表面脫落的蛋白質分子越低，因此筆者認為，NaClO2的清洗作用主要是由氧化分解作用引起的。該作者還對不銹鋼上附著的微生物細胞的清洗效果做了確認。

2.2 NaClO2與熱并用的清洗效果

因為NaClO2與NaClO的清洗效果來自氧化反應（化學反應），因而清洗的同時加熱可進一步提高清洗效果。圖5是1%的NaClO2水溶液（pH）連續加熱清洗實驗結果。橫軸是清洗時間，縱軸是蛋白質的殘存率。圖5表明曲線越往下，污垢越容易脫落。從40℃開始，隨著清洗溫度升高，與溫度有依存關系的蛋白質脫離更快。顯然，加熱能顯著提高NaClO2的洗凈力。因為NaClO2的殺菌效果也是由氧化反應引起，加熱同時提高了NaClO2的殺菌效果。

圖5 不同時間、溫度下NaCIO2的清洗效果

3 反應副產物

研究證實，NaClO2的氧化反應不會生成氯化物。圖6是用氣相色譜儀對乙醇與NaClO2及NaClO是否能生成CHCl3做的調查。橫軸是pH，縱軸是CHCl3的生成量。NaClO2與乙醇反應不會生成CHCl3，而NaClO與乙醇反應在pH＞8時可以生成CHCl3。竹原淳彥等的研究表明，在某些pH區域，即使表面上不會生成CHCl3，也能生成三氯乙醛（CCl3CHO）等氯化物。因此，上述氯化物可能會導致一些問題的出現，使用NaClO清洗時，必須引起注意。

4 對金屬材料的腐蝕性

圖6 與乙醇反應生成CHCl3的量與pH的關系

為了考察NaClO2與NaClO對金屬材料的腐蝕性，本研究調查了不銹鋼微粒子（SUS316L）進入清洗液的金屬離子溶出量（圖7）。不論哪種情況，結果均表明：pH越低，金屬離子的溶出量就越多，而且NaClO2與NaClO的濃度越高，金屬離子的溶出量就越多。0.02% NaClO水溶液中金屬離子溶出量，與20% NaClO2水溶液中金屬離子溶出量相當。同濃度（1%）的NaClO2與NaClO比較，NaClO2水溶液中的金屬離子溶出量明顯偏低，說明NaClO2對金屬的腐蝕性比NaClO低。

5 結語

本文比較了NaClO2與NaClO的殺菌效果、清洗效果、反應副產物及對金屬材料的腐蝕性，二者的特性對比見表2。

NaClO在酸性pH區域有殺菌效果，在堿性pH區域具有清洗效果；NaClO2在酸性pH區域兼具清洗和殺菌效果。用NaClO2清洗不僅不會生成氯化物，而且從不銹鋼溶出的金屬離子的量也大大低于NaClO清洗。

圖7 清洗液中金屬離子溶出量

表2 NaClO2與NaClO的特性對比

由此看來，考慮到腐蝕性和反應副產物問題，NaClO的使用受到限制。這種情況下NaClO2不失為一種NaClO的替代清洗、殺菌劑。