食品工業中常用消毒劑的分析與應用

齊建軍 孫紅霞 趙建利

（北京洛娃日化有限公司，北京，101300）

近年來，為促進食品安全的發展，解決食品安全事件頻發的問題，我國各級政府越來越重視食品安全保障工作，嚴格把控餐飲企業的食品衛生安全，防止食品安全問題影響到個人、企業、社會乃至國家的健康發展。

在食品生產和加工過程中容易滋生微生物，一旦條件合適，微生物將大面積繁殖，所以殺菌消毒是食品加工過程中的重要環節。對操作人員、加工環境、機械設備以及工器具的消毒，更是食品加工過程中必須要進行的步驟之一。隨著我國消毒技術的迅速發展，目前應用于食品加工過程的消毒劑多種多樣。本文針對食品加工過程中使用的消毒劑進行了分析，以便于食品加工企業進行選擇和應用。

1 食品加工過程中常用的消毒劑

在食品加工過程中使用消毒劑對加工工具和設備的物體表面進行消毒，要求消毒劑具有有效使用濃度低、作用速度快、性質穩定、且易溶于水、無殘留等優勢，而且可在較低溫度下應用。常用的消毒劑主要有含氯消毒劑、過氧化物類消毒劑、臭氧水、電解水、季銨鹽類消毒劑。

1.1 含氯消毒劑

含氯消毒劑主要是含次氯酸鈉、次氯酸、二氧化氯等有效成分的消毒劑，其具有高效、廣譜殺菌、無毒的優勢，因此最早被應用于食品加工過程中。與其他消毒劑相比，其作用濃度低，氧化分解產物為水、氯化鈉、揮發性氣體等無毒物質。雖然含氯消毒劑具有一系列優點，但其也具有刺激性、不穩定性和腐蝕性等缺點。不可接觸皮膚、口鼻，需要戴手套、口罩、在通風環境下配制和使用。化學性質不穩定，降解比較快，保質期不長，購買時請注意有效期。同時消毒效果易受有機物的影響，對金屬物品表面可造成損傷。

食品工業在使用穩定性二氧化氯消毒液前需對原液進行酸化，使得二氧化氯游離。有關資料顯示，二氧化氯活化后在1 mg/L時即具有較強的消毒效果。酸化應優先選擇緩沖能力較強的有機酸，建議使用檸檬酸，其具有低腐蝕性和良好的緩沖性能。穩定性二氧化氯溶液活化后使得二氧化氯游離，具有強氧化性，分解速度快，應在使用前檢測，做到現配現用，保證二氧化氯的有效作用濃度。二氧化氯消毒液的穩定劑一般為碳酸鈉、過碳酸鈉等，在酸性溶液中極不穩定，能很快分解成氧和氯化鈉等物質。二氧化氯水溶液基本沒有氯產生，反應過程中釋放出的新生態氧含量遠大于次氯酸量，所以也可以歸屬為過氧化物類消毒劑[1]。二氧化氯消毒液對碳鋼有一定的腐蝕作用，對鋁和不銹鋼有輕度的氧化作用。高濃度二氧化氯溶液不宜長時間作用于不銹鋼表面，避免其中含有的氯離子破壞其表面的鈍化膜而造成腐蝕，引起微生物污染。

1.2 過氧化物類消毒劑

過氧化物類消毒劑主要指過氧化氫和過氧乙酸溶液。在食品加工過程中使用過氧化物進行殺菌，由于其氧化能力極強，可以利用活性氧破壞微生物體內的原生質，從而達到殺滅微生物和消毒滅菌的目的。具有廣譜、高效、長效的殺菌特點，在完成殺菌過程之后，分解為氧氣和水，不會產生有毒殘留物，無需用水沖洗，對環境無污染，是一種環保型消毒劑。

過氧化氫也叫雙氧水，食品級雙氧水在食品消毒殺菌中的應用日益廣泛。雙氧水在較低溫度和較高純度時，比較穩定。當雙氧水加熱到150℃或更高時，便會發生猛烈的爆炸性分解。在較低溫度下，雙氧水可以比較平穩地分解成水和氧氣。介質的酸堿度對雙氧水的穩定性有很大的影響。在酸性條件下，雙氧水的性質十分穩定，發生氧化反應速度較慢；在堿性介質中，雙氧水很不穩定，分解速度很快。因此，在堿性環境中，通過加熱方式，可以完全消除過量的雙氧水。雙氧水應貯存在陰涼、通風、干燥的庫房中，避免陽光直射；嚴禁與堿、金屬及金屬化合物、易燃品混存；容器應加蓋并保持排氣狀態，以保持容器內雙氧水的純度，防止污染同時安全釋放可能產生的氣體；雙氧水在良好的貯存和運輸條件下，在一年之內，其濃度下降值不會超過原來濃度的3%[2]。

過氧乙酸主要由冰乙酸與過氧化氫反應而成，過氧乙酸消毒液易沖洗且分解產物僅有醋酸、水與氧氣，在食品工業應用中殘留物對食品安全無毒。過氧乙酸屬于強氧化性消毒劑，對不銹鋼、玻璃、PET、PVC 等材料兼容性較好，但對普通鋁制品有較強腐蝕性，對銅有輕微腐蝕性。過氧乙酸對食品加工設備的腐蝕性比含氯消毒劑要低，特別在加熱情況下，含氯消毒劑對不銹鋼有嚴重的腐蝕性，而過氧乙酸對不銹鋼設備無腐蝕。過氧乙酸作為高水平消毒劑，在濃度300 mg/L下作用1 min對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等常見的致病菌微生物的殺滅對數值＞5；在濃度1000 mg/L下作用5 min對枯草桿菌黑色變種芽孢的殺滅對數值＞5[3]。在濃度相同時，延長作用時間或溫度升高殺菌效果增強。普通過氧乙酸消毒液不含或含有極少的表面活性劑，因此，不能利用泡沫覆蓋的方式進行消毒，這種不產生泡沫的性質有利于噴淋消毒后的沖洗。

1.3 臭氧水消毒

由于臭氧具有高效、廣譜、無殘留等特性，在食品工業及其相關領域的應用也有著非常廣闊的市場。在標準壓力和溫度(STP)下，臭氧的溶解度比氧氣大13倍。臭氧在水中的溶解度隨溫度的降低、壓力的升高而增大。在實際生產條件下，保證臭氧濃度為10 mg/L，氣、水接觸時間5～10 min，氣、水混合接觸良好的情況下即可達到殺菌要求。臭氧很不穩定，在大氣中半衰期為50 min(常溫)，在蒸餾水中的半衰期為20 min (20℃)，在含有雜質的水溶液中可迅速分解。臭氧在水中分解產生非常活潑、具有強氧化能力的[O]、[OH]，通過氧化作用破壞微生物膜的結構從而起到殺菌消毒的作用[4]。

臭氧水的殺菌消毒是微生物菌體既與溶解于水中的臭氧直接反應，又與臭氧分解產生的羥基自由基[OH]反應，由于羥基自由基[OH]具有極強的氧化性，因此臭氧水的殺菌速度很快。臭氧用于食品加工車間的環境消毒效果很好，并可去除車間異味。臭氧水可用于肉食加工車間、廚房操作間的殺菌、脫臭、除味及食品原料的脫色和漂白。同時還可用于食品加工從業人員的衛生消毒，臭氧水在殺菌消毒的同時不僅不會對人的皮膚有傷害，而且能夠起到護膚作用。

1.4 電解水消毒

氧化電解水是一種具低pH、高氧化還原電位以及含一定有效氯的新型機能水。主要通過電解水生成裝置電解含電解質的水獲得。因其生成方式的不同可分為強酸性電解水、弱酸性電解水、強堿性電解水及弱堿性電解水。其中，強酸性電解水具有強酸性和高氧化還原電位，作為殺菌劑應用時殺菌效果顯著，并且具有殺菌譜廣、迅速，使用方便、成本低，對人體無毒副作用、腐蝕性小、環境友好的特點。

酸性氧化電解水pH值在2.3～2.7之間；有效氯質量濃度約為50 mg/L；氧化還原電位（ORP）在＋1100 mV以上。接觸空氣、光線、有機物或加溫至50℃以上可逐漸還原成為普通水，無殘留，對環境污染小、對人體無害，屬實際無毒物，對皮膚無明顯刺激。通過特殊鉑金鈦合金電極，在帶有滲透隔膜的電解槽中將經過濾、軟化的自來水和一定比例的氯化鈉混合后在含有離子交換膜的電解槽中電解。其中，在陽極一側生成酸性氧化電解水，在陰極一側生成堿性氧化電位水。由于離子交換膜將電解槽的陽極與陰極分開，使鹽水通過電解解離成H+和OH-，隨著進一步的反應，在陽極生成次氯酸（HClO和ClO2），從而得到酸性氧化電解水。

酸性氧化電解水中的有效氯是殺滅病原微生物的最主要因素。其pH范圍為2.3～2.7、ORP范圍為＋1100 mV，大大超過了微生物的生存環境，同時加以有效氯質量濃度為50 mg/L的作用，使得酸性氧化電解水的滅菌效果更加安全有效。通過低pH值，高氧化還原電位和有效氯的共同作用，破壞微生物的生存環境，增強細胞膜的通透性，導致細胞腫脹，內部代謝酶被破壞，微生物迅速死亡，達到消毒殺菌的作用。對手的滅菌效果實驗，強酸性氧化電解水滅菌效果與常用消毒劑酒精相同；弱酸性氧化電解水滅菌效果稍差于強酸性離子水，但殺滅率遠高于肥皂。對餐具、食品加工用具進行滅菌效果實驗，發現餐具在酸性氧化電解水中浸泡3 min后，各種餐具的細菌殺滅率均大于90%；選擇模擬食品加工操作間作為實驗對象，用酸性氧化電解水對密閉空間內的空氣噴霧1 min后，測得空氣中下菌落數為5個/皿，而對照為56個/皿。空氣中下落菌數大幅度減少，空氣質量由原來的普通空氣變為清潔空氣[5]。

1.5 季銨鹽類消毒劑

季銨鹽類消毒劑被廣泛應用于家居、醫院、食品工業、水處理等行業，季銨鹽消毒殺菌劑具有高效、低毒、不易受pH值變化的影響、持續時間長的特點，且對黏液層有較強的剝離作用，化學性能穩定，分散及緩蝕作用較好，還具有滅藻、絮凝等特點。季銨鹽類殺菌劑發展到現在衍生了七代產品，第一代殺菌劑苯扎氯/溴銨（潔爾滅/新潔爾滅）；第二代為第一代的衍生品；第三代殺菌劑為雙長鏈季銨鹽（雙癸基二甲基氯化銨DDAC）；第四代殺菌劑為第一、三代的復合物；第五代殺菌劑為雙子季銨鹽；第六代殺菌劑為聚季銨鹽；第七代殺菌劑為三、六代復合物。由于單一的季銨鹽殺菌劑在某些使用環境下殺菌效果會受到限制，且長期單獨使用會產生耐藥性，研究人員發現復配型的季銨鹽協同作用會具有更優異的廣譜殺菌效果，并別具優點，如延長殺菌周期、擴大抗菌譜和抗菌范圍、降低使用濃度、防止細菌產生抗藥性等[6]。季銨鹽作為陽離子表面活性劑，具有殺菌作用，可以復配非離子型表面活性劑、洗滌助劑等制成清潔消毒劑，對食品加工工具和設備清洗的同時進行消毒，可以節約時間，簡化工序。

殼聚糖季銨鹽（HTCC）具有安全、無毒的特點，被廣泛應用于食品工業中作為食品的保鮮劑、食品的添加劑及食品的防腐劑等。殼聚糖是來自自然界中的唯一陽離子多糖，可通過甲殼素脫乙酰化得到，甲殼素是一種天然生物高分子聚合物，廣泛存在于許多低等動物，特別是節肢動物，如蝦蟹殼、魷魚軟骨、蟋蟀、蛆、蛹等昆蟲的甲皮中以及菌、藻等細胞壁中。殼聚糖季銨鹽是殼聚糖極其重要的一類衍生物，具有無毒、抗菌活性高和適用范圍廣的特點，是一類較為理想抗菌材料。殼聚糖分子鏈上含有大量的羥基和氨基，正是由于游離氨基的存在使得殼聚糖易溶于弱的有機酸中，殼聚糖溶于弱的有機酸之后就會形成具有一定黏度的透明溶液，將此溶液涂布在食品的表面上能夠形成一層透明的殼聚糖薄膜，從而起到對食品的保鮮作用。殼聚糖季銨鹽在很廣的pH范圍內均具有水溶性且其成膜性強于殼聚糖，因此殼聚糖季銨鹽對食品保鮮具有更好的效果[7]。

2 食品加工過程中消毒的討論

食品行業里的清洗通常使用清水或清洗劑。水是最常用的清洗劑之一，廣泛應用于食品清洗。把水加熱的同時使用外力攪拌以及噴射洗滌等方法進行輔助，是提高水清潔能力的重要手段。含氯消毒劑在食品接觸面的消毒和生產用水消毒方面應用廣泛。表面活性劑也是清洗消毒的重要試劑，而且清洗效果比水要好，但是因清洗后會有少量的表面活性劑殘留，因此廣泛應用于食品生產以及生產經營場所的清潔。由于堿水脫脂洗滌能力極強，所以一般機械設備、管道的洗滌都用適當濃度的堿水溶液，其可在清洗的同時，適當地加熱溶液再輔以噴射洗滌的方式，使洗滌效果更好。

食品工業在原輔料、生產環境和產品中面臨著各種病源微生物，如細菌、病毒等，需要采取各種殺菌消毒方法進行控制，以保證食品安全。目前食品工業上使用的多為消毒劑或者臭氧水，要求無毒性、且無殘留毒物質。殺菌消毒是食品加工過程中必不可少的步驟。隨著食品工業的發展出現了很多的消毒方式，可以根據食品加工工藝和工廠硬件及自身條件或資金等因素來選擇合適的方式。在生產過程中要按照制定的殺菌消毒計劃的要求，對加工過程或產品進行殺菌消毒，做好相關記錄，并定期進行驗證，以確保實現對微生物或致病菌的控制。殺菌消毒應向無污染、無殘留、高效無損傷的方向發展。