臭氧在食品實驗室樣品無害化處理中的應用

劉洪忠 王鵬坤 李長江 肖宗陽 張玲

摘 要：目的：探索臭氧在食品實驗室樣品無害化處理應用。方法：以臭氧發生器制備臭氧，通入密封的樣品處理池，通過臭氧對桶裝水銅綠假單胞菌陽性樣品或培養皿中陽性菌的滅活和脫臭作用，進行樣品的無害化處理。結果：以在樣品檢驗過程中得到經培養呈陽性的微生物，經臭氧處理前后的對比，臭氧處理的陽性微生物達到了滅活和脫臭目的。結論：臭氧進行無害化處理，具有高效率、低成本、無再生有害物質的特點，適用于食品實驗室樣品無害化處理。

關鍵詞：臭氧;無害化處理;微生物

按實驗室認證認可要求，在食品實驗室微生物檢測過程中，微生物陽性樣品必須經無害化處理[1]。目前無害化處理方式常用的以121 ℃高壓15 min進行滅活。食品實驗室大多配備小型滅菌鍋，此方法因容積限制具有批量小，時間長的缺點，樣品無害化處理費時費力，特別在桶裝飲用水銅綠假單胞菌為陽性的處理中更為明顯。焚燒和化學處理次生危害較大而不宜使用。

臭氧是淡藍色氣體，易溶于水，為氧氣溶解度的13倍，強氧化劑，具有廣譜高效的殺菌作用。O3溶于水后會發生兩種反應：一種是直接氧化;另一種是O3分解產生羥基自由基從而引發的鏈反應，此反應產生具有強氧化能力的單原子氧（O），可瞬間分解水中微生物[2-3]。本文是利用臭氧的這一特點進行無害化處理。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

氧氣及氧氣瓶，市售;臭氧發生器，OZ-50Y型，青島中科三氧凈化設備有限公司;碘化鉀、硫酸，天津科密歐化學試劑有限公司。硫代硫酸鈉標準滴定溶液0.1 mol/L，深圳市博林達科技有限公司。結晶紫中性紅膽鹽瓊脂（VRBA）培養基、平板計數瓊脂培養基、孟加拉紅瓊脂培養基、假單胞菌瓊脂基礎（CN）培養基，北京陸橋技術股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 臭氧無害化處理設備的安裝

臭氧無害化處理設備的安裝如圖1所示。

1.2.2 空氣源制取臭氧

空氣源制取臭氧的同時生成氮氧化合物，從而產生有害氣體，純氧制取臭氧濃度高，因此采用氧氣制取[4]。氧氣用硅膠管連接到臭氧發生器上，產生的臭氧通過硅膠管通入待處理桶裝水，進氣管插入至底部并接曝氣頭增加曝氣量，出氣管在液面以上，桶應密封;可連接多個桶，用硅膠管連接到樣品處理池，樣品處理池材料為玻璃或不銹鋼，保證密封;最后通入臭氧分解瓶，排氣管通向室外，在通入分解瓶前加流量調節，以增加臭氧分壓。

臭氧分解瓶內盛1%氫氧化鈉2 L，臭氧在堿性環境中不穩定，快速分解成氧氣[3]，從而減少對室外環境的危害。

1.2.3 臭氧濃度檢測

以碘量法滴定臭氧在水中濃度，其化學反應式：

O3+2KI+H2OO2+I2+2KOH

I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6

取臭氧水溶液100.0 mL于250 mL具塞碘量瓶中，加入200 g/L碘化鉀20 mL混勻，加入（1+5）硫酸溶液5 mL酸化，靜置5 min。以0.010 mol/L的硫代硫酸鈉標準溶液滴定臭氧水至淡黃色，加5 g/L淀粉溶液1 mL，繼續滴定至藍色消失30 s不回藍為終點，去除空白，計算臭氧濃度。

臭氧濃度計算：

式中：XO3為水中臭氧濃度，mg/L;V為消耗硫代硫酸鈉標準溶液體積，mL;c為硫代硫酸鈉標準溶液的物質的量濃度，mol/L;V1為臭氧水的取樣體積，mL;為臭氧反應量與硫代硫酸鈉標準溶液消耗量的定量關系為1︰2;48為臭氧的摩爾質量;1 000為體積轉換系數。

1.2.4 食品實驗室常見陽性微生物的檢驗方法

食品實驗室常見陽性微生物項目的檢驗方法見表1。

2 結果與分析

臭氧的殺菌能力與臭氧濃度、水溫、處理時間高度相關，本文將臭氧濃度控制在5～10 mg/L，水溫15～25 ℃，處理30 min[3-4]。將2個銅綠假單胞菌陽性桶裝飲用水，大腸菌群、菌落總數、霉菌陽性培養皿各2個放入處理池，按無害化處理流程安裝設備后，測量水溫飲用水為16.8 ℃處理池為17.6 ℃，密封各接入點，開啟實驗室通風，啟動系統，控制氧氣流速為500 mL/min，處理30 min。3個樣品各取2個水樣100.0 mL，測試臭氧水濃度。得到臭氧濃度后，取處理后的桶裝飲用水測試銅綠假單胞菌，處理池中樣品混合后取樣測定大腸菌群、菌落總數、霉菌。

2.1 水中臭氧濃度

由表2可知，按碘量法測定的處理桶裝水及處理池中水中臭氧濃度。1號桶中的臭氧濃度含量較高，最高為8.56 mg/L;其次為2號桶，處理池中臭氧含量較低。

2.2 樣品臭氧處理前后數據

表3為臭氧處理前按GB 8538—2016檢測陽性樣品數據，1號桶和2號桶中有少量的銅綠假單胞菌;表4為經通入臭氧使水中臭氧濃度在8.08～8.56 mg/L，處理30 min后，檢測樣品銅綠假單胞菌數據全部為陰性。

2.3 樣品臭氧處理前后陽性微生物數據

表5為取大腸菌群陽性培養皿、菌落總數陽性培養皿、霉菌陽性培養皿的數據;表6為上述培養皿放于處理池中，加水沒過培養皿，經濃度為6.12～6.22 mg/L臭氧處理后，培養皿中取樣分別按GB 4789.3—2016，GB 4789.2—2016，GB 4789.15—2016進行大腸菌群、菌落總數、霉菌檢測，結果全部為陰性。

3 結論

臭氧在水中濃度為5～10 mg/L時，水溫15～25 ℃，處理30 min，即將微生物（大腸菌群、菌落總數、霉菌、銅綠假單胞菌等）殺滅，明顯減輕樣品經培養產生的較強異味。臭氧通過堿性溶液加速分解，對實驗室環境影響很小，處理完成后無再生危害。臭氧能夠高通量無害化處理樣品，適用于食品實驗室微生物陽性樣品的無害化處理。

參考文獻

[1]國家認證認可監督管理委員會.檢驗檢測機構資質認定能力評價食品檢驗機構要求：RB/T 215—2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

[2]魏蘭芬，許激，林軍明.水中臭氧殺菌效果及產生亞硝酸鹽量的檢測[J].中國消毒學雜志，2002（1）：48-50.

[3]方敏，沈月新，方競，等.臭氧水穩定性的研究[J].食品科學，2002，23（9）：39-43.

[4]徐亞軍，劉衡川，谷素英，等.高濃度臭氧水穩定性及殺菌效果的試驗觀察[J].中國消毒學雜志，2007（1）：29-32.

[5]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品安全國家標準 食品微生物學檢驗大腸菌群計數：GB 4789.3—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[6]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數測定：GB 4789.2—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[7]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品安全國家標準 食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數：GB 4789.15—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[8]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品安全國家標準 飲用天然礦泉水檢驗方法：GB 8538—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.