微酸性電解水實驗室微生物殺滅效果研究

段弘揚，王佳奇，沈 瑾，張 偉，孫惠惠，張流波，班海群

(中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所消毒與感染控制中心，北京 100021)

近年來，酸性氧化電位水作為一種消毒劑在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域被越來越廣泛的研究和應(yīng)用[1-2]，并且制定了相應(yīng)的安全與衛(wèi)生標準[3]。同時，與酸性氧化電位水生成器原理、功能相似的微酸性電解水生成器也已上市多年，不但應(yīng)用于食品消毒，還用于環(huán)境和物體表面、瓜果蔬菜、手、皮膚、黏膜等消毒[4-6]。微酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water，SAEW)是將軟化水中加入低濃度鹽酸和/或氯化鈉，在有隔膜或無隔膜電解槽中電解后，生成的以次氯酸為主要殺菌成分的酸性水溶液[7]。SAEW為無色透明液體，呈輕微氯味，pH值在5.0～6.5之間。SAEW于20世紀90年代末在日本首先研發(fā)，其殺菌機制在于次氯酸，次氯酸能損傷細胞膜，導致細胞內(nèi)的蛋白酶、RNA和DNA無法發(fā)揮正常的生化活性，致微生物死亡[8]。作為一種比酸性氧化電位水更環(huán)保、更安全的消毒劑，SAEW在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的進一步研究應(yīng)用值得關(guān)注。然而，在國內(nèi)標準中沒有統(tǒng)一的SAEW管理規(guī)范和衛(wèi)生技術(shù)要求，無法有效地指導其生產(chǎn)、經(jīng)營、使用和監(jiān)管。為更好地了解SAEW殺菌能力，為相關(guān)衛(wèi)生標準的制訂提供科學支撐，本研究選用某次氯酸水發(fā)生器產(chǎn)生的SAEW，進行理化指標、實驗室微生物殺滅效果研究，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗菌株 金黃色葡萄球菌ATCC 6538、大腸埃希菌8099、白假絲酵母菌ATCC 10231、銅綠假單胞菌ATCC 15442、枯草桿菌黑色變種芽孢ATCC 9372，購自中國普通微生物菌種保藏管理中心。

1.1.2 消毒劑 試驗用SAEW由某品牌次氯酸水發(fā)生器制備。

1.1.3 試驗試劑 中和劑(含0.1%硫代硫酸鈉、0.1%吐溫的生理鹽水)、磷酸鹽緩沖液(0.03 mol/L，pH7.2)、牛血清白蛋白(BSA)、胰蛋白胨大豆瓊脂培養(yǎng)基、沙氏培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基等。

1.2 試驗方法

1.2.1 有效氯含量的測定 試驗前取現(xiàn)制某品牌SAEW，按照《消毒技術(shù)規(guī)范》(2002年版)中有效氯含量的測定方法進行檢測[9]，試驗時按不同有效氯含量100、80、60、40 mg/L依次分為A、B、C、D組。

1.2.2 菌懸液的制備 取金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、白假絲酵母菌24 h新鮮培養(yǎng)物和制備好的枯草桿菌黑色變種芽孢，用磷酸鹽緩沖液配制成試驗用菌懸液。

1.2.3 懸液定量殺菌試驗 試驗用SAEW均為現(xiàn)制現(xiàn)用，待產(chǎn)生的SAEW中有效成分處于穩(wěn)定狀態(tài)時，用250 mL磨口三角瓶接取滿瓶后，蓋好瓶蓋，置(20±1)℃水浴。試驗用菌懸液分別加入3% BSA和0.3% BSA備用。按照《酸性電解水生成器衛(wèi)生要求》(GB 28234—2020)附錄A進行試驗[3]。試驗重復(fù)3次，計算各組殺滅對數(shù)值。

1.2.4 評價標準 《酸性電解水生成器衛(wèi)生要求》(GB 28234—2020)中規(guī)定：試驗用細菌繁殖體和枯草桿菌黑色變種芽孢菌懸液菌量為(2.0～9.0)×109CFU/mL，白假絲酵母菌懸液菌量為(2.0～9.0)×108CFU/mL，SAEW對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、枯草桿菌黑色變種芽孢殺滅對數(shù)值≥5.00，對白假絲酵母菌殺滅對數(shù)值≥4.00，可判定為消毒合格。

2 結(jié)果

2.1 對細菌繁殖體、真菌的殺滅效果 次氯酸水發(fā)生器現(xiàn)制現(xiàn)用的SAEW，經(jīng)檢測A、B、C和D組有效氯含量分別為101～118、73.6～82.9、54.7～64.5、34.3～41.4 mg/L，在試驗菌懸液BSA濃度分別為3.0%、0.3%時，分別作用1.0、3.0、5.0、10.0 min，對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌的平均殺滅對數(shù)值均>5.00，對白假絲酵母菌的平均殺滅對數(shù)值均>4.00。試驗陰性對照均無菌生長，陽性對照金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌的菌量為(2.2～4.5)×107CFU/mL，大腸埃希菌的菌量為(2.1～4.5)×107CFU/mL，白假絲酵母菌的菌量為(1.0～4.4)×106CFU/mL。

2.2 對枯草桿菌黑色變種芽孢的殺滅效果 SAEW僅在有效氯含量為101～118 mg/L，牛血清白蛋白濃度為0.3%時，分別作用5.0、10.0、30.0 min，對枯草桿菌黑色變種芽孢的平均殺滅對數(shù)值均>5.00。見表1。

表1 某SAEW對枯草桿菌黑色變種芽孢的殺滅效果

3 討論

探索安全、有效和快速的消毒措施一直是消毒領(lǐng)域的研究熱點。目前國際上公認的理想消毒劑的標準包括：殺菌譜廣，作用迅速；性能穩(wěn)定，便于儲存和運輸；無毒、無味、無刺激，無致畸、致癌、致突變作用；易溶于水，不著色，易去除，不污染環(huán)境，作用濃度低，使用方便等。隨著多年的研究和實踐，酸性氧化電位水以其殺菌譜廣、迅速、使用方便、成本低的特點逐步得到應(yīng)用。而與其生成原理、功能相似的SAEW，其生成過程除生成有殺菌效果的有效氯外，不再產(chǎn)生氧氣或臭氧，原料中可不含鹽，使用后干燥也不會出現(xiàn)鹽的濃縮結(jié)晶，另外其微酸性的特點決定對人體的危害更小，對物體幾乎無腐蝕性。

SAEW生成原理是將適量低濃度的稀鹽酸和/或氯化鈉水溶液加入到有隔膜或無隔膜式電解槽內(nèi)，通過電解，在陽極生成氯氣和H+，H+溶于水使水呈酸性，pH值為5.0～6.5，氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸(HClO)，陰極只生成氫氣。與酸性氧化電位水相比，其不產(chǎn)生臭氧等副產(chǎn)物，pH值接近于7，對物體幾乎無腐蝕性；并且以稀鹽酸為原料，成本較低，生成產(chǎn)物隨空氣蒸發(fā)不易于在環(huán)境中殘留，更加安全環(huán)保，目前已逐步應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域[10]。SAEW對黃瓜表面的自然菌及大腸埃希菌殺菌效果顯著，30次消毒試驗后的平均殺滅對數(shù)值分別達到2.18、3.08[11]，是一種比較理想的食品消毒劑。我國于2011年頒布了關(guān)于酸性氧化電位水的國家安全與衛(wèi)生標準，對于規(guī)范酸性氧化電位水生成器的使用起到了重要作用。然而，與其生成、功能相似的SAEW仍未進行條款規(guī)定，亟待開展大量相關(guān)研究提供科學支撐。

本研究選取某次氯酸生成器現(xiàn)制現(xiàn)用的SAEW，探究不同有效氯含量、不同BSA濃度下其實驗室殺菌效果。有效氯含量是SAEW殺菌的重要因素之一，在SAEW所處的pH值范圍其有效氯以HCLO分子為主，具有較高的殺菌能力[12]。國外相關(guān)研究[13]表明，SAEW(有效氯含量為23 mg/L時)可有效殺滅大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌和沙門菌。Koide等[14]研究指出，含有效氯為4 mg/L的SAEW可以完全殺滅沙門菌。本研究中，SAEW有效氯含量在34.3～118 mg/L，BSA濃度為3%和0.3%時，作用1.0、3.0、5.0、10.0 min，對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和白假絲酵母菌的殺滅效果均達消毒合格標準；而對枯草桿菌黑色變種芽孢，僅當SAEW有效氯含量為101～118 mg/L，BSA濃度為0.3%時，作用5.0、10.0、30.0 min，才能達到消毒合格標準。

作為一種更為環(huán)保、安全的消毒劑，SAEW在空氣消毒[15]、醫(yī)院環(huán)境物體表面、口腔醫(yī)療、醫(yī)務(wù)人員手及皮膚消毒等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。SAEW實驗室微生物殺滅效果的研究，為SAEW在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的科學支撐，探索有效氯含量以及有機干擾物對SAEW殺滅微生物效果的影響，對于指導其在臨床醫(yī)療環(huán)境中的應(yīng)用具有重要意義。本研究依據(jù)《酸性電解水生成器衛(wèi)生要求》(GB 28234—2020)中的試驗方法進行檢測，在實驗室特定環(huán)境條件下，該SAEW對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、白假絲酵母菌和枯草桿菌黑色變種芽孢均有殺滅效果。在非實驗室特定環(huán)境條件下，其殺菌有效性，尤其是毒理安全性，仍需要大量的進一步的試驗驗證。