臭氧在食品實(shí)驗(yàn)室樣品無害化處理中的應(yīng)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(shí)驗(yàn)室樣品無害化處理應(yīng)用。方法：以臭氧發(fā)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(yǎng)皿中陽性菌的滅活和脫臭作用，進(jìn)行樣品的無害化處理。結(jié)果：以在樣品檢驗(yàn)過程中得到經(jīng)培養(yǎng)呈陽性的微生物，經(jīng)臭氧處理前后的對比，臭氧處理的陽性微生物達(dá)到了滅活和脫臭目的。結(jié)論：臭氧進(jìn)行無害化處理，具有高效率、低成本、無再生有害物質(zhì)的特點(diǎn)，適用于食品實(shí)驗(yàn)室樣品無害化處理。

關(guān)鍵詞：臭氧;無害化處理;微生物

按實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證認(rèn)可要求，在食品實(shí)驗(yàn)室微生物檢測過程中，微生物陽性樣品必須經(jīng)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(jìn)行滅活。食品實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，樣品無害化處理費(fèi)時費(fèi)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(xué)處理次生危害較大而不宜使用。

臭氧是淡藍(lán)色氣體，易溶于水，為氧氣溶解度的13倍，強(qiáng)氧化劑，具有廣譜高效的殺菌作用。O3溶于水后會發(fā)生兩種反應(yīng)：一種是直接氧化;另一種是O3分解產(chǎn)生羥基自由基從而引發(fā)的鏈反應(yīng)，此反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)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(diǎn)進(jìn)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(fā)生器，OZ-50Y型，青島中科三氧凈化設(shè)備有限公司;碘化鉀、硫酸，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液0.1 mol/L，深圳市博林達(dá)科技有限公司。結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（VRBA）培養(yǎng)基、平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基、假單胞菌瓊脂基礎(chǔ)（CN）培養(yǎng)基，北京陸橋技術(shù)股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 臭氧無害化處理設(shè)備的安裝

臭氧無害化處理設(shè)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(chǎn)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(fā)生器上，產(chǎn)生的臭氧通過硅膠管通入待處理桶裝水，進(jìn)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(yīng)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(diào)節(jié)，以增加臭氧分壓。

臭氧分解瓶內(nèi)盛1%氫氧化鈉2 L，臭氧在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定，快速分解成氧氣[3]，從而減少對室外環(huán)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(xué)反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定臭氧水至淡黃色，加5 g/L淀粉溶液1 mL，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失30 s不回藍(lán)為終點(diǎn)，去除空白，計(jì)算臭氧濃度。

臭氧濃度計(jì)算：

式中：XO3為水中臭氧濃度，mg/L;V為消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL;c為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度，mol/L;V1為臭氧水的取樣體積，mL;為臭氧反應(yīng)量與硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量的定量關(guān)系為1︰2;48為臭氧的摩爾質(zhì)量;1 000為體積轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.2.4 食品實(shí)驗(yàn)室常見陽性微生物的檢驗(yàn)方法

食品實(shí)驗(yàn)室常見陽性微生物項(xiàng)目的檢驗(yàn)方法見表1。

2 結(jié)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(guān)，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(shù)、霉菌陽性培養(yǎng)皿各2個放入處理池，按無害化處理流程安裝設(shè)備后，測量水溫飲用水為16.8 ℃處理池為17.6 ℃，密封各接入點(diǎn)，開啟實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)，啟動系統(tǒng)，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(shù)、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(shù)據(jù)

表3為臭氧處理前按GB 8538—2016檢測陽性樣品數(shù)據(jù)，1號桶和2號桶中有少量的銅綠假單胞菌;表4為經(jīng)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(shù)據(jù)全部為陰性。

2.3 樣品臭氧處理前后陽性微生物數(shù)據(jù)

表5為取大腸菌群陽性培養(yǎng)皿、菌落總數(shù)陽性培養(yǎng)皿、霉菌陽性培養(yǎng)皿的數(shù)據(jù);表6為上述培養(yǎng)皿放于處理池中，加水沒過培養(yǎng)皿，經(jīng)濃度為6.12～6.22 mg/L臭氧處理后，培養(yǎng)皿中取樣分別按GB 4789.3—2016，GB 4789.2—2016，GB 4789.15—2016進(jìn)行大腸菌群、菌落總數(shù)、霉菌檢測，結(jié)果全部為陰性。

3 結(jié)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(shù)、霉菌、銅綠假單胞菌等）殺滅，明顯減輕樣品經(jīng)培養(yǎng)產(chǎn)生的較強(qiáng)異味。臭氧通過堿性溶液加速分解，對實(shí)驗(yàn)室環(huán)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(shí)驗(yàn)室微生物陽性樣品的無害化處理。

參考文獻(xiàn)

[1]國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會.檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定能力評價(jià)食品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)要求：RB/T 215—2017[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

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

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

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

[5]國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)：GB 4789.3—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[6]國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定：GB 4789.2—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[7]國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)：GB 4789.15—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[8]國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會，國家食品藥品監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法：GB 8538—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.