葉更新,呂曉冬,張寒冰,黃達(dá)偉,馬寧,袁衛(wèi)偉
南陽(yáng)市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心(南陽(yáng) 473000)
食品衛(wèi)生是食品安全的最基本保障,關(guān)系到人民群眾的身體健康、生命安全。長(zhǎng)期以來(lái),食品加工場(chǎng)所消毒不徹底問(wèn)題是導(dǎo)致食品因二次污染產(chǎn)生霉變主要原因。對(duì)于食品加工場(chǎng)所,傳統(tǒng)的消毒方式主要有紫外線空氣消毒和液體消毒劑擦拭。但這些消毒方式存在消毒盲區(qū)、消毒效果不穩(wěn)定、處理效果不均勻、人為因素影響等問(wèn)題,尤其是無(wú)法解決因人員、物料的流動(dòng)而造成空氣二次污染的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。
二氧化氯是公認(rèn)的廣譜、高效的第四代綠色消毒劑,對(duì)細(xì)菌、病毒等具有極強(qiáng)的滅活能力。氣體二氧化氯具有安全高效、消毒周期長(zhǎng)、滲透性強(qiáng)、消毒無(wú)死角等方面的優(yōu)勢(shì),是一種理想的消毒劑。我國(guó)從2010年開(kāi)始,先后發(fā)布多個(gè)二氧化氯相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1-2],用于支持并規(guī)范二氧化氯在消毒領(lǐng)域的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣體二氧化氯消毒的應(yīng)用研究,始于非典(SARS)流行期間,盛于新冠疫情爆發(fā)之后。從國(guó)內(nèi)外對(duì)二氧化氯氣體消毒的研究與應(yīng)用成果來(lái)看,二氧化氯氣體的濃度是消殺效果的關(guān)鍵因素。賈海泉等[3]采用商品化及自制的枯草芽孢桿菌黑色變種芽孢菌片作為生物指示劑,對(duì)氣體二氧化氯在不同消毒參數(shù)及試驗(yàn)條件下微環(huán)境實(shí)驗(yàn)室消毒效果進(jìn)行定性評(píng)價(jià),認(rèn)為300 mg/m3氣體二氧化氯消毒3 h基本可達(dá)到空間滅菌水平。陳惠珍等[4-5]以白色葡萄球菌為試驗(yàn)對(duì)象,以濃度0.9 mg/m3的二氧化氯氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),結(jié)果表明作用30 min后,對(duì)白色葡萄球菌的平均殺滅率達(dá)到100%,對(duì)空氣中自然菌作用60 min后,平均消亡率95.11%。劉靜曉[6]研究不同濃度二氧化氯氣體對(duì)空氣中自然菌的殺滅能力,結(jié)果表明在0.3 mg/m3的低濃度下,即具有較好的殺菌性能,且隨滅菌時(shí)間的延長(zhǎng),效果明顯提高。奚小艷等[7]通過(guò)在圖書(shū)館等人群密集場(chǎng)所進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,以濃度0.3 mg/m3的二氧化氯氣體作用60 min,即可使空氣中自然菌的消亡率達(dá)99.8%。Ogata等[8]結(jié)合小白鼠試驗(yàn)低濃度二氧化氯氣體對(duì)流感病毒的預(yù)防功效,結(jié)果顯示二氧化氯氣體可以在病毒進(jìn)入小白鼠肺部以前使其失去活性,有效阻止病毒感染,可作為預(yù)防流感的有效方法。朱獻(xiàn)忠等[9]報(bào)道,在二氧化氯氣體濃度0.44 mg/m3的情況下,20 min可100%殺滅物體表面的大腸桿菌及金黃色葡萄球菌。李忠銘等[10]的試驗(yàn)結(jié)果表明,二氧化氯氣體濃度在0.31~0.36 mg/m3時(shí),1 h內(nèi)對(duì)大腸桿菌的殺滅率即可達(dá)99.55%。奚小艷等[11]以圖書(shū)館內(nèi)書(shū)刊表面為試驗(yàn)對(duì)象,結(jié)果表明以0.6 mg/m3的二氧化氯氣體作用60 min,殺菌率可達(dá)99.69%。Morino等[12-13]使用A型流感病毒、貓杯狀病毒(FCV)、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌作為目標(biāo)微生物進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)表明:二氧化氯氣體濃度0.14 mg/m3,作用5 h,對(duì)濕玻璃皿上A型流感病毒和大腸桿菌的殺滅對(duì)數(shù)值為5,對(duì)貓杯狀病毒與金葡菌的殺滅對(duì)數(shù)值為2;在有人員活動(dòng)的場(chǎng)所,如廚房、衛(wèi)生間等,低濃度二氧化氯氣體對(duì)于降低附著于硬質(zhì)表面的細(xì)菌與病毒的感染風(fēng)險(xiǎn),是有效且安全的。
國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究充分證實(shí)二氧化氯氣體在空氣、物體表面消毒方面,具有良好效果,其殺菌效果與殺菌時(shí)間之間具有顯著的正相關(guān)性。大部分研究成果中二氧化氯氣體的濃度范圍處于相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全限值之內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)有人環(huán)境中動(dòng)態(tài)空間消毒。與食品加工企業(yè)通用的間歇式消毒方式相比,二氧化氯氣體可實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的空氣及物體表面全方位無(wú)死角的全面消毒,具有無(wú)可替代的天然優(yōu)勢(shì)。為揭示自主研發(fā)的緩釋型氣體二氧化氯消毒劑的釋放規(guī)律,以空氣、物體表面為研究對(duì)象,檢驗(yàn)新型消毒劑二氧化氯氣體的消毒效果,并對(duì)其在食品加工場(chǎng)所的使用方法及效果進(jìn)行探究。
緩釋型氣體二氧化氯消毒劑:自主研發(fā),由單獨(dú)包裝的A、B料組成,使用時(shí)混合均勻裝入布袋即可持續(xù)釋放出二氧化氯氣體。
對(duì)照消毒劑:某品牌二氧化氯消毒劑(簡(jiǎn)稱對(duì)照劑),由片劑及酸液組成。
泵吸式二氧化氯檢測(cè)儀(量程范圍0~10 mg/m3,PLT300-CL02型,深圳市普利通電子科技有限公司);恒溫培養(yǎng)箱(DHP-9082型,上海一恒科學(xué)儀器有限公司);超凈工作臺(tái)(CW-CJ-1FD型,蘇州凈化設(shè)備有限公司);撞擊式空氣采樣器(FA-1型,蘇州閩泰瑞澤電子科技有限公司);普通營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基等。
1.2.1 二氧化氯氣體釋放規(guī)律(濃度變化規(guī)律)測(cè)定
將自主研發(fā)的緩釋型氣體二氧化氯消毒劑的A、B兩料混合均勻后轉(zhuǎn)入布袋中,懸掛在房間中央距地面1.5 m以上的位置,同時(shí)開(kāi)啟風(fēng)扇使室內(nèi)空氣迅速混合均勻。將二氧化氯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀放置距地面80 cm左右且能夠從門(mén)的視窗觀測(cè)到濃度示數(shù)的位置,開(kāi)啟檢測(cè)儀,關(guān)上房門(mén)。釋放初期每隔10 min記錄1次讀數(shù),150 min后每隔30 min記錄1次讀數(shù),510 min后每1 h記錄1次,測(cè)量二氧化氯氣體濃度0 mg/m3時(shí)停止測(cè)量記錄。由于二氧化氯氣體的降解速率與光照(主要是自然光)相關(guān),測(cè)試分遮光與不遮光2種模式進(jìn)行,同時(shí)用對(duì)照劑做比對(duì)(對(duì)照組)。
1.2.2 緩釋型二氧化氯氣體消毒劑對(duì)空氣中的自然菌、物體表面消毒效果的觀察
1.2.2.1 消毒處置過(guò)程
試驗(yàn)組和對(duì)照組選2個(gè)面積相同房間,溫濕度一致,室內(nèi)有桌椅。試驗(yàn)開(kāi)始前,用濕抹布、拖把將辦公桌及地板擦拭干凈,對(duì)房間內(nèi)空氣和物體表面做消毒前采樣,作為初始樣本。將處理好的二氧化氯氣體消毒袋子懸掛在房間中央距地面1.5 m的位置,開(kāi)啟風(fēng)扇。將門(mén)窗關(guān)閉,對(duì)照組房間同樣關(guān)閉門(mén)窗,保持無(wú)人狀態(tài),不做消毒處理。
1.2.2.2 空氣采樣與細(xì)菌培養(yǎng)
選取房間中央高1.0 m處為采樣點(diǎn),消毒時(shí)間為0.5,1.0,2.0,8.0和10.0 h,用微生物采樣器分別對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組房間進(jìn)行采樣,每次采樣時(shí)間5 min,氣體流量28.3 L/min。每次采樣選取5個(gè)點(diǎn)位,每個(gè)點(diǎn)位做2次,完成采樣后,取出采樣平板,放置于36±1℃溫箱中培養(yǎng),48 h后記錄結(jié)果。采樣時(shí)注意個(gè)人防護(hù),二氧化氯濃度較大時(shí)需帶防毒面罩。
1.2.2.3 物體表面的采樣與細(xì)菌培養(yǎng)
以2個(gè)房間內(nèi)的門(mén)和桌椅等同時(shí)分別進(jìn)行采樣,采樣時(shí)間設(shè)定在空氣采樣后立即進(jìn)行。采樣時(shí)用沾濕含中和劑采樣液TPS的無(wú)菌棉拭于5.0 cm×5.0 cm標(biāo)示面積上作涂抹采樣,再將棉拭采樣端剪入裝有5 mL稀釋液試管內(nèi),經(jīng)充分振蕩洗脫,取洗脫液接種培養(yǎng)。樣本放置于36±1 ℃恒溫箱中培養(yǎng)48 h后記錄結(jié)果。每次采樣的部位不重復(fù),每次采樣選擇4個(gè)點(diǎn)位,桌、門(mén)各2個(gè),每個(gè)點(diǎn)位做兩個(gè)平板。
1.2.3 緩釋型二氧化氯氣體消毒劑在食品加工場(chǎng)所現(xiàn)場(chǎng)使用消毒效果的觀察
1.2.3.1 場(chǎng)所的選擇
某糕點(diǎn)廠。
1.2.3.2 消毒過(guò)程
消毒處置選擇在晚上下班后車(chē)間無(wú)人狀態(tài)下進(jìn)行,即晚班工人下班后(20:00—21:00)進(jìn)行消毒處置。根據(jù)消毒空間的大小,首次按每袋150~200 m3計(jì)算消毒劑的用量(此后按每袋300~500 m3計(jì)算),將處理好(混勻并裝入袋子)的消毒劑分布均勻地掛在距離地面1.5 m以上的位置,按先里后外的順序進(jìn)行放置,開(kāi)啟風(fēng)扇,關(guān)閉門(mén)窗。
1.2.3.3 空氣和物體表面的采樣與細(xì)菌培養(yǎng)
在消毒處置后第2天工人上班前(7:00—7:30),按照1.2.2中規(guī)定的方法分別對(duì)空氣和物體表面(設(shè)備、墻壁、門(mén)窗或產(chǎn)品包裝等表面)進(jìn)行采樣。采樣后及時(shí)進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)。在未進(jìn)行消毒試驗(yàn)前,正常生產(chǎn)的情況下進(jìn)行同樣的采樣及細(xì)菌培養(yǎng)操作,作為參比對(duì)照。
1.2.3.4 空氣中二氧化氯濃度的監(jiān)測(cè)
消毒處置后第2天工人上班時(shí)(7:30—17:30),將二氧化氯檢測(cè)儀放在車(chē)間中部距地面1 m以上的適當(dāng)位置測(cè)定空氣中二氧化氯濃度,每1 h記錄1次。
1.2.3.5 產(chǎn)品微生物指標(biāo)的檢測(cè)比較
分別取消毒處理試驗(yàn)和正常生產(chǎn)的終端產(chǎn)品,按照其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行微生物指標(biāo)測(cè)試,驗(yàn)證消毒效果。
對(duì)照組自然衰亡率按式(1)計(jì)算,試驗(yàn)組殺菌率按式(2)計(jì)算,試驗(yàn)組消亡率按式(3)計(jì)算。
按照1.2.1中的試驗(yàn)方法,記錄二氧化氯釋放數(shù)據(jù),繪制釋放規(guī)律見(jiàn)圖1。
圖1 試驗(yàn)組與對(duì)照組ClO2釋放規(guī)律
自主研發(fā)的緩釋型氣體二氧化氯消毒劑在不遮光處理的條件下,50 min內(nèi)釋放速率最快,并在50 min左右二氧化氯的濃度達(dá)到極值(9.56 mg/m3)。2 h二氧化氯氣體濃度下降較快,下降濃度高峰值的70%,達(dá)3.06 mg/m3后曲線趨于平緩,濃度下降較慢,最終在8 h后檢測(cè)濃度為0 mg/m3。而遮光處理的也是在50 min內(nèi)釋放速率最快,并在50 min左右二氧化氯的濃度達(dá)到高峰值,但隨后曲線相對(duì)比較平緩,濃度變化均勻。釋放10 h后濃度仍有1.55 mg/m3,而且濃度越低下降越慢,在釋放24 h后接近0 mg/m3。其中,濃度從1 mg/m3下降到0整個(gè)時(shí)段持續(xù)13 h左右。對(duì)照劑在有無(wú)遮光處理情況下均在20 min時(shí)達(dá)到濃度高峰值,而隨后濃度平緩下降,未遮光時(shí)在4~5 h檢測(cè)濃度為0 mg/m3,遮光情況下檢測(cè)濃度為0 mg/m3的時(shí)間延長(zhǎng)至9~10 h。
比較還發(fā)現(xiàn),自主研制的緩釋型二氧化氯消毒劑較對(duì)照劑在氣體釋放濃度達(dá)峰時(shí)間延后30 min,且達(dá)峰后濃度變化呈現(xiàn)出先快后慢的特點(diǎn),濃度遞減為0 mg/m3的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)比對(duì)照劑延長(zhǎng)2~6倍。由于對(duì)照劑是固液反應(yīng),沒(méi)有添加緩釋組分,接觸充分反應(yīng)迅速,故而達(dá)峰時(shí)間快,且達(dá)峰后反應(yīng)體系中不再釋放或少量釋放二氧化氯氣體,此后濃度遞減是二氧化氯分解所致,由于沒(méi)有持續(xù)的氣源補(bǔ)充,濃度呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì),且坡度較陡,持續(xù)時(shí)長(zhǎng)較短。自主研發(fā)產(chǎn)品中添加緩釋成分,因此達(dá)峰時(shí)間延后,且達(dá)峰后仍持續(xù)有二氧化氯氣體不斷釋放,同時(shí)釋放速率急劇下降造成二氧化氯分解速率遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的釋放速率,故而濃度變化曲線出現(xiàn)陡降現(xiàn)象。但隨著濃度的降低,其分解速率與釋放速率漸趨平衡,濃度曲線出現(xiàn)平緩下降的現(xiàn)象,徹底釋放完全時(shí),濃度逐漸變?yōu)? mg/m3,因此出現(xiàn)檢測(cè)濃度為0 mg/m3的時(shí)長(zhǎng)延遲現(xiàn)象,能使二氧化氯氣體在較長(zhǎng)時(shí)段保持在低濃度區(qū)間,達(dá)到緩慢釋放的目的。
另外,2組試驗(yàn)在遮光處理情況下,低濃度維持時(shí)間均較不遮光處理要長(zhǎng),這與崔超等[14]的研究結(jié)果一致。
2.2.1 自然菌含菌量的變化情況
在室內(nèi)環(huán)境溫度控制在25 ℃、相對(duì)濕度65%試驗(yàn)條件下,試驗(yàn)組房間內(nèi)二氧化氯氣體持續(xù)作用,對(duì)照組不作消毒處理。在2組房間均無(wú)人活動(dòng)的情況下,2組室內(nèi)空氣中自然菌含菌量都呈現(xiàn)下降,試驗(yàn)組10 h后自然菌的菌量明顯下降,從初始菌落數(shù)496 CFU/m3到最后的13 CFU/m3,自主研發(fā)的二氧化氯氣體對(duì)試驗(yàn)組室內(nèi)空氣中自然菌的殺菌率為96.70%,對(duì)空氣中自然菌的平均消亡率為97.38%,有消毒效果;對(duì)照組從初始菌落數(shù)的503 CFU/m3到最后的399 CFU/m3,對(duì)照組平均自然衰亡率為20.68%,結(jié)果如表1所示。
表1 二氧化氯氣體消毒劑對(duì)空氣中自然菌消毒效果
2.2.2 殺菌效果
二氧化氯氣體對(duì)試驗(yàn)組室內(nèi)空氣中自然菌的平均殺菌率為96.70%,對(duì)空氣中自然菌的平均消亡率為97.38%,有明顯消毒效果;對(duì)照組平均自然衰亡率為20.68%,見(jiàn)圖2。表明緩釋型二氧化氯氣體消毒劑對(duì)室內(nèi)空氣中自然菌起到殺菌作用。
圖2 二氧化氯氣體消毒劑對(duì)空氣中自然菌消毒效果
2.3.1 自然菌含菌量變化情況
在室內(nèi)環(huán)境溫度控制在25 ℃、相對(duì)濕度65%試驗(yàn)條件下,試驗(yàn)組房間內(nèi)二氧化氯氣體持續(xù)作用,對(duì)照組不作消毒處理。在2組房間無(wú)人活動(dòng)的情況下,2組室內(nèi)物體表面上自然菌含菌量都呈現(xiàn)下降,結(jié)果如表2所示。經(jīng)過(guò)10 h的殺菌試驗(yàn),試驗(yàn)組自然菌菌量明顯下降,從初始菌落數(shù)314 CFU/樣本降至最后的2 CFU/樣本,對(duì)照組從初始菌落數(shù)272 CFU/樣本降至最后的180 CFU/樣本。
2.3.2 殺菌效果
二氧化氯氣體對(duì)試驗(yàn)組室內(nèi)物體表面自然菌的平均殺菌率為99.04%,對(duì)物體表面自然菌的平均消亡率為99.36%,有明顯消毒效果;對(duì)照組平均自然衰亡率為33.82%,見(jiàn)圖3。試驗(yàn)表明,緩釋型二氧化氯氣體消毒劑對(duì)物體表面起到顯著殺菌作用。另外從實(shí)驗(yàn)室消毒效果來(lái)看,空氣和物體表面的消毒時(shí)間越長(zhǎng)消毒效果越好,這與寧培勇等[15]的研究結(jié)論吻合。
圖3 二氧化氯氣體消毒劑對(duì)空間內(nèi)物體表面自然菌消毒效果
按照1.2.3的要求,在某糕點(diǎn)廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
2.4.1 空氣中二氧化氯濃度監(jiān)測(cè)
生產(chǎn)場(chǎng)所(生產(chǎn)、包裝車(chē)間)空氣中二氧化氯濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。
圖4 糕點(diǎn)廠生產(chǎn)場(chǎng)所空氣中二氧化氯濃度監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)初,二氧化氯起始濃度在0.3 mg/m3左右,7:30—9:30濃度下降較快,濃度降至0.1~0.13 mg/m3。14:30濃度監(jiān)測(cè)值在0.03 mg/m3左右,18:30檢測(cè)儀示數(shù)為0。
在監(jiān)測(cè)數(shù)值從0.3 mg/m3到示數(shù)0 mg/m3的10 h中,生產(chǎn)環(huán)境空氣中一直存在低濃度的二氧化氯氣體,并且該濃度符合安全規(guī)定[16]。
2.4.2 空氣及物表消毒效果
食品生產(chǎn)場(chǎng)所空氣及物表消毒結(jié)果見(jiàn)表3。二氧化氯氣體消毒劑對(duì)食品加工場(chǎng)所空氣及物表消毒前后,菌落數(shù)量明顯下降,顯示其殺菌效果顯著。
表3 二氧化氯氣體消毒劑對(duì)食品加工場(chǎng)所空氣及物表消毒效果
2.4.3 對(duì)產(chǎn)品微生物指標(biāo)的影響
試驗(yàn)選取該糕點(diǎn)廠3類終端產(chǎn)品進(jìn)行菌落總數(shù)試驗(yàn)測(cè)定,按GB 4789.2—2022中的方法進(jìn)行試驗(yàn),經(jīng)緩釋型二氧化氯氣體消毒劑殺菌前后3個(gè)終端產(chǎn)品P1、P2和P3菌落總數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 二氧化氯氣體消毒劑對(duì)食品微生物指標(biāo)的影響
結(jié)果表明,緩釋型氣體二氧化氯消毒劑的使用對(duì)終端產(chǎn)品微生物的控制有顯著效果。
二氧化氯氣體在空氣及物體表面消毒領(lǐng)域極具優(yōu)勢(shì),已有大量基礎(chǔ)研究及數(shù)據(jù)支持,擁有廣闊的應(yīng)用前景,但同時(shí)也存在二氧化氯氣體的現(xiàn)場(chǎng)制備不方便及濃度不易控制、無(wú)法實(shí)現(xiàn)有人環(huán)境動(dòng)態(tài)空氣消毒等缺點(diǎn)。
自主研發(fā)的緩釋型二氧化氯消毒劑利用天然礦物的孔隙,采用負(fù)壓灌充的方法,使固態(tài)二氧化氯物料分散在多個(gè)獨(dú)立的空隙內(nèi),利用激活劑組分的粒徑與礦物孔隙孔徑的差異,阻止其與固態(tài)二氧化氯充分接觸,通過(guò)礦物孔隙吸附的水分溶解激活劑,從而引發(fā)和控制反應(yīng),不僅避免劇烈反應(yīng)引起的濃度失控,而且實(shí)現(xiàn)持續(xù)緩慢釋放二氧化氯氣體。同時(shí)通過(guò)礦物質(zhì)孔隙內(nèi)微環(huán)境中的反應(yīng)液凈化,減少副產(chǎn)物氯氣的釋放,提高二氧化氯氣體的純度。
緩釋型二氧化氯消毒劑的釋放規(guī)律(曲線)顯示:避開(kāi)自然光的情況下,二氧化氯氣體的濃度從最大值10 mg/m3降至0.3 mg/m3約11 h,濃度小于0.3 mg/m3的情況下持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)10 h;而消殺試驗(yàn)顯示空氣和物體表面通過(guò)10 h的消殺后平均殺菌率和自然消亡率都超過(guò)99%。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇晚上不生產(chǎn)的間隙進(jìn)行消毒操作,在無(wú)人環(huán)境進(jìn)行高濃度的消殺,待到第2天早班生產(chǎn)前,使?jié)舛冉抵涟踩珴舛戎?,從而?shí)現(xiàn)有人環(huán)境中的動(dòng)態(tài)消毒,以保障空氣和物面不會(huì)二次污染。試驗(yàn)結(jié)果顯示能夠達(dá)到預(yù)期目的。
利用緩釋型氣體二氧化氯進(jìn)行食品加工場(chǎng)所消毒的輔助消毒,可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、無(wú)死角的全方位消殺,保證生產(chǎn)車(chē)間空間及食品有直接接觸面的機(jī)械設(shè)備的微生物指標(biāo)安全達(dá)標(biāo),對(duì)于食品成品質(zhì)量控制有著重要意義。