活用亚氯酸钠清洗杀菌的可能性

在食品行业，清洗和杀菌是保证食品安全的技术之一。在食品生产现场，用得最多的清洗、杀菌剂是次氯酸钠（NaClO）。NaClO比较安全，反应性高，能快速杀灭很多微生物，并且NaClO还具有清洗作用。但NaClO在有机物多的环境下杀菌效果并不理想，并且对金属材料和高分子材料有腐蚀性，还会产生三氯甲烷（CHCl3）等有毒化合物。

NaClO带来的问题大多来自于其“反应性高”的特性，那么，如果采用比NaClO温和的氧化剂，是否可以解决这些问题呢？亚氯酸钠（NaClO2）比NaClO分子多一个氧原子，反应性较NaClO温和，是权威机构认可的食品添加物，可作为杀菌剂、漂白剂使用。若NaClO2既有杀菌效果，又有清洗效果，那么就可以成为不宜使用NaClO时的候补清洗、杀菌剂。本文通过比较NaClO2和NaClO的杀菌特性及清洗特性，证实了NaClO2作为新清洗、杀菌剂的可能性。

1 亚氯酸钠（NaClO2）的杀菌特性

研究证实，在有机物存在下，NaClO2的杀菌效果比NaClO更好。图1是NaClO2和NaClO分别对青鱼子中大肠菌群的杀菌效果对比。从图中看到，在6 h的处理时间内，用NaClO处理的大肠菌群数减少不足一个数量级，而用NaClO2处理的大肠菌群数减少超过两个数量级。其原因在于二者分别与干青鱼子的血液及污物反应后浓度降低速度不同，NaClO浓度下降迅速，而NaClO2的浓度下降缓慢。据资料介绍，以美国产干青鱼子为例，实施杀菌处理6 h后，其中残留的NaClO2浓度是83%，而相同时间内NaClO的浓度下降到8%。这说明，NaClO2能在长时间内维持杀菌效果，在有机物存在时杀菌效果优于NaClO。

图1 NaCIO2与NaCIO对干青鱼子的杀菌效果对比

下面，考察在没有有机物的情况下，NaClO2与NaClO的杀菌效果的差异。

图2是在没有有机物的条件下，NaClO2与NaClO对肠炎弧菌的杀菌效果对比。图2横轴是药剂浓度（mg/L）与作用时间（s）的乘积，纵轴是肠炎弧菌存活率（相对于初始菌的存活细菌比例）的对数值。这意味着图中曲线越向下，杀菌效果越好；pH越低，杀菌效果越好。这方面NaClO2与NaClO是相同的。不过，二者CT值相差高达105，显然，NaClO2的基本杀菌力远高于NaClO。

图2 NaCIO2与NaCIO对肠炎弧菌的杀菌效果对比

2 清洗

在对食品机械装置实施卫生管理时，作为清洗、杀菌对象的污物和微生物主要存在于食品机械装置的表面。从食品机械装置表面去除污物的洗净力分为化学洗净力（清洗剂）和物理洗净力（机械作用力、热作用力）两大类（图3）。清洗是由化学洗净力和物理洗净力共同作用完成的。

图3 洗净力分类

食品机械装置的清洗介质是水，它的作用是携带污垢一同排出。水的缺点是表面张力高，无法溶解油脂，因此可根据污垢及食品机械装置的表面特性，加入各种适合的清洗剂成分。

表1是食品机械装置清洗用清洗剂的构成成分示例。清洗剂分为除去无机物的酸性清洗剂和除去有机物的碱性清洗剂两大类，在这些酸性成分和碱性成分里面，根据需要必须添加表面活性剂、螯合剂及NaClO。表面活性剂的作用是降低表面张力和提高污垢分散性，螯合剂的作用是抑制表面活性剂机能下降和除去钙垢，NaClO可促进蛋白质去除。

表1 清洗剂构成成分

2.1 NaClO2与NaClO对蛋白质清洗效果的对比

Takahashi等认为，对于不锈钢上附着的蛋白质污垢，清洗液在pH＜4或pH＞10的条件下发挥清洗作用。在单独使用清洗液无效的pH 4～10范围内，本实验分别研究了NaClO2与NaClO对不锈钢上附着的蛋白质污垢的清洗效果。

图4是清洗温度40℃下，NaClO2水溶液与NaClO水溶液对不锈钢上附着的蛋白质污垢的清洗效果（清洗时间2 h）。横轴是清洗液pH，纵轴是蛋白质的去除率。蛋白质的去除率越高，表示清洗效果越好。清洗液的pH用NaOH或硝酸调整。

图4 NaCIO2、NaCIO水溶液对不锈钢上附着的蛋白质污垢的清洗效果

图4显示，NaClO从pH 5.5至碱性范围条件下具有清洗作用。与此相反，NaClO2的清洗作用则是在pH＜6的酸性环境中有效，且效率与其浓度相关。如果用浓度20%的NaClO2水溶液清洗，在pH＜5的条件下，能够去除95%以上的蛋白质。清洗液的pH越低，从不锈钢表面脱落的蛋白质分子越低，因此笔者认为，NaClO2的清洗作用主要是由氧化分解作用引起的。该作者还对不锈钢上附着的微生物细胞的清洗效果做了确认。

2.2 NaClO2与热并用的清洗效果

因为NaClO2与NaClO的清洗效果来自氧化反应（化学反应），因而清洗的同时加热可进一步提高清洗效果。图5是1%的NaClO2水溶液（pH）连续加热清洗实验结果。横轴是清洗时间，纵轴是蛋白质的残存率。图5表明曲线越往下，污垢越容易脱落。从40℃开始，随着清洗温度升高，与温度有依存关系的蛋白质脱离更快。显然，加热能显著提高NaClO2的洗净力。因为NaClO2的杀菌效果也是由氧化反应引起，加热同时提高了NaClO2的杀菌效果。

图5 不同时间、温度下NaCIO2的清洗效果

3 反应副产物

研究证实，NaClO2的氧化反应不会生成氯化物。图6是用气相色谱仪对乙醇与NaClO2及NaClO是否能生成CHCl3做的调查。横轴是pH，纵轴是CHCl3的生成量。NaClO2与乙醇反应不会生成CHCl3，而NaClO与乙醇反应在pH＞8时可以生成CHCl3。竹原淳彦等的研究表明，在某些pH区域，即使表面上不会生成CHCl3，也能生成三氯乙醛（CCl3CHO）等氯化物。因此，上述氯化物可能会导致一些问题的出现，使用NaClO清洗时，必须引起注意。

4 对金属材料的腐蚀性

图6 与乙醇反应生成CHCl3的量与pH的关系

为了考察NaClO2与NaClO对金属材料的腐蚀性，本研究调查了不锈钢微粒子（SUS316L）进入清洗液的金属离子溶出量（图7）。不论哪种情况，结果均表明：pH越低，金属离子的溶出量就越多，而且NaClO2与NaClO的浓度越高，金属离子的溶出量就越多。0.02% NaClO水溶液中金属离子溶出量，与20% NaClO2水溶液中金属离子溶出量相当。同浓度（1%）的NaClO2与NaClO比较，NaClO2水溶液中的金属离子溶出量明显偏低，说明NaClO2对金属的腐蚀性比NaClO低。

5 结语

本文比较了NaClO2与NaClO的杀菌效果、清洗效果、反应副产物及对金属材料的腐蚀性，二者的特性对比见表2。

NaClO在酸性pH区域有杀菌效果，在碱性pH区域具有清洗效果；NaClO2在酸性pH区域兼具清洗和杀菌效果。用NaClO2清洗不仅不会生成氯化物，而且从不锈钢溶出的金属离子的量也大大低于NaClO清洗。

图7 清洗液中金属离子溶出量

表2 NaClO2与NaClO的特性对比

由此看来，考虑到腐蚀性和反应副产物问题，NaClO的使用受到限制。这种情况下NaClO2不失为一种NaClO的替代清洗、杀菌剂。