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臭氧的消毒灭菌

时间:2009年03月30日 ⁄ 分类: 制药工程 评论:0

臭氧是已知可利用的最强的氧化剂之一,在实际使用中,臭氧呈现出突出的杀菌、消毒的作用,是一种高效广谱杀菌剂。臭氧可使细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳氧化变性,可杀灭细菌繁殖体和牙胞、病毒、真菌等。常见的大肠杆菌、粪链球菌、金黄色葡萄球菌等,杀灭率在 99% 以上。人类自发现并使用臭氧以来,科学家一直对臭氧的灭菌性能进行试验,这方面的试验报告很多,以下从几个方面进行综述。
 
1臭氧消毒灭菌机理
    臭氧是一种强氧化剂,臭氧灭菌过程属生物化学氧化反应,灭菌有以下三种方式: (1)臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶,使细菌灭活死亡;(2)直接与细菌、病毒作用,破坏它们的细胞壁和 DNA和RNA,细菌的新陈代谢受到破坏,导致死亡。(DNA——核糖核酸;RNA——脱氧核糖核酸。病毒是由蛋白质包裹着一种核酸的大分子;病毒只含一种核酸。摘自《微生物学基础》);(3)渗透胞膜组织,侵入细胞膜内作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖,使细菌发生透性畸变,溶解死亡。 
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2臭氧消毒灭菌的实例
2.1臭氧对细菌繁殖体
     国外Burleson等试验将臭氧气体通入染有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌、鼠伤寒沙门氏菌、福氏痢疾杆菌、霍乱弧菌的磷酸盐缓冲液中,作用15秒后,以上细菌全部杀灭;白希尧等发现臭氧水溶液杀菌作用强大,且速度极快,浓度为0.3mg/L的臭氧水溶液作用1分钟,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均达100%。李怀恩等观察了臭氧气体对空气中绿脓杆菌的杀灭作用。在15℃,湿度73%,臭氧浓度0.08-0.6ppm时,30分钟内杀灭率达到99.9%以上;伍学洲等试验臭氧对大肠杆菌杀灭率为100%,对金黄色葡萄球菌杀灭率为95.9%,对绿脓杆菌杀灭率为89.8%,顾士圻等试验,臭氧对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭率分别为99.7%、99.9%。居喜娟等试验用臭氧可杀灭空气中的白色葡萄球菌99.99%;
2.2臭氧对细菌芽胞
    居喜娟等报道,在1m3试验柜内,开启500mg/h的臭氧发生器60分钟可对空气中的枯草杆菌黑色变种芽胞杀灭率达 99.95%;瞿发林等报告,以5.5mg/m3的臭氧作用下45分钟,可将100mL塑料瓶内滴染的枯草杆菌黑色变种芽胞100%杀灭;欧阳川等在动态试验条件下,将臭氧气体通入染菌井水中,臭氧浓度达3.8-4.6mg/L时,作用3-10分钟,水中枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭率达99.999%。
2.3臭氧对病毒
    国外Wolo等实验证明0.5ppm的臭氧可灭活空气中的甲型流感病毒99%;Herbold等报告,在20℃水中,臭氧浓度为0.13mg/L时,可以100%的灭活脊髓灰质炎病毒I型(PVI)。臭氧灭活病毒速度极快,当臭氧浓度分别为0.09mg/L-0.8mg/L时,在反应最初5秒钟内,噬菌体T2即可被灭活5-7个对数值。Finch发现水中含臭氧浓度40μg/L时,作用20秒钟,可使大肠杆菌噬菌体ms2灭活4个对数值。Vaughn等在4℃条件下,对比了臭氧对猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒2型的灭活效果,发现两种病毒均能被0.25mg/L的臭氧迅速灭活。Crpend等检测了经臭氧处理后的血清中爱滋病毒(HIV)的灭活情况,证明当臭氧浓度为4mg/L时,可将滴度为106CID50/mLHIV全部灭活,病毒滴度下降6个对数值。李绍忱等试验发现,经10.3mg/m3浓度臭氧作用30分钟后,乙型肝炎表面抗原(HbsAg)的滴度从1:256降至1:64。史江等报告,臭氧浓度13.6mg/m3时使用30分钟,使HbsAg破坏99.99%,使用甲型肝炎病毒抗原(HAAg)破坏100%;
2.4臭氧对真菌
    伍学洲等发现,臭氧在30分钟内对青霉菌的杀灭率为93.8%,对毛霉菌的杀灭率为100%;白希尧等报告,浓度为15mg/L的臭氧水溶液作用1分钟,可100%地杀灭试验中的黑曲霉和酵母。汪华明等报道,臭氧浓度为9.6mg/L时,作用100分钟对杂色曲霉与桃色拟毒霉的杀灭率达100%,对蜡叶枝孢霉23mg/L30分钟、青黑霉在12.5mg/L作用35分钟、桔青霉在15.4mg/L作用30分钟,尖镰孢霉在15.5mg/L时作用20分钟,均可达100%灭活率。对于烟曲霉、细交链孢霉、爪哇毛霉等,在臭氧浓度为3.85-10.7mg/L时作用10-20分钟灭活率达96.4%。
2.5臭氧对原虫
    Finch等比较了22℃时臭氧对兰氏贾弟鞭毛虫和鼠型贾弟鞭毛虫色曩的灭活效果,当Ct值0.86mg.min/L时,可使鼠型贾弟鞭毛虫减少4个对数值,Ct值为2.5mg.min/L时,使兰氏贾弟鞭毛虫减少4个对数值。Korich等比较了臭氧、二氧化氯、氯对净化水中的微小隐孢子虫卵囊的灭活作用试验证明,1ppm的臭氧作用5分钟可以灭活90%的卵囊,1.3ppm的二氧化氯则需作用1小时,80ppm的氯则需作用1.5小时才能达到同样效果。
    以上报告说明,臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果,且灭菌时间来说,迅速无比,是氯的300-600倍,紫外线的3000倍。臭氧的灭菌机理,Roy等研究报告,臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链并使RNA受到损伤;Kim等报告,臭氧作用过程中,可使噬菌体中RNA被释放,电镜观察可见噬菌体被断裂成小的碎片。还有人认为,臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应,穿入菌体内部,作用于脂蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细菌溶解和死亡。
 
3国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据


    臭氧的灭菌速度和效果是无与伦比的,它的高氧化还原电位决定了它对氧化、脱色、除味方面的广泛应用,有人研究指出,臭氧溶解于水中,几乎能够消杀水中一切对人体有害的物质,比如铁、锰、铬、硫酸盐、酚、苯、氧化物等,还可分解有机物及灭藻等。

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