酸性氧化电位水杀菌机理

人们对酸性氧化电位水作为消毒剂优点的认可，使它在消毒、杀菌领域的应用得到了推广，但至今对酸性氧化电位水杀菌机理存在多种解释，无一定论。一直以来，对酸性氧化电位水杀菌机理的解释都是围绕其理化性质中何种因素对杀菌起决定性作用，并由此诞生了2种杀菌学说，即物理学说和化学学说。

物理学说认为酸性氧化电位水的高ORP值和低pH值超出了微生物的生存范围，使微生物的细胞膜电位发生改变，导致细胞通透性增强、细菌肿胀及细胞代谢酶的破坏，细胞内物质溢出、溶解，从而达到杀灭微生物的作用，并且同微生物作用效果与ORP值成正比。然而，徐显干应用不同浓度的硫酸高铈调制出不同ORP值的酸性氧化电位水，并将其分别同枯草杆菌芽孢与普通杂菌作用，结果表明其不含有效氯的高ORP值溶液，对枯草芽孢没有明显的杀灭作用，但对普通杂菌具有明显的杀灭作用，且ORP值越高，杀菌作用越强。另据报道，高ORP值的O3杀菌效果不如只有较低ORP值的酸性氧化电位水，可见高ORP值并不是酸性氧化电位水强效杀菌作用的主要原因。

化学学说认为酸性氧化电位水杀菌的主要因素是其复杂的化学因子，即电解产物中具有强氧化性的物质，包括有效氯（HClO和氯的氧化物等）和活性氧（H2O2、O3、·OH和初生态原子氧[O]等），而并非是高ORP值和低pH值。王雪峰等人认为酸性氧化电位水中的活性氧可与氨基发生特异反应，破坏细胞膜并渗透到细胞内，破坏有机物的链状结构，从而使蛋白质及DNA合成受阻，使微生物致死。而丘翠环认为活性氧不稳定，极易损失，保存中的酸性氧化电位水还有杀菌作用，说明活性氧并非杀菌的决定性因素，而且H2O2和O3都含丰富的活性氧，但它们的杀菌能力却远低于酸性氧化电位水。也有研究人员发现，当pH值和ORP值不变时，如果有效氯浓度下降，酸性氧化电位水杀菌能力显著降低；用Na2SO4代替NaCl进行电解，电解出的水杀菌力微弱；用HCl调节NaClO的pH值，并将有效氯浓度配到与酸性氧化电位水的总氧化物浓度相同，发现它们的杀菌能力相同，由此确定酸性氧化电位水中起主要杀菌作用的是有效氯。

以上2种学说中，研究者较多地是就某一因素对酸性氧化电位水杀菌效果的影响加以实验，最终确定酸性氧化电位水的主导杀菌因素。近年来，人们普遍接受的一种观点是酸性氧化电位水的杀菌作用是各因素协同作用的结果，将各因素综合起来进行分析能较好地解释酸性氧化电位水的杀菌机理。

EOW制备通常是在特制的离子膜电解槽中，通加一定浓度的食盐水(质量浓度小于10 g/L)，在一定电流密度下进行电解。这样在阳极侧得到酸性氧化电位水，其主要成分为氯气、次氯酸、次氯酸根、盐酸、溶解氧和臭氧等。其原理是:阳极主要发生析氯反应、析氧反应。另外，在阴极侧产生碱性电位水，其pH大于11.0，ORP值小于-900 mV，其主要成分为氢气和稀氢氧化钠溶液，具有很强的清洗作用。其阴极反应主要是析氢反应。

阳极反应:

2H2O O2+4H++4e(1)

2OH--2e 2OH(2)

2OH(O)+H2O(3)

(O)+O2 O3(4)

2Cl--2e Cl2(5)

Cl2+H2O HOCl+HCl(6)

阴极反应:

2H2O+2e H2+2OH-(7)

Na++OH-NaOH(8)

无色透明液体，具有氯味；

氧化还原电位：≥+1100mV ；

pH 值：2.0～3.0；

有效氯含量：30～70mg/L；

主要生成物为次氯酸、氯气、盐酸、活性氧、活性羟基（·OH）、过氧化氢。在室温、密闭、避光的条件下较稳定，而在室温暴露的条件下，不稳定，可自行分解成自来水，故不宜长期保存，最好现用现制备。亦有学者通过特殊制备方法，延长保存时间。

酸性氧化电位水 (electrolyzed-oxidizing water ，简称EOW)，于20世纪80年代由日本首先发现，因其对MRSA（有"超级病菌"之称的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌）有显著杀菌效果，而最先用于医药领域。经过多年研究实践，酸性氧化电位水杀菌的高效性、杀菌后无残留毒性、对人体的无害性、对环境的无污染性、利于环保等优点已逐渐被人们所接受。 目前，酸性氧化电位水的制备工艺、杀菌机理及在许多领域的推广应用仍是研究的热点。

杀菌速效是酸性氧化电位水作为消毒剂的显著优点，Tanaka H等人应用悬液定量杀灭实验发现，酸性氧化电位水对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、绿脓杆菌等菌种的杀灭时间均小于10 s；同白色念珠菌、土曲菌和毛孢子菌作用30 s，杀灭率均大于99.90%。李新武等人将酸性氧化电位水与多种细菌及芽孢作用，对其杀菌时效性进行研究，结果表明即使在有机物干扰下，酸性氧化电位水在短时间内也有非常好的杀菌效果。

居丽雯等人通过实验发现，酸性氧化电位水在5 min内可使含量为10μg/ml的HBsAg转阴，和其他含氯消毒剂或高效氧化剂比较，如目前市售1000 mg/L浓度的84消毒剂及同浓度的ClO2，都需15 min才能使10μg/mL的HBsAg转阴，可见酸性氧化电位水破坏HBsAg的时效性更强。

小山宽机从以下几个方面对酸性氧化电位水的安全性进行了比较详细报道。

急性口服毒性

以50ml/kg体重的酸性氧化电位水对小鼠口服用药未见毒性症状，属实际无毒。

皮肤一次刺激和皮肤累积刺激性

对家兔皮肤上的伤口1日1次连续5日滴下未见伤口发生变化，以老鼠的足部为对象进行1日30次（一次浸泡15或30s）的反复用药试验（3个月），对皮肤的变化进行血液学、生物化学、病理组织学方面的观察，未见老鼠皮肤及全身有异状。

急性眼刺激性

滴下酸性氧化电位水72h后观察，家兔角膜、虹膜、结膜等未见变化。

皮肤增大反应

在土拨鼠皮内1周3次注入酸性氧化电位水后观察，未见皮肤发生（浮肿、红斑）变化。

口腔黏膜刺激性

用酸性氧化电位水以流水方式作用田鼠颊囊30min后，经肉眼及病理组织学观察未见变化。

细胞毒性

在取自人、小鼠、田鼠的细胞培养液中添加酸性氧化电位水12h后检测其结果，表明高浓度酸性氧化电位水对细胞的增殖略有抑制，高浓度以下未见变化，认为其毒性小于其他常用消毒剂。

染色体异常诱发性

在哺乳动物培养细胞中直接添加或添加有代谢活性物质的酸性氧化电位水后蓄积在分裂中期的细胞上，调查染色体异常情况，结果均未见变化。

以志愿者为对象的皮肤试验

以健康成年男性及女性志愿者为对象频繁使用酸性氧化电位水研究其安全性，使用从数种装置生成的酸性氧化电位水（有效氯浓度20和40mg/L）流水洗手，每日15次，每次2min，洗后不进行皮肤保养，连续试验5日，经皮肤科医师认定，有轻度干燥、红斑和手纹消失等轻度损害，但几乎全部在试验后迅速恢复。如果有适度的皮肤保养，并且每周有1～2天停止使用酸性氧化电位水，将不会出现上述情况。

刘清等人研究了酸性氧化电位水毒理学安全性结果表明：氧化还原电位1173.8mV，pH值2.66，有效氯为58.2mg/L的酸性氧化电位水急性经口毒性试验，对大鼠、小鼠急性经口LD50均大于10000mg/kg（体重），属于实际无毒级。皮肤刺激试验属于无刺激，急性眼刺激试验属于无刺激。微核试验结果为无致微核作用。精子畸形试验结果为无致精子畸形作用。亚急性毒性试验结果表明：未见异常症状和体征；血液常规检测和血液生化指标检测均在正常范围内。病理组织学检查试验动物肝、肾、肾上腺、脾、胃、肠、睾丸、卵巢、脑、心肺等未发现有明显病理性损害，上述安全性实验可以看出酸性氧化电位水具有较好的安全性。

2000年日本颁布了《医疗用具承认生成装置强酸性电位水的规格基准》（医疗篇），对强酸性电位水的生成原理，理化指标，杀灭微生物性能，毒理学安全性指标以及使用说明书和广告宣传均作了详细的规定。

2002年又颁布了用于食品加工工业、餐饮及瓜果蔬菜消毒的标准《食品添加物用强酸性电解水使用手册》，将酸性氧化电位水的应用领域扩大到餐饮业和食品加工工业。

1999年美国FDA和EPA已对酸性氧化电位水的消毒功能予以认可。

2007年美国APIC内镜清洗消毒培训手册中已将酸性氧化电位水用于消毒。世界内镜协会也将酸性氧化电位水列入内镜清洗消毒用消毒产品。

2002年卫生部将酸性氧化电位水的应用列入了《消毒技术规范》，用于指导内镜的消毒、洗手消毒、皮肤粘膜和环境物体表面的消毒等。

2003年卫生部已将酸性氧化电位水生成器列入我国卫生标准《十·五》规划准项目。

2006年该标准已通过了卫生部标委会的评审。

磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团，磺酸都是水溶的强酸性化合物，例如萘溶于乙醚而不溶于水，而β-萘磺酸则溶于水而不溶于乙醚。芳香族磺酸分子中的磺酸基团可被羟基、氰基所取代，是制备酚、腈的中间体。