酸性电解水的稳定性研究

敖菲菲 方祥 陈海强 梁钻好 梁凤雪 黄成龙 余铭

摘要：在酸性电解水的稳定性研究中，开机后酸性氧化电位水生成器仅需制水2 min，可得到理化性质稳定的酸性电解水;酸性电解水的理化指标受电流影响，随着电流的增加，ORP与ACC呈上升趋势（p<0.05），pH值呈下降趋势（p<0.05）;光照条件、密封情况、贮藏温度、贮藏时间等因素对酸性电解水ORP，ACC，pH值的稳定性有较大影响，室内封口避光条件有利于酸性电解水的贮藏。

关键词：酸性电解水;贮藏;稳定性;研究

中图分类号：R187.1     文献标志码：A    doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.02.003

Study on the Stability of Acidic Electrolyzed Water

AO Feifei1，FANG Xiang2，CHEN Haiqiang1，LIANG Zuanhao1，LIANG Fengxue1，HUANG Chenglong1，*YU Ming1

（1. Yangjiang Polytechnic，Yangjiang，Guangdong  529500，China;

2. College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510000，China）

Abstract：The results showed that after starting up，the acid oxidation potential water generator can generate acidic electrolyzed water with stable physical and chemical properties within 2 min. The physical and chemical indicators of acidic electrolyzed water were affected by current. With the increase of current，ORP and ACC showed an upward trend（p<0.05）and the pH showed a downward trend（p<0.05）. Light conditions，sealing conditions，storage temperature and storage time had a great impact on the stability of ORP，ACC and pH of the acidic electrolyzed water. Indoor sealing and light-protecting conditions were conducive to the storage of acidic electrolyzed water.

Key words：acidic electrolyzed water;storage;stability;research

酸性電解水是将食盐或稀盐酸溶液放入电解生成机中，在电场作用下得到的具有杀菌作用的溶液[1-2]。作为一种新型减菌剂，酸性电解水在医疗[3-5]、食   品[6-9]、农业[10]、环保[11-12]等领域已经得到了广泛应用。与其他冷杀菌技术，如超高压杀菌技术、脉冲光杀菌技术、臭氧灭菌技术、膜分离技术、紫外线消毒技术等相比，酸性电解水具有操作简便、成本低廉、绿色环保、应用范围广、杀菌效率高等优点[13-16]。

目前，对于酸性电解水杀菌能力应用的研究较多，而对酸性电解水稳定性的研究较少。酸性电解水的稳定性对其杀菌效果具有显著影响，其杀菌活性成分易受制水电流、存放时间、光照、空气及接触介质的影响[17]。另外，其杀菌机理与其pH值、氧化还原电位（Oxidation-reduction potential，ORP）和有效氯浓度（Available chlorine concentration，ACC）等理化指标相关[18]。制水时电流大小不同，理化指标也随之变化。因此，可以通过控制电流的大小来调控其杀菌效果。研究酸性电解水的稳定性，寻找一种合适的贮藏方式对于酸性电解水的杀菌应用具有基础性意义。探究酸性电解水的稳定性及其最佳贮藏条件，为酸性电解水的应用研究奠定基础。

1   材料与方法

1.1   材料与试剂

普通食盐，广东省盐业集团有限公司提供;碘化钾（分析纯），上海泸试实验室器材股份有限公司提供;冰乙酸（分析纯），天津市富宇精细化工有限公司提供。

1.2   仪器与设备

CE-7100-02型酸性氧化电位水生成器，广州赛爱环境保护技术开发有限公司产品;SX-630型笔式ORP计，上海三信仪表厂产品;PHSJ-3F型实验室pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司产品;Q- CL501C型水质分析仪，深圳市清时捷科技有限公司产品;RXZ-280B型人工气候箱，宁波江南仪器厂产品。

1.3   试验方法

1.3.1   制备开机后不同时间的酸性电解水

CE-7100-02型酸性氧化电位水生成器开机预热0.5 h，配置饱和食盐溶液，放入酸性氧化电位水生成器中，开机制水，固定电流25 A，水流2.0 L/min，每隔2，4，6，8，10，20 min用棕色磨口广口瓶装水，装水时间10 s，装好后立即盖上瓶盖密封，进行5次平行试验。

1.3.2   电解水pH值、氧化还原电位（ORP）和有效氯（ACC）的测定

使用PHSJ-3F型pH计直接测定pH值，使用SX-630型笔式ORP计直接测定ORP值，按照Q- CL501C型水质分析仪的使用说明书测定ACC。

1.3.3   制备不同电流条件下的酸性电解水，测定pH值，ORP，ACC值

CE-7100-02型酸性氧化电位水生成器开机预热0.5 h，配置饱和食盐溶液，放入酸性氧化电位水生成器中，固定水流2.0 L/min，调节电流分别为5， 10，15，20，25，30 A，开机制水，10 min后用棕色磨口广口瓶装水，装水时间10 s，装好后立即盖上瓶盖密封，进行9次平行试验。

1.3.4   电解水不同储存条件处理

参照董宇[19]的方法略作修改。固定电流25 A，水流2.0 L/min，制备大量电解水，存放于密封避光的容器中，用若干个玻璃瓶分装电解水，分别在室内封口避光、室内封口见光、室内敞口避光、室内敞口见光、室外封口见光、室外封口避光6个条件下保存1个月，或者保存至ORP低于800 mV（好氧微生物存活的最适ORP为200～800 mV，厌氧微生物则为-700～200 mV[20-21]，当ORP低于800 mV后，电解水的杀菌能力下降）。室内见光组一起置于RXZ-280B型人工气候箱中，设置温度25 ℃，光照强度20%，24 h照射;室内避光组用报纸包裹置于暗室内，环境温度25 ℃;室外组放置于楼顶露天环境下，平均气温30 ℃，室外見光组没有进行包裹，室外避光组用报纸和黑色塑料袋进行包裹。每天定时测定其pH值，ORP，ACC值。每个贮藏条件处理进行3个平行试验。

1.3.5   数据处理

试验数据采用SPSS 19.0和Microsoft Excel 2010进行处理。

2   结果与分析

2.1   酸性氧化电位水生成器的开机稳定性

开始制水后不同时间制得的酸性电解水ORP值（a）、ACC（b）和pH值（c）的变化见图1。

由图1可知，开机后电解水的ORP值，ACC，pH值一直处于稳定状态，随着制水时间的变化没有显著差异（p>0.05）。由此可知，开机制水2 min后，由酸性氧化电位水生成器所制备的电解水理化性质很稳定。

2.2   电流对酸性电解水理化性质的影响

不同电流对酸性电解水ORP值（a）、ACC（b）和pH值（c）的影响见图2。

图2（a）表示电流对酸性电解水ORP值的影响，随着电流的增加，ORP值呈显著上升趋势（p<0.05），但是随着电流的持续增加，ORP值上升的趋势逐渐缓和。图2（b）表示电流对酸性电解水ACC的影响，随着电流的增加，ACC也是呈显著上升趋势（p<0.05），且上升的速率比较均匀。图2（c）表示电流对酸性电解水pH值的影响，随着电流的增加，pH值呈显著下降趋势（p<0.05），且随着电流的持续增加，下降的趋势逐渐缓和，当电流上升至20 A后，pH值不再发生显著变化。电流对酸性电解水理化性质的影响与田麟[22]的研究结果大体相同。可以通过控制电流的大小来控制酸性电解水的理化指标，制备出对应理化指标的电解水。

2.3   贮藏条件对电解水的影响

2.3.1   贮藏条件对电解水ORP值的影响

不同贮藏条件下电解水的ORP值变化趋势见图3。

室内封口避光条件下，ORP值整体变化不大，贮藏30 d，仅降低1.0%;室外封口避光、室内封口见光、室内敞口见光条件下，ORP值变化趋势相仿，随着时间的推移，ORP值下降的速率逐渐增加，然后骤降，电解水失效。室内敞口避光贮藏电解水的ORP值几乎匀速下降，第2～15天ORP值无显著差异（p>0.05），第16天ORP值骤降，从885 mV跌至775 mV，下降了12%。室外封口见光贮藏的电解水ORP值下降速率最快，仅2 d就从1 089 mV跌至506 mV，下降了53.5%。

由图3可知，室内封口避光贮藏的电解水ORP值最稳定，贮藏了30 d仍变化不大，是电解水最优贮藏方式，室外封口避光贮藏次之;贮藏19 d，ORP值仅下降3%。室内封口见光能保存12 d，ORP值下降4%;其他贮藏方式贮藏效果不佳。

光照、开口、高温等贮藏条件都会导致电解水ORP值下降，这与学者的研究结论一致[23]，可能是因为电解水中的成分不稳定，见光和高温的情况下会分解;开口会挥发，或者与空气发生反应。

2.3.2   贮藏条件对电解水ACC的影响

不同贮藏条件下电解水的ACC变化趋势见图4。

由图4可知，电解水ACC随着贮藏天数的增加而显著降低（p<0.05）。室内封口避光条件下，ACC下降速率的最慢，贮藏6 d后，ACC开始显著下降（p<0.05）;贮藏了30 d后，ACC下降到11 mg/L，降低了56%。室外封口避光条件下，ACC下降速率的减慢，贮藏3 d后，ACC开始显著下降（p<0.05）。其余4种贮藏方法，在贮藏的第2天，ACC就开始显著下降（p<0.05）。除了室内封口避光外，其他贮藏条件下，ACC均下降到0 mg/L。

由图4可知，ACC稳定性较差，电解水不能长期贮藏，制备出来后应该尽快用完。室内封口避光贮藏效果最好，但是仅能保持ACC 6 d内不发生显著变化（p>0.05）;室外封口避光贮藏次之，能够贮藏3 d;其他贮藏方法均不能放至第2天。

贮藏时间、光照、贮藏温度、密封情况对电解水的ACC影响效果显著（p<0.05），这与学者的结论一致[23-25]，可能因为电解水的ACC与HClO浓度相关，HClO极不稳定，可以自发分解。

2.3.3   贮藏条件对电解水pH值的影响

不同贮藏条件下电解水的pH值变化趋势见图5。

由图5可知，不同的贮藏条件对电解水pH值的影响不同。室内、室外封口避光条件下，pH值总体变化不大;室内、室外封口见光条件下，pH值呈显著下降趋势（p<0.05）;室内敞口避光、见光条件下，pH值先上升，后下降。

封口避光条件下，电解水的pH值稳定性较好，且温度对pH值的影响不明显，这与Tatsumi Y等人[24]的研究结论一致。敞口条件下，pH值先上升、后下降，可能是因为在敞口环境中，电解水中同时存在  2种反应：HClO分解产生HCl，以及空气中的CO2融入水中。当HCl挥发的速度大于CO2融入水中的速度时，电解水pH值不断上升;当HCl逐渐挥发殆尽，空气中的CO2仍不断融入水中，pH值开始下降;待二者反应达到平衡，pH值则稳定下来。封口见光条件下，pH值显著下降（p<0.05），可能是由于光照条件加速了HClO的分解，形成的HCl无法挥发导致。

3   结论

探究酸性电解水的稳定性及其最佳贮藏条件，得到的结论如下：①开机制水2 min就能得到理化性质稳定的酸性电解水;②电流对酸性电解水的理化性质影响较大;③酸性电解水的最佳储存条件是室内封口避光。

參考文献：

Krstajic N，Nakic V，Spasojevic M. Hypochlorite production II. Direct electrolysis in a cell divided by an anionic me-mbrane[J]. Journal of Applied Electrochemistry，1991， 21（7）：637-641.

Iwasawa A，Nakamura Y. Antimicrobial activity of aqua oxidizing water[J]. Clinical Bacteriology，1993（20）：469-473.

岑琼，陈颖，超刘琳. 酸性氧化电位水在口腔医院消毒供应中心的应用[J]. 护理研究，2016，30（10）：3 676-    3 678.

Selkon J B，Babb J R，Morris R. Evaluation of the antimicrobial activity of a new super-oxidized water，sterilox，for the disinfection of endoscopes[J]. Journal of Hospital Infection，1999，41（1）：59-70.

刘军. 酸性氧化电位水临床消毒应用研究进展[J]. 中国消毒学，2012，29（5）：410-412.

武龙，肖卫华，李里特，等. 酸性电解水用于葡萄杀菌保鲜的试验研究[J]. 食品科技，2004（9）：81-83.

吴丽敏，吴丽华，邵忠奇，等. 强酸性电解水在食用菌的应用研究初报[J]. 微生物学杂志，2002，22（3）：61-62.

周然，刘源，谢晶，等. 电解水对冷藏河豚鱼肉质构及品质变化的影响[J]. 农业工程学报，2011，27（10）：365-369.

周然，谢晶，高启耀，等. 微酸性电解水结合壳聚糖对水蜜桃护色保鲜的效果[J]. 农业工程学报，2012，   28（18）：281-285.

曹薇，张春玲，李保明. 喷洒微酸性电解水对荞麦芽菜生长的影响[J]. 农业工程学报，2012，28（9）：l59-164.

Yu Q，Yasumitsu A，Satoshi K，et a1. Cleaning efficacy and dentin micro-hardness after root canal irrigation with a strong acid electrolytic water[J]. Journal of Endodontics，2006，32（11）：1 102-1 106.

宋连香，赵又瑞. 酸性氧化电位水对甲醛的降解研究[J]. 广东化工，2015，42（1）：19-23.

Venkitanarayanan K S，Ezeike G O，Hung Y，et al. Efficacy of electrolyzed oxidizing water for inactivating Escherichia coli O157∶H7，Salmonella enteritidis，and Listeria monocytogenes[J]. Applied and Environmental Microbiology，1999（9）：4 276-4 279.

Tanaka N，Fujisawa T，Daimon T，et al. The effect of electrolyzed strong acid aqueous solution on hemodialysis equipment[J]. Artificial Organs，1999（23）：1 055-1 062.

高新昊，刘兆辉，李晓林，等. 强酸性电解水的杀菌机理与应用[J]. 中国农学通报，2008，24（7）：393-399.

Kim C，Hung Y C，Brackett R E. Efficacy of electrolyzed oxidizing（EO）and chemically modified water on different types of foodborne pathogens[J]. Journal of Food Microbiology，2000（2/3）：199-207.

Koseki S，Itoh K. Prediction of microbial growth in fresh-cut vegetables treated with acidic electrolyzed water during storage under various temperature conditions[J]. Journal of Food Protection，2001（5）：1 935-1 942.

莫根永，曹荣，徐丽敏. 强酸性电解水用于对虾减菌化前处理的试验研究[J]. 渔业现代化，2010，37（3）：37-41.

董宇. 微酸性电解水的制备条件及其在大棚蔬菜中的应用[D]. 咸阳：西北农林科技大学，2015.

章恩明，杜林，黄鸿志. 电解水杀菌技术及其应用[J]. 食品与机械，1999（3）：30-31.

Huang Y，Hung Y，Hsu S，et al. Application of electrolyzed water in the food industry[J]. Food Control，2008，19（4）：329-345.

田麟. 酸性氧化电位水的制备优化与杀菌效果研究[D]. 上海：同济大学，2008.

杨楠. 微酸性电解水对南美白对虾虾仁杀菌效果及品质影响的研究[D]. 杭州：浙江大学，2013.

Tatsumi Y，Umimoto K，Kumayama Y，et al. Effect of long-term storage on bactericidal activity of strong acidic electrolyzed water[M]. Berlin，Heidelberg：Springer Be-rlin Heidelberg，2007：3 733-3 736.

收稿日期：2019-08-26

基金项目：广东省教育厅基础研究重大项目及应用研究重大项目（自然科学）（2017GKZDXM015）。

作者简介：敖菲菲（1988—   ），女，本科，助教，研究方向為食品工程。

通讯作者：余铭（1973—   ），男，博士，教授、高级工程师，研究方向为食品保藏新技术。