臭氧在食品实验室样品无害化处理中的应用

刘洪忠，王鹏坤，李长江，肖宗阳，张 玲

（德州市食品药品检验检测中心，山东德州 253015）

按实验室认证认可要求，在食品实验室微生物检测过程中，微生物阳性样品必须经无害化处理[1]。目前无害化处理方式常用的以121 ℃高压15 min进行灭活。食品实验室大多配备小型灭菌锅，此方法因容积限制具有批量小，时间长的缺点，样品无害化处理费时费力，特别在桶装饮用水铜绿假单胞菌为阳性的处理中更为明显。焚烧和化学处理次生危害较大而不宜使用。

臭氧是淡蓝色气体，易溶于水，为氧气溶解度的13倍，强氧化剂，具有广谱高效的杀菌作用。O3溶于水后会发生两种反应：一种是直接氧化；另一种是O3分解产生羟基自由基从而引发的链反应，此反应产生具有强氧化能力的单原子氧（O），可瞬间分解水中微生物[2-3]。本文是利用臭氧的这一特点进行无害化处理。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

氧气及氧气瓶，市售；臭氧发生器，OZ-50Y型，青岛中科三氧净化设备有限公司；碘化钾、硫酸，天津科密欧化学试剂有限公司。硫代硫酸钠标准滴定溶液0.1 mol/L，深圳市博林达科技有限公司。结晶紫中性红胆盐琼脂（VRBA）培养基、平板计数琼脂培养基、孟加拉红琼脂培养基、假单胞菌琼脂基础（CN）培养基，北京陆桥技术股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 臭氧无害化处理设备的安装

臭氧无害化处理设备的安装如图1所示。

图1 臭氧无害化处理设备的安装示意图

1.2.2 空气源制取臭氧

空气源制取臭氧的同时生成氮氧化合物，从而产生有害气体，纯氧制取臭氧浓度高，因此采用氧气制取[4]。氧气用硅胶管连接到臭氧发生器上，产生的臭氧通过硅胶管通入待处理桶装水，进气管插入至底部并接曝气头增加曝气量，出气管在液面以上，桶应密封；可连接多个桶，用硅胶管连接到样品处理池，样品处理池材料为玻璃或不锈钢，保证密封；最后通入臭氧分解瓶，排气管通向室外，在通入分解瓶前加流量调节，以增加臭氧分压。

臭氧分解瓶内盛1%氢氧化钠2 L，臭氧在碱性环境中不稳定，快速分解成氧气[3]，从而减少对室外环境的危害。

1.2.3 臭氧浓度检测

以碘量法滴定臭氧在水中浓度，其化学反应式：

取臭氧水溶液100.0 mL于250 mL具塞碘量瓶中，加入200 g/L碘化钾20 mL混匀，加入（1+5）硫酸溶液5 mL酸化，静置5 min。以0.010 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液滴定臭氧水至淡黄色，加5 g/L淀粉溶液1 mL，继续滴定至蓝色消失30 s不回蓝为终点，去除空白，计算臭氧浓度。

式中：XO3为水中臭氧浓度，mg/L；V为消耗硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；c为硫代硫酸钠标准溶液的物质的量浓度，mol/L；V1为臭氧水的取样体积，mL；为臭氧反应量与硫代硫酸钠标准溶液消耗量的定量关系为1︰2；48为臭氧的摩尔质量；1 000为体积转换系数。

1.2.4 食品实验室常见阳性微生物的检验方法

食品实验室常见阳性微生物项目的检验方法见表1。

表1 食品实验室常见阳性微生物项目的检验方法

2 结果与分析

臭氧的杀菌能力与臭氧浓度、水温、处理时间高度相关，本文将臭氧浓度控制在5～10 mg/L，水温15～25 ℃，处理30 min[3-4]。将2个铜绿假单胞菌阳性桶装饮用水，大肠菌群、菌落总数、霉菌阳性培养皿各2个放入处理池，按无害化处理流程安装设备后，测量水温饮用水为16.8 ℃处理池为17.6 ℃，密封各接入点，开启实验室通风，启动系统，控制氧气流速为500 mL/min，处理30 min。3个样品各取2个水样100.0 mL，测试臭氧水浓度。得到臭氧浓度后，取处理后的桶装饮用水测试铜绿假单胞菌，处理池中样品混合后取样测定大肠菌群、菌落总数、霉菌。

2.1 水中臭氧浓度

由表2可知，按碘量法测定的处理桶装水及处理池中水中 臭氧浓度。1号桶中的臭氧浓度含量较高，最高为8.56 mg/L；其次为2号桶，处理池中臭氧含量较低。

表2 水中臭氧浓度数据

2.2 样品臭氧处理前后数据

表3为臭氧处理前按GB 8538—2016检测阳性样品数据，1号桶和2号桶中有少量的铜绿假单胞菌；表4为经通入臭氧使水中臭氧浓度在8.08～8.56 mg/L，处理30 min后，检测样品铜绿假单胞菌数据全部为阴性。

表3 桶装饮用水铜绿假单胞菌处理前数据

表4 桶装饮用水铜绿假单胞菌处理后数据

2.3 样品臭氧处理前后阳性微生物数据

表5为取大肠菌群阳性培养皿、菌落总数阳性培养皿、霉菌阳性培养皿的数据；表6为上述培养皿放于处理池中，加水没过培养皿，经浓度为6.12～6.22 mg/L臭氧处理后，培养皿中取样分别按GB 4789.3—2016，GB 4789.2—2016，GB 4789.15—2016进行大肠菌群、菌落总数、霉菌检测，结果全部为阴性。

表5 阳性微生物处理前数据

表6 阳性微生物处理后数据

3 结论

臭氧在水中浓度为5～10 mg/L时，水温15～25 ℃，处理30 min，即将微生物（大肠菌群、菌落总数、霉菌、铜绿假单胞菌等）杀灭，明显减轻样品经培养产生的较强异味。臭氧通过碱性溶液加速分解，对实验室环境影响很小，处理完成后无再生危害。臭氧能够高通量无害化处理样品，适用于食品实验室微生物阳性样品的无害化处理。