酸性氧化电位水研究及在医疗领域的应用

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1、酸性氧化电位水研究及在医疗领域的应用酸性氧化电位水研究及在医疗领域的应用李新武李新武(中国疾病预防控制中心环境所消毒检测中心,100050,北京市)中国护理管理 2008 年 8 卷 4 期 酸性氧化电位水（在日本被称为强酸性电解水)是一种由酸性氧化电位水生成器 产生的具有高氧化还原电位（ORP）,低 pH 值、含低浓度的有效氯（3070mg/L）的 水，该水具有较强的氧化能力和快速杀灭微生物作用。酸性氧化电位水的研究始于 1987 年，由日本独立开发作为对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（M R S A）有显著效 果的杀菌剂。经过多年的研究，人们对其的认识断深入，对杀菌的有效性、对人体的 安全性、

2、对环境无污染等优点已取得共识，并在医疗领域已用于手消毒、内窥镜的清 洗消毒、血液透析装置的消毒、环境的消毒以及压疮等创面的治疗1-8。自 1995 年 以来酸性氧化电位水生成器进入中国市场以来，很快得到了中国同行的认可，北京市、 沈阳市、上海市、安徽省、陕西省、天津市、珠海市、深圳市和广西等地已相继开发 出此类产品，并取得了卫生部的卫生许可批件。目前该类产品已在一些医院用于内窥 镜、手术室、供应室的医疗器械的消毒和医院环境的消毒，对于防止医院感染，控制 大量使用消毒剂对环境的污染起到了积极的作用。1 1 酸性氧化电位水生成器的分类酸性氧化电位水生成器的分类 （1）在日本，按电解水酸性的强弱可将

3、其分为强酸性电解水和弱酸性电解水生成器， 按照日本厚生省监修的食品添加物公定书（第 7 版；1999）的规定 pH 范围在 56.5 为微酸性，35 为弱酸性，3 以下为强酸性。日本将酸性氧化电位水生成器由此而分 类，可产生 pH 值在 3 以下的电解水为强酸性电解水生成器，主要用于医疗领域，也 是目前我国的主要产品。产生 pH 值在 35 的为弱酸性电解水生成器，主要用于食品 加工和餐饮行业，在日本、韩国有此类产品。 （2）按电解槽结构分类可分为有隔膜三槽式和有隔膜两槽式，三槽式电解槽为阴、 阳极槽之间夹有盛放饱和食盐水的中央室，阴极和阳极的反应基本上与两槽法相同， 有隔膜两槽式是通过隔膜将

4、电解槽分为阴极和阳极，目前国内外厂家多数使用两槽式。（3）按出水方式可分为连续式或间歇式。连续式的电解槽一般为多个小型电解槽组 合而成，可连续发生酸性氧化电位水，电解槽的正负极可定时转换，以便清洗电极， 增加电解效力。间歇式一般为一个较大的电解槽，发生一定量的酸性氧化电位后，电 解槽停止工作，将电解好的水释放后，重新加入氯化钠再次进行电解，此种电解方式 由于不能连续产生酸性氧化电位水，在实际应用中有局限性。 （4）按整机结构可分为一体机和分体机，一体机将软水处理器、储水箱和生成器整 合成一体，占用空间少、使用方便。由于有储水箱，在电解槽的转换正负极清洗电极 时，仍可有水使用。分体机本身只有发生

5、器，软水处理器和储水箱可另行配置，可做 成集中式酸性氧化电位水供给系统。2 2 酸性氧化电位水的理化性质酸性氧化电位水的理化性质 李新武：中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所消毒检测中心副主任， 主任技师。现主要社会任职：卫生部消毒标准委员会委员兼副秘书长，中华预防医学会消毒分会常务委员兼秘书，卫生部消毒产品评审委员会成员，卫生部消毒专业技术 资格考试命审题委员会委员，中国消毒学杂志编委。主要研究方向为消毒灭菌技术， 从 1995 年开始从事酸性氧化电位水研究，在国内杂志发表有关论文多篇。 20032006 年负责酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准国家标准的制定工作。 酸性氧化电位水是

6、一种无色透明的液体,具有氯味,其氧化还原电位在 1100mV 以 上，pH 值在 2.03.0 之间,有效氯含量一般为 3070mg/L。主要生成物为次氯酸、 氯气、盐酸、活性氧、活性羟基（O H）、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。 3 3酸性氧化电位水产生的原理和方法酸性氧化电位水产生的原理和方法 三宅晴久（1994）8和小川俊雄（1995）9对酸性氧化电位水产生的原理和隔 膜的作用进行了较为详细的描述。酸性氧化电位水是将自来水中添加浓度小于 0.1%NaCl，通过酸中国护理管理 2008 年

7、 4 月 15 日第 8 卷第 4 期 13 中国护理管理特 别策划酸性氧化电位水研究与应用 Special Planning 性氧化电位水生成器中带 有高密度离子隔膜的组合电解槽电解而成。由于这种离子隔膜具有将电解槽的阳极侧 和阴极侧分开，并可使阳离子从阳极槽进入阴极槽,阻碍阴离子从阴极槽进入阳极槽， 同时可防止在阴极和阳极生成的气体混合的特点。食盐水通过电解解离成 H+、OH- 、Na+和 Cl-,在阳极槽中的 Na+和 H+可通过离子隔膜进入阴极槽。而阴极槽中的 OH- 和 Cl-不能通过离子隔膜进入阳极槽。在阳极槽中，O H-结合于阳极一侧或得正电子， 成为 OH，随着 4OH2H2O

8、+O2 的反应，4 O H 变成为水和氧气，于阳极侧的电解槽中 就剩下来 4 H+，即反应式(1)。Cl-按照反应式(2)可生成 Cl2，然后按反应式(3)进一 步与水反应生成 HCl 和 HOCl，由于阳极槽中 H+、HCl 和 HOCl 的积累，所以从阳极槽 得到的水会显酸性，且含一定浓度的有效氯。阴极槽中，阴极一侧 H2O 电解生成 H2 和氢氧根离子（O H-），使溶液的 pH 值大于 11，即碱性电解水见图 1。4 4 对微生物的杀灭作用对微生物的杀灭作用 （1）H.Tanaka 等1报道酸性氧化电位水可快速杀灭各种细菌繁殖体。应用悬液试验， 酸性氧化电位水与菌悬液比例大于 9.9：

9、0.1 时，对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌、 MRSA、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、大肠杆菌 O157：H7、克雷伯氏肺炎球菌、绿浓杆菌、 伤寒沙门氏菌、粘质沙雷氏菌、副溶血弧菌的杀灭时间均小于 10s。对单纯疱疹病毒、 巨细胞病毒、艾滋病病毒和脊髓灰质炎病毒 1、2、3 型、HBVDNA 及 HBsAg 的抗原性均 有很好的灭活和破坏作用。作用 30s 对白色念珠菌、土曲菌（Aspergillusterreus） 和毛孢子菌（Trichesperon）的杀灭率均大于 99.90%。在不加有机物的条件下，酸性 氧化电位水作用 5min 可杀灭枯草杆菌芽胞1。 （2）2005 年中国疾病预防控制中心

10、环境所消毒检测中心，应用悬液进行定量杀灭试 验，有机干扰物牛血清白蛋白浓度为 0.3%，酸性氧化电位水（有效氯浓度为 44mg/L,pH 值 2.65，ORP 值为 1176mV）与菌悬液比例为 9.9：0.1 时，作用时间为 30 秒，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的杀灭数值均大于 5.0；对白色念 珠菌的杀灭对数值均大于 4.0，分别作用 10min，对枯草杆菌黑色变种芽胞的杀灭对 数值为大于 5.0。5 5 杀菌机理杀菌机理酸性氧化电位水的杀菌机理主要是次氯酸起作用，近年来，堀田国元10对酸 性氧化电位水的杀菌机理进一步的研究发现次氯酸在反应过程中可产生活性羟基 （O H）；活

11、性氧（O2）在 1 100mV 的氧化还原电位的条件下也可生成 H2O2,进而生 成OH，而O H 是一种强氧化剂，对细菌的核酸、蛋白和代谢酶具有分解和灭活作 用，与生物体内中性粒细胞的杀菌机理非常相似。美国 C.A.Loshon11研究了酸性氧 化电位水对枯草杆菌芽孢的杀灭机理，认为酸性氧化电位水杀灭细菌芽孢不是通过破 坏 D N A，本质上没有释放吡啶二羧酸（dipicolinicacid）。酸性氧化电位水杀死芽 孢经历芽孢产生的早期阶段，包括吡啶二羧酸的释放，皮层的退化和初始代谢过程。 改变了芽孢内膜，主要是氧化了芽胞膜上的蛋白质和不饱和脂肪酸，对芽孢膜的通透 性产生了不利的影响，使其在

12、生成芽孢的过程中丧失了功能而导致芽孢死亡。李新武 3报道了在电镜下观察酸性氧化电位水对细菌芽孢的作用情况，结果表明：酸性氧 化电位水作用后可使细菌细胞的通透性增强，细胞肿胀、内容物溢出导致细菌芽孢被 杀灭。6 6 影响酸性氧化电位水杀菌效果的因素影响酸性氧化电位水杀菌效果的因素 （1）有机物：芝燁彦12研究了在酸性氧化电位水中加入不同浓度的人血清、酵母、 马血清、牛血清等 6 种有机物对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、克雷伯 氏肺炎球菌等 11 种细菌杀灭效果的影响。表明各种有机物对酸性氧化电位水杀灭不 同细菌的效果均有影响，随有机物浓度的增加，杀菌效果下降。延长杀菌作用时间， 酸性氧

13、化电位水的杀菌效果相同。中国 C D C 环境所目前的研究结 14 ChineseNursingManagement Vol.8,No.4 Apr.15,2008 中国护理管理 Special Planning 特别策划酸性氧化电位水研究与应用果表明:用酸性氧化电位水进行悬液 定量杀灭试验时，有机干扰物的用量由 0.3%增加至 3.0%，对金黄色葡萄球菌、大肠 杆菌的杀灭剂量未有改变；杀灭白色念珠菌达 4 个杀灭对数值的时间由 1.0 m i n 增 加到 3.0min；杀灭枯草杆菌黑色变种芽胞的效果由作用 20min 达到 5 个杀灭对数值， 变为作用 60min，杀灭对数值为 0.37。用

14、于空气消毒时，酸性氧化电位水喷雾量为 5ml/m3，作用时间为 30min，在菌悬液中未加入牛血清白蛋白(BSA)时，对空气消毒试 验的指标微生物白色葡萄球菌的杀灭率为 83.36%；加入 1%和 2%BSA 后，其杀灭率分 别下降至 55.86%和 13.57%，表明有机物对酸性氧化电位水杀菌效果有较大影响。 （2）温度：薄玉霞13报道，酸性氧化电位水杀灭枯草杆菌黑色变种芽胞的效果随 作用温度的升高而增强，在杀菌作用温度为 10、20和 30的条件下，作用 10min 的杀灭率分别为 72.59%、94.09%和 99.69%，作用 20min 时的杀灭率分别为 99.31%、99.99%和

15、 100.00%。由此可见随温度的升高，酸性氧化电位水杀菌能力提高。 此种性能与含氯消毒剂的性能是一致的。芝燁彦12报道了不作用温度时酸性氧化电 位水对 M R S A、大肠杆菌、绿脓杆菌、克雷伯氏肺炎球菌等 9 种细菌的杀灭作用， 结果表明在 4、10、20、37和 5 6的条件下，虽分别作用不同的时间，均 有同样的杀菌效果，由此看出温度对抗力强的细菌芽孢的杀菌效果有较大影响。 （3）保存条件：丁培等14应用悬液定量杀灭试验对酸性氧化电位水的稳定性进行 研究时发现，酸性氧化电位水半瓶密闭室温保存 3 d 和 7d、整瓶密闭室温以 100r/min 振荡 24h、整瓶密闭 54保存 14d 对

16、金黄色葡萄球菌杀灭 99.90%所需时间 由保存前的 0.5min 延长到 1.0min，且氧化还原电位（ORP），pH 值，有效氯浓度均有不同程度的改变。表明酸性氧化电位水的理化指标和杀菌效果易受光线、空气、温 度、振荡的影响。因此，酸性氧化电位水最好现用现制备，如需保存，应存放于密闭、 避光的塑料桶内，一般不超过 3 天。 （4）水的硬度：由于各个国家和不同地区自来水的硬度不同，在电解过程中，会影 响酸性氧化电位水的质量，减少电极的寿命，影响消毒效果，故在自来水硬度较高 (超过 50mg/L)时，应在自来水与酸性氧化电位水生成机之间加一软水处理装置，以保 证酸性氧化电位水的质量和消毒效果。7 7 酸性氧化电位水的安全性酸性氧化电位水的安全性 小宫山宽机15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。 （1）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。 （2）皮肤一次刺激