不同殺菌方式對(duì)水質(zhì)理化特性及微生物指標(biāo)的影響

張娜 何海蓉 李亦斌 張建芬 馬冠生

摘要：目的：分析比較三種常見殺菌方式對(duì)生活飲用水水質(zhì)理化特性的影響，為選擇殺菌方式提供科學(xué)依據(jù)。方法：取某包裝飲用水公司生產(chǎn)線用水8L，分為4組水樣，每種水樣各2L。4組水樣再經(jīng)過不同殺菌方式，組1經(jīng)過超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）處理，組2經(jīng)過臭氧殺菌處理，組3經(jīng)過高溫煮沸處理，組4則不經(jīng)過任何殺菌方式處理。采用核磁共振波譜法測(cè)定4組水樣的分子團(tuán)大小;采用有機(jī)聚合物生成反應(yīng)原理測(cè)定氫自由基濃度;采用電極法測(cè)定電導(dǎo)率;采用離子色譜法測(cè)定溴酸鹽含量;采用抑菌環(huán)法試驗(yàn)測(cè)定抑菌作用。結(jié)果：對(duì)于分子團(tuán)大小，各組水樣從小到大依次為組4（8642Hz）<組1（8702Hz）<組2（11948Hz）<組3（13232Hz）。對(duì)于氫自由基濃度，各組水樣從大到小依次為組4（0177mmol/L）>組3（0142mmol/L）>組1（0126mmol/L）>組2（0111mmol/L）。對(duì)于電導(dǎo)率，各組水樣從大到小依次為組3（718μS/cm）>組2（531μS/cm）>組4（498μS/cm）>組1（492μS/cm）。各組溴酸鹽含量均<0005mg/L，銅綠假單胞菌均未發(fā)現(xiàn)（CFU/250mL），對(duì)金黃色葡萄球菌ATCC6538和大腸埃希氏菌ATCC25922均無抑菌能力。結(jié)論：不同殺菌工藝對(duì)水質(zhì)理化特性有一定影響，相較于臭氧殺菌方式，超高溫瞬時(shí)殺菌后水樣的分子團(tuán)最小，高溫煮沸后水樣氫自由基含量最高。

關(guān)鍵詞：殺菌方式;臭氧殺菌;超高溫瞬時(shí)殺菌;高溫煮沸

水是生命之源，是機(jī)體的重要組成成分，參與體內(nèi)新陳代謝，具有維持體液正常滲透壓及電解質(zhì)平衡、調(diào)節(jié)體溫和潤(rùn)滑等重要生理功能[1]。喝水過多或過少都會(huì)影響機(jī)體的健康，足量飲水對(duì)于維持健康十分必要[24]。近年來，我國(guó)包裝飲用水產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，包裝飲用水生產(chǎn)量、銷售量及消費(fèi)量快速增長(zhǎng)，已成為較為普遍的飲水種類之一[56]。包裝飲用水的安全至關(guān)重要，制作包裝飲用水的水源大多不能直接飲用，需經(jīng)過消毒和殺菌。目前常見的包裝飲用水殺菌方式為臭氧殺菌、超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）等。不同殺菌方式對(duì)水質(zhì)理化特性及微生物指標(biāo)是否存在影響，如何選擇更合理的包裝飲用水殺菌方式值得進(jìn)一步探索。本研究主要比較三種常見殺菌方式對(duì)生活飲用水水質(zhì)理化特性的影響，為選擇健康殺菌方式提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

11試驗(yàn)用水樣

某包裝飲用水公司生產(chǎn)線用原水經(jīng)過沙濾、超濾、碳濾、納濾后，采用無菌操作在生產(chǎn)線上取經(jīng)過以上步驟的水樣共8L，分為4組水樣，每種水樣各2L，保存在無菌、干燥、密封容器中送檢。

12水樣殺菌方式

組1經(jīng)過UHT處理：采用西得樂超凈灌裝生產(chǎn)線（SIDEL，巴黎，法國(guó)）UHT殺菌[（125±1）℃]15s。組2經(jīng)過臭氧殺菌處理：采用臭氧濃度在06～08mg/L之間的臭氧發(fā)生裝置對(duì)水樣進(jìn)行殺菌。組3經(jīng)過高溫煮沸處理：高溫煮沸15s后，冷卻至室溫，并及時(shí)送檢。組4則不經(jīng)過任何殺菌方式處理。

13水質(zhì)分析

（1）分子團(tuán)大小：采用核磁共振波譜法測(cè)定4組水樣的分子團(tuán)大小。使用400MHz核磁共振波譜儀（ARX400型，Bruker，德國(guó)）進(jìn)行測(cè)定，17O核的共振頻率為54243MHz。每組水樣平行測(cè)定兩組取均值。（2）氫自由基濃度：采用有機(jī)聚合物生成反應(yīng)原理測(cè)定氫自由基濃度，多篇國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)采用此方法，結(jié)果可靠[78]。原理為水和CO2反應(yīng)生成碳酸，碳酸與氫自由基反應(yīng)生成草酸，草酸及其衍生物繼續(xù)與氫自由基反應(yīng)生成有機(jī)聚合物。每組水樣平行測(cè)定兩組取均值。（3）電導(dǎo)率：采用電極法測(cè)定電導(dǎo)率。原理及步驟參考GB/T 57504—2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法[910]。每組水樣平行測(cè)定兩組取均值。（4）溴酸鹽含量：用離子色譜法測(cè)定溴酸鹽含量。原理及步驟參考GB/T 575010—2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法[10]。每組水樣平行測(cè)定兩組取均值。（5）抑菌作用：采用抑菌試驗(yàn)測(cè)定抑菌作用。菌株使用金黃色葡萄球菌ATCC6538和大腸埃希氏菌ATCC25922，菌液濃度分別為93×105CFU/mL和54×105CFU/mL，接觸時(shí)間為60min。具體檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考QB/T 2738—2012 73日化產(chǎn)品抗菌抑菌效果的評(píng)價(jià)方法[11]。每組水樣平行測(cè)定兩組取均值。

2結(jié)果與分析

由附表可知，各組水樣的分子團(tuán)從小到大依次為組4（8642Hz）<組1（8702Hz）<組2（11948Hz）<組3（13232Hz），水樣采用核磁共振波譜法測(cè)定的譜圖見附圖。各組水樣氫自由基濃度從大到小依次為組4（0177mmol/L）>組3（0142mmol/L）>組1（0126mmol/L）>組2（0111mmol/L）。各組水樣電導(dǎo)率從大到小依次為組3（718μS/cm）>組2（531μS/cm）>組4（498μS/cm）>組1（492μS/cm）。各組水樣溴酸鹽含量均<0005mg/L，均未發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌（CFU/250mL），均對(duì)金黃色葡萄球菌ATCC6538和大腸埃希氏菌ATCC25922無抑菌能力。

3討論

飲用水的水質(zhì)理化特性與微生物情況，除了與水源地的水質(zhì)本身有關(guān)外，水的殺菌方式也對(duì)其理化特性與微生物情況具有一定影響，而水質(zhì)理化特性與微生物又會(huì)影響機(jī)體的健康，因此研究包裝飲用水的殺菌方式具有重要意義，但相關(guān)研究甚少。本研究比較了三種殺菌方式對(duì)水樣的分子團(tuán)簇大小的影響，結(jié)果顯示，相較于臭氧殺菌方式，UHT后水樣的分子團(tuán)最小。還有科學(xué)研究顯示，燒開水和冷凍水在熱處理的過程也會(huì)影響水樣的分值團(tuán)簇大小，水樣在熱處理過程中會(huì)發(fā)生大量氫鍵的斷裂和重組，燒開和冷凍后水的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定變化[12]。在氫自由基含量比較上，結(jié)果顯示，相較于臭氧殺菌方式，高溫煮沸后水樣氫自由基含量最高。多項(xiàng)研究顯示，富含氫氣的水具有抗氧化能力，有助于防治動(dòng)脈粥樣氧化、緩解氧化應(yīng)激損傷[1315]，有必要進(jìn)一步開展相關(guān)研究探索提升水中氫氣濃度的工藝、探索富含氫氣的水的健康效應(yīng)。且國(guó)內(nèi)外幾乎無殺菌工藝對(duì)水中氫自由基含量影響的報(bào)告，需更多研究驗(yàn)證此研究中的結(jié)果。

各殺菌方式處理后的水樣溴酸鹽含量均<0005mg/L，均未發(fā)現(xiàn)銅綠假單胞菌（CFU/250mL），這可能與水樣本身（組4）溴酸鹽含量和銅綠假單胞菌含量低有關(guān)。溴酸鹽是一種具有氧化性的致癌物，長(zhǎng)期飲用含有溴酸鹽的飲用水會(huì)增加動(dòng)物腎癌、甲狀腺和腹膜間皮瘤的發(fā)病率，它是由于臭氧消毒過程中臭氧與水中溴化物反應(yīng)而產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物[16]。在此前國(guó)內(nèi)的相關(guān)調(diào)查中，包裝飲用水上述相關(guān)理化指標(biāo)超標(biāo)的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。2011—2015年河北省瓶（桶）飲用水檢驗(yàn)結(jié)果中，溴酸鹽不合格率達(dá)64%。多項(xiàng)研究顯示，水樣在臭氧殺菌中可能會(huì)存在副產(chǎn)物溴酸鹽超標(biāo)的問題，需進(jìn)一步探索控制副產(chǎn)物的技術(shù)[1718]。銅綠假單胞菌是一種重要的水源性致病菌，對(duì)消毒劑、紫外線等理化因素有著很強(qiáng)的抗性。在國(guó)內(nèi)外研究者報(bào)告中，包裝飲用水銅綠假單胞菌的檢出率在12%～236%之間[19]。

在抑菌試驗(yàn)中，三種殺菌方式處理后的水樣均對(duì)金黃色葡萄球菌ATCC6538和大腸埃希氏菌ATCC25922無抑菌能力。柬埔寨一項(xiàng)研究對(duì)煮沸殺菌方式進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，未經(jīng)處理和煮沸的水樣對(duì)比，大腸桿菌平均減少985%;煮沸樣品的162個(gè)樣品（44%）不含大腸桿菌（<1菌落形成單位[CFU]/100mL），并且270個(gè)樣品（73%）具有<10CFU/100mL[20]。

4結(jié)論

不同殺菌工藝對(duì)水質(zhì)理化特性有一定影響，建議開展更多相關(guān)研究，為創(chuàng)新包裝飲用水殺菌技術(shù)，選擇健康殺菌方式提供科學(xué)依據(jù)。◇

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