不同殺菌方式對水質理化特性及微生物指標的影響

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生活飲用水水質理化特性的影響，為選擇殺菌方式提供科學依據(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定4組水樣的分子團大小;采用有機聚合物生成反應原理測定氫自由基濃度;采用電極法測定電導率;采用離子色譜法測定溴酸鹽含量;采用抑菌環(huán)法試驗測定抑菌作用。結果：對于分子團大小，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）。對于電導率，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），對金黃色葡萄球菌ATCC6538和大腸埃希氏菌ATCC25922均無抑菌能力。結論：不同殺菌工藝對水質理化特性有一定影響，相較于臭氧殺菌方式，超高溫瞬時殺菌后水樣的分子團最小，高溫煮沸后水樣氫自由基含量最高。

關鍵詞：殺菌方式;臭氧殺菌;超高溫瞬時殺菌;高溫煮沸

水是生命之源，是機體的重要組成成分，參與體內新陳代謝，具有維持體液正常滲透壓及電解質平衡、調節(jié)體溫和潤滑等重要生理功能[1]。喝水過多或過少都會影響機體的健康，足量飲水對于維持健康十分必要[24]。近年來，我國包裝飲用水產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，包裝飲用水生產(chǎn)量、銷售量及消費量快速增長，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、超高溫瞬時殺菌（UHT）等。不同殺菌方式對水質理化特性及微生物指標是否存在影響，如何選擇更合理的包裝飲用水殺菌方式值得進一步探索。本研究主要比較三種常見殺菌方式對生活飲用水水質理化特性的影響，為選擇健康殺菌方式提供科學依據(jù)。

1材料與方法

11試驗用水樣

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）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)生裝置對水樣進行殺菌。組3經(jīng)過高溫煮沸處理：高溫煮沸15s后，冷卻至室溫，并及時送檢。組4則不經(jīng)過任何殺菌方式處理。

13水質分析

（1）分子團大小：采用核磁共振波譜法測定4組水樣的分子團大小。使用400MHz核磁共振波譜儀（ARX400型，Bruker，德國）進行測定，17O核的共振頻率為54243MHz。每組水樣平行測定兩組取均值。（2）氫自由基濃度：采用有機聚合物生成反應原理測定氫自由基濃度，多篇國內外文獻采用此方法，結果可靠[78]。原理為水和CO2反應生成碳酸，碳酸與氫自由基反應生成草酸，草酸及其衍生物繼續(xù)與氫自由基反應生成有機聚合物。每組水樣平行測定兩組取均值。（3）電導率：采用電極法測定電導率。原理及步驟參考GB/T 57504—2006生活飲用水標準檢驗方法[910]。每組水樣平行測定兩組取均值。（4）溴酸鹽含量：用離子色譜法測定溴酸鹽含量。原理及步驟參考GB/T 575010—2006生活飲用水標準檢驗方法[10]。每組水樣平行測定兩組取均值。（5）抑菌作用：采用抑菌試驗測定抑菌作用。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，接觸時間為60min。具體檢測方法和評價標準參考QB/T 2738—2012 73日化產(chǎn)品抗菌抑菌效果的評價方法[11]。每組水樣平行測定兩組取均值。

2結果與分析

由附表可知，各組水樣的分子團從小到大依次為組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

飲用水的水質理化特性與微生物情況，除了與水源地的水質本身有關外，水的殺菌方式也對其理化特性與微生物情況具有一定影響，而水質理化特性與微生物又會影響機體的健康，因此研究包裝飲用水的殺菌方式具有重要意義，但相關研究甚少。本研究比較了三種殺菌方式對水樣的分子團簇大小的影響，結果顯示，相較于臭氧殺菌方式，UHT后水樣的分子團最小。還有科學研究顯示，燒開水和冷凍水在熱處理的過程也會影響水樣的分值團簇大小，水樣在熱處理過程中會發(fā)生大量氫鍵的斷裂和重組，燒開和冷凍后水的團簇結構會發(fā)生一定變化[12]。在氫自由基含量比較上，結果顯示，相較于臭氧殺菌方式，高溫煮沸后水樣氫自由基含量最高。多項研究顯示，富含氫氣的水具有抗氧化能力，有助于防治動脈粥樣氧化、緩解氧化應激損傷[1315]，有必要進一步開展相關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。且國內外幾乎無殺菌工藝對水中氫自由基含量影響的報告，需更多研究驗證此研究中的結果。

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。溴酸鹽是一種具有氧化性的致癌物，長期飲用含有溴酸鹽的飲用水會增加動物腎癌、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而產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物[16]。在此前國內的相關調查中，包裝飲用水上述相關理化指標超標的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。2011—2015年河北省瓶（桶）飲用水檢驗結果中，溴酸鹽不合格率達64%。多項研究顯示，水樣在臭氧殺菌中可能會存在副產(chǎn)物溴酸鹽超標的問題，需進一步探索控制副產(chǎn)物的技術[1718]。銅綠假單胞菌是一種重要的水源性致病菌，對消毒劑、紫外線等理化因素有著很強的抗性。在國內外研究者報告中，包裝飲用水銅綠假單胞菌的檢出率在12%～236%之間[19]。

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

4結論

不同殺菌工藝對水質理化特性有一定影響，建議開展更多相關研究，為創(chuàng)新包裝飲用水殺菌技術，選擇健康殺菌方式提供科學依據(jù)?！?/p>

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