弱酸性次氯酸杀菌水对实验动物设施环境卫生管理的应用

1. 弱酸性次氯酸杀菌水定义
 
日本机能水学会对于机能水的定义为「以科学化处理后，所获得具有再现性及明确科学根据的机能性水溶液」，依此「再现性」与「明确的科学根据」应是机能性水*重要标的。本文中所谓弱酸性次氯酸杀菌水乃属于机能水的一种，泛指弱酸性范围的次氯酸为主体的酸性水。其来源有两种，一类为以电解添加液方式所生成的弱酸杀菌水，在此称为「电解型弱酸性次氯酸杀菌水」；另一类则为以自来水分别稀释次氯酸钠及稀盐酸后，再将两种液体混合生成的弱酸杀菌水，在此称为「混合型弱酸性次氯酸杀菌水。
 
一般电解水依pH领域及添加剂等可分数种。各类电解水说明，如表1所示。
 
1.1.电解型弱酸性次氯酸杀菌水
 
电解型弱酸性次氯酸杀菌水为将含有少量食盐、盐酸所组成的添加液，以电气分解后所生成的机能水，其性状如表2所示。这类杀菌水的有效性主体为次氯酸，因次氯酸的存在形式会依pH变化而改变型态。如图1.所示，经过电解所产生的弱酸性水，在pH 5因其领域不产生氯气，被认为较安全且安定。在理论上因其游离有效氯的比率，较pH 8的次氯酸钠水溶液中的次氯酸离子高出约80倍左右，低浓度即可得到充分且快速的杀菌效果。目前，在部分日本医学院的微生物学教科书中也提到利用酸性电解水作为杀菌剂，在其中也记载「大多为使用pH 5的弱酸性电解水」，显示其杀菌效果已经逐步受到肯定。

1.2.混合型弱酸性次氯酸杀菌水
 
混合型弱酸性次氯酸杀菌水是由兼具稀释与混合功能的装置，加上pH调整系统的设备所生成的水，与前段所述电解型弱酸性次氯酸杀菌水具有相同pH范围。大多数的食品厂、饮料厂或研究机构等，因其必须大量使用杀菌水，以电解方式产生所需的弱酸性次氯酸杀菌水时有其困难。对此利用食品添加物杀菌剂的次氯酸钠及食品添加物pH调整剂的盐酸，各自以自来水稀释后将两个溶液混合，可生成每小时相当1500L～3000 L的弱酸性杀菌水，并可依照用途需求配制成50ppm、100ppm或200ppm的水溶液。某些学者认为电解水中含有若干臭氧、活性氧与次氯酸具有相乘效果，特别是对*不活化效果更高于混合水。但一般实验动物设施为因应其需求，大多将两种弱酸性杀菌水搭配使用。
 
电解型弱酸性次氯酸水及混合型弱酸性次氯酸水的生成原理，如图2所示。
 
2. 弱酸性次氯酸杀菌水的特性
 
先前所述的电解型及混合型弱酸性次氯酸水中，虽依所使用的需求而有不同，基本上都是以次氯酸作为杀菌主体，其特点与效果几乎同等。在此对于弱酸性次氯酸水的特性做一简单说明。
 
2.1. 弱酸性次氯酸杀菌水的特性
 
次氯酸水的杀菌功能的主要指针虽为残留氯，但是所谓的「残留氯」在实际上包含了次氯酸离子（OCl－）、次氯酸(HOCl)或氯气(Cl２)等全部氯化合物的叙述。如先前所述，真正杀菌主体成分是次氯酸，随着溶液的pH倾向酸性时，氯气会开始产生，反之倾向碱性时，次氯酸离子的比率则变多。因此如图1所示，弱酸性次氯酸水在考虑酸碱值范围的特性后，将溶液调整在pH4.5～6.5范围时会使次氯酸达到*大的杀菌效果。弱酸性次氯酸杀菌水对于各种病菌的有效性，如图3所示，发现其除对广泛的无孢子菌有效外，同时对于有孢子菌也具有良好效果。
 
由于弱酸性次氯酸杀菌水多被使用于直接喷雾或清洗上使用，其安全性极其重要。如表3所示，经日本财团法人食品农医药品安全评价中心进行了单次口服药物毒性、皮肤单次刺激性、皮肤重复刺激性、眼刺激、皮肤敏感、细胞毒性试验和细菌基因突变测试（Ames test）等测试，皆为阴性反应，表示安全上无使用疑虑。
 
　　在使用成本上，如果将各添加液之价格以生成量比率来计算，电解型的成本每公升约为新台币1～2元，混合型每公升约为新台币0.1元，若与一般消毒药物相较，则价格相对低廉许多，过去使用benzalkonium chloride杀菌水的设施中，节省约三分之二的费用。此外，以往的消毒药物必须稀释处理，在稀释的过程里容易因操作者的不同，而造成差异并衍生操作的人事成本。一般弱酸性次氯酸杀菌水装置在安装时即已设定使用浓度，可避免以上问题及人事成本。弱酸性次氯酸杀菌水在使用后几乎无残留，也可省去排水时的中和或稀释处理，有助于大幅减少相关成本。
 
与一般消毒药物或强酸弱酸性次氯酸杀菌水的是，弱酸性次氯酸杀菌水对于金属的腐蚀性极小，对设施及设备的损耗极低。并与一般消毒剂或强酸性电解水相比，对操作人员的安全性也大幅提高，因此可以提升从业人员遵守操作规范的意愿，提高整体卫生管理水平，使工作人员能安心简便的操作，同时也减少所谓的工安意外发生。即使弱酸性次氯酸杀菌水在设施的消毒与清洁上具有安全及极高消毒效果，但在有机物质存在下，次氯酸容易产生失活，因此为得到充分的杀菌效果，事前的洗净是不可或缺。
 
2.2.弱酸性与强酸性电解水之不同点
 
因强酸性电解水较早于市场上出现，一般所谓的酸性电解水多指强酸性电解水。所谓的强酸性电解水是指pH2.5～pH3.0附近的电解酸性水，与弱酸性水同样含有高浓度次氯酸，其杀菌力也非常高。但是在使用时经常会有产生氯气，金属腐蚀及造成手部干裂伤害等负面经验。
 
依据文献强酸性电解水与弱酸性电解水的比较如下：
 
2.2.1.弱酸性电解水如果保存于室温下，在失活测试上残留氯量仍可保持一定，且其效果具安定性。特别在保存容器上部存积的气体内，如果是强酸性电解水时，其所产生的氯气浓度约为100ppm，但以弱酸性电解水而言，则是约为1ppm左右的，由此可以了解溶液在pH 5附近时，其残留氯不易挥发，在使用上相对安全。在有机物失活测试时，强酸性电解水在0.1%以上的浓度时，杀菌效果会消失。但弱酸性电解水即使在有机物浓度约10倍的1%下也不会失活。因此可知弱酸性电解水的杀菌力较不易受有机物质的影响。
 
2.2.2.弱酸性电解水对金属的腐蚀电位是约470～600mV，次氯酸钠（浓度200ppm）约为800mV，依照腐蚀电位推算弱酸性电解水较强酸性电解水的腐蚀性较低。
 
2.2.3.强酸性电解水在保存3天的状况下仍可保持杀菌效果，但在1周保存后即使进行5分钟的杀菌试验，就完全无法获得其杀菌效果。而在另一方面，弱酸性电解水保存2个月后的溶液，在经过10秒钟作用后，所检出的生存菌数在检出界限以下，由此可知弱酸性电解水较适合长期保存注。
 
注建议使用刚制成的酸性水，即使以密闭状态在阴凉处保存也建议于1周内使用