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三、臭氧介紹與滅菌比較

自然界中的臭氧

人類科學家在不懈地對臭氧技術投入研究，現(xiàn)在對臭氧的特性及應用已非常明確。在自然界中，臭氧是廣泛存在的，只是不同條件下濃度差別很大，不易被人察覺而已。現(xiàn)在人們普遍了解的大氣臭氧層，是阻擋太陽紫外線的天然屏障，它是由太陽光的一種特定波長光譜的光照射空氣后產(chǎn)生的；雷雨過后人們會呼吸到一種特殊的清新味道，實際就是空氣中的臭氧濃度提高（一般在0.04ppm左右），容易被人們察覺，臭氧濃度之所以提高，是因為閃電（高壓放電）電離空氣中的氧氣形成臭氧；森林中，旅游地帶，空氣格外清新，是因植物在吸收CO₂過程中制造了[O]，氧原子在形成過程中，部分形成O₂（我們呼吸的氧氣），一部分形成O₃（臭氧）。自然界中細菌無處不在，在適合的條件下繁殖迅速，人類在發(fā)現(xiàn)細菌后，甚至談菌色變，生怕人類被細菌吃掉。自然界的一切都處在平衡狀態(tài)，人們沒有必要憂慮，現(xiàn)在我們可以斷定，正是自然界中無處不在的臭氧和太陽光中的紫外線，在控制著細菌的生存平衡，保護著人類健康。

臭氧的基本性質(zhì)研究

人類通過對臭氧的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧具有不穩(wěn)定特性和很強的氧化能力。臭氧是由一個氧分子（O₂）攜帶一個氧原子（O）組成，所以它是氧氣的同素異形體。

表一 氧和臭氧的主要性質(zhì)

從表一不難看出，與氧氣相比，臭氧比重大、有味、有色、易溶于水、易分解。由于臭氧（O₃）是由氧分子攜帶一個氧原子組成，決定了它只是一種暫存形態(tài)，攜帶的氧原子除氧化用掉外，剩余的又組合為氧氣（O₂）進入穩(wěn)定狀態(tài)。所以臭氧工作中沒有二次污染產(chǎn)生，給人類的環(huán)保需求雪中送炭，這是臭氧技術應用的最大優(yōu)越性。

     臭氧的應用主要在人為的滅菌消毒。這主要是臭氧有很強的氧化能力，氧原子可以氧化細菌的細胞壁，直至穿透細胞壁與其體內(nèi)的不飽和鍵化合而奪取細菌生命，它的作用是即刻完成的，臭氧的迅速滅菌效果決定于它的高還原電位。

表二 氧化還原電位比較

臭氧在滅菌消毒中名列榜首,成就了它的四大功用：滅菌、氧化、脫色、除味。

臭氧滅菌原理

"臭氧（O₃）的消毒原理是：臭氧在常溫、常壓下分子結構不穩(wěn)定，很快自行分解成氧氣（O₂）和單個氧原子（O）；后者具有很強的活性，對細菌有極強的氧化作用，將其殺死，多余的氧原子則會自行重新結合成為普通氧原子（O₂），不存在任何有毒殘留物，故稱無污染消毒劑，它不但對各種細菌（包括肝炎病毒，大腸桿菌，綠濃桿菌及雜菌等）有極強的殺滅能力，而且對殺死霉素也很有效。"

1、臭氧的滅菌機制及過程類屬于生物化反應學過程。臭氧氧化分解了細菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶。

2、可直接與細菌、病毒發(fā)生作用，破壞其細胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA，蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細菌的物質(zhì)代謝生產(chǎn)和繁殖過程到破壞。

3、滲透胞膜組織，侵入細胞膜內(nèi)作用于外膜脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細胞發(fā)生通透畸變，導致細胞溶解死亡。并且將死亡菌體內(nèi)遺傳基因、寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、枝原體及熱原（細菌病毒代謝產(chǎn)物、內(nèi)毒素）等溶解變性滅亡。

綜觀無菌技術對微生物作用的原理可分為抑菌、殺菌和溶菌三種。應用臭氧作滅菌劑是屬于溶菌。所謂溶菌，即可達到“徹底、永久地消滅物體表面所有微生物”的效果。

傳統(tǒng)滅菌與臭氧滅菌的比較

1．我國GMP條例對藥品生產(chǎn)（特別是無菌產(chǎn)品）有著極其嚴格的要求，在GMP驗證過程中人們大力推薦臭氧滅菌方法，與各種傳統(tǒng)滅菌方法相比臭氧滅菌有許多特點。 那么在食品生產(chǎn)中同樣如此：
傳統(tǒng)滅菌方法的缺陷
　傳統(tǒng)的滅菌方法主要有三種：一是紫外線滅菌，二是試劑滅菌，三是加熱滅菌。這些方法已被人們習慣使用，其安全性、可靠性已被長期的實踐所證實。但是它們也有各自的缺陷。
紫外線滅菌：

（1）紫外線只有照射到物體表面且達到一定的照射強度標準才有殺菌效果。食品車間一般比較高大，致使紫外線照射強度遠遠不夠，特別是距離遠，照射產(chǎn)生很大死角，如加工案板下部等。臭氧為氣體，滲透性強，擴散性好，濃度均勻，沒有死角；

紫外線照射殺菌需要較長的作用時間，一般要照射6小時以上，而符合標準濃度的臭氧只需開機1小時以上；

（2）外線照射殺菌在環(huán)境相對濕度達到60%以上時，消毒效果急劇下降，濕度達到80%以上時，反而可誘使細菌復活。臭氧則相反，濕度越高，殺菌效果越好。這是由于高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞，這一特性對于食品行業(yè)中普遍存在的高濕環(huán)境特別適合；

（3）紫外線照射時生產(chǎn)人員必須離開現(xiàn)場，照射完成后無法用低功率的紫外線照射保潔；臭氧消毒時生產(chǎn)人員必須離開現(xiàn)場，消毒完成后可以調(diào)低臭氧發(fā)生量，用符合國家衛(wèi)生標準的低濃度臭氧繼續(xù)保持生產(chǎn)車間的空氣清潔。

化學試劑滅菌：

化學試劑滅菌藥味大，不能自然排出，需要空調(diào)長時間置換新風，從而增加了能耗。同時也存在二次污染的問題，剩余的藥物直接排入大氣，造成對周圍環(huán)境的污染。如甲醛熏蒸，操作麻煩，熏蒸時間長，有二次污染物，對人體有危害。并且在消毒后的幾天內(nèi)，其懸浮粒子數(shù)還會增加。
　　加熱滅菌：

包括干熱和濕熱，其缺點是溫度高，能耗大，有的物品如原材料、儀器儀表、塑料制品等就不宜加熱。
　　以上三種滅菌方法的弊端是客觀存在的，也是無法避免的。臭氧的特性和優(yōu)點，則可彌補上述方法的缺點，這就為臭氧滅菌進入藥品生產(chǎn)開辟了通道。
　　臭氧消毒滅菌獨特的優(yōu)點：
　　殺菌能力強： 臭氧殺菌能力與過氧乙酸相當，高于其它消毒劑。
　　廣譜性：適合多種致病微生物，對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌及甲乙型

肝炎病毒、真菌等多種微生物均有很好的殺滅作用。

較高的擴散性：臭氧為氣體，擴散性好，無死角，濃度分布均勻。
　　原料易得： 臭氧制備是利用我們周圍的大氣制取，不需儲藏設施。
　　環(huán)保性：臭氧能快速分解成氧氣和單原子氧，單原子氧又可自身結合成氧分子，故

沒有二次污染的問題。被公認為是綠色消毒劑。
　　　另外在我國衛(wèi)生部1991年頒布的"消毒技術規(guī)范"中。對臭氧的殺菌作用，使用范圍及使用方法都有明確的規(guī)定。其中對臭氧的殺菌作用作了明確的肯定：臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細菌繁體和芽孢，病毒、真菌等，可破壞肉毒桿菌毒素和毒素及立克次氏體等，同時還具有很強的除霉、腥、臭等異味的功能。臭氧在水中的殺菌速度比氯快。"
    以上這些都是我國的相關法規(guī)，充分說明了臭氧滅菌的原理和特點，它即是制藥廠選用臭氧滅菌工藝的依據(jù)。

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