بخشی از مقاله
چکیده
یکی از جدیدترین روشهای ضدعفونی و کاهش بار میکروبی در بخش بهداشت و صنایع غذایی که در سالهای اخیر در بعضی از کشورهای پیشرفته مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از آب الکترولیز شده اکسید کننده - EOW - 1 می باشد. برای تولید EOW، فقط به آب و نمک طعام - NaCl - نیاز است. این روش نسبت به سایر روشهای سنتی دارای اثرات ضدمیکروبی موثرتر، تولید آسان، ارزان و بدون اثرات زیست تخریبی است
EOW یک اسید قوی است ولی نسبت به سایر اسیدها مانند اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک دارای اثر خورندگی بر روی بافت پوست، غشاهای موکوزی و سایر مواد آلی نیست. همچنین می توان EOW را در ترکیب با سایر مواد ضدمیکروبی مورد استفاده قرار داد. این مقاله مروری شامل روش تولید و کاربرد EOW در بخشهای مختلف صنایع غذایی است.
.1مقدمه
بیماریهای حاصل از مصرف موادغذایی در سراسر دنیا شایع هستند و امروزه به دلیل تولید صنعتی مواد غذایی و پیچیده شدن سیستمهای حملونقل، فرآوری و نگهداری نسبت به دهههای گذشته، دارای اهمیت بیشتری هستند. بهترین و موثرترین روش برای کاهش و کنترل این نوع بیماریها، کاهش بار میکروبی موجود در مواد غذایی است. روشهای شیمیایی و بیولوژیکی متعددی به منظور پیشگیری و کنترل رشد میکروبها در مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفته است ولی هر کدام دارای معایبی هستند و در سالهای اخیر سرطانزایی بسیاری از مواد شیمیایی و سموم مورد استفاده در بخشهای مختلف کشاورزی به اثبات رسیده است و در بسیاری از کشورها استفاده از این مواد ممنوع شده است.
یکی از موثرترین و ارزانترین روشهایی که در سالهای اخیر در صنعت مواد غذایی به کار گرفته شده است، استفاده از آب الکترولیز شده اکسید کننده است. اساس این روش بر هیدرولیز الکتریکی محلول رقیق آب نمک است. در اثر این واکنش ترکیبات اکسیدکننده و کلردار تولید میشوند که بر روی میکروارگانیزمها اثر کشندگی دارند
مزایای EOW نسبت به روشهای سنتی عبارتند از: ایمنی بالای تولید، ارزان و کم هزینه بودن - Sakurai et al. 2002 - ، تولید در محل و عدم نیاز به حملونقل، اثرات ضدمیکروبی بیشتر - Sakurai et al. 2003; Ayebah - et al. 2005a، عدم اثرات مخرب زیست محیطی - Koseki et al. 2001 - ، عدم تاثیر بر روی بافت، مزه و بوی ماده غذایی - Van der - Walt et al. 2010، اثرات خورندگی کمتر بر روی پوست، غشای مخاطی و بافت مواد آلی مانند میوهها و سبزیجات - Huang et al. - 2008، کاهش قهوهای شدن آنزیمی - Koseki et al. 2002 - و وجود اسیدهیپوکلروس در محلول که 80 برابر سایر ترکیبات کلردار بر کاهش بار میکروبی موثر است . - Eifert et al. 2002 ; Harris et al. 2003 ; Kim et al. 2000a - اثرات ضدمیکروبی EOW بر روی لاشه مرغ - Fabrizio et al. 2002 - ، تخم مرغ - Russell, 2003 - ، کاهو - Koseki et al. 2004a; Yang et al. 2003 - ، دانهها و جوانه یونجه - Kim et al. 2003; Sharma et al. 2003 - ، گلابی - Al-Haq et al. 2002 - ، هلو - Al-Haq et al. 2001 - ، گوجه - Bari et al. 2003; - Deza et al. 2003، توتفرنگی - Guentzel et al. 2011 - و سیب - Okull et al. 2004 - و تجهیزات صنایع غذایی - Ayebah et al. - 2005b; Walker et al. 2005a; Walker et al; 2005b مورد بررسی قرا گرفته است. به دلیل تنوع مواد غذایی و میکروارگانیزمهای موجود در آنها و اثرات متقابل بین EOW، ماده غذایی و میکروارگانیزمها، در این زمینه میتوان مطالعات و تحقیقات بسیاری انجام داد.
.2 اصول و ویژگی های تولید آب الکترولیز شده اکسید کننده
تولید آب الکترولیز شده برای اولین بار در سال 1900 به منظور تولید هیدروکسید سدیم در صنعت صابونسازی تولید شد - JSIA., . - 1982 استفاده از EOW به عنوان محلول ضدعفونی کننده برای اولین بار در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت . - Shimizu et al. 1992 - EOW در دستگاهی که دارای دو محفظه با الکترودهای مثبت و منفی است و به وسیله یک غشا از هم جدا شده اند، تولید میشود.
مقدار جریان و ولتاژ برق مستقیم مورد استفاده در این دستگاه به ترتیب 8-10 آمپر و 9-10 ولت است - شکل. - 1 میتوان از محلول آب و نمکهای کلرید سدیم - نمک طعام - ، کلرید پتاسیم و کلرید منیزیم استفاده کرد. معمولاً به دلیل ارزانی و در دسترس بودن، بیشتر از محلول کلرید سدیم استفاده میشود. بر روی نمایشگر دستگاه مقدار آمپراژ، ولتاژ، pH، پتانسیل اکسیداسیون-احیا - ORP - 1، سرعت جریان آّب و ... نمایش داده میشود. با افزایش غلظت محلول، افزایش مقدار ولتاژ و آمپراژ و کاهش سرعت جریان آب میتوان محلولی با مقدار کلر و اسیدیته بالاتر تولید کرد.
شکل-1 طرح شماتیکی تولید کننده آب الکترولیزشده اکسید کننده
یونهای دارای بار منفی مانند کلر و هیدروکسید به سمت قطب آند حرکت کرده و با از دست دادن الکترون اکسیژن - O2 - ، گاز کلر - Cl2 - ، یون هیپوکلرات، اسیدهای هیپوکلروس و هیدروکلریک و یونهای دارای بار مثبت مانند هیدروژن و سدیم به سمت قطب کاتد حرکت کرده و پس از گرفتن الکترون به گاز هیدروژن و هیدروکسید سدیم تبدیل میشوند
در قطب آند آب الکترولیز شده اکسید 1-Oxidation-Reduction Potential - ORP - کننده اسیدی - AcEOW - 1 با pH=2/3-2/7 و پتانسیل اکسیداسیون-احیاء بالا - ORP> 1000mV - و مقادیر بالای اکسیژن محلول و ترکیبات کلردار و در قطب کاتد آب الکترولیز شده اکسید کننده قلیایی - AlEOW - 2 با pH بالا - 10/0-11/5 - ، مقدار ORP پایین 900mV - -تا - -800 و هیدروژن محلول بالا تولید میشود. AlEOW ماده احیا کننده قوی بوده و دارای خاصیت حل کنندگی چربیهاست و میتوان در پاک کردن سطوح کثیف و چرب از آن استفاده کرد . - Hsu et al. 2005 - واکنشهای صورت گرفته به صورت زیر است:
قطب مثبت:
قطب منفی:
در صورت استفاده از آب مقطر یا دیونیزه میتوان با توجه به غلظت محلول آب نمک، مقدار کلر موجود در محلول EOW را پیشبینی کرد، ولی استفاده از آب لولهکشی به دلیل وجود ناخالصی خطا ایجاد کرده و باید با استفاده از روشهای آزمایشگاهی و دستگاهی مقدار کلر را اندازهگیری کرد. در این حالت میتوان با ثابت نگهداشتن غلظت آبنمک، مقدار جریان و ولتاژ، سرعت ورود و خروج آب، مقدار کلر تولید شده در محلول را ثابت نگهداشت.
.3 انواع ماشینهای تولید کننده آب الکترولیزشده اکسید کننده
انواع مختلفی از دستگاههای تولید کننده EOW در بازار وجود دارد. ژاپن بزرگترین کشور تولید کننده این دستگاهها میباشد. ژاپن 4 مدل از این دستگاهها با نامهای I ،II، 1sو 3را تولید میکند، که به ترتیب AcEOW با pH های 2/3-3/5، 2/5-3/5 ، 3/0-4/0 و 5/0-6/0 را تولید میکنند . - Shimada et al. 2000 - در صورت استفاده از غشاهای تبادل یونی pH محلول اسیدی بین 2- 3 است و مقدار پتانسیل اکسیداسیون-احیاء بیشتر از 1150 میلی ولت است و در صورتی که از غشاء استفاده نشود، به دلیل مخلوط شدن محلولهای تولید شده در قطبهای مثبت و منفی، محلول تولیدی خنثی بوده و pH آن حدود 6/8 است .Huang et al. 2008 - - معمولاً با افزایش pH محلول مقدار ORP کاهش می یابد.
.4 تاثیر آب الکترولیز شده بر روی باکتریها
مکانیزم ضدمیکروبی EOW به صورت کامل مشخص نشده است. EOW حاوی گاز کلر، یونهای کلر و اکسیدانهای اکسیژندار دیگر است. بعضی از تحقیقات نشان دادهاند که خاصیت ضدمیکروبی به دلیل وجود ترکیبات کلردار در محلول است، در صورتی که آزمایشات دیگر پایین بودن pH را دلیل خاصیت ضدمیکروبی EOW میدانند. بعضی از محققان بالا بودن پتانسیل اکسیداسیون-احیا - ORP - و خاصیت اکسیدکنندگی را عامل ضدمیکروبی محلول بیان کردهاند. مقدار ORP قابل تحمل برای باکتریهای هوازی بین +200 تا +800 میلی ولت و برای باکتریهای بیهوازی بین +200 تا +400 میلیولت است و مقدار بالایORP به دلیل ایجاد رادیکالهای آزاد باعث مرگ سلول میشود
