佚名
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摘要：本文通过查阅文献和学科组进行的大量实验研究，整理过氧化氢有关的灭菌方法，总结并分类目前汽化过氧化氢灭菌的研究和应用，对汽化过氧化氢灭菌面临的主要技术问题提出相应的解决对策。得出汽化过氧化氢灭菌是一种新型高效的杀菌方法，已经在生物安全实验室和制药行业得到了广泛的应用，现阶段逐渐被应用到食品包装方面，特别是饮料无菌灌装过程中。其灭菌效率与过氧化氢浓度、灭菌时间和灭菌温度等存在一定的关系。
关键词：汽化过氧化氢；灭菌技术；研究现状
引言：有效合理的终末消毒是控制传染病的重要措施，而目前传统的方法主要有含氯消毒剂喷洒擦拭、紫外线照射、过氧乙酸气溶胶喷雾等，这些常规方法只能作用于物体表面?穿透性不强?且副作用和对精密仪器损坏性明显?目前国际上推荐将制药工业中无菌加工生产线的灭菌技术,应用到医疗领域,但国内相关报道较少?为此,本研究以30m3密闭试验室和9m3救护车转运单元为模型模拟传染病诊疗病房及转运患者设备空间,观察汽化过氧化氢杀灭枯草芽胞杆菌黑色变种芽胞及脊髓灰质炎病毒的效果。
1.杀菌机理分析
1.1液态、汽化过氧化氢
液态过氧化氢的杀菌效果早在100多年前就已经得到了认可。许多研究证明，一定质量浓度的过氧化氢溶液对细菌、真菌、病毒和芽孢等都具有杀灭作用。过氧化氢是一种强氧化剂，可形成具有强氧化能力的自由羟基和活性衍生物。杀菌机理主要可分为2类：破坏微生物的外层保护结构，使得保护层通透性发生改变，从而引起细胞渗透压的改变，微生物因体内外的平衡系统受到破坏而死亡；通过破坏微生物体内的酶、蛋白质及DNA使微生物死亡。汽化过氧化氢的杀菌机理与液体过氧化氢相同，但是汽化过氧化氢比液态过氧化氢具有更好的灭菌效果，这主要是因为汽化过氧化氢可生成游离的羟基，大大增强与微生物的接触几率，因此，较低浓度的气态过氧化氢比较高浓度的液态过氧化氢有更高的杀菌能力。由于过氧化氢气体的穿透力比较弱，一般情况下只适用于物体表面或空气消毒。
1.2过氧化氢等离子体
等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，其运动主要受电磁力支配，它是不同于固体、液体、气体的物质第4态。等离子体因具有高位能、高动能和化学成分丰富等特点，灭菌速度快，效果明显。灭菌过程是将过氧化氢溶液注入具有一定真空度和温度的灭菌仓内，经过汽化，覆盖到管仓的内外表面，随后启动等离子电源，激发出等离子体，破坏微生物，当等离子体电源停止工作时，管腔表面的过氧化氢就转变成水和氧气。这种方法无需后续的加工处理，很大程度上缩短了灭菌周期，并且无有害物质残留。孟月东研究发现，射频功率为400W，灭菌腔温度为26℃时，等离子体放电1min就能完全杀灭枯草杆菌黑色变种芽孢，而杀灭嗜热脂肪杆菌芽孢时，等离子体只需放电30s。
2.新时期技术问题分析
近年来，汽化过氧化氢灭菌作为一种环保型灭菌方法越来越受到人们的重视，已成为许多发达国家灭菌的前沿技术，但其灭菌过程仍需严格地控制各种因素，虽然近年来我国也在大力研究、发展这种技术，但仍存在一些技术问题，主要有以下几个方面。
1）过氧化氢的质量分数。不同质量分数的过氧化氢溶液会对杀菌有一定的影响，就目前的很多研究来看，大多数使用的是质量分数为30%或35%的过氧化氢溶液。
另外，过氧化氢溶液的注入量会对杀菌效果产生很大的影响，如果注入量过少，那么汽化后过氧化氢蒸汽就不能完全地覆盖到物体的各个表面，因此会导致杀菌失败；如果溶液的注入量过多，过氧化氢则不能全部汽化，未经汽化的过氧化氢溶液会对灭菌效果产生一定的影响，并会产生大量残留，使得灭菌过程更加复杂。
2）过氧化氢的汽化程度。汽化过氧化氢灭菌的前提是足量的过氧化氢完全汽化并能有效地穿透、覆盖到被杀菌物体的内外表面，如果汽化不好，就达不到灭菌效果。H2O2的汽化与汽化过程中给定的真空度和温度有关，怎样控制好汽化过程中的真空度和温度是提高过氧化氢汽化程度的关键问题。Pruss等证明汽化过氧化氢杀灭包装样品表面的芽孢杆菌孢子与材料的表面温度以及孢子的亲水性都有很大的关系。
3）灭菌物体的干燥程度。如果灭菌物品含有一定的水分，这不仅会影响灭菌的温度，而且会稀释汽化过氧化氢的浓度，使得温度和浓度均达不到要求，进而导致灭菌失败。研究发现灭菌空间的相对湿度、汽化过氧化氢的浓度以及在杀菌物体表面的冷凝程度都会给杀灭嗜热脂肪芽孢杆菌孢子带来很大的影响。
4）微生物的种类。自然界的微生物种类繁多，每种微生物的生存情况及抗灭菌性均不相同，汽化过氧化氢对各微生物菌种的灭菌效果也不一样，怎样找到更合适的汽化过氧化氢灭菌方法也是值得深究的问题。
3.应对策略分析
1）过氧化氢的注入量会对灭菌效果产生至关重要的影响，是灭菌的关键。灭菌过程中，应该首先关注过氧化氢溶液的浓度，确保注入的过氧化氢浓度合格；其次，因为过氧化氢溶液注入量的多少会在很大程度上影响汽化程度，所以应该根据设备的综合性能以及灭菌物体的整体情况来控制单循环过程中过氧化氢溶液的注入量；最后，可以在灭菌完毕后采取适当的物理方法，对灭菌过程中残留的过氧化氢做出及时的处理，以免造成污染。
2）汽化程度也是灭菌的关键性问题，已知很多成功的设备与研究系统在汽化过程中都会严格控制汽化过程的真空度和温度，这说明汽化的程度在很大程度上与真空度和温度有关。因灭菌物体的类别及性能各不相同，另外，过氧化氢会随温度的升高分解加剧，使得生成的羟基分子减少，导致灭菌效果减弱，所以应该根据灭菌物体的类别来选用合适的真空度和温度区间，同时也需要对真空度和温度等与汽化程度的关系进行更深入的研究。
3）如果灭菌物体是比较小的包装材料，可以考虑灭菌之前对物体进行预热处理来烘干表面水分。对于空间灭菌而言，可以设置一个湿度报警装置，如果灭菌空间中的水分超过一定的数值，灭菌系统就会无法启动并报警。调研发现一些美国和国产低温等离子体灭菌设备中都设有灭菌物体湿度等不利因素报警装置，那么将湿度报警装置用于汽化过氧化氢灭菌装置中也是可行的。
4）自然界的细菌真菌种类繁多，就目前的研究来看，很多的研究是为了检测灭菌方法对生物指示剂的灭菌效果，这就使得在选择生物指示剂时对其具有很高的要求，现阶段通常选用的是细菌休眠体，比如芽孢。在工业生产应用中，对包装材料、物体表面或者是空间进行灭菌主要针对的是混合菌群，需要杀灭多种微生物，因此选用更具代表性的生物指示剂来检测灭菌效果不失为一种比较好的方法。
结语：目前，灭菌领域主要使用生物指示剂来检测灭菌效果。从近些年的研究来看，汽化过氧化氢能快速地杀灭多种生物指示剂，对细菌孢子的杀菌效果也很好，是一种表面和空间消毒的有效手段。同时，随着人们生活水平的不断提升，食品安全问题也越来越受到重视，汽化过氧化氢作为一种绿色杀菌剂也逐渐被运用到食品包装领域，特别是在无菌包装的过程中。通过研究发现，汽化过氧化氢能实现对包装材料的低浓度高效灭菌，但这与真空度和灭温度等因素都有一定的关系。
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“受国家重点研发计划项目课题2018YFD0400901资助”