李里特

食品科技

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电解食盐水的应用研究进展

王斌

（军事经济学院军需系营养食品研究所，武汉４３００３５）

摘要：电解食盐水可作为水果、餐具、切肉板、白条肉和禽肉清洗的消毒杀菌剂，也可作为水果、蔬

菜收获后的真菌消除剂，蔬菜中农药残留的洗消剂，医疗器械的消毒剂。由于成本低、效益高、环境

污染小，作为新兴技术。电解食盐水在食品加工、食品安全和军事装备领域具有相＂－３大的应用潜力，

为此综述电解食盐水的制备原理和应用研究进展。

关键词：电解水；氧化；还原；食品安全；应用

中图分类号：＇ＩＳ２０１．２文献标志码：Ｂ文章编号：１００５—９９８９（２００８１１０—０１０５—０４

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电解食盐水是以化学性质稳定的材料为电极，

用半透隔膜将食盐水分隔在阴极室与阳极室中，对

食盐水溶液进行电解。阳极产生富含氯气分子和次

氯酸等高氧化还原电位的酸性水，阴极产生富含氢

气等还原性物质的碱性水。而次氯酸钠发生器虽然

也是通过电解食盐水实现其功能，但由于没有隔膜，

阳极室与阴极室相通，产生的次氯酸钠氧化和杀菌

能力低，应用范同受到限制。２０世纪８０年代开始研

究生产带隔膜的便携式电解食盐水仪器，能够方便

地应用于食品安全诸多领域。正是在食品卫生、食品

加工、食品储藏、农业、畜产业及医疗卫生等领域应

用的广泛性，加上电解食盐水产物的复杂性，使得电

解食盐水产物的名称也较多，如电解水、电生功能

水、酸性氧化电位水、酸化电位水、高氧化还原电位

酸性水、强氧化离子水、强酸性电解水、酸性氧化电

位水、机能水、碱性水、电解离子水、离子水等［１－２１。

尽管名称不一，但其制备原理和作用机制是一致的。

本文通过介绍电解食盐水的电化学反应原理和应用

研究进展，进一步促进电解食盐水在我国特别是我

军后勤食品安全方面的应用。

１电解装置及电极反应

电解食盐水的装置由白金钛合金电极、半透隔

膜和电源组成。食盐水在隔膜两侧电解槽中电解，电

极之间的电流～般为８～１０Ａ，电压９～１０Ｖ。从阳极

流出的是酸性电解水（ＡＥＷ），从阴极流出的是碱性电

解水（ＢＥＷ）。在工艺上常用饱和氯化钠溶液和自来水

同时引入电解食盐水的发生器，通过流量计控制进

入氯化钠的速度和浓度，实现自动化。电压、电流、

氧化还原电极电位和ｐＨ值传感器连续指示显示，利

收稿日期：２００８—０２—１４

作者简介：王斌（１９７４—），男，河南商丘人，副教授．博士。主要从事军用食品科学与工程及军队食品安全研究。

万方数据

良品开发与觚蕊■

于监控千¨稳定生产。

】．１阳极反应

物质得失电子的能力的差异造成电极电势大小

的不｜Ｊ。电极电势越大，氧化能力越强，反之亦然。

在阳极，电极反应的一般规律是氧化还原电位越小

的分子或离子，越容易失去电子而被氧化。在电能的

驱动下，氯离子、水和氢氧根离子郁可在阳极被夺去

电了，产生氯气、自由基、活性氧和过氧化物等活性

物质，最终产生氧气、氯气、臭氧、次氯酸和盐酸等

为主要成分的强氧化性酸性电解水ｆＡＥＷ）。ＡＥＷ

呈强酸陆，兀色、透明、有氯味，ｐＨ值２．２～２．７，有

效氰浓度为１０～５０

ｍｇ／Ｌ，氧化还原电位（ＯＲＰ，又称电

极电势）犬于１０００ｍＶｔ：Ｉ。

１．２阴极反应

在阴极，氧化还原电位越大的分子或离子，越

容易获得电子而被还原。水分子电离出的氢离子在

阴极获得电子产生初生态氢，后者再进一步生成氢

气，对应的氢氧根离子浓度上升，ＤＨ值增大，形成

具有强还原性的碱性电解水（ＢＥＷ）。

２电解水的作用

２．１酸性电解水

酸性电解水含有多种分子和离子，甚至自由基，

其杀菌因素较多。相当数量的实验显示氯、ＤＨ、高

ＯＲＰ值对ＡＥＷ的杀菌作用均有贡献。众所周知，氯

气和次氯酸的标准电极电势分别是１３５９ｍＶ和１６３０

ｍＶ，其杀菌作用正是依靠本身具有的高氧化还原电

位，即强氧化性。阳极制得的ＡＥＷ，氧化还原电位

超过１０００ｍＶ，同时，电解生成的ｃ１，进一步增强了

ＡＥＷ的氧化性。大部分微生物本身具有的和生存环

境所处的ＯＰＲ值在一４００～９００Ⅱ】Ｖ之间。因此，ＡＥＷ

可有效杀灭各类细菌、真菌、病毒等微生物。

实验表明，单纯采』ｆｊ相同ｐＨ值的稀ＨＣＩ溶液进

行杀菌处理，效果并不好。这说明酸性电解水能杀

菌并不只是因为ＤＨ低，而是由于其氧化还原电位

高。酸性电解水一旦接触到细菌，便能夺取生物体系

中还原十牛分子或离子（如葡萄糖、二价铁离子、蛋白

质、不饱和脂肪酸等】中的电了－，改变了氧化还原电

位的平衡，破坏了相应分子或离子的功能，起到杀菌

的作用。酸性电解水的ｐＨ越小，参与氧化反应的氢

离子浓度越高，氧化还原电位越高，杀菌效果越好。

因此，ＡＥＷ的杀菌作用远大于次氯酸钠、漂白粉、

氯气等同类杀菌剂。

ＡＥＷ杀菌后，其最终产物为水和氯负离子。氯

气常用于自来水厂饮用水的杀菌消毒就是因为残留

物质少，可直接饮用。而ＡＥＷ与其相似，在接触空

气、光线、有机物、或加温至５０。ｃ以上可逐渐还原

霞品科技

－ＦＯＯＤＳ（ｆＥＨ（Ｅ＾～ＤＪ＇ＥＣＨｉｑＯＬＯＧｒ

成为普通水．氯与目标结合后失去毒性，多余氯分解

挥发，冈而，比其他杀菌剂（如碘、季胺盐、次氯睃

钠、漂白粉等）存在的毒性残留和环境污染小。

刘清等川研究ＡＥＷ的毒性试验表明，酸性氧化

电位水对大、小鼠急性经Ｌ］毒性ＬＤ５０均大于】（）０００

ｍｇ／ｋｇ（体质量），属实际无毒级；刺激强度积分为０

分，属无刺潋胜；无致微核和无致精子畸形作用。

用ＡＥＷ消毒比用其他消毒剂更方便，因为是现

场牛产，省去运输、储藏成本；除了稀盐水外不加其

他化学试剂，简单电解即可。而且，ＡＥＷ特别适合食

品原料（如鸡蛋、水果等）表面的非加热杀菌，杀

菌作用后对食品原材料的成分和风味没有大的影响。

但ＡＥＷ存在以下缺点：对金属有腐蚀性；存在

蛋白质时，杀菌效果减弱，因为氯气、次氯酸等能够

与蛋白质反应；电解程度控制不好，过度电解或过酸

（ｐＨ＜５）时释放氯气。引起操作人员的不适。

此外，酸性电解水的稳定性较差，光照、空气

和温度都会影响酸性电解水的氧化还原电位值，使

其杀菌效果下降，因此，最好现用现配，或贮存于室

温、密闭、避光的非金属类容器里。

２．２碱性电解水

碱性电解水（ＢＥＷ）也称为碱性离子水，ＤＨ值大

于１１，ＯＲＰ值＜一８００ｍＶ。由于在阴极电解时产生初

生态的氢具有还原性，能够还原生物系统里的自由

基，具有消除自由基的功效。食盐水经电解后，组成

水分子团的水分子数南原来的１０～１３个减少为５。６

个，更容易通过细胞膜，具有促进新陈代谢的作用。

此外，碱性电解水具有强碱性，能够用于清除油污而

不会出现洗衣粉产生的磷污染。

３应用研究进展

电解食盐水作为杀菌剂使用，毒性残留干¨环境

污染小，还可分解蔬菜表面残留的有机磷农药。因

此，在食品安全、加工与储藏、农业生产、餐饮行

业、医疗卫乍或家庭等领域具有广阔的应用前景。

３．１农产品的卫生处理

农产品收获前，ＡＥＷ能够防止微生物污染、抑

制细菌和真菌生长，同时残留毒性和对人体危害较

小。在部队温室大棚蔬菜的生产过程中可用ＡＥＷ作

为杀菌措施，防止蔬菜产生病害。

农产品收获后预防性的真菌杀菌剂的应用相当

重要，而ＡＥＷ具有广谱抗真菌活性。在温室大棚中

栽培蔬菜时，ＡＥＷ作为灌溉或喷洒用水能够抑制真

菌生长。郝建雄等１５１利用电解食盐水对番肺进行保鲜

试验研究，发现ＡＥＷ或ＢＥＷ加氯化钙浸泡１０ｍｉｎ

的番茄果实，在室温贮藏１２

ｄ后，果实硬度明显较

对照高，多聚半乳糖醛酸酶活性和呼吸强度下降，失

万方数据

食品辩拨

Ｉ■ＦＯＯＤＳＣＪＥＮＣｅＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

重率降低。因此，超市和部队生活服务中心可以用

ＡＥＷ处理蔬菜，延长农产品的储存期和货架期。

在蛋类自动分拣和包装领域，自动化的流水线

通常先用清水刷洗蛋类外壳，消除动物粪便污染，再

用紫外光杀菌消毒，保证消费者的安全。应用ＡＥＷ

水喷淋刷洗蛋壳则将清洗和杀菌消毒合二为一，简

化步骤，降低成本，取得较好的效果悯。

３．２在鲜切蔬菜和水果加工处理中的应用

鲜切蔬菜和水果是不经清洗、烹饪或额外酣制

即可食用的即食食品ｆｒｅａｄｙ－ｔｏ—ｅａｔ，ＲＴＥ）。如果卫生处

理不过关，容易引起食源性疾病，美国和日本都因此

而爆发食源性疾病。Ｊａｎｅ等１１２研究接近中性的电解食

盐水ｆｐＨ６．３～６．５，氧化还原电位为８００．９００ｍＶ），显

示起杀菌作用的是ＨＯＣＩ。在用它处理菠菜、生菜及

其加工环境１０ｍｉｎ后，对５种微生物ｆ大肠杆菌、沙

门氏菌、葡萄球菌、李斯特菌、粪肠球菌１具有显著

的杀灭效果。

Ｕｄｏｍｐｉｊｉｔｋｕｌ等ｍ９１研究电解食盐水ｆｅｌｅｅｔｒｏｌｙｚｅｄ

ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ

ｗａｔｅｒ，ＥＯ水１控制鲜草莓表面大肠杆菌

０１５７：Ｈ７和李斯特菌时发现，用ＥＯ处理草莓表面１５

ｍｉｎ，大肠杆菌０１５７：Ｈ７和李斯特菌减少超过２

ｌｇ

ｃ“ｇ，进一步增加处理时间，未见杀菌效果的增加。

用蒸馏水冲洗可洗除李斯特菌和Ｅ．ｃｏｌｉ０１５７：Ｈ７达到

１．９０ｌｇ和１．２７

ｌｇ

ｅｆｕ／ｍＬ，而用Ｅ０清洗，则相应减少

２．６０和２．３５

ｌｇ

ｃｆｕ／ｍＬ。

此外，郝建雄、李里特等【ＪＯｌ以农药乙酰甲胺磷为

研究对象，分别用酸性电解水和碱性电解水浸泡蔬

菜发现，随着浸泡时间的延长，农药残留率呈下降趋

势。在浸泡处理１ｈ后，碱性电解水对该农药的消除

率达到９０％以上，酸性电解水达到８２％。因此，大

学和部队集体食堂可以利用电解食盐水消除蔬菜表

面农药残留，确保就餐人员的食品安全。

３．３在畜禽肉和水产品处理中的应用

众多研究表明，ＡＥＷ能够高效杀灭厨房或食品

如鱼、禽肉、蔬菜表面食源性病菌，至检不出。Ｐａｒｋ

等１１１１报道，在鸡肉清洗过程中，用含５０

ｍｇ／Ｌ残氯的

ＡＥＷ水作用１０ｓ，即可完全杀灭空肠弯杆菌

（Ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｅｊｕｎｉ，空肠弯杆菌，一种人兽共同感

染的病原菌，也是导致腹泻最常见的病菌，主要症状

是发热和急性肠炎）。对于空肠弯曲菌（Ｃ．ｉｅｉｕｎｉ，空肠

弯曲菌，其内毒素能侵袭小肠和大肠黏膜引起急性

肠炎，亦可引起腹泻的暴发流行或集体食物中毒），

含氯２５

ｍｄＬ的稀ＡＥＷ也具有强杀灭作用，其作用

效果比单纯通人相同量的氯气所起的作用要大。

ＡＥＷ不仅能够有效减少鸡肉表面空肠弯曲菌的数量，

而且能够防止加工环境的交叉污染ｆ１２Ｊ。

Ｈｕａｎｇ

ＩＪ３Ｊ等用罗非鱼样本接种大肠杆菌，然后在

■鱼品开发与栅砸

ＡＥＷ中浸泡１０ｍｉｎ，比自来水冲洗１

ｍｉｎ多消除细

菌０．７ｌｇｃ“ｃｍｚ。增加ＡＥＷ浸泡时问，杀菌效果未

见进一步增加。

３．４在食品加工中的应用

日本的专家用ＡＥＷ和ＢＥＷ制作豆腐发现，与

用常规自来水制作相比，较柔软；在糖含量方面没有

差别。但口感变甜；与口感相关的总羰基含量升高。

总体结论是用电解水特别是碱性电解水（ＢＥＷ）Ｎ作豆

腐食片Ｊ价值提高１１４－１目。

根据Ｈａｒａ等ＩＪ喈艮道，用仪器和感观测试发现，用

ＡＥＷ和面制作的日本面条比Ａ来水和面较硬和富有

弹性。ＡＥＷ赋予煮熟的面条良好的质地，促进醇溶

蛋白和麦谷蛋白亚基的溶解，并参与麸质。的形成。作

为对比，ＢＥＷ导致弹性降低，显示它能够改变淀粉

凝胶作用的条件。

李博等旧研究ＡＥＷ、ＢＥＷ以及臭氧、次氯酸钠

溶液对大豆的杀菌效果显示，ＡＥＷ对大豆原料进行

清洗或浸泡的杀菌效果最好，可使大豆原料中微生

物总数降低２～３个对数值。

３．５在医疗和环境卫生领域的应用

非食物接触表面如食堂瓷砖、固体器皿，注射

室、医疗器具和实验室等环境不清洁，会发生细菌污

染，引发交叉感染。常规消毒方法包括高温、过氧化

氢、伽马射线、紫外线、微波照射等。由于化学残

留、成本高或效果差等原因，使得这些方法不能够

成为理想的杀菌方法。发展有效的杀菌剂，减少细菌

在食品、食品加工和医疗环境表面的繁殖是一项重

要课题。

酸性电解水为牙钻、内窥镜、透析器等医疗器

械清洗消毒，不仅可防止交叉感染，还能清除沉积在

仪器内部的碳酸盐。作为食品加工和医疗环境杀菌

剂，酸性电解水比氯的水溶液效果更好，日本已经将

其作为新型消毒剂引入食品工业和医疗环境卫生领

域。日本厚生省１９９８年将离子水的制备装置作为医

疗器械，规定强酸性离子水片ｊ作医护人员和食品加

工人员手以及环境的清洗消毒，２００２年认可电解食

盐水作为食品添加剂，并允许直接用于食品表面杀

菌处理，预防食源性疾病。

３．６在军事领域的应用

美国国防部海军和工业部门研发的微型净化水

装置正是利用电解食盐水对野外地表淡水杀菌消毒。

该净水装备为美国ＭＩＯＸ公司生产，用两节可充电电

池的电量把海水或食盐水转化为２ｍＬ混合氧化消毒

剂。此外，该装置还可对抗生物和化学战剂。生物战

剂（如炭疽、瘟疫、天花和普通的水生病原体等）遇到

该混合氧化消毒剂会失活，而化学战剂ｆ如神经性毒

剂、失能性毒剂、刺激性毒剂、窒息性毒剂、糜烂性

万方数据

良品开发与相城一

毒气等）在遇到氧化剂或碱液时会分解，失去毒性。

因此，电解食盐水装置在军事装备领域具有潜在应用

价值，值得制造商下力研究开发Ｉ－７－２０１。

４展望

电解食盐水对收获前后的食品、食品加工和医

疗器具、卫生环境具有杀菌消毒作用，能够有效减少

致病菌的污染。同时，也可作为水果和蔬菜收获前后

期真菌消除剂，还可消除蔬菜表面的农药残留。而其

本身的制备只需一点食盐和电能，随时生产，随时使

用，成本低、用途广、效益高和无环境污染，是一项

具有市场潜力的技术，尤其是部队、高校等集体伙食

单位和食品加工企业和医疗单位，更需要大力推广应

用这项技术。随着我国经济的快速发展，加工食品的

日益丰富，食品安全隐患也日益凸现，电解食盐水在

食品安全领域将会有更大的应用前景。

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ＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ

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