食用菌接种室臭氧空气消毒的有关探讨

春雨菌业

【作者】： 李尤　刘钟阳　王德林　刘永宝　　【作者单位】： 大连理工大学电力电子研究所;朝阳市食用菌研究所;朝阳全禾菌业有限公司
　　【摘要】：针对食用菌行业应用臭氧时存在的问题,结合食用菌行业特点,在未预先对食用菌接种室进行除尘的情况下,做了一系列臭氧空气消毒试验,发现大剂量臭氧气体薰蒸可使接种室内达到满意的消毒效果并对工程实践中臭氧空气消毒的有关问题进行了探讨。

　　【关键词】： 接种室 食用菌 臭氧 消毒 食用菌
　　【正文快照】：
　　食用菌的接种操作需要无菌环境,所以接种室必须经过空气消毒,使之达到适宜接种的生物洁净等食用菌的接种操作需要无菌环境，所以接种室必须经过空气消毒，使之达到适宜接种的生物洁净等级。但是建造生物洁净室的投资巨大，由于中国国情的限制，大多数情况下不允许将接种室改造成生物洁净室，所以目前国内食用菌行业接种室的消毒主要是采用以甲醛为代表的化学药剂薰蒸的消毒方法。上述消毒方法的最大缺点是，化学药剂薰蒸对人体的损害大。另一方面，这些化学药剂会污染室内和室外环境，与食用菌发展的绿色趋势不符，急需消毒效果好，操作方便的绿色方法。臭氧作为传统化学药剂的替代品近年来在食用菌生产中陆续开始应用，但是目前食用菌领域应用臭氧发生器实施空气消毒时却存在一些问题，如：实际使用时消毒效果不稳定、设备使用寿命低、操作不方便等。本文的目的是探讨结合食用菌行业特点的臭氧空气消毒的相关问题，包括食用行业中臭氧空气消毒的可行性、具体操作方式、以及实际工程中的消毒技术参数等。
　　1　三种消毒方法效果比较
    目前国内对接种室消毒方法大致有三种：第一种为紫外线灭菌法；第二种为化学药剂消毒法，具有代表性的如甲醛和保菇1号；第三种为臭氧消毒。对上述三种方法进行比较实验，选取接种室一间（50m3），室内温度约13℃，相对湿度50%至60%。分别用上述三种方法进行空间消毒，其中紫外灯安装高度距地面垂直距离为1.5m；以每m310ml甲醛原液和5g高锰酸钾的计量进行混合产生甲醛蒸气，薰蒸时间为4小时；臭氧投加浓度为100mg/m3，薰蒸时间为1小时。上述方法消毒后分别在房间内布置10个培养皿，采用自然沉降法，恒温箱培养48h后计数平板中的菌落数，实验过程遵循《消毒技术规范》2002年版的有关要求，重复三次，取平取值，实验结果如表1。
　　空白对照　紫外灯 甲醛　臭氧
　　无法计数　4.6　　0.2　　0.1
　　无法计数　5.2　　0　　　0
　　无法计数　4.3　　0.2　　0
　　由表1可看出，甲醛和臭氧的灭菌能力相近，而紫外灯则灭菌能力不如甲醛和臭氧。相比较三种消毒方法，紫外灯受光照距离、湿度和光强减弱等因素的影响，很难保证稳定的消毒效果。甲醛对室内密闭性要求高，对人体的损害大。臭氧由臭氧发生器现场制造，在空气半衰分解为氧气，无药剂残留等毒副作用，被国际上誉为“绿色”消毒剂，在未进行预先除尘的接种室里，臭氧气体替代甲醛、过氧乙酸等化学药剂进行接种室空间消毒使用方便、安全高效，美国食品药监局FDA经过严格试验后于1999年允许并提倡利用臭氧实施各类食品有关的消毒。
　　2　臭氧空气消毒的操作方式
　　国内应用臭氧对接种室进行空气消毒的操作，大多数情况下是放置在接种室内。由于臭氧具有强氧化性，这使得臭氧投加浓度高则腐蚀设备，浓度低则达不到理想的消毒效果。为解决目前食用菌领域应用臭氧发生器实施空气消毒时所普遍存在的一些问题：消毒效果不确定、设备使用寿命低、操作不方便等，在明确臭氧消毒的机理和臭氧发生器工作原理基础上，结合食用菌接种室的工作要求，利用大连理工大学电力电子研究所开发的新型臭氧空气消毒设备，包括主机与臭氧扩散两部分，主机安放在接种室外，由PSA制氧单元、高频高压电源和放电反应器所组成的臭氧发生单元、自动检测与控制单元组成；臭氧扩散部分固定在接种室内，主要由扩散风扇和检测传感器组成；二者之间有臭氧输送管道和相应的导线联接。这种处置式的布置可以延长设备的使用寿命，使操作更加安全方便。
　　目前国内的臭氧发生器为了削减成本，减小发生器的体积，直接采用自然的未经处理的空气为气源，无法获得稳定的臭氧浓度和产额（单位时间内臭氧的产量），导致无法准确投加处所，影响消毒效果。所以臭氧产生的气源必须经过洁净干燥处理（露点小于-20度），或者采用干燥的氧气源，保证臭氧产额不随时间变化。
　　3 　臭氧空气消毒工程技术参数的探索
　　3.1　对臭氧投加课题的研究　国内的文献中对臭氧空气消毒的研究很多，一般认为臭氧的阈值浓度在20mg/立方至30mg/立方（仅当臭氧浓度在20mg/立方至30mg/立方，才具有杀灭微生物的能力），对臭氧投加剂量始终没有定论。为研究适宜的臭氧投加剂量，设计以下试验，因为臭氧的产额不随时间变化，所以选取5个长短不同的投加时间，使上述接种室含有不同的臭氧剂量，熏蒸1小时后，在房间内布置10个培养皿，采用自然沉降法，恒温箱培养48小时后计数平板中的菌落数。实验过程遵循《消毒技术规范》2002年版的有关要求，重复3次，取平均值，比较消毒效果如表2.
　　空白对照　10分钟　20分钟　30分钟　45分钟　60分钟
　　无法计数　22.6　　16.1　　　9.8　　1.2　　0.3
　　无法计数　17.5　　12.8　　　6.0　　1.0　　0
　　无法计数　19.2　　15.5　　　7.3　　1.6　　0.1
　　由表2可知，在消毒前未进行预先除尘、相对湿度在50%左右的条件下，臭氧投加时间达到45min以上，空间的洁净等级才能达到接种室所需标准，臭氧投加时间低于45min时则灭菌效果不佳。分析其中原因，臭氧气体在投加的同时即开始衰减，臭氧在空气中的半衰期受室内的温度、湿度以及气流速度等影响。如果接种室的空间较大，臭氧气体靠自由扩散在空间内均匀分布也需要较长的时间，在这段时间内臭氧已经进行了部分衰减，浓度有所降低。所以接种室内臭氧的浓度<（臭氧的产额×投加时间）/空间体积。另外由于投加臭氧前未进行空间除尘，接种室空间内含有大量悬浮粒子和气溶胶，目标微生物很容易附着在上述微观粒子上，加大了消毒的难度。臭氧在半衰分解时可以产生大量的单氧原子，具有极强的氧化性和杀菌能力，所以向接种室内投加大计量高浓度的臭氧气体可以在较短的薰蒸时间内达到理想的消毒效果。因此，实际工程应用中如果未进行空间除尘，为了达到臭氧的浓度阈值，臭氧的投加剂量应是理论上由阈值浓度所计算出的投加剂量的数倍。
　　在臭氧发生器设备选型时，应该尽量选择产额比较大的设备，同时也要注意两点：1.臭氧发生器的产生浓度是否稳定。2.所选设备的产生浓度应该在臭氧的阈值数倍以上。
　　3.2　对臭氧空气消毒环境影响因素的研究　臭氧空气消毒的效果受环境因素的影响，通常认为，温度越低，湿度越高，臭氧消毒的效果越好。考虑到实际工程应用中，降温制冷的成本较高，而且接种室往往没有条件在臭氧消毒前对空间除尘以达到规范的洁净等级。相比之下，增加接种室内的湿度更为可行，为考察适合实际工程环境的臭氧消毒参数,对上述接种室进行臭氧气体薰蒸,选定投加浓度为60mg/m3，薰蒸1h后在房间内布置10个培养皿，采用自然沉降法，恒温箱培养48h后计数平板中的菌落数，实验过程遵循《消毒技术规范》2002年版的有关要求，重复三次，取平取值。在50％至95％的相对湿度范围内，观察不同湿度下的消毒效果。从下面的图1看，湿度增大有利于臭氧空气消毒，如在投加臭氧前对目标房间除尘，可以减少空间的悬浮粒子和气溶胶，防止细菌等目标微生物附着在悬浮粒子和气溶胶上，消毒效果更好。
　　4　结论与讨论
　　4．1　应用臭氧气体对接种室进行空气消毒，在非洁净空间内可达到万级以下空间洁净等级，臭氧是一种符合食用菌行业特点的理想消毒剂。
　　4．2　接种室臭氧空气消毒设备采用外置式，可以延长设备的使用寿命，使操作更加安全方便。
　　4．3　由于目前臭氧测试仪器存在费用昂贵、受干扰因素多、精度不稳定等问题，故接种室内的空气消毒检验应该用微生物检验为根据，用平皿计数的方法判定空气消毒效果才能确保食用菌的接种安全。
　　4．4　为了保证臭氧发生器制取臭氧的浓度和稳定性，应尽量用高浓度纯氧为气源。通过控制设备的开启时间和关闭时间来控制臭氧的投加剂量令操作安全方便。同时投加的臭氧剂量要高于由理论阈值浓度计算出的投加剂量数倍，才能在不除尘加湿的一般条件下获得满意的消毒效果。臭氧发生器产生的臭氧气体可通过管道鼓风机选择射流式投加，具体的投加方式和工程技术参数仍有待进一步研究和探讨。
　　参考文献
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