中国家用电器研究院
测试计量技术研究所

电冰箱除菌技术简介及检测中的问题分析

2017-07-11 15:08来源:家电科技作者:张庆玲 张晓 李轶 鲁建国网址:http://www.jiadiantech.org浏览数:865 

电冰箱除菌技术简介及检测中的问题分析

张庆玲 张晓 李轶 鲁建国

(中国家用电器研究院 100176

摘要:目前,电冰箱除菌技术主要有紫外线、臭氧、负离子、等离子体、光触媒等,采用琼脂法,对电冰箱的除菌效果进行检测,检测结果表明,紫外线,臭氧等除菌效果较好,负离子,等离子体等技术在除菌过程中产生并积累臭氧才可以达到理想的除菌效果,光触媒材料在整机中的除菌效果不理想,还需进一步的研究完善。

关键词:除菌 载体琼脂平板法 臭氧 光触媒

Introduction of eliminating bacterial technology of refrigerator and analysis of problems in testing

Zhang Qingling Zhang Xiao Li Yi Lu Jianguo

(China Household electric appliance research institute, 100176)

AbstractEliminating bacterial technology of refrigerator mainly includes UV, ozone, negative ion, plasma and photo catalysis. The test results by the method of agar suggested that UV and ozone had ideal eliminating bacterial performance. Meanwhile, negative ion and plasma could have ideal hygiene performance only on the condition that there is plenty of ozone.  The eliminating bacterial performance of photo catalysis was not satisfying and more advanced research is needed in the future.  

Keywords: Eliminating bacterial Agar Ozone Photo catalysis

电冰箱作为家庭中保存食物必不可少的家电,其卫生状况直接关乎人们的饮食健康,随着电冰箱内微生物污染状况调查研究的开展,人们逐渐了解到,电冰箱并不是无菌箱,随着使用时间的延长,电冰箱内会滋生芽孢杆菌、葡萄球菌、耶尔森菌、曲霉、青霉等微生物[1],这些微生物不仅会影响食物的保质期,还会随着食物的食用而进入人体,危害身体健康。目前,各种除菌技术被应用于电冰箱中,以期解决电冰箱内微生物污染的问题。

在众多的除菌技术中,有传统的紫外线、臭氧等除菌方式。UVC波段(波长在200-275nm)的紫外线可以破坏微生物的DNA,使微生物当即死亡或者失去繁殖的能力。长时间的紫外照射会产生臭氧,增强除菌效果。臭氧作为一种强氧化剂能够氧化微生物细胞中的化学成分,改变细胞结构,导致微生物溶解,死亡。这两种除菌方式较为剧烈,长时间的使用会造成冰箱内胆等部件的老化。

目前,一些比较温和的除菌技术被广泛应用到电冰箱中,比如负离子、等离子体、光触媒等。负离子和等离子体技术的除菌原理主要是基于微生物表面是带电荷的这一结构特点,通过特定装置产生带电荷的离子,这些离子所带的电荷能够改变微生物表面的电荷平衡,从而改变微生物的结构和生理生化功能,达到除菌的效果,在产生带电离子的过程中会伴随着低浓度臭氧的生成,进一步加强除菌效果。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称,通过吸收光能把水或氧气转化成强氧化活性基团,去除微生物。在上述几种除菌方式中,发挥除菌作用的各种离子稳定性较差,易受周围环境的干扰,在空气中的持续时间较短,所以要达到满意的除菌效果需要持续运行较长时间。

仅从原理上来看,各种技术都能起到除菌的效果,但是在实际应用中除菌的有效性到底如何,这就需要相应的标准和检测方法进行规范和监督。

目前与电冰箱除菌有关的标准主要有GB 21551.1 -2008 《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能  通则》,GB 21551.4-2010 《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能电冰箱的特殊要求》,CQC16-448114-2013《家用和类似用途电器电冰箱除菌、抗菌、净化认证规则》等。

由于电冰箱低温低湿的环境,如果按照传统的方法,以玻片作为载体,对照组中微生物的自然死亡率较高[2],所以电冰箱除菌检测中应用的主要方法是琼脂法,琼脂本身含有一定的水分,可以降低微生物的自然死亡率。主要试验步骤概述如下:

(1)制备载体琼脂,倒平板,备用。

(2)制备初始浓度在5.0×103-1.0×104的菌悬液。

(3)0.1mL步骤(2)中的菌悬液涂布在(1)中的载体琼脂平板上。

(4)将涂布菌液的平板分别放置到电冰箱冷藏室的上、中、下三层,打开培养皿上盖,试验组开启除菌装置,对照组关闭除菌装置或者将除菌装置拆除,运行24小时。

(5)运行结束后,取出平板,倒入45℃左右的营养琼脂,待凝固后,倒置于生化培养箱中,37℃培养24-48小时,计数。

(6)      

除菌率在90%以上可判定为有除菌作用。

上述检测方法中,有几个需要注意的关键点

(1)菌种活性的控制。斜面保藏菌每天转接1次,不超过2周。试验时应采用3代~14代、24h内转接的新鲜细菌培养物。

(2)菌悬液应该用0.2%-1%的营养肉汤配制,如果用生理盐水配制菌悬液,会导致最终的试验结果中试验组和对照组均没有微生物生长。

(3)试验环境的温度要按照标准的要求控制在25℃,不能过高,外界环境温度过高,会导致冰箱冷藏室中的载体琼脂结冰,使涂布在琼脂表面的微生物活性降低或死亡,影响试验结果的准确性。

通过检测试验发现,紫外线、臭氧等传统强度较大的除菌方式,除菌效果较好,但长时间的使用会造成冰箱内胆等部件的老化,安装此类除菌装置的电冰箱可以定期开启除菌程序,每次除菌时间在30-60min左右,不需要太长。

负离子、等离子体除菌方式比较温和,影响这类除菌方式除菌效果的因素主要是除菌程序的运行时间和生成的臭氧浓度。如果除菌程序采用间歇式运行,24小时检测时间内,除菌程序运行的有效时间较短,产生的离子少、离子与微生物的接触时间短、积累的臭氧浓度低,很难达到90%除菌率的要求。而除菌程序采用连续运行的样机,在24小时检测时间内持续产生离子,能与微生物长时间接触,积累较高浓度的臭氧,从而达到满意的除菌效果。

在多次的检测试验中发现,采用负离子、等离子体作为除菌方式的电冰箱,如果在除菌过程中能产生并积累臭氧,除菌效果一般能达到90%的除菌效果,但如果在此过程中没有积累臭氧,除菌率仅在30-40%左右,这种现象说明在依靠离子除菌的各种技术中,真正发挥作用的可能是臭氧,而各种离子只是作为辅助手段。为了验证这一结论,还需要开展进一步的研究。当然,电冰箱中的臭氧浓度在确保除菌效果的前提下,还应满足GB 21551.1中对于臭氧泄露的要求,即在箱体周边125px任意处,臭氧浓度应不高于0.1mg/m3[3]

关于光触媒材料抗菌效果的检测,主要依据GB/T 23763-2009《光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价》[4],抗菌效果达到要求的材料应用到整机中是否可以达到理想的除菌效果还需要进一步的试验验证。目前,电冰箱中应用的涡流动态除菌技术就是以光触媒材料为基础,采用UV-LED照射光触媒,制成除菌模块,该模块放置在冷藏室顶部,从前部吸风,后部出风,形成一个自上而下、从前至后的风路,与冷藏室制冷的X形风路相互交叉,形成一个立体的风路循环,使整个冷藏室都能具有除菌功能。由于其主要的除菌原理是通过冷藏室内空气的流动,使冷藏室内的微生物与光触媒材料表面接触,从而达到除菌效果,所以上面介绍的载体琼脂平板法不适用于该种除菌方式的检测。通过借鉴空气净化器除菌方法进行检测,24小时的除菌率在60%左右,达不到电冰箱90%除菌率的要求,原因可能是冷藏室内的空气循环不彻底,微生物与光触媒材料接触不充分。白连社等的研究结果表明[5],采用光触媒的电冰箱对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的去除率在80%左右,所以,怎样提高应用光触媒材料电冰箱的除菌效果还需要综合考虑整机运行过程中的诸多问题,提高微生物与材料的接触效率,才有可能达到理想的除菌效果。

随着消费者对电冰箱健康卫生要求的逐步提高,还需继续研究和探讨更加有效环保的电冰箱除菌技术,完善相关标准,优化检测方法,进一步提高电冰箱的健康卫生水平。


参考文献

[1] 羊宋贞,冯广达,姚青等。家庭冰箱中的微生物种类调查[J]。生物技术通报,20132):195-200

[2] 丁年平,杨冠东,张增峰等。杀菌冰箱抗菌防霉检测方法的研究[J]。第九届中国抗菌产业发展大会论文集,152-157

[3] GB 21551.1 -2008 家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能通则[S]

[4] GB/T 23763-2009 光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价[S]

[ 5] 白连社,魏邦福,李猛等。冰箱除异味除菌保鲜技术研究[J]。电器,2012108-111.


第一作者简介:张庆玲,女,19871月生,毕业于中国科学院微生物研究所微生物学专业,现任中国家用电器研究院生物技术分析测试中心主任,主要从事家用电器抗菌、除菌、除螨、净化功能的检测和相关检测方法的研究。

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