瓶装水中残留臭氧对肠道病原菌的灭活效果评估及水质参数影响研究

推荐：为解决瓶装水行业对高效安全消毒技术的需求，研究人员系统评估了残留臭氧(0.1-0.4 mg/L)对大肠杆菌O157:H7、非O157 STEC和鼠伤寒沙门氏菌的灭活效果。研究发现5分钟接触即可实现≥4 log CFU/mL的病原体灭活，但高总溶解固体(TDS>500 mg/L)和极端pH会显著降低消毒效率。该研究为优化瓶装水臭氧消毒工艺提供了关键数据支撑。

　　

随着瓶装水消费量持续增长，其微生物安全问题日益受到关注。传统氯消毒面临耐药病原体挑战，而臭氧(O₃)因其强氧化性和无有害残留的特性，已成为瓶装水行业主流消毒技术。然而，实际生产中水质参数波动可能影响臭氧消毒效率，特别是近年来碱性水、矿物质水等特色产品的兴起，使得不同pH和总溶解固体(TDS)条件下的臭氧消毒效果亟待系统评估。

美国国家家禽研究中心(USDA, U.S. National Poultry Research Center)的研究团队在《Journal of Food Protection》发表的研究，针对这一行业痛点展开深入探究。研究选取了具有重要公共卫生意义的三类病原体：大肠杆菌O157:H7、6种非O157产志贺毒素大肠杆菌(STEC)血清型(O26/O45/O103/O111/O121/O145)以及鼠伤寒沙门氏菌(ST^NR)，通过模拟商业生产条件，系统评估了不同臭氧浓度(0.1-0.4 mg/L)、接触时间(5-180分钟)、初始菌量(4/6 log CFU/mL)下的灭活效果，并重点考察了TDS(5/50/500 mg/L)和pH(5.0/7.0/9.0)等关键水质参数的影响。

研究采用标准化的实验流程：使用中试规模臭氧系统处理0.5 L PET瓶装水，通过多参数分析仪实时监测臭氧浓度、pH和TDS；采用含抗生素标记的病原菌株实现多菌种共培养；通过膜过滤法和Petri-Film?需氧计数板进行微生物定量；所有数据经过三重生物学重复的ANOVA分析。

主要研究结果

1. 臭氧浓度与接触时间优化：所有测试病原体在0.1-0.4 mg/L臭氧浓度下，5分钟接触即达到≥4 log CFU/mL的灭活效果。延长接触时间至180分钟未显著提升灭活率，支持国际瓶装水协会(IBWA)推荐的短时高效消毒方案。

2. 初始菌量影响：高初始接种量(6 log CFU/mL)的灭活效果优于低接种量(4 log CFU/mL)，可能与臭氧氧化作用在细胞密度高时更显著有关。

3. TDS的干扰效应：当TDS升至500 mg/L时，所有病原体灭活率均低于4 log：鼠伤寒沙门氏菌(2.60±1.24 log)、大肠杆菌O157:H7(1.72±1.10 log)、非O157 STEC(2.74±1.45 log)，表明高矿物质含量会显著削弱臭氧消毒效能。

4. pH的调控作用：中性条件(pH 7.0)消毒效果最佳，而酸性(pH 5.0)和碱性(pH 9.0)环境均导致灭活率下降，这与臭氧在不同pH下的稳定性差异直接相关。

研究意义与展望
该研究首次系统量化了水质参数对瓶装水臭氧消毒的影响规律，为生产企业提供了重要工艺调整依据：对于高TDS或极端pH产品，需适当提高臭氧剂量或延长接触时间以确保食品安全。研究采用的抗生素标记策略为多病原体同步评估提供了方法学参考，而实时监测技术的应用则体现了现代食品工程的过程控制理念。这些发现不仅完善了臭氧消毒理论体系，更为应对新兴水产品开发中的微生物控制挑战提供了实践指导。未来研究可进一步探索臭氧与其他消毒技术的协同效应，以及在不同包装材料中的残留动力学。