На предприятиях пищевой промышленности с целью дезинфекции применяются разнообразные химические соединения, обладающие антимикробным действием.
Причем в связи с широким использованием термолабильных полимерных материалов для изготовления тары и покрытий технологического оборудования химические дезинфектанты привлекают все возрастающее внимание специалистов.
К дезинфицирующим препаратам относятся однородные химические вещества или смесь нескольких химических веществ, к которым могут быть добавлены различные компоненты для усиления их бактерицидного действия. В настоящем параграфе рассматриваются следующие группы таких химикатов: галоидные соединения; фенолы, крезолы и их производные; щелочи; кислоты; соли тяжелых металлов; окислители; окиси; спирты.
Галоидные соединения. Из этой группы химикатов наиболее широко при проведении дезинфекционных мероприятий используют хлорактивные соединения — хлорамины, гипохлориты, хлорную воду, хлорную известь и др.
Хлорсодержащие препараты в основном предназначены для снижения общей бактериальной обсемененности поверхности оборудования. Их обеззараживающее действие определяет содержание активного хлора, образующегося в результате гидролиза при растворении хлора и его соединений в воде. В растворе активный хлор присутствует в свободном (Cl2, НОСl, ОСl—) или связанном (неорганические NH2Cl, NHCl2, NCl3 и органические хлорамины) виде. Форма и концентрация активного хлора зависят от типа хлорактивного соединения, его количественного содержания в растворе, pH и температуры среды.
К наиболее распространенным бактерицидам относят хлорамины, которые при растворении в воде медленно гидролизуются с образованием гипохлорита натрия. В результате образуется нестойкая хлорноватистая кислота, диссоциирующая по одной из трех возможных схем.
В пищевой промышленности применяют хлорамин Б, хлорамин Т, хлорамин ХБ. Хлорамины стойки при правильном хранении. Их растворы характеризуются бактерицидным, а активированные растворы — спорицидным действием. В зависимости от резистентности микрофлоры для дезинфекции поверхности объектов используют 0,05—5%-й раствор хлорамина.
Важным источником хлора в санитарии пищевых предприятий являются гипохлориты. В практике дезинфекции применяют преимущественно гипохлориты кальция Са(ОСl)2, натрия NaClO и лития LiOCl. Гипохлорит натрия, например, гидролизуется. Образовавшаяся хлорноватистая кислота диссоциирует. К преимуществам гипохлоритов следует отнести бактерицидную и спороцидную активность против всех видов микроорганизмов, стабильность обеззараживающего действия в присутствии солей в жесткой воде, необразование пленок, дешевое и нетрудоемкое приготовление рабочих растворов. В практике дезинфекции используют 0,5—5%-е растворы гипохлоритов.
Хлорная вода является продуктом гидролиза хлора с образованием хлорноватистой и соляной кислот.
Кроме того, она считается наиболее активным дезинфицирующим средством, так как вследствие низкой pH весь хлор находится в виде хлорноватистой кислоты. Хлорная известь представляет собой смесь гипохлорита кальция Са(ОСl)2, хлорида кальция СаСl2, карбоната кальция СаСO3, гашеной извести Са(ОН)2 и воды. Для дезинфекции применяется препарат, содержащий не менее 16% активного хлора. Промышленностью выпускается три вида хлорной извести, содержащей соответственно 28, 32 и 35% активного хлора. При хранении хлорная известь довольно быстро теряет активный хлор, чему способствуют также наличие влаги, свет и высокая температура.
Из других хлорактивных соединений высокими спороцидными свойствами обладают изоциануровые кислоты и их соли, соединения гидантоина и др.
Дихлорциануровая кислота и ее натриевые соли, а также трихлорциануровая кислота, рекомендованные для дезинфекции технологического оборудования, отличаются высоким содержанием активного хлора, значительной бактерицидной активностью, стойкостью и низкой токсичностью для обслуживающего персонала. Указанные кислоты совместимы с незначительным количеством анионовых детергентов, смешивание же с неионными детергентами приводит к немедленной реакции распада. Наличие влаги вызывает потерю активного хлора, поэтому в препаратах должны использоваться безводные соединения.
В отношении механизма действия хлорсодержащих соединений считают, что под действием хлора и его соединений нарушается деятельность ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы в микробной клетке, остаток же хлораминов, гипохлоритов и других препаратов не обладает бактерицидным действием. По этому вопросу существуют две основные гипотезы: теория окисляющего действия кислорода и хлора и теория, основанная на предположении, что активнодействующими компонентами являются недиссоциированные молекулы хлорноватистой кислоты. Согласно первой гипотезе, бактерицидное действие в подкисленных растворах определяет свободный хлор, а в неподкисленных — кислород. Вторая гипотеза основана на бактерицидном воздействии недиссоциированных молекул хлорноватистой кислоты, концентрацию которых в растворе определяет pH среды. При оптимальной pH, равной 5, хлорноватистая кислота существует в виде молекул НОСl. При изменении pH соответственно уменьшается концентрация недиссоциированных молекул хлорноватистой кислоты.
Хлорсодержащие препараты — это преимущественно белые или желтоватые кристаллические порошки с характерным запахом хлора. Бактерицидная активность хлорактивных препаратов возрастает с увеличением содержания активного хлора в растворе с уменьшением pH среды и увеличением времени контакта. Наличие загрязнений и низкие температуры (ниже 10°С) уменьшают бактерицидную активность. При отрицательных температурах применяют раствор хлорактивного препарата с антифризом. К недостаткам хлорсодержащих соединений следует отнести также их коррозионную агрессивность.
Кроме того, к группе галоидов относятся йод, бром и их соединения.
Бактерицидные свойства йода (J2) широко используют в пищевой санитарии для обработки поверхности производственных емкостей, оборудования и тары. Йод плохо растворяется в воде (0,03% при 293 К), но хорошо растворяется в растворе йодида калия (KJ), а также спирте, эфире и других органических растворителях. Растворы йода обладают сильным бактерицидным и спороцидным действием. По своим окислительным свойствам йод не уступает хлорактивным препаратам. Установлено, что 0,0025%-й раствор йода по антимикробному действию при обработке чистой поверхности, инфицированной бактериями Salmonella typhosa и Staphylococcus aureus, эквивалентен 0,02%-му раствору гипохлорита кальция.
В результате взаимодействия йода с неионными поверхностноактивными соединениями (преимущественно высокомолекулярными поверхностно-активными веществами, в том числе и растворимыми в воде полимерами) образуются растворимые комплексы — йодофоры.
По вопросу о строении йодофоров пока нет единого мнения. Считают, что йод присутствует в йодофоре в виде мицилярных агрегатов, распадающихся при разбавлении водой. Другая гипотеза предполагает подвижное состояние йода в йодофоре. Молекулы йода слабо связываются с белком и поэтому способны легко проникать в микробную клетку, в то время как хлор вступает в реакцию и прочно связывается с поверхностными слоями протоплазмы клетки, и только незначительная его доля оказывает подавляющее воздействие на жизненные процессы микроорганизмов. Проникновению йода в бактериальную клетку способствует и то, что поверхностно-активные вещества, входящие в состав йодофоров, даже в очень малых концентрациях снижают поверхностное натяжение на границе раствор—клетка. Поэтому антимикробное действие йода в сочетании с носителем в 8 раз превосходит бактерицидные свойства хлора.
В качестве носителей йода обычно используют поливинилпирролидон (ПВП), алкилфенилполигликолевый эфир и др. Концентрация йода в подобных йодофорах достигает 35%. Часто в состав комплексов помимо йода и поливинилпирролидона включают йодид калия в соотношении соответственно 1:1:8. Препарат имеет вид порошка, содержащего 6,5% йода. Образует 5%-й водный раствор, при этом выделяет 70—80% свободного йода. ПВП-йод более эффективен и менее токсичен, чем водные и спиртовые растворы йода, в разведении 0,00063% оказывает бактерицидное действие на культуру кишечной палочки. Органические загрязнения не влияют на активность йодофоров при рН<4. Подкасление раствора любой кислотой в присутствии подходящего буфера, обеспечивающего поддержание pH в пределах 4—4,5, создает условия для максимального бактерицидного действия препарата йода в присутствии белка.
Йодофоры активны против вегетативных форм почти всех микроорганизмов, сохраняют свою активность в широких пределах pH (2,2—8), однако могут применяться при температуре не выше 322 К и не эффективны против споровых форм микрофлоры. К преимуществам этих препаратов следует отнести положительное сочетание бактерицидных и моющих свойств, высокий бактерицидный эффект (при низких значениях pH, на холоде, в жесткой воде), нетоксичность для людей и отсутствие запаха, хорошую растворимость в воде, отсутствие корродирующего действия, снижение потери йода в присутствии органического материала и др. Кроме того, интенсивность цвета раствора может служить показателем концентрации йода. Благодаря этим свойствам использование йодофоров для дезинфекции в пищевой промышленности постоянно растет.
Бром (Br) — темно-бурая жидкость, растворяющаяся в воде в пределах 3,23% и обладающая бактерицидным действием в довольно больших разведениях. Брому присуще сильное раздражающее действие.
Из соединений брома получили распространение в качестве бактерицидных препаратов бромистый метил (метилбромид) СН3Br, бромтан, монобромуксусная кислота BrСН2СООН и ее эфиры — этиловый, этилгликолевый, дибромантин и др.
Бромистый метил обладает сильным бактерицидным и спороцидным действием и применяется для дезинфекции в виде паров. Двухчасовая экспозиция при концентрации бромистого метила 200 г/м3 приводит к подавлению жизнедеятельности кишечной палочки (Е. coli), при 300 г/м3 — стафилококка, при 1200 г/м3 — спор.
На практике в целях дезинфекции бромистый метил используют в качестве добавки к окиси этилена в весовом соотношении 1:1,4 для получения взрывобезопасной смеси ОБ. По бактерицидному действию смесь ОБ существенно превосходит бромистый метил: стафилококк погибает в течение 45 мин при концентрации смеси 198 г/м3, а споры картофельной палочки — при 913 г/м3.
Из-за сильной токсичности и высокой стоимости бром и его соединения не находят широкого применения в дезинфекционной практике.