次氯酸如何殺死微生物病原體？

郭憲文教授-陽明大學環境與職業衛生研究所

次氯酸的分子式為HOCl，其他的名稱 為 次氯酸氫，氫氧化氯，電解水，電解氧化水，電啟動水 ，因為它帶有中性電荷，不同於帶負電荷的次氯酸鹽（OCl－）。由於微生物病原體通常是帶負電，若與都帶負電荷次氯酸鹽（OCl－）消毒劑接觸時，則會產生相互會相互排斥作用。 然而，次氯酸（HOCl）是中性電荷且不被帶負電細菌或病毒所排斥。 而且HOCl分子很容易穿透細菌或病毒的細胞壁，他具有強烈的氧化作用可將其破壞。 一般氯對於殺死細菌或病毒是非常有效的消毒劑。 早在20世紀40年代進行就有一項研究 ( Gibbard et al., 1943)調查使用次氯酸（HOCl）對大腸桿菌，銅綠假單胞菌，傷寒沙門氏菌和志賀氏痢疾桿菌的殺菌作用，研究結果顯示HOCl比OCl－更有效地殺死這些細菌的效果。 這些結果在其他研究 (Battisti et al., 2018; Momba et al., 2009) 也證實HOCl比OCl－更具有70-80倍的滅活細菌效果。

其實次氯酸也是由人體免疫系統產生的物質，專門用於殺死侵入的生物，減少病原體的感染。在人體免疫系統中的白細胞會通過骨髓過氧化酶產生過氧化作用(myeloperoxidase-mediated peroxidation)，引導氯離子過氧化的反應，而產生次氯酸，所以在人體白血細胞會釋放這種天然氧化劑來抵抗入侵病原體。因此，在臨床上當病人皮膚出現傷口時，容易使有害病原體侵入造成人體細胞感染。此時，嗜中性粒細胞是一種白血球，當病原體侵入的傷口部位傳播到血液中，人體的免疫系統會感受到外來入侵的病原體，會分泌一些激素引來白血球對付這些入侵病原體，同時白血球會啟動吞噬入侵的病原體的過程，稱為吞噬作用(phagocytosis)。一旦嗜中性粒細胞捕獲入侵的有機體、他們會分泌一種酶NADPH氧化酶、它會產生過氧化氫(H2O2)。過氧化氫與氯化鈉(鹽)發生反應、產生次氯酸(HOCl)和氫氧化鈉。一旦啟動吞噬，白血球也會產生次氯酸的氧化作用，在短時間會氧化細菌的細胞壁殺死微生物病原體。在圖一顯示藍點的次氯酸會直接殺死病原體，避免病原體的增生或擴散作用。

因此，次氯酸是已知最有效的殺菌劑之一，其殺菌的效果可比一般漂白劑(次氯酸鈉，NaOCl)高出300倍。次氯酸殺死侵入微生物病原體的過程：

  1. 人體免疫系統檢測到入侵的有機體-例如,細菌通過皮膚的傷口進入身體，就會開始啟動免疫機制
    2. 次氯酸水
  2. 人體免疫系統從血流會釋放出嗜中性粒細胞，來捕獲入侵的細菌或病毒/
    3. 次氯酸水
  3. 當嗜中性粒細胞捕獲入侵的細菌或病毒，它會分泌一種酶(NADPH氧化酶)，產生過氧化氫(H2O2)物質，且與氯化鈉(鹽)發生反應，產生次氯酸(HOCl)和氫氧化鈉，然後次氯酸能產生氧化病原體的細胞壁，進而殺死它
    4. 次氯酸水

  

目前英國Aqualution® 公司技術產生次氯酸(HOCl)，是模擬人體免疫系統抵抗外來物質的感染所產生的化學物質。所生產HOCl的產品已經通過獨立實驗室的測試，他們的產品可作為表面消毒劑、除臭劑、洗手液、擦拭劑和傢俱消毒劑，經批准上市的霧化系統，可用於快速空氣和環境衛生。還提供專業配方，包括假牙清潔劑和傷口脫毛洗液。因此，該公司的產品證明對各種微生物有效殺菌作用，也是英國唯一一家生產次氯酸的公司之一，它們完全符合歐盟第528/2012號生物殺滅劑條例。也符合英國與歐盟國際認可的標準測試:BS EN 1276；BS EN 13704；BS EN 1656；BS EN 14204；BS EN 1500

Aqualution®生產的HOCl 產品已證明對微生物有效，包括但不限於:Bacteria;Campylobacter jejuni;Escherichia coli including (0157);Enterococcus species;Helicobacter pylori;Listeria;Legionella pneumophila;Pseudomonas aeruginosa;Staphylococcus aureus (including MRSA);Samonella cholerasuis;Mycobacteria tuberculosis;Mycobacterium avium intracellulare;Acineobacter baumannii;Bacterial Endospores;Bacillus cereus;Bacillus subtilis;Clostridium difficile;Clostridium sporogenes;Fungi;Aspergillus niger;Candida albicans;Trichophyton mentagrophytes;Viruses;Adenovirus type 4;Bacteriophage MS2;Hepatitis A & B;Herpes type 1;HIV-1;Infectious bronchitis;Influenza including H1N1, H5N1 and H7N9;MS2 virus;Norovirus (Human and Murine);Orthopoxvirus;Polio enterovirus 1 & 2;Yeasts;Zygosaccharomices bailii;Candida albicans;Moulds;Botrytis (grapy mould);Powdery mildew;Protozoa;Cryptosporidium muris;Cryptosporidium parvum

參考文獻:

  1. Aqualution Systems Ltd https://www.aqualution.co.uk/
  2. Gibbard J, Butterfield CT, Hatfield HM, Hitchens AP, Hunter AC, Kelly CB, Perry CA, Tanner FW. Report of the Standard Methods Committee for the Examination of Shellfish (Bacteriological Examination of Shellfish and Shellfish Waters): Laboratory Section. Am J Public Health Nations Health. 1943;33(5):582-91.
  3. De Battisti A, Formaglio P, Ferro S, Al Aukidy M, Verlicchi P. Electrochemical disinfection of groundwater for civil use - An example of an effective endogenous advanced oxidation process. Chemosphere. 2018;207:101-109.
  4. Momba MNB, Obi CL, Thompson P. Survey of disinfection efficiency of small drinking water treatment plants: challenges facing small water treatment plants in South Africa Water SA, 2009;35: 485-493