肉毒杆菌来袭-过氧化氢蒸汽消毒在乳制品行业的应用

新西兰乳制品巨头恒天然集团(Fonterra Co-operative Group Ltd.)2日向新西兰政府通报称，其生产的3个批次浓缩乳清蛋白中检出肉毒杆菌，影响包括3个中国企业在内的8家客户，涉及可口可乐、雅培、达能、哇哈哈等食品行业巨头，这些产品是去年5月在新西兰本地一家工厂生产的，涉嫌被污染的产品总量为38吨。污染源是该公司在北岛怀卡托地区豪塔普工厂的一根未经彻底清洁的管道。那么肉毒杆菌的危害性究竟如何呢？从维基百科里面可以查到相关信息如下：

 

肉毒杆菌（学名：Clostridium botulinum）是一种生长在常温、低酸和缺氧环境中的革兰氏阳性细菌。肉毒杆菌在不正确加工、包装、储存的罐装的罐头食品或真空包装食品里，都能生长。肉毒杆菌广泛分布在自然界各处，比如土壤和动物粪便中。人体的胃肠道也是一个良好的缺氧环境，很适于肉毒杆菌居住。

肉毒杆菌芽孢具有很强的抵抗力，在180℃ 下干热5-15分钟，100℃ 下湿热5小时，或高压蒸气121℃ 30分钟，才能杀死肉毒杆菌芽孢。肉毒杆菌生长繁殖及产毒的最适宜温度为18～30℃。当pH 值低于4.5或大于9.0时，或当环境温度低于15℃或高于55℃时，肉毒梭菌芽孢不能繁殖，也不能产生毒素。因此，加热和冷藏都可以杀死肉毒杆菌。肉毒毒素不耐热，75-85℃，加热10分钟，或100℃加热1分钟可被破坏。

 

一根污染管道引发的乳业危机在一定程度上推动了乳制品生产企业GMP、HACCP认证试点和乳制品区域化质量安全、食品防护计划、风险监测机制建设、诚信体系建设等方面的工作。国家食品药品监督管理总局CFDA部署进一步加强婴幼儿配方乳粉生产监管工作，不但公布了128家婴幼儿配方乳粉企业名单，同时参考制药企业的管理模式发布：《企业生产婴幼儿配方乳粉许可条件审查细则(2013版)(征求意见稿)》，对企业生产条件和环境提出了更高的要求。

 

对于乳制品车间的空间消毒，为了防止污染和控制残留，通常采用的是紫外或臭氧消毒，但均存在一定的局限性。紫外照射达到一定的强度虽然可以很好的杀灭微生物，但其光线只能直射，对于一些背光处就无能为力了；臭氧消毒作为一种环保无残留的气体熏蒸方式，可以有效到达所有角落，并在各种食品生气企业风靡一时，但用的一久问题就出现了，臭氧对机器设备特别是橡胶制品如密封圈等腐蚀很大，过不了多久就要更换配件，并且臭氧只是一种消毒剂，不能彻底杀灭芽孢，这就意味着微生物芽孢一旦条件适宜即可复活，需要频繁的重复消毒。那么，难道就没有更好的消毒手段了吗？当然是有的，这就是过氧化氢蒸汽消毒（Hydrogen Peroxide Vapour Bio-decontamination），而它正被越来越多的应用于制药行业。

 

使用过氧化氢蒸汽HPV在制药行业并不是新的想法。它被用来消毒无菌隔离器已经超过了 15 年，你不需要找更深层的原因来问为什么，这是一项精美简单的技术，但需要高超的控制技巧，而不仅是需要一个加热盘。不管是何种应用，都需要将液态的过氧化氢溶液通过有控制地闪蒸并保证蒸汽均匀分布。

 

 

这个蒸汽发生的过程会一直持续，直到达到合适的灭菌条件，然后维持一段预设好的时间。最后阶段将过氧化氢 蒸汽催化为无害的分解产物-水蒸气和氧气-使灭菌空间返回到它原来的状况，但已经是无菌的状态。这种无残留的特性不论是长短周期都易于验证，对材料兼容性良好，使该技术趋向完美。

 

 

从 HPV 灭菌概念产生以来，这项技术从注重小的封闭系统如隔离器、传递舱等发展到更大的空间，如房间、套间、乃至整个建筑。然而,随着消毒体积的扩大也其特有的设置方面提出挑战，需要针对 HPV 灭菌对建筑系统进 行独特的设计。由此产生的验证、健康与安全问题都需要被考虑到。

 

 

 

 

最初的过氧化氢蒸汽消毒重点着眼于控制 HPV 浓度在整个过程不超过凝露点，如采用的方法是在循环开始前和进行中使用一个干燥筒消除环境中的湿气，这种方法适用于对小体积的环境条件进行调节，但对几十或者成百上 千立方米的空间却出现问题，不用说，局限了 HPV 在大体积空间的应用。

 

后来的研究证明这种方法在杀菌效率方面比目标空间达到凝露点时要低，研究发现当目标环境在循环过程中的浓度达到峰值时，会在所有暴露物体的表面形成一层看不到的沉积物，显微镜下是一个约 2µm 的冷凝薄膜，产生更为有效的杀灭作用。一旦过氧化氢分子接触到物体表面，即刻产生氧化作用形成自由基攻击微生物，达到高水平的消毒灭菌（6-log芽孢杀灭率），并且对细菌、孢子、真菌、霉菌和病毒都广谱有效，而且我们可以有幸查阅到早在2005年Johnston MD就发布了其对肉毒杆菌芽孢有效杀灭的文章^1,2。

 

 

因此，成功进行大面积空间消毒时，消除对任何环境条件的限制是必需的，已经有了接近 3,500,000 立方英尺（99100 立方米）的成功案例。后来，受启发于对灭菌房间的直接喷射（喷头一般置于房间的中心位置，直接喷射 HPV 进入环境，即不需要通过过滤器处理），对隔离器的灭菌处理也有了新的发展，过氧化氢蒸汽直接喷 射进工作区，而不是通过供气和排气的高效过滤，加上去除了对环境条件的限制，循环时间在 1 小时内得以完成 成为可能，在某些环境下也明显的改善了工作流程。

 

 

 

 

作为一种消毒方法，影响过氧化氢蒸汽技术在房间消毒应用方面发展的最大原因是，人们固有的观念（尽管不正确）会将其同甲醛熏蒸的许多缺陷联系在一起。

 

 

 

除了变得更安全，消毒也变得更加高科技化。此处所示为一个移动式房间消毒装置，将过氧化氢溶液汽化并发散出去

 

 

从安全的角度来看，这两种技术差异很大，这正是到目前为止甲醛熏蒸消毒通常仅被用来处理紧急事故的原因之 一。当使用甲醛时，现场的准备工作通常以尽可能少的人员进行，整个建筑需要保持关闭多日以移除呛人的气味。需要大量的手工清洗去除白色粉末残留，带来了潜在的污染物，对维持无菌的环境造成了挑战。

 

相比过氧化氢蒸汽，用于一个全科医院的病房和手术室消毒仅需不到 90 分钟，而且一般医院的基础设施远不如 大多数药厂的环境那样易于消毒，比如房间存在吊顶、没有制热通风装置，空调系统贯穿相邻的病房，消毒区域 与公共通道仅咫尺之遥等。

 

 

 

 

两种目的相同的技术何以在安全性方面产生如此巨大的差异，这是因为对于人类来说，暴露在一定浓度水平的消 毒气体中是有害健康的，这个浓度水平因不同的气体而不同，过氧化氢蒸汽目前是最安全的一种，其根据 OSHA 职业安全与健康管理局可允许的暴露限度(PEL)为 1 个 ppm，对生命与健康造成急性危害的限度（IDLH）是 75ppm， 相比甲醛则为 0.5ppm 和 20ppm。

 

同时必须要考虑到技术的可操作性和环境能够达到 PEL 和 IDLH 的极限值。因为氢键的作用（粘滞分子）过氧化氢蒸汽的扩散性不佳，这个局限性可以通过高动能的喷嘴来克服。然而，这个不佳的扩散性却成就了其安全性， 因为没有外力驱动下任何泄露都趋向保持在原地。对于甲醛而言它的扩散很快，因为它是常态的气体，而不利的一面就是增加了操作者暴露的风险。

 

 

这种保留在原地的能力，对于可能发生的泄露只需简单的几步即可保持安全，检查中采用手持式传感器非常重要。 操作条件可以设置为负压模式，使用过氧化氢蒸汽时如发生罕见的泄露，操作者有足够的时间用来重新布置和密 封泄露点。使用甲醛熏蒸时，因为低的 PEL 极限值和更快的扩撒能力，要完成同样密封工作的时间将相当有限， 采用该技术发生事故的情况已记录在案。目标区域设置大范围传感器，结合手持式传感器来确定消毒完成后，目 标区域是否安全到可以重新进入。

 

 

需要注意的是诸如甲醛这样的化学品扩散速度很快，但不意味着它消毒效果更好或更彻底。这些气体消毒的方法要求一个高的湿度范围-通常相对湿度高于 65%，要成功完成消毒的话需要远超正常操作标准的湿度值，这个湿 度就是水蒸气的含量，它的分布成为消毒成功与否的限制条件。

 

 

 

 

验证和确认消毒成功是非常重要的，不管应用范围如何，使用过氧化氢蒸汽技术要求考虑环境的具体因素，如大小、结构和环境条件等。这些元素影响整个消毒循环的表现，能够帮助确定一套特定的参数实现成功的消毒。

 

虽然理论分析可以得出一个合理的开始参数，但其必须通过运行一个循环开发过程的实践来确定。一旦这套参数 在安全框架内完成-并被确认，一个性能验证循环的运行将得到最终的验证循环。

 

对过氧化氢应用的微生物挑战实验采用嗜热脂肪芽孢杆菌 Geobacillus stearothermophilus，在无菌操作环境 要求达到 6-log 的杀灭率，这种微生物也被广泛认可作为蒸汽高压灭菌的杀菌过程和效果证明挑战中。¹

 

过氧化氢蒸汽发生器中内置先进的控制系统，不同于甲醛使用时的各种不确定性。通过多种传感器全可视化的持 续反馈循环进程，也包括在必要时可以中断、修改、放弃操作。同时高度自动化的生产过程控制，顺从 CFR 第 11 章要求，符合当前的良好生产规范 GMP 要求。

 

综上所述，过氧化氢蒸汽很明显不仅是甲醛和臭氧的替代物，因为它的广谱杀菌效率，完整的安全管理特性和完美的过程控制，全程可以得到验证支持，这项技术相比以往在制药和生物科技领域，可以开发很多新的应用。

 

 

这项技术的好处在于其不仅仅是在灭菌过程中杀灭区域中的微生物，不管在日常或紧急状态，它能使整个生产和 加工环境得到净化，恢复和提升至标准工作状态，过氧化氢蒸汽形成新的基准过程，肉毒杆菌或类似事件可以休矣。

 

 

 

 

1.     Unger-Bimczok B, Kottke V, Hertel C, et al. The influence of humidity, hydrogen peroxide concentration, and condensation on the inactivation of Geobacillus stearothermophilus spores with hydrogen peroxide vapor. J Pharm Innov. 2008;3(2):123-133.

2.     Johnston MD, Lawson S, Otter JA. Evaluation of hydrogen peroxide vapour as a method for the decontamination of surfaces contaminated with Clostridium botulinum spores. J Microbiol Methods  2005;60(3):403-11.