臭氧在制药行业的应用前景

王大平王雪莲张敏

（重庆市西南药业股份有限公司重庆400038）

【摘要】臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气（O2）和单个氧原子（O）；后者具有很强的活性，可以氧化细菌的细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而夺取细菌生命，它的作用是即刻完成的，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子（O2），不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂。

【关键词】臭氧；空气消毒；表面消毒

【中图分类号】R94【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2016）24-0353-03

1.臭氧知识简介

1.1自然界中的臭氧

在自然界中，臭氧是广泛存在的，只是不同条件下浓度差别很大，不易被人察觉而已。现在人们普遍了解的大气臭氧层，是阻挡太阳紫外线的天然屏障，它是由太阳光的一种特定波长光谱的光照射空气后产生的；森林中，旅游地带，空气格外清新，是因植物在吸收CO2过程中制造了[O]，氧原子在形成过程中，部分形成O2（我们呼吸的氧气），一部分形成O3（臭氧）。自然界中细菌无处不在，在适合的条件下繁殖迅速，人类在发现细菌后，甚至谈菌色变，生怕人类被细菌吃掉。自然界的一切都处在平衡状态，人们没有必要忧虑，现在我们可以断定，正是自然界中无处不在的臭氧和太阳光中的紫外线，在控制着细菌的生存平衡，保护着人类健康。

1.2臭氧的基本性质研究

1.2.1物理性质在常温下，臭氧为蓝色气体，不过在常温下，蓝色并不明显，除非是相当厚的气体。臭氧略溶于水，标准压力和温度下（STP），其溶解度比氧大13倍，比空气大25倍。

1.2.2化学性质臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，其反应式为：2O3→3O2＋285kJ（1-2）。由于分解时放出大量热量，故当其含量在25％以上时，很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过10％，在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中，还没有一例氧爆炸的事例。含量为1％以下的臭氧，在常温常压的空气中分解半衰期为16h左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过100℃时，分解非常剧烈，达到270℃高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快的多。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度6.25×10-5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为5～30min，但在纯水中分解速度较慢，如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是20min（20℃），然而在二次蒸馏水中，经过85min后臭氧分解只有10％，若水温接近0℃时，臭氧会变得更加稳定。

1.2.3臭氧的氧化能力臭氧的氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于F2，在其应用中主要用这一特性。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。

3.臭氧在制药行业的应用领域

3.1容器的消毒灭菌

在药品生产中，分别用管道阀门，仪表连接，组成一个生产单元。传统方法中比较好的消毒是用酒精浸泡。反应罐、贮存罐根据大小，用量在半吨至几十吨之间，都要灌满酒精。消毒完毕后，再将酒精放掉，但在仪表阀门的接头处，还会有酒精的残留，去除残留酒精，要用氮气吹干为止。用量多，消毒时间长，操作过程复杂。用高压蒸汽灭菌也存在同样的问题。

现在用臭氧消毒技术来代替，相对来说要方便得多。具体方法是：将高浓度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾气有一定的浓度，就可以达到消毒灭菌的要求。因为是对管道容器进行内表层的消毒，所以臭氧浓度要控制得高一点，一般设计浓度大于50ppm。

用臭氧对管道容器做消毒灭菌的优点：臭氧发生器可以流动使用，对不同的罐进行消毒，每个生产单元在每次换料前，都可以及时消毒，使用效率很高，也很方便，在制药厂就能够得到推广。

3.2中央空调净化系统对洁净区的消毒灭菌

在制药厂，洁净区面积较大，多有中央空调净化系统完成对各洁净区的净化消毒。传统的消毒方法是用甲醛等化学试剂熏蒸，甲醛熏蒸的弊病较多，用臭氧消毒取替是一个很好的方法。其方法是将臭氧发生器直接放在空调净化系统的风道中，称为内置臭氧发生器。臭氧随着风道的气流，送入各洁净区，对洁净区进行消毒灭菌，剩余臭氧吸入回风口，由中央空调带走。也可以将臭氧发生器放在中央空调风口的外面，将臭氧打入中央空调的风道中，然后被送入各洁净室，称为外置式臭氧发生器。外置式臭氧发生器安装检修方便，但制造成本要高一点。两种方法消毒效果都是一样的。按照卫生部消毒技术规范的要求，对空气消毒的臭氧浓度是5ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括了对物体表面的消毒，所以，设计时的浓度一般应大于10ppm。每天上班前开机1～2时，下班后开机1小时，就可以保证一天内洁净区的浮游菌和沉降菌达到GMP的要求。

3.3空间的消毒灭菌

对于中央空调净化系统以外的洁净室，或需要灭菌的其他房间则需单独进行灭菌处理。方法是选用臭氧发生器，直接安装在该房间内。根据需要设定消毒时间，消毒结束便自动关机，所以使用非常方便。按房间空间体积的大小选型使用。只要满足臭氧浓度的要求，就可以达到消毒灭菌的目的。比用化学试剂对房间的熏蒸要省事得多，可完全代替化学熏蒸，缩短消毒时间，避免二次污染。

3.4物品的表面消毒灭菌

在药品生产过程中，常常要对原材料、工具器材、包装物、生产场所等进行物体表面消毒。传统的方法是用紫外线消毒，但消毒不彻底，存在消毒死角，衰减快，对于特定环境中的某些细菌无法杀死等种种弊端。《消毒技术规范》中介绍，对于浸没在臭氧气体中的物体表面，接触一段时间，可将表面细菌杀死。

3.5水的消毒灭菌

在制药厂用水的地方较多，有医药用水、消毒用水、清洗用水及饮用水等区别。根据不同的水质要求，采用不同的工艺流程，消毒工艺则用一般的臭氧水处理方法即可达到满意的效果。

4.臭氧灭菌原理

臭氧（O3）的消毒原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气（O2）和单个氧原子（O），后者具有很强的活性，可以氧化细菌的细胞壁，直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而夺取细菌生命，它的作用是即刻完成的，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子（O2），不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂，不但对各种细菌（包括肝炎病毒、大肠杆菌、绿脓杆菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉素也有效。??????????????

4.1臭氧的灭菌机制及过程属于生物化学过程，氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶。

4.2直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生产和繁殖过程被破坏。

4.3渗透胞膜组织，浸入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透畸变，导致细胞溶解死亡。并且将死亡菌体内遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。

综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。所谓溶菌，即可达到“彻底、永久地消灭物体表面所有微生物”的效果。

5.臭氧灭菌的优点

5.1杀菌能力强

臭氧杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其它消毒剂。

5.2广谱性

适合多种致病微生物，对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌及甲乙型肝炎病毒、真菌等多种微生物均有很好的杀灭作用。

5.3较高的扩散性

臭氧为气体，扩散性好、无死角、浓度分布均匀。

5.4原料易得

臭氧制备是利用我们周围的大气制取，不需储藏设施。

5.5环保性

臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，单原子氧又可自身结合成氧分子，故没有二次污染的问题，被公认为是绿色消毒剂。

6.臭氧使用注意事项

本文中提出臭氧具有一定的毒性所以使用时需要特别注意的地方如下表：

1我国卫生部1979年制定的《工业卫生标准》中规定，臭氧的安全标准为0.15ppm。

2美国标准规定，人员可在0.1ppm浓度下工作8小时。（一般森林地区臭氧浓度即可达到0.1ppm）

3国际臭氧协会规定，应用臭氧的专业室内，在0.1ppm浓度下，允许工作10小时。

4引起人员一定反应的浓度为0.5～1ppm，允许接触的时间是1.5小时，时间长了会感到口干等不适。

5浓度在1～4ppm会引起人员咳嗽，允许接触时间为1小时。

6浓度在4～10ppm会引起强烈咳嗽，允许接触时间为20分钟。

7臭氧的半衰期为20～50分钟，且最终的分解物为氧气，所以对食品不会有残留污染。

8实践证明，应用臭氧消毒防霉多年，没有发现设备、装置材料受损的情况。

7.臭氧浓度运用参考

8.总结

药品质量关系到患者的生命，要保证药品的质量就必须按GMP要求来做，而要达到GMP要求微生物的杀灭程序必不可少，综观全文可知在微生物的杀灭效果上臭氧灭菌已体现出传统的化学熏蒸、紫外线照射以及加热等方法无可比拟的优越性，臭氧灭菌的原理和优点为制药企业选用臭氧灭菌工艺提供了有力的依据。臭氧工作中没有二次污染产生，给人类的环保需求雪中送炭，它的这种特性决定了其使用前景的广阔性。

【参考文献】

[1]卫生部《消毒技术规范》，2009.12.

[2]技术监督局，卫生部，《消毒与灭菌效果的评价方法和标准》GB15981-1995.

[3]国家医药管理局推行GMP、GSP委员会《药品生产验证指南》.2004.4.

[4]化学工业出版社,2010.3《臭氧技术及应用》.

[5]李汉忠.《洁净消毒剂—臭氧》.1999;6.

[6]解放军第二军医大薛广波.《实用消毒学》人民出版社1996;648-472.

[7]南京军区后勤部军事医学研究所史江等《消毒与灭菌》1989(3):143.

[8]白希尧等《臭氧及其应用研究》.

[9]HACCP中国——《HACCP实用指南》、《食品生产企业HACCP体系实施指南》、《食品生产企业HACCP体系咨询与审核》.

[10]化学工业出版社,2010.3《臭氧技术及应用》.