液態(tài)氯、次氯酸鹽、無機(jī)氯胺、有機(jī)氯胺、二氧化氯都可作為殺菌劑，但它們的抗菌活性有所不同。將氯氣慢慢通入水中可形成具有抗菌作用的次氯酸鹽（HOCl）。液態(tài)氯是次氯酸鈉溶液（NaOCl），作為殺菌劑次氯酸的效力是等濃度次氯酸鹽離子的80倍。但是氯作為抗菌劑的活性還沒有得到充分的確定。次氯酸是氯化物中活力最強(qiáng)的，它通過對(duì)在碳水化合物代謝中起重要作用的酶分子中的巰氫基團(tuán)進(jìn)行氯氧化作用，以抑制葡萄糖氧化反應(yīng)的發(fā)生，從而殺死微生物細(xì)胞。因?yàn)槿┛s酶在新陳代謝中的重要性質(zhì)，所以認(rèn)為它是主要的被作用部位。

　　氯作用的其它方式可能是：（1)破壞蛋白質(zhì)復(fù)合物；（2)氨基酸氧化脫羧形成亞硝酸和醛；（3)與核酸、嘌呤、嘧啶反應(yīng)；（4)破壞關(guān)鍵酶造成不平衡新陳代謝；（5)誘導(dǎo)DNA損傷，造成DNA-轉(zhuǎn)變的喪失；（6)抑制氧的吸收和氧化磷酸化，并且使某些大分子泄露；（7)胞嘧啶的毒性N-氯代衍生物的形成；（8)造成染色體畸變。

　　營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞吸收的是自由氯而不是結(jié)合氯，因此，細(xì)胞原生質(zhì)中氯胺的形成不會(huì)引起內(nèi)部的破壞，在有氯存在下使用32P顯示出在微生物細(xì)胞膜中出現(xiàn)了破壞性的永久變化。Camper和McFetters(1979)的研究證明了氯攻擊細(xì)胞膜的功能性，特別是胞外營(yíng)養(yǎng)物的運(yùn)輸，同時(shí)，標(biāo)記過的碳水化合物和氨基酸不能被經(jīng)氯處理過的細(xì)胞吸收。Benarde 等(1965)曾采用14C-標(biāo)記氨基酸，揭示了二氧化氯破壞大腸桿菌中的蛋白質(zhì)合成物，但他并沒有指出破壞程度。

　　氯的釋放成分能刺激芽孢發(fā)芽，然后使萌芽的芽孢失活。Kulikoosky 等(1975)研究認(rèn)為，氯通過改變芽孢的外層覆蓋物并釋放出其中的Ca2+、吡啶二羧酸（DPA）、RNA和DNA來改變芽孢的滲透性。顆粒狀的氯殺菌劑是基于含有吸附在有機(jī)載體上可釋放出離子的鹽。氯化異腈是一種高穩(wěn)定性，快速溶解的氯載體，它可以釋放出兩個(gè)氯離子中的任一個(gè)，并在水溶液中形成NaOCl。對(duì)這類產(chǎn)品，通過調(diào)節(jié)與固體氯載體混合的緩沖液的最適pH值來控制抗菌活性、腐蝕特征以及殺菌劑溶液的穩(wěn)定性。

　　氯的化學(xué)性質(zhì)是當(dāng)液態(tài)氯和次氯酸鹽與水混合時(shí)，便水解形成次氯酸。次氯酸溶解于水中，形成氫離子（H+）和次氯酸根離子（OCl-）。如果將鈉離子與次氯酸鹽混合則生成次氯酸鈉，方程式如下：

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-

NaOCl+ H2O→NaOH+HOCl

HOCl→H+OCl-

　　當(dāng)氯殺菌劑主要以次氯酸形式存在時(shí)，它們?cè)诘蚿H下具有較高的殺菌效率。pH升高，次氯酸根離子仍然是主要存在形式，但不能作為有效殺菌劑。另一種氯化合物，二氧化氯在水溶液中不能水解，因此，其活性狀態(tài)是完整的分子形式。

　　氯是一種有效的殺菌劑，能夠作用于機(jī)械拋光的不銹鋼、未磨光的電拋光不銹鋼以及聚碳酸酯表面，使單菌落數(shù)減少到1.0logCFU/cm2，這種殺菌劑對(duì)菌落數(shù)超過1.0logCFU/cm2的電拋光不銹鋼以及礦物樹脂表面的殺菌效果不佳（Frank and Chmielewski， 1997）。

　　次氯酸鹽：活力最大、也是使用最廣泛的氯化合物。次氯酸鈣和次氯酸鈉是兩種重要的次氯酸鹽化合物，這些殺菌劑能有效地使懸浮于水中的微生物細(xì)胞失活，但需要大約1.5~100秒的接觸時(shí)間。對(duì)大多數(shù)微生物而言，少量游離態(tài)的活性細(xì)胞可在10秒內(nèi)殺死90%。細(xì)菌芽孢對(duì)次氯酸鹽的抵抗力要比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞強(qiáng)，減少90%細(xì)胞所需的時(shí)間約為7秒到20多分鐘（Odlang,1981）。使細(xì)菌芽孢失活所需的FAC濃度約比殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞所需的FAC濃度高10~1000倍（1000ppm，與0.6~13ppm相比較）。梭狀芽孢對(duì)氯的抵抗能力小于芽孢桿菌的芽孢。這些數(shù)字表明，在殺菌過程中由于次氯酸濃度低、接觸時(shí)間短，因此限制了其對(duì)細(xì)菌芽孢的作用。雖然對(duì)許多待清洗表面來說，有效濃度是200ppm，但對(duì)多孔區(qū)域建議使用800ppm。

　　現(xiàn)舉例說明如何在200L罐中配制200ppm氯溶液。假設(shè)氯中含8.5%的NaOCl。

8.5%NaOCl=85,000ppm(0.085×1,000,000)

1L  =1,000mL

85,000X=40,000,000mL

X=470mL8.5%的NaOCl

　　次氯酸鈣、次氯酸鈉以及一系列氯化磷酸三鈉都可作為清洗后的殺菌劑使用，次氯酸鹽也可以加到清潔劑溶液中，以形成清潔-殺菌混合溶劑。清潔劑可以配合有機(jī)氯-釋放劑，例如二氯異腈鈉和二氯二乙內(nèi)酰脲。

　　分子次氯酸的濃度隨pH的升高而降低，在pH4左右濃度最高；當(dāng)pH高于5時(shí)，次氯酸根離子（OCl-）增加；當(dāng)pH<4時(shí)，氯氣增多。由于pH超過6.5時(shí)存在大量次氯酸，殺菌操作通常在pH6.5～7.0范圍內(nèi)。

　　以氯為基礎(chǔ)的殺菌劑的反應(yīng)時(shí)間取決于溫度，若溫度高于52℃時(shí)，每提高10℃反應(yīng)速度增加一倍；雖然次氯酸相對(duì)穩(wěn)定，但是，如果溫度高于50℃以上，氯氣的溶解性將迅速降低。

　　Park 等(1991)評(píng)價(jià)了控制緩沖次氯酸鈉對(duì)細(xì)菌污染的效率，他們發(fā)現(xiàn)這種殺菌溶液對(duì)減少腸炎沙門氏菌很有效。研究表明，當(dāng)食品浸泡于殺菌液中時(shí)，食品中蛋白質(zhì)功能性、脂肪氧化性以及淀粉的降解沒有產(chǎn)生負(fù)面效果。

　　活性氯溶液是非常有效的殺菌劑，特別是自由氯以及處于弱酸性溶液中時(shí)。這些化合物通過使蛋白質(zhì)變性和酶失活起作用。氯殺菌劑對(duì)格蘭氏陽性菌和格蘭氏陰性菌有效，而且在一定條件下對(duì)病毒和芽孢也有效。但是，如果存在殘余有機(jī)物，次氯酸鹽中的有效氯和其它氯釋放劑將與之反應(yīng)，并且被鈍化。在這種情況下，如果采用足夠的氯溶液，同時(shí)其濃度也達(dá)到一定要求的話，那么其殺菌效率也能達(dá)到要求。應(yīng)該使用新配的溶液，在貯藏過程中溶液的強(qiáng)度和活性都會(huì)有所降低。利用檢測(cè)試劑盒可以很容易地測(cè)量出活性氯的濃度從而確保其達(dá)到所需要的濃度。

　　無機(jī)氯胺是通過氯和胺型氮反應(yīng)而生成的化合物，有機(jī)氯胺則是通過次氯酸和胺、亞胺以及酰亞胺反應(yīng)生成的化合物。細(xì)菌芽孢和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞對(duì)胺的抵抗力大于其對(duì)次氯酸的抵抗力。氯胺T釋放氯的速度慢，因此，與次氯酸比較，其致死效果也慢。其它的胺化合物在鈍化微生物時(shí)的效率與次氯酸鹽相等甚至更高。二氯異腈鈉殺死大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和其它細(xì)菌的活力要高于次氯酸鈉。

　　目前，對(duì)二氧化氯殺菌效果的了解還不及其它氯化合物。但是，這方面的研究工作正逐步深入，這種化合物的新化學(xué)式表明它能被輸送到使用區(qū)域（而不是需要現(xiàn)配現(xiàn)用），因此，其在食品工業(yè)上的應(yīng)用日益廣泛。據(jù)了解，二氧化氯的氧化能力是氯的2.5倍。這種化合物在pH6.5時(shí)不如氯有效，但在pH8.5時(shí)ClO2效果最佳。這種特性表明ClO2很少受堿性條件和有機(jī)物存在影響，因此在污水處理方面，二氧化氯是一種有效的殺菌劑。

　　下述反應(yīng)方程式說明了二氧化氯的形成過程：

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O

NaOCl+HCl→NaCl+HOCl

HOCl+2NaClO2→ClO2+2NaCl+H2O

　　Meinhold(1991)報(bào)道，利用產(chǎn)生的泡沫可將ClO2用于清洗和殺菌過程中，將氯鹽和氯或次氯酸鹽和酸混合，然后添加亞氯酸鹽可得到ClO2泡沫。一個(gè)生物降解泡沫含有1～5ppm的ClO2，它所需要的接觸時(shí)間比季胺或次氯酸鹽少。二氧化氯的抗菌范圍比較廣，包括細(xì)菌、病毒以及芽孢形成體。作為一種化學(xué)氧化劑，其殘余活性能顯著抑制微生物的二次污染。一般說來，在較寬的pH范圍內(nèi)，它通常都具有活性。因此，特別適用于食品加工設(shè)備的清洗和消毒，而且這種化合物比其它氯化物殺菌劑的腐蝕性小。因?yàn)樗�所需使用的濃度較低，產(chǎn)生不愉快氣體的氯化有機(jī)物的量也較低。

　　美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）現(xiàn)已同意將穩(wěn)定的二氧化氯用于食品加工設(shè)備的殺菌。通常將濃度為5%的穩(wěn)定二氧化氯（pH8.5～9）稱為Anthium dioxcide。游離二氧化氯是溶液中的潛在殺菌劑，盡管Anthium dioxcide確實(shí)具有抗菌性能，但不及游離二氧化氯有效。穩(wěn)定二氧化氯在pH8.5時(shí)能溫和抑菌，但有效殺菌成分是游離二氧化氯。Anthium dioxcide是氧和氯以二氧化氯形式在水中結(jié)合而成的復(fù)合物，它比其它氯殺菌劑具有更長(zhǎng)的后效。其在工業(yè)上的應(yīng)用包括：免漂洗殺菌劑（濃度為100ppm）、家禽冷凍罐的殺菌（使用濃度為3～5ppm)、飲用水的處理。

　　8-羥基喹啉作為一種殺菌劑，近年來引起廣泛關(guān)注。相對(duì)與亞氯酸鹽的轉(zhuǎn)化而言，其形成過程與二氧化氯不同，它是通過其特有的反應(yīng)過程形成的。過程中，通過調(diào)節(jié)亞氯酸鹽和二氧化氯以及其它氧氯化合物的比例，以形成8-羥基喹啉，有可能提高殺菌能力。將氣體溶解在特殊的水溶液中，轉(zhuǎn)化成“鹽”的形式，便可以達(dá)到穩(wěn)定8-羥基喹啉的目的（Flikinger, 1997）。這種二元產(chǎn)物需要一種催化劑，如食用級(jí)的酸，以降低pH并回收氣體。這種化合物作為表面殺菌劑能有效防止形成生物膜。最近對(duì)大腸桿菌O157：H7的研究表明，6ppm 的8-羥基喹啉便可破壞這種病原體。

　　當(dāng)氯化合物用在溶液中或表面上時(shí)，氯與細(xì)胞反應(yīng)，這些殺菌劑都能殺滅微生物和芽孢。營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞比梭菌芽孢易受破壞，而梭菌芽孢又比芽孢桿菌芽孢更易被殺死。濃度低于50ppm的氯對(duì)利斯特單胞菌缺乏抗菌活性，當(dāng)濃度高于50ppm時(shí)，便能有效破壞這種病原體。當(dāng)提高游離氯含量，降低pH值并升高溫度時(shí)，大多數(shù)氯化合物的致死效果都會(huì)得到提高。但在高溫下，氯在水中的溶解度降低、腐蝕性升高，而且高濃度氯或低pH的溶液將會(huì)腐蝕金屬。氯化合物在以下幾方面優(yōu)于其它殺菌劑：

·　對(duì)細(xì)菌、真菌、病毒有效。

·　是一類能快速作用的化合物，可以在50ppm濃度下30秒內(nèi)通過Chambers實(shí)驗(yàn)。

·　最廉價(jià)的殺菌劑（如果使用廉價(jià)的氯化合物）。

·　如果使用濃度低于或等于200ppm，那么設(shè)備可不必清洗。

·　能以液體或顆粒形式存在。

·　不受硬水鹽的影響（除了由于pH造成的少許變化外）。

·　高濃度氯能軟化墊圈，并從設(shè)備的橡膠部分帶走碳。

·　無毒性。

·　比氯腐蝕性小。

但是，它們也具有一些缺點(diǎn)：

·　不穩(wěn)定，加熱或受有機(jī)物污染時(shí)流失非常快。

·　溶液pH升高時(shí)效力降低。

·　對(duì)不銹鋼或其它金屬的腐蝕性非常大。

·　必須和食品加工設(shè)備接觸，特別是對(duì)許多類型的盤子，短時(shí)間接觸能防止腐蝕。

·　儲(chǔ)存時(shí)見光或溫度超過60℃會(huì)變質(zhì)。

·　在低pH溶液中將生成有毒性和腐蝕性的氯氣。

·　濃的液態(tài)形式可能發(fā)生爆炸。