肉毒桿菌來襲-過氧化氫蒸汽消毒在乳制品行業(yè)的應用

新西蘭乳制品巨頭恒天然集團(Fonterra Co-operative Group Ltd.)2日向新西蘭政府通報稱，其生產(chǎn)的3個批次濃縮乳清蛋白中檢出肉毒桿菌，影響包括3個中國企業(yè)在內(nèi)的8家客戶，涉及可口可樂、雅培、達能、哇哈哈等食品行業(yè)巨頭，這些產(chǎn)品是去年5月在新西蘭本地一家工廠生產(chǎn)的，涉嫌被污染的產(chǎn)品總量為38噸。污染源是該公司在北島懷卡托地區(qū)豪塔普工廠的一根未經(jīng)徹底清潔的管道。那么肉毒桿菌的危害性究竟如何呢？從維基百科里面可以查到相關信息如下：

 

肉毒桿菌（：Clostridium botulinum）是一種生長在常溫、低酸和缺氧環(huán)境中的細菌。肉毒桿菌在不正確加工、包裝、儲存的罐裝的食品或真空包裝食品里，都能生長。肉毒桿菌廣泛分布在自然界各處，比如土壤和動物糞便中。人體的胃腸道也是一個良好的缺氧環(huán)境，很適于肉毒桿菌居住。

肉毒桿菌具有很強的抵抗力，在180℃ 下干熱5-15分鐘，100℃ 下濕熱5小時，或高壓蒸氣121℃ 30分鐘，才能殺死肉毒桿菌。肉毒桿菌生長繁殖及產(chǎn)毒的最適宜溫度為18～30℃。當pH 值低于4.5或大于9.0時，或當環(huán)境溫度低于15℃或高于55℃時，肉毒梭菌芽孢不能繁殖，也不能產(chǎn)生毒素。因此，加熱和冷藏都可以殺死肉毒桿菌。肉毒毒素不耐熱，75-85℃，加熱10分鐘，或100℃加熱1分鐘可被破壞。

 

一根污染管道引發(fā)的乳業(yè)危機在一定程度上推動了乳制品生產(chǎn)企業(yè)GMP、HACCP認證試點和乳制品區(qū)域化質(zhì)量安全、食品防護計劃、風險監(jiān)測機制建設、誠信體系建設等方面的工作。國家食品藥品監(jiān)督管理總局CFDA部署進一步加強嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)監(jiān)管工作，不但公布了128家嬰幼兒配方乳粉企業(yè)名單，同時參考制藥企業(yè)的管理模式發(fā)布：《企業(yè)生產(chǎn)嬰幼兒配方乳粉許可條件審查細則(2013版)(征求意見稿)》，對企業(yè)生產(chǎn)條件和環(huán)境提出了更高的要求。

 

對于乳制品車間的空間消毒，為了防止污染和控制殘留，通常采用的是紫外或臭氧消毒，但均存在一定的局限性。紫外照射達到一定的強度雖然可以很好的殺滅微生物，但其光線只能直射，對于一些背光處就無能為力了；臭氧消毒作為一種環(huán)保無殘留的氣體熏蒸方式，可以有效到達所有角落，并在各種食品生氣企業(yè)風靡一時，但用的一久問題就出現(xiàn)了，臭氧對機器設備特別是橡膠制品如密封圈等腐蝕很大，過不了多久就要更換配件，并且臭氧只是一種消毒劑，不能徹底殺滅芽孢，這就意味著微生物芽孢一旦條件適宜即可復活，需要頻繁的重復消毒。那么，難道就沒有更好的消毒手段了嗎？當然是有的，這就是過氧化氫蒸汽消毒（Hydrogen Peroxide Vapour Bio-decontamination），而它正被越來越多的應用于制藥行業(yè)。

 

使用過氧化氫蒸汽HPV在制藥行業(yè)并不是新的想法。它被用來消毒無菌隔離器已經(jīng)超過了 15 年，你不需要找更深層的原因來問為什么，這是一項精美簡單的技術(shù)，但需要高超的控制技巧，而不僅是需要一個加熱盤。不管是何種應用，都需要將液態(tài)的過氧化氫溶液通過有控制地閃蒸并保證蒸汽均勻分布。

 

 

這個蒸汽發(fā)生的過程會一直持續(xù)，直到達到合適的滅菌條件，然后維持一段預設好的時間。最后階段將過氧化氫 蒸汽催化為無害的分解產(chǎn)物-水蒸氣和氧氣-使滅菌空間返回到它原來的狀況，但已經(jīng)是無菌的狀態(tài)。這種無殘留的特性不論是長短周期都易于驗證，對材料兼容性良好，使該技術(shù)趨向完美。

 

 

從 HPV 滅菌概念產(chǎn)生以來，這項技術(shù)從注重小的封閉系統(tǒng)如隔離器、傳遞艙等發(fā)展到更大的空間，如房間、套間、乃至整個建筑。然而,隨著消毒體積的擴大也其特有的設置方面提出挑戰(zhàn)，需要針對 HPV 滅菌對建筑系統(tǒng)進 行獨特的設計。由此產(chǎn)生的驗證、健康與安全問題都需要被考慮到。

 

 

 

 

最初的過氧化氫蒸汽消毒重點著眼于控制 HPV 濃度在整個過程不超過凝露點，如采用的方法是在循環(huán)開始前和進行中使用一個干燥筒消除環(huán)境中的濕氣，這種方法適用于對小體積的環(huán)境條件進行調(diào)節(jié)，但對幾十或者成百上 千立方米的空間卻出現(xiàn)問題，不用說，局限了 HPV 在大體積空間的應用。

 

后來的研究證明這種方法在殺菌效率方面比目標空間達到凝露點時要低，研究發(fā)現(xiàn)當目標環(huán)境在循環(huán)過程中的濃度達到峰值時，會在所有暴露物體的表面形成一層看不到的沉積物，顯微鏡下是一個約 2µm 的冷凝薄膜，產(chǎn)生更為有效的殺滅作用。一旦過氧化氫分子接觸到物體表面，即刻產(chǎn)生氧化作用形成自由基攻擊微生物，達到高水平的消毒滅菌（6-log芽孢殺滅率），并且對細菌、孢子、真菌、霉菌和病毒都廣譜有效，而且我們可以有幸查閱到早在2005年Johnston MD就發(fā)布了其對肉毒桿菌芽孢有效殺滅的文章^1,2。

 

 

因此，成功進行大面積空間消毒時，消除對任何環(huán)境條件的限制是必需的，已經(jīng)有了接近 3,500,000 立方英尺（99100 立方米）的成功案例。后來，受啟發(fā)于對滅菌房間的直接噴射（噴頭一般置于房間的中心位置，直接噴射 HPV 進入環(huán)境，即不需要通過過濾器處理），對隔離器的滅菌處理也有了新的發(fā)展，過氧化氫蒸汽直接噴 射進工作區(qū)，而不是通過供氣和排氣的高效過濾，加上去除了對環(huán)境條件的限制，循環(huán)時間在 1 小時內(nèi)得以完成 成為可能，在某些環(huán)境下也明顯的改善了工作流程。

 

 

 

 

作為一種消毒方法，影響過氧化氫蒸汽技術(shù)在房間消毒應用方面發(fā)展的最大原因是，人們固有的觀念（盡管不正確）會將其同甲醛熏蒸的許多缺陷聯(lián)系在一起。

 

 

 

除了變得更安全，消毒也變得更加高科技化。此處所示為一個移動式房間消毒裝置，將過氧化氫溶液汽化并發(fā)散出去

 

 

從安全的角度來看，這兩種技術(shù)差異很大，這正是到目前為止甲醛熏蒸消毒通常僅被用來處理緊急事故的原因之 一。當使用甲醛時，現(xiàn)場的準備工作通常以盡可能少的人員進行，整個建筑需要保持關閉多日以移除嗆人的氣味。需要大量的手工清洗去除白色粉末殘留，帶來了潛在的污染物，對維持無菌的環(huán)境造成了挑戰(zhàn)。

 

相比過氧化氫蒸汽，用于一個全科醫(yī)院的病房和手術(shù)室消毒僅需不到 90 分鐘，而且一般醫(yī)院的基礎設施遠不如 大多數(shù)藥廠的環(huán)境那樣易于消毒，比如房間存在吊頂、沒有制熱通風裝置，空調(diào)系統(tǒng)貫穿相鄰的病房，消毒區(qū)域 與公共通道僅咫尺之遙等。

 

 

 

 

兩種目的相同的技術(shù)何以在安全性方面產(chǎn)生如此巨大的差異，這是因為對于人類來說，暴露在一定濃度水平的消 毒氣體中是有害健康的，這個濃度水平因不同的氣體而不同，過氧化氫蒸汽目前是最安全的一種，其根據(jù) OSHA 職業(yè)安全與健康管理局可允許的暴露限度(PEL)為 1 個 ppm，對生命與健康造成急性危害的限度（IDLH）是 75ppm， 相比甲醛則為 0.5ppm 和 20ppm。

 

同時必須要考慮到技術(shù)的可操作性和環(huán)境能夠達到 PEL 和 IDLH 的極限值。因為氫鍵的作用（粘滯分子）過氧化氫蒸汽的擴散性不佳，這個局限性可以通過高動能的噴嘴來克服。然而，這個不佳的擴散性卻成就了其安全性， 因為沒有外力驅(qū)動下任何泄露都趨向保持在原地。對于甲醛而言它的擴散很快，因為它是常態(tài)的氣體，而不利的一面就是增加了操作者暴露的風險。

 

 

這種保留在原地的能力，對于可能發(fā)生的泄露只需簡單的幾步即可保持安全，檢查中采用手持式傳感器非常重要。 操作條件可以設置為負壓模式，使用過氧化氫蒸汽時如發(fā)生罕見的泄露，操作者有足夠的時間用來重新布置和密 封泄露點。使用甲醛熏蒸時，因為低的 PEL 極限值和更快的擴撒能力，要完成同樣密封工作的時間將相當有限， 采用該技術(shù)發(fā)生事故的情況已記錄在案。目標區(qū)域設置大范圍傳感器，結(jié)合手持式傳感器來確定消毒完成后，目 標區(qū)域是否安全到可以重新進入。

 

 

需要注意的是諸如甲醛這樣的化學品擴散速度很快，但不意味著它消毒效果更好或更徹底。這些氣體消毒的方法要求一個高的濕度范圍-通常相對濕度高于 65%，要成功完成消毒的話需要遠超正常操作標準的濕度值，這個濕 度就是水蒸氣的含量，它的分布成為消毒成功與否的限制條件。

 

 

 

 

驗證和確認消毒成功是非常重要的，不管應用范圍如何，使用過氧化氫蒸汽技術(shù)要求考慮環(huán)境的具體因素，如大小、結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件等。這些元素影響整個消毒循環(huán)的表現(xiàn)，能夠幫助確定一套特定的參數(shù)實現(xiàn)成功的消毒。

 

雖然理論分析可以得出一個合理的開始參數(shù)，但其必須通過運行一個循環(huán)開發(fā)過程的實踐來確定。一旦這套參數(shù) 在安全框架內(nèi)完成-并被確認，一個性能驗證循環(huán)的運行將得到最終的驗證循環(huán)。

 

對過氧化氫應用的微生物挑戰(zhàn)實驗采用嗜熱脂肪芽孢桿菌 Geobacillus stearothermophilus，在無菌操作環(huán)境 要求達到 6-log 的殺滅率，這種微生物也被廣泛認可作為蒸汽高壓滅菌的殺菌過程和效果證明挑戰(zhàn)中。¹

 

過氧化氫蒸汽發(fā)生器中內(nèi)置先進的控制系統(tǒng)，不同于甲醛使用時的各種不確定性。通過多種傳感器全可視化的持 續(xù)反饋循環(huán)進程，也包括在必要時可以中斷、修改、放棄操作。同時高度自動化的生產(chǎn)過程控制，順從 CFR 第 11 章要求，符合當前的良好生產(chǎn)規(guī)范 GMP 要求。

 

綜上所述，過氧化氫蒸汽很明顯不僅是甲醛和臭氧的替代物，因為它的廣譜殺菌效率，完整的安全管理特性和完美的過程控制，全程可以得到驗證支持，這項技術(shù)相比以往在制藥和生物科技領域，可以開發(fā)很多新的應用。

 

 

這項技術(shù)的好處在于其不僅僅是在滅菌過程中殺滅區(qū)域中的微生物，不管在日常或緊急狀態(tài)，它能使整個生產(chǎn)和 加工環(huán)境得到凈化，恢復和提升至標準工作狀態(tài)，過氧化氫蒸汽形成新的基準過程，肉毒桿菌或類似事件可以休矣。

 

 

 

 

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.