در صنایع غذایی، از ضد عفونی کننده‌های شیمیایی به طور معمول برای پاکسازی و ضد عفونی سطوح تماس محصول استفاده می‌شود. این مواد شیمیایی، اطمینان لازم را برای عاری بودن غذاهای تولیدی و مصرفی از میکروارگانیسم‌هایی که می‌توانند باعث بیماری‌های ناشی از غذا شوند فراهم می‌کنند. این مواد شیمیایی چیست، چگونه کار می‌کنند و چگونه استفاده می‌شوند؟
ضد عفونی کننده در مقایسه با سالم سازی کردن
قبل از بحث در مورد مواد شیمیایی، باید تفاوت بین ضد عفونی کننده‌ها و سالم سازی را که در صنایع غذایی استفاده می‌شود، درک کرد. ضدعفونی کردن به معنای از بین بردن یا غیرفعال کردن برگشت ناپذیر قارچ‌ها و باکتری‌های عفونی مشخص است، اما نه لزوماً اسپور، در سطح سخت. سالم سازی به معنی کاهش میکروارگانیسم های دارای اهمیت بهداشت عمومی بر اساس پارامترهای تعیین شده، بدون تأثیر منفی بر کیفیت محصول یا ایمنی آن است. در حالی که ممکن است از اقدامات ضد عفونی کننده در پردازش و تهیه غذا استفاده شود، اما استفاده از روش‌های سالم سازی کننده برای کاهش حضور میکروبی بسیار معمول است.
برای دستیابی به سطح ضد عفونی یا سالم سازی شده لازم، ماده شیمیایی مورد نظر باید با غلظت مشخصی برای مدت زمان مشخصی استفاده شود. این پارامترها بر روی برچسب محصول توصیف شده‌اند و باید برای دستیابی به کنترل میکروبی مورد نظر رعایت شوند. در بیشتر موارد، این محصولات برای استفاده به عنوان سموم دفع آفات در سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) ثبت می‌شوند. پس از اعمال، باقی مانده‌های مجاز و نظارت بر آن‌ها در پردازش و تهیه غذا به عهده سازمان غذا و داروی ایالات متحده است.
تأسیسات تحت صلاحیت وزارت کشاورزی ایالات متحده باید علاوه بر این از محصولات مورد تأیید آن آژانس استفاده کنند. البته وظیفه اطمینان یافتن از اینکه مواد شیمیایی به درستی تهیه و به کار گرفته شده‌اند تا از باقی مانده‌های نامناسب جلوگیری شود، به عهده پردازنده غذا و مجری خدمات غذا است.
اثر یک ماده شیمیایی مورد استفاده برای ضدعفونی کردن یا سالم سازی کردن به توانایی آن در کاهش سطح آلودگی بستگی دارد. استاندارد ضد عفونی کننده‌های شیمیایی برای کاهش آلودگی سطوح تماس با غذا به طور کلی 99.999٪ (کاهش 5 برابر) در 30 ثانیه (آزمایش رسمی سالم سازی شوینده) به دست می‌آید. استاندارد سالم سازی برای سطوح تماس غیرغذایی به عنوان کاهش 99.9٪ در عرض 30 ثانیه پذیرفته می‌شود.
در مقابل، ضد عفونی کننده باید تمام ارگانیسم‌های مشخص شده را در مدت زمان مشخص، معمولاً 10 دقیقه از بین ببرد یا غیرفعال کند. برخی از مواد شیمیایی ممکن است هم به عنوان ضد عفونی کننده و هم سالم ساز کننده عمل کنند.
روند سالم سازی بستگی به آماده سازی سطوح مورد نظر دارد. بیشتر مواد سالم سازی کننده باید روی سطوحی استفاده شوند که فاقد مواد آلی و باقی مانده‌های پاک کننده باشد. ترتیب پذیرفته شده به طور کلی شستشو، تمیز کردن، شستشو و سالم سازی کردن است. پاک کننده‌ای که در مرحله تمیزکاری استفاده می‌شود باید جهت دار و مناسب خاک موجود باشد.
به عنوان مثال، مواد شوینده قلیایی با کارایی بیشتری خاکهای مبتنی بر چربی و پروتئین را از بین می‌برند، در حالی که خاکهای پایه معدنی به پاک کننده‌های اسید نیاز دارند. خوشبختانه، عوامل تمیز کننده مدرن مخلوطی از اجزای شیمیایی هستند که می‌توانند سناریوهای مختلف تمیز کردن را برطرف کنند.
ضد عفونی کننده‌های شیمیایی چیستند؟
صنایع غذایی غالباً از روش‌های ضد عفونی کننده استفاده می‌کنند، بنابراین اطلاعات ارائه شده در اینجا بیشتر به محصولات متداول مورد استفاده متمرکز می‌شوند. صرف نظر از محصول، محلول ضد عفونی کننده باید آزمایش شود تا ثابت شود غلظت مورد نظر به طور مداوم وجود دارد. البته ضد عفونی کننده به مقدار بسیار کم می‌تواند به اثری غیرقابل قبول منجر شود، در حالی که استفاده بیش از حد ضد عفونی کننده می‌تواند باقیمانده‌هایی تولید کند که مطابق با استاندارد نیستند.
هیپوکلریت
اثربخشی، هزینه کم و سهولت ساخت، هیپوکلریت‌ها را به عنوان پرکاربردترین ضد عفونی کننده‌ها در می‌آورد. هیپوکلریت سدیم رایج ترین ترکیب است و یک ضد عفونی کننده ایده‌آل و قوی است.
هیپوکلریت‌ها با آسیب رساندن به غشای خارجی باعث مرگ و میر میکروبی گسترده‌ای می‌شوند و احتمالاً باعث کاهش کنترل نفوذپذیری و در نهایت مرگ سلول می‌شوند. علاوه بر این، این ترکیبات از آنزیم‌های سلولی جلوگیری کرده و DNA را از بین می‌برند. اسپورها، در برابر هیپوکلریت‌ها مقاوم هستند، زیرا پوشش اسپور به اکسیداسیون حساس نیست، مگر در غلظت‌های بالا همراه با زمان تماس طولانی و دمای بالا.
در حالی که هیپوکلریت‌ها بسیار واکنش پذیر هستند، اما تحت تاثیر عواملی مانند مواد جامد معلق، دمای بالا، نور، ناخالصی‌های آب و سطح نامناسب pH قرار می‌گیرد. در استفاده معمول، سطح باید تا حد ممکن از مواد آلی عاری باشد و pH باید بین 5 تا 7 حفظ شود تا اطمینان حاصل شود که بیشترین مقدار اسید هیپوکلروس موجود است. مانند هر ضدعفونی کننده، اندازه گیری‌ها باید به صورت دوره‌ای انجام شوند تا اطمینان حاصل شود که مقدار کلر آزاد موجود در سطح مطلوب است. برای کاربردهای بدون شستشو، حداکثر غلظت مجاز کلر موجود 200 ppm است.
از دیگر معایب هیپوکلریت‌ها خوردگی در برابر فلزات، نگرانی‌های بهداشتی مربوط به تحریک پوست و آسیب غشای مخاطی و آلودگی محیطی است. دومین مورد نگران کننده است زیرا کلر می‌تواند با مواد آلی ترکیب شود و ترکیبات سمی کلر مانند تری هالومتان‌ها و دی اوکسین‌ها را ایجاد کند. استفاده از هیپوکلریت ممکن است در آینده بیشتر محدود شود. هنگام تمیز کردن نشت‌های هیپوکلریت باید دقت شود زیرا ممکن است مواد آلی مانند پارچه، خاک اره و کاغذ در هنگام خشک شدن خود به خود دچار احتراق شوند.
دی اکسید کلر
این ترکیب غیر آلی یک ضد عفونی کننده گسترده است که در برابر باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها مؤثر است. دی اکسید کلر، اکسید کننده‌ای است که با پروتئین‌ها و اسیدهای چرب درون غشای سلول واکنش نشان می‌دهد و در نتیجه کنترل نفوذ پذیری را از دست می‌دهد و سنتز پروتئین را مختل می‌کند.
در حالی که دی‌اکسید کلر یک گاز انفجاری است، اما در حالت محلول نسبتاً ایمن است. این ماده در سایت تولید می‌شود زیرا نمی‌تواند به صورت گازی فشرده یا ذخیره شود. پیشرفت‌های اخیر در فرمولاسیون، تولید محلول‌های دی اکسید کلر را بدون استفاده از تجهیزات گران قیمت در محل امکان‌پذیر می‌سازد.
در مقایسه با هیپوکلریت‌ها، دی اکسید کلر برای رسیدن به مرگ و میر میکروبی به غلظت‌های بسیار کمتری نیاز دارد. به عنوان مثال، یک محلول 5 ppm به عنوان ضد عفونی کننده روی سطح تماس مواد غذایی با حداقل زمان تماس 1 دقیقه مؤثر است. علاوه بر این، سالم سازی را می‌توان با 100 پی پی ام با استفاده از یک زمان تماس 10 دقیقه به دست آورد.
دی اکسید کلر در مقایسه واکنش با ترکیبات آلی به طور کلی با ترکیبات موجود در سلول‌های میکروبی واکنش گزینشی بیشتری نشان می‌دهد. این توانایی به دی اکسید کلر اجازه می‌دهد تا در محلول‌های دارای بار آلی بیشتر عمل کند، اگرچه با افزایش بار آلی، اثر بخشی کاهش می‌یابد. دی اکسید کلر به خوبی در محدوده pH حدود 6 تا 10 عمل می‌کند، بنابراین باعث افزایش مرگ و میر برخی از میکروب‌ها در مقادیر بالاتر می‌شود. یکی دیگر از مزایای آن این است که دی اکسید کلر ترکیبات آلی کلر تشکیل نمی‌دهد و باعث سازگاری بیشتر با محیط زیست می‌شود.
یدوفورها
این ترکیبات نسبت به هیپوکلریت‌ها فعالیت کمتری دارند اما ضد عفونی کننده‌های شیمیایی مؤثری هستند. یدوفورها به گوگرد پروتئین‌هایی مانند سیستئین متصل می‌شوند و باعث غیرفعال شدن و آسیب دیواره سلولی می‌شوند. حامل‌های دارای محلول‌های یدوفور اجازه می‌دهند یک اثر رهاسازی پایدار داشته و منجر به مرگ و میر میکروبی مداوم شود.
یدوفورها در شرایطی که PH کمی اسیدی است، بهتر عمل می‌کنند، زیرا اشکال کمتر فعال بالاتر از pH خنثی وجود دارد. غلظت معمول برای ضد عفونی کننده 25 ppm به مدت 1 دقیقه است. متأسفانه، ترکیبات ید به راحتی بسیاری از سطوح، به ویژه پلاستیک‌ها را لکه دار می‌کند. ولی آن‌ها ضد عفونی کننده‌های رایجی هستند که در سطوح شیشه‌ای مانند صنایع بطری آبجو و شراب استفاده می‌شوند.
اسید پراكسی استیك (PAA)
PAA از ضد عفونی کننده‌های شیمیایی مؤثر است که در برابر بسیاری از میکروارگانیسم‌ها و اسپور آن‌ها فعال است. مرگ و میر در اثر اختلال در پیوندهای شیمیایی درون غشای سلول ایجاد می‌شود. ضد عفونی کننده‌های مبتنی بر PAA اغلب با پراکسید هیدروژن تثبیت شده جفت می‌شوند. این ضد عفونی کننده‌ها در شرایط سرما (~ 4 درجه سانتیگراد) به خوبی عمل می‌کنند، بنابراین در تجهیزات معمولاً زیر دمای محیط، میزان میکروبی قابل قبولی تولید می‌شود. PAA همچنین در از بین بردن بیوفیلم‌ها مثر است و نسبت به هیپوکلریت‌ها نیز فعالیت بیشتری دارد.
محلول‌های PAA می‌توانند توسط بار آلی کاهش یافته و با نزدیک شدن pH خنثی فعالیت خود را از دست بدهند. این محلول‌ها در غلظت‌های مختلف از ppm 100 تا ppm 200 برای اسید پراكسی استیك و ppm 80 تا 600 ppm برای آب اکسیژنه استفاده می‌شود.
ضد عفونی کننده‌های شیمیایی مبتنی بر PAA سازگار با محیط زیست هستند زیرا ترکیبات موجود در آن به اسید استیک، اکسیژن و آب تجزیه می‌شوند. این مواد ضد عفونی کننده همچنین کمتر از هیپوکلریت‌ها در برابر تجهیزات خوردگی دارند. همانند هر اکسید کننده بسیار فعال، PAA غلیظ می‌تواند یک خطر ایمنی ایجاد کند.
ترکیبات آمونیوم کواترنر (QAC یا Quats)
ترکیبات آمونیوم کواترنر مواد شیمیایی نسبتاً پیچیده‌ای هستند که در آن‌ها نیتروژن به چهار گروه آلی متصل می‌شود. کاتیون‌های دارای بار مثبت در ترکیبات با فسفولیپیدهای اسیدی موجود در دیواره سلول میکروبی متصل می‌شوند. این عمل از جذب مواد مغذی به سلول میکروبی جلوگیری کرده و از تخلیه زباله جلوگیری می‌کند. به طور کلی، QAC در برابر طیف وسیعی از میکروب‌ها مؤثر است، اگرچه مرحله اسپور تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.
در غلظت‌های پایین، باکتری‌های گرم مثبت نسبت به باکتری‌های گرم منفی نسبت به QAC حساس ترند. QAC در شرایط مختلف فرموله می‌شوند.
QAC ممکن است در غلظت‌های مختلف از حدود 100 ppm تا 400 ppm استفاده شود. به عنوان ضد عفونی کننده‌ها، QAC ها معمولاً با ppm 200 بر روی سطوح تماس با مواد غذایی اعمال می‌شوند و اجازه می‌دهد محلول خشک شود. پس از خشک شدن، پس مانده ای از ترکیبات QAC باقی مانده و فعالیت میکروب کش را تا زمان تخریب فراهم می‌کند. QAC همچنین می تواند به عنوان مواد شوینده در غلظت زیاد وجود داشته باشد زیرا ترکیبات دارای هر دو گروه شیمیایی آب دوست و لیپوفیل هستند.
QACها معمولاً بدون بو، ضد لک، ضد خوردگی و نسبتاً غیر سمی هستند. آن‌ها در محدوده وسیع دمایی و در محدوده وسیعی از PH عملکرد خوبی دارند، اگرچه فعالیت آن در دمای گرمتر و در شرایط قلیایی بیشتر است. در حالی که QAC بارهای آلی سبک را تحمل می‌کند، خاک سنگین فعالیت QAC را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. برخی از QAC ها ممکن است به اندازه کافی در آب سخت عمل نکنند، اما برخی دیگر با مواد شیمیایی اضافه شده که اجازه چنین استفاده را می‌دهند، فرموله می‌شوند.
به نظر می‌رسد مقادیر کم QAC که به تأسیسات تجاری فاضلاب تجاری می‌ریزد، با سورفاکتانت‌های آنیونی موجود ترکیب شده و کمپلکس‌هایی ایجاد می‌کند که سمیت را کاهش می‌دهد یا از بین می‌برد.
مقاومت در برابر ضد عفونی کننده‌ها
هر زمان از یک ماده شیمیایی برای تولید مرگ و میر میکروبی استفاده می‌شود، احتمال ارتقا مقاومت وجود دارد.زیرا همه میکروب‌ها از بین نمی‌روند. کاهش 5 برابری (99.999٪) هنوز به این معنی است که از 1،000،000 میکروب موجود، 10 مورد زنده مانده‌اند، حتی اگر این روند باعث کاهش جمعیت به حد ممکن شود. ضد عفونی کننده می‌توانست این 10 موجود را از دست بدهد یا ذاتاً مصون باشند.
اگر این 10 میکروب در واقع ایمن باشند، با گذشت زمان تکثیر می‌شوند و غلظت معمول ضد عفونی کننده یا مواد شیمیایی دیگر منجر به مرگ قابل قبولی نمی‌شود. در این مرحله باید اقدامات لازم برای ضد عفونی كردن سطوح مورد نظر انجام شود. سپس دانستن اینکه چه موجوداتی به طور خاص وجود دارند ضروری می‌شود تا بتوان ضدعفونی کننده مناسب با مقاومت مناسب برای مدت زمان مورد نیاز استفاده کرد.
گاهی تصور می‌شود که مقاومت باکتری‌ها زمانی وجود دارد که ارگانیسم‌ها از تماس با ماده شیمیایی ضد عفونی کننده جلوگیری می‌کنند زیرا بیوفیلم وجود دارد. بیوفیلم‌ها پلی ساکاریدهایی هستند که امکان اتصال به اکثر سطوح را دارند.
باکتری‌هایی نظیر اشریشیا کلی، سالمونلا، گل لیستریا و چندین مورد دیگر می‌توانند بیوفیلم تولید کنند. با گذشت زمان، این فیلم افزایش می‌یابد و ممکن است حاوی گونه‌های مختلف باکتری باشد و یک منبع آلودگی ثابت ایجاد کند. اینکه آیا بیوفیلم‌ها واقعاً محصولی از مقاومت باکتریایی هستند یا خیر ممکن است یک سوال فلسفی باشد، اما وجود بیوفیلم‌ها می‌تواند برای افرادی که برای یافتن راه حل تعیین شده‌اند، مسئله‌ای غیر قابل بحث باشد.
