微酸性電解水（HOCL）とは
微酸性電解水開発のいきさつ
乳製品の製造現場では、次亜塩素酸ナトリウム溶液や塩素溶液が多用されてきました。理由は、幅広い殺菌スペクトルや長年にわたる使用によって裏付けられた実績によるものでした。とくに加熱殺菌ができない場所で他に代替えできる殺菌剤は殆ど無く、重用されてきました。しかし、これらの塩素剤についても、いくつかの問題点が指摘されていました。もっとも大きな問題は微量混入や異臭によって風味異常事故の原因になることでした。マスコミで報道され、企業イメージ低下に繋がり、時として大きな問題になっています。工場レベルで問題になるのは大量廃棄により、廃水の生分解処理に重大な悪影響を与えることです。この問題も現在では操業停止になることもあります。そのほか,臭気による作業環境の悪化、作業員の手荒、殺菌後のすすぎ水の無駄などの問題があります。また、近年では有機物接触でトリハロメタンが生成する事が問題になっていて、塩素剤廃止の主な理由となっています。また、塩素剤以外でも広く利用されている薬剤として、エタノール・オスバン・過酸化水素などがありますが、いずれも使用上の欠点があり限定的な使用に留まっています。微酸性電解水の開発は、従来の殺菌剤のもつ様々な欠点をなくし、それらの欠点のため殺菌剤が利用できなかった場所へも利用可能になり、より高水準の安全性を確保し、提供する事が目的でした。
（引用文献：「日本食品工業会誌」Vol.4.pp.109-114 Dec.2003微酸性次亜塩素酸水製造装置の開発 土井豊彦）
微酸性電解水（微酸性次亜塩素酸水／法規上名称）
微酸性電解水の開発及び仕様検討
食品工場で使用する殺菌料は、いくつかの条件が必要です。開発当時、現場からの要求事項は、作業者および消費者に対して安全であること。これは開発に当たって大前提であるため、食品添加物に指定されることを目標としました。
次に食品の風味や食感などが重要です。品質に影響を与えないことが広範囲な利用を可能にするための基本的な条件なのです。そのためには溶存する物質は極力微量であること、液性が中性に近く味や臭いがないことが必要です。さらに使用上の便宜性として、殺菌効果が良好で、時間維持されること。従来の作業形態と比較し、時間や工数を増やさない事です。通常の作業形態の範囲で殺菌効果が維持されていることが確実でない場合、効果の確認作業を頻繁に行う必要があるので、すべての工程において効果が保証できない事態が起こり、実用的な使用は不可能になります。
また、殺菌時間が従来よりも長くかかったり、温度を上げたり、あるいは使用後にすすぎ作業が必要になるようでは、目的は叶えられません。長期間にわたって反復使用することを可能にするには、設備に対して影響を与えないこと、ランニングコストが低いことも重要な条件です。
さらに産業的規模での使用の場合、需要に応じ得る生成能力が必要条件になります。これらの条件のすべてを満たすことを目標に、電解方式や原料物質の吟味を行い、最終的に希塩酸を無隔膜電解槽で電解し、電解液を希釈し微酸性電解水を調製する方法に辿り着きました。この方法で得られる微酸性電解水は、安全性が高く,殺菌対象や使用環境への影響が殆どなく、さらに産業的な使用上の必要量も毎時20トンまでの生成能力を持った装置開発ができました。公的に食品添加物として指定され、安全性が認可された殺菌剤としてご紹介できるようになりました。
微酸性電解水について
法規上の名称は「微酸性次亜塩素酸水」です。有効成分は遊離次亜塩素酸です。従来から用いられてきた塩素剤は、次亜塩素酸ナトリウムや高度晒粉などで、溶液の主成分は次亜塩素酸イオンです。それが決定的に異なる点なのです。
遊離次亜塩素酸は次亜塩素酸イオンに比べ殺菌力が極めて大きいことから、従来の塩素剤に比べ低い有効塩素濃度で、効果的な殺菌力があると検証されています。これが、最大の特徴なのです。
また、他の食品添加物と異なり、生成装置を設置し、自家消費用に使用する限り食品添加物製造業の許可が不要であることも従来あまり例を見ないことでした。遊離次亜塩素酸が強力な殺菌力をもつことは以前から知られていましたが、安定性が悪く流通が困難であったため、利用実態がなく過去食品添加物から除外された経緯がありました。
しかし、「次亜塩素酸水」の食品添加物指定により初めて遊離次亜塩素酸の実用的な利用が可能になりました。定義されている有効塩素濃度やpHの範囲は、有効性と利用するうえでの便宜性から、もっとも適正であると判断し、提出した効果データや安全性データに基づいて付与されたものです。
「微酸性」の呼称は「食品、添加物等の規格基準」に規定された5～6.5のpH範囲に対する用語であり、「微酸性次亜塩素酸水」は一般名詞ではなく法規的に定義された用語です。したがって、単にpH範囲や有効塩素濃度が合致しているだけでは微酸性次亜塩素酸水と呼称することはできません。
私たちが目指すこと
現代の衛生観念は年々高まり、同時に衛生状態の向上は図られています。しかし、食品を原因とする事故は例年多発しています。また、医療関連では抗生物質耐性菌や新たな感染症が健康の脅威となっています。
私達はここ3年以上、新型コロナウィルス感染症のパンデミックに悩まされています。このような中で、副次的な弊害が極めて少ない微酸性電解水は、これまで困難であった利用法を可能にすることにより、衛生状態全般の向上や感染防御に貢献する可能性があります。今後この微酸性電解水に対する認識が広まり、幅広く利用されることを期待します。また、生活の安全向上に寄与するため、普及活動に邁進します。
次亜塩素酸ナトリウムに代わる次世代殺菌料/+HOCL
次亜塩素酸ナトリウムは昔から知られている殺菌料・漂白剤です。1851年にヨーロッパで発明され、日本では1921年以降水道の塩素消毒で利用されてきました。
長い年月衛生管理の主流を占め、社会に貢献してきました。しかし、有機物に触れたとき生成するトリハロメタンの問題が指摘され、欧米では次亜塩素酸ナトリウムの使用が規制される時代に入ってきました。従って、食品を欧米へ輸出する場合、残存性が問題になっています。
トリハロメタンのなかのクロロホルムに関しては発癌性が危惧されています。2004 年水道法で臭素酸の基準が設けられました。そのため高純度の次亜塩素酸 ナトリウムを水道殺菌に使うことが必要になりコストアップになっています。2008年水道法で塩素酸の規格が新設されたため、さらに高純度の次亜塩素酸ナトリウムを短い時間で使い切るか、冷蔵流通保存が必要になり、さらにコストアップになっています。
次亜塩素酸ナトリウムは塩を含むため、金属は錆びやすく設備にダメージを与え、メンテナンス作業が増えてしまいます。殺菌力が弱く、細菌芽胞の殺菌効果が期待薄です。殺菌力を補うため高濃度で使用するので、臭気が強く、作業者の手荒れを起こすなどの職場ストレスが大きく、問題になっています。食品にダメージを与え臭味・食感に影響を与えてしまいます。
微酸性電解水は、上記のような次亜塩素酸ナトリウムの問題点を解決し、水道水と同じような感覚で殺菌洗浄ができるよう開発された殺菌料です。特に食品工場の職場ストレスを解消する事、産業界での衛生管理・細菌による工程汚染防御・日常生活の衛生管理などに使われることを願っています。
（引用文献：「日本食品工業会誌」Vol.4.pp.109-114 Dec.2003微酸性次亜塩素酸水製造装置の開発 土井豊彦）
微酸性電解水と既存殺菌剤の比較
塩素剤(塩素ガス、次亜塩素酸ソーダ、晒し粉等々)の溶液のｐH(酸アルカリ指標)をいろいろ変えた時、含まれる物質の比率
上図は塩素剤(塩素ガス、次亜塩素酸ソーダ、晒し粉等々)の溶液のｐH(酸アルカリ指標)をいろいろ変えた時、含まれる物質の比率を示しています。含まれる物質は分子状次亜塩素酸(HOCｌ)、単体塩素(Cl2),次亜塩素酸イオン(OCｌ－)の3つです。
pHが小さくなる(酸性)と黄緑の線で表した単体塩素の比率が高くなり、逆にｐHが大きくなる(アルカリ性)と紫の線で表した次亜塩素酸イオンの比率が高くなります。青の線の分子状次亜塩素酸はその中間で比率が高くなります。実質的な安定した殺菌効果は分子状次亜塩素酸によってもたらされます。それに比べ次亜塩素酸イオンは遥かに殺菌効果が低く、単体塩素はガス化するため不安定です。最も耐性の高い枯草菌の芽胞で殺菌力を測定した結果を黒線で示していますがｐH5～6が最も強力であることが分かります。
トリハロメタンはアルカリ性(ｐH7以上)で発生します。殺菌水の使用中にかき混ぜることも多くなりますが、ｐH4以下になると塩素ガスが空中に出てきます。
食品添加物に指定されています微酸性電解水(微酸性次亜塩素酸水)はｐH5以上6．5以下で、上の図の空色の部分ですが、色々な問題点を回避した最適範囲が選ばれていることがお分かり頂けると思います。
つまり、微酸性電解水とは殺菌力の強い分子状次亜塩素酸を安定状態で含んだ殺菌剤です。もちろん上に説明しました次亜塩素酸ソーダの欠点はほとんどが解消されていますし、次亜塩素酸ソーダより広範囲の微生物に効果があり、欠点が少ない分さらに広範囲の用途に使用可能です。低い濃度で使用され有害物の生成も抑えられていますので、今後次亜塩素酸ソーダに代わって微酸性電解水が利用されることになるとエコロジーへの影響も軽減されることになります。
（引用文献：「日本食品工業会誌」Vol.4.pp.109-114 Dec.2003微酸性次亜塩素酸水製造装置の開発 土井豊彦）
微酸性電解水の構造とエネルギーの交換について
微酸性電解水の殺菌効果の成分は分子状次亜塩素酸ですが、それは分子状次亜塩素酸の強力な酸化力によります。分子状次亜塩素酸による酸化作用は含まれる塩素によって行われていると考えられがちですが、実は直接作用しているのは活性の高い酸素です。塩素はその酸素にエネルギーを与える働きで、サッカーでいえばアシスト役です。ゴールを決めているのはあくまでも酸素です。
原料の希塩酸には塩素イオンCl-が含まれていますが、電解によって塩素イオンは電子を奪われ、不安定になり、取り敢えずより安定な単体塩素Cl2となります。単体塩素はすぐに周りの水と反応し分子状次亜塩素酸に変わります(生成プロセス)。分子状次亜塩素酸は分子内に電子が不足した状態ですので周りから電子を奪い取ろうとします。そこに微生物等のように電子を奪いやすい物があるとすぐに電子を奪い、分子状次亜塩素酸は酸素を放出し電解前の塩素イオンに戻ります。つまり、電解で分子内に蓄えたエネルギーを使って微生物等から電子を奪うわけです。電解で奪われた電子を微生物から奪うとも言えます。
次亜塩素酸イオンが分子状次亜塩素酸に比べて極めて殺菌力が低い理由は詳細には分かりませんが、次のように想像されます。
（引用文献：「日本食品工業会誌」Vol.4.pp.109-114 Dec.2003微酸性次亜塩素酸水製造装置の開発 土井豊彦）
次亜塩素酸イオンは分子状次亜塩素酸から水素が外れた状態ですので、その分電子の不足状態が緩和されて、他から電子を奪う力が落ちている。
細胞膜は原則としてイオンを通さないので、その分効果が低くなる。