Hypochlorous Acid (กรดไฮโปคลอรัส)

ชื่อทางเคมี : Hypochlorous Acid (กรดไฮโปคลอรัส) - HOCl

         Hypochlorous acid (กรดไฮโปคลอรัส) (เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า electrolyzed water, EW) มีคุณสมบัติเป็นกรดอ่อนๆ  ไม่คงตัว และอยู่ในรูปสารละลายเท่านั้น      เป็นโมเลกุลที่ทำหน้าที่รับอีเล็คตรอนในปฏิกิริยา oxidation-reduction 

         Electrolyzed water (electrolyzed oxidizing water - EOW) ผลิตโดยกระบวนการ electrolysis ของน้ำเกลือเจือจาง  ได้เป็น hypochlorous acid, hypochlorite, และ chlorine อิสระ

          EW เป็นน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยา electrolysis ของน้ำเกลือเจือจาง      ในระหว่างที่เกิดปฏิกิริยา electrolysis นั้น    sodium chloride (NaCl - เกลือ) ที่ละลายอยู่ในน้ำนั้น  จะแตกตัวเป็น chloride (คลอไรด์ Cl−) ซึ่งมีประจุลบ และ sodium (โซเดียม Na+) ซึ่งมีประจุบวก      ในขณะเดียวกัน น้ำก็แตกตัวออกเป็น hydroxide (ไฮดรอกไซด์ไอออน OH−) และ hydrogen (ไฮโดรเจนไอออน H+)       ไอออนที่มีประจุลบทั้ง  Cl−และ OH− จะเคลื่อนไปที่ขั้วบวก (anode) และส่งอีเล็คตรอนให้ขั้วบวก  เกิดเป็น oxygen gas (O2), chlorine gas (Cl2), hypochlorite ion (OCl−), hypochlorous acid (HOCl) และ hydrochloric acid

         ส่วนไอออนที่มีประจุบวก ทั้ง H+ และ Na+ จะเคลื่อนไปที่ขั้วลบ (cathode) เพื่อรับอีเล็คตรอน  เกิดเป็น hydrogen gas (H2) และ sodium hydroxide (NaOH)      น้ำที่ได้ที่ขั้วบวก เราเรียกว่า น้ำสตรองเอซิดิก (Strong acidic water) ซึ่งมีพีเอชต่ำกว่า 2.7  มีค่า oxidation-reduction potential (ORP)  ≥1,000 mV      ส่วนน้ำที่ออกทางขั้วลบ  เราเรียกว่า น้ำสตรองคังเก้น (Strong KANGEN water) ซึ่งมีพีเอชมากกว่า 11 และ ORP ประมาณ -800 ถึง -900 mV

         คุณสมบัติทางกายภาพ และส่วนประกอบทางเคมีของ hypochlorous acid (EW) จะแตกต่างกันไป  ขึ้นกับความเข้มข้นของน้ำเกลือ, พลังงานไฟฟ้าที่ใช้, เวลาในการเกิดปฏิกิริยา electrolysis, อุณหภูมิ และพีเอช (Wiant, C., 2013, Eryilmaz et al., 2013, Al-Haq et al., 2005)    ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้จะมีผลกระทบต่อผลในการฆ่าเชื้อ (antimicrobial/sanitizing)      Sanitizing หมายถึง  ลดจำนวนเชื้อลงจนถึงระดับที่ปลอดภัย  โดยไม่มีผลข้างเคียงใดๆต่อคุณภาพของสินค้า หรือกระทบต่อความปลอดภัยของสินค้า (Pfuntner, 2011)

         EW ได้รับความสนใจให้ใช้แทนยาฆ่าเชื้อที่ประกอบด้วยคลอรีนตัวอื่นๆ      มีการศึกษาวิจัยจำนวนหนึ่ง  พบว่า EW มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมในการฆ่าเชื้อที่เกิดจากอาหารเป็นสื่อมากถึง 100 ชนิด ในผลิตภัณฑ์อาหารทางการเกษตร      มีรายงานการใช้ EW เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อเพื่อลดการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรีย ในผักสด ผลไม้สด, เนื้อไก่, เปลือกไข่, เขียง และพื้นที่ที่ใช้ประกอบอาหาร     

ข้อดีของการใช้ EW คือ:

1) EW มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกับการใช้สารคลอรีนชนิดอื่นๆ

2) ไม่ต้องระวังในการใช้งานเหมือนพวกสารเคมีที่อันตราย เช่น chlorine gas, chlorine dioxide, bleach

3) เครื่องมือที่ใช้ผลิต EW ราคาไม่แพง และใช้งานง่าย

4) ใช้เพียงแค่น้ำ และเกลือ ในการผลิต EW   จึงปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม

5) สามารถผลิต EW ได้ที่หน้างาน

         นอกจากจะมีฤทธิ์ฆ่าแบคทีเรียที่กำลังเจริญเติบโตแล้ว    EW water ยังฆ่าสปอร์ของแบคทีเรีย      โดยการทำลายเม็มเบรนชั้นในของสปอร์  ทำให้มันเติบโตไม่ได้

         EW มีรายงานว่ามีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียก่อโรคหลายชนิด  เช่น Escherichia coli , Listeria monocytogenes, และ Salmonella species (Kim et al., 2000)      หยุดยั้งการเน่าเสียของลูกแพร ที่เกิดจากเชื้อรา Botryosphaeria berengeriana    หลังจากแช่ผลไม้ใน EW water เป็นเวลาเพียง 10 นาที (Al-Haq et al., 2002)

         EW ฆ่าเชื้อราหลากหลายชนิดอย่างรวดเร็ว   และดูมีประสิทธิภาพในการใช้เป็นยาฆ่าเชื้อราใน โรคที่เกิดกับใบ ซึ่งเป็นโรคพืชในกลุ่มผักไฮโดร       หนึ่งในข้อกำหนดในการใช้ในเรือนกระจกสำหรับเพาะปลูกพืช ก็คือ  EW จะไม่ก่อให้เกิดอาการพืชได้รับพิษ (phytotoxic symptoms)                       EW ก่อให้เกิดผลเสียเล็กน้อยในพืชบางสายพันธุ์   แต่โดยทั่วไปแล้ว  ถือว่าปลอดภัยในการใช้ในไม้ดอกไม้ประดับประดับ ที่ปลูกในแปลงเรือนกระจก      และอาจมีประโยชน์ในการลดการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียที่มาจากเพลี้ย และโรคพืชที่มีแมลงเป็นพาหะ (Buck et al., 2003)
         การใช้ electrolyzed water สเปรย์ และล้างเปลือกไข่   พบว่า  ช่วยลดอัตราการตายของไก่ และการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียที่เปลือกไข่ (Fasenko et al., 2009; Achiwa 135 and Nishio, 2002)    และพบว่าทำให้เปลือกไข่มีสีเสมอกัน

         ในข้อมูลการวิจัยของ Huang’s et al. ปี 2008 กล่าวว่า  hypochlorous acid จะซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และทำให้เกิด  hydroxyl radicals ซึ่งมีผลในการฆ่าเชื้อ  โดยเกิดปฏิกิริยา oxidation       ข้อมูลการวิจัยของ Hricova et al. ปี 2008   รายงานว่า ค่า ORP ที่สูง เป็นตัวที่ทำให้มีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อของน้ำ acidic EW      ค่า ORP เป็นตัวบ่งบอกถึงความสามารถในการ oxidize หรือ reduce    หากค่า ORP เป็น (+) สูง  จะมีความสามารถในการ oxidizing สูง      การมีค่า ORP (+) สูง และพีเอชต่ำของน้ำ acidic EW   ดูเหมือนจะเสริมฤทธิ์กันกับ hypochlorous acid ในการฆ่าเชื้อโรค

ประวัติความเป็นมาในการใช้น้ำ EW

         ในบทความทางวิทยาศาสตร์ของ Hricova et al. ปี 2008 ระบุว่า EW เริ่มถูกพัฒนาขึ้นมาในประเทศรัสเซีย เพื่อใช้ในการกำจัดการปนเปื้อนของน้ำ และใช้ฆ่าเชื้อในสถานพยาบาล       ตั้งแต่ปี 1980s เป็นต้นมา    EW ก็มีการใช้ในประเทศญี่ปุ่นด้วย  โดยเริ่มแรก  ใช้ EW เพื่อฆ่าเชื้ออุปกรณ์การแพทย์ในโรงพยาบาล      ในตอนปลายปี 1990s  มีความกังวลในเรื่องความปลอดภัยของอาหารขึ้น  เนื่องจากพบว่ามีเชื้อก่อโรคปนมากับวัตถุดิบในอาหาร   ทำให้นักวิจัย  เริ่มหันมาสนใจน้ำ EW               ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในปัจจุบัน    EW จึงได้รับความนิยมในการใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร  โดยเป็นน้ำยาฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
         Acidic EW ได้รับความไว้วางใจให้ใช้ในวัตถุดิบอาหารได้อย่างปลอดภัย และมีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อ    และพบว่าเป็นตัวเลือกที่คุ้มราคากว่า chlorinated water

ข้อดีอื่นๆของน้ำ EW คือ:

1) EW สามารถผลิตได้ที่หน้างาน  โดยปฏิกิริยา electrolysis ของน้ำเกลือ

2) ไม่จำเป็นต้องมีข้อควรระวังในการใช้งาน หรือการเก็บรักษา (Stopforth et al., 2008)