酸性氧化电位水临床应用

酸性氧化电位水 (acidic electrolyzed-oxidizing water ，简称AEOW)，于20世纪80年代由日本首先研制，因其对MRSA（有"超级病菌"之称的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌）有显著杀菌效果，而最先用于医药领域。经过多年研究实践，酸性氧化电位水杀菌的高效性、杀菌后无残留毒性、对人体的无害性、对环境的无污染性、利于环保等优点已逐渐被人们所接受。酸性氧化电位水的制备工艺、杀菌机理及在许多领域的推广应用仍是研究的热点。

理化性质

无色透明液体，具有氯味；氧化还原电位：≥+1100mV ；pH 值：2.0～3.0；有效氯含量：50～70mg/L；

主要生成物为次氯酸、氯气、盐酸、活性氧、活性羟基（·OH）、过氧化氢。在室温、密闭、避光的条件下较稳定，而在室温暴露的条件下，不稳定，可自行分解成自来水，故不宜长期保存，最好现用现制备。亦有学者通过特殊制备方法，延长保存时间。 

制备原理

EOW制备通常是在特制的离子膜电解槽中，通加一定浓度的食盐水(质量浓度小于10 g/L)，在一定电流密度下进行电解。这样在阳极侧得到酸性氧化电位水，其主要成分为氯气、次氯酸、次氯酸根、盐酸、溶解氧和臭氧等。其原理是:阳极主要发生析氯反应、析氧反应。另外，在阴极侧产生碱性电位水，其pH大于11.0，ORP值小于-900 mV，其主要成分为氢气和稀氢氧化钠溶液，具有很强的清洗作用。其阴极反应主要是析氢反应。 

阳极反应:

2H2O == O2 + 4H+ + 4e (1)

2OH- - 2e == 2OH (2)

酸性氧化电位水制备过程：

2OH == (O) + H2O (3)

(O) + O2 == O3 (4)

2Cl- - 2e == Cl2 (5)

Cl2 + H2O == HOCl + HCl (6)

阴极反应:

2H2O + 2e == H2 + 2OH- (7)

Na+ + OH- == NaOH (8)

杀菌机理

人们对酸性氧化电位水作为消毒剂优点的认可，使它在消毒、杀菌领域的应用得到了推广，但对酸性氧化电位水杀菌机理存在多种解释，无一定论。一直以来，对酸性氧化电位水杀菌机理的解释都是围绕其理化性质中何种因素对杀菌起决定性作用，并由此诞生了2种杀菌学说，即物理学说和化学学说。

物理学说

物理学说认为酸性氧化电位水的高ORP值和低pH值超出了微生物的生存范围，使微生物的细胞膜电位发生改变，导致细胞通透性增强、细菌肿胀及细胞代谢酶的破坏，细胞内物质溢出、溶解，从而达到杀灭微生物的作用，并且同微生物作用效果与ORP值成正比。然而，徐显干应用不同浓度的硫酸高铈调制出不同ORP值的酸性氧化电位水，并将其分别同枯草杆菌芽孢与普通杂菌作用，结果表明其不含有效氯的高ORP值溶液，对枯草芽孢没有明显的杀灭作用，但对普通杂菌具有明显的杀灭作用，且ORP值越高，杀菌作用越强。另据报道，高ORP值的O3杀菌效果不如只有较低ORP值的酸性氧化电位水，可见高ORP值并不是酸性氧化电位水强效杀菌作用的主要原因。

化学学说

化学学说认为酸性氧化电位水杀菌的主要因素是其复杂的化学因子，即电解产物中具有强氧化性的物质，包括有效氯（HClO和氯的氧化物等）和活性氧（H2O2、O3、·OH和初生态原子氧[O]等），而并非是高ORP值和低pH值。

杀菌时效性

杀菌速效是酸性氧化电位水作为消毒剂的显著优点，Tanaka H等人应用悬液定量杀灭实验发现，酸性氧化电位水对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、绿脓杆菌等菌种的杀灭时间均小于10 s；同白色念珠菌、土曲菌和毛孢子菌作用30 s，杀灭率均大于99.90%。李新武等人将酸性氧化电位水与多种细菌及芽孢作用，对其杀菌时效性进行研究，结果表明即使在有机物干扰下，酸性氧化电位水在短时间内也有非常好的杀菌效果。

安全性

小山宽机从以下几个方面对酸性氧化电位水的安全性进行了比较详细报道。 

急性口服毒性

以50ml/kg体重的酸性氧化电位水对小鼠口服用药未见毒性症状，属实际无毒。

皮肤一次刺激和皮肤累积刺激性

对家兔皮肤上的伤口1日1次连续5日滴下未见伤口发生变化，以老鼠的足部为对象进行1日30次（一次浸泡15或30s）的反复用药试验（3个月），对皮肤的变化进行血液学、生物化学、病理组织学方面的观察，未见老鼠皮肤及全身有异状。

急性眼刺激性

滴下酸性氧化电位水72h后观察，家兔角膜、虹膜、结膜等未见变化。

皮肤增大反应

在土拨鼠皮内1周3次注入酸性氧化电位水后观察，未见皮肤发生（浮肿、红斑）变化。

口腔黏膜刺激性

用酸性氧化电位水以流水方式作用田鼠颊囊30min后，经肉眼及病理组织学观察未见变化。

细胞毒性

在取自人、小鼠、田鼠的细胞培养液中添加酸性氧化电位水12h后检测其结果，表明高浓度酸性氧化电位水对细胞的增殖略有抑制，高浓度以下未见变化，认为其毒性小于其他常用消毒剂。

染色体异常诱发性

在哺乳动物培养细胞中直接添加或添加有代谢活性物质的酸性氧化电位水后蓄积在分裂中期的细胞上，调查染色体异常情况，结果均未见变化。

以志愿者为对象的皮肤试验

以健康成年男性及女性志愿者为对象频繁使用酸性氧化电位水研究其安全性，使用从数种装置生成的酸性氧化电位水（有效氯浓度20和40mg/L）流水洗手，每日15次，每次2min，洗后不进行皮肤保养，连续试验5日，经皮肤科医师认定，有轻度干燥、红斑和手纹消失等轻度损害，但几乎全部在试验后迅速恢复。如果有适度的皮肤保养，并且每周有1～2天停止使用酸性氧化电位水，将不会出现上述情况。

应用领域

由于酸性氧化电位水具有杀灭微生物速度快、效果好，对不锈钢无腐蚀，对皮肤黏膜无刺激，使用后很快还原成自来水，不留残毒，有利于环保等特点，只要在使用时充分考虑到使用对象，使用方法和使用场合，合理地使用，即可达到较好的消毒效果。近些年来已应用于医疗卫生领域。

手的清洗消毒、创口、创面的消毒、内窥镜的消毒、透析机的消毒、复用透析器的消毒

酸性氧化电位水主要功能及杀菌原理

2002年我国卫生部将酸性氧化电位水的应用正式列入了《消毒技术规范》，可以用于医疗和公共卫生领域，指导内镜的消毒、洗手消毒、皮肤粘膜和环境物体表面消毒等。2011年，国家标准GB28234－2011《酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准》正式发布，进一步规范了我国酸性氧化电位水的使用。酸性氧化电位水早在20世纪80年代就开始在国外受到高度的认可和广泛地应用，那么，究竟它有哪些的过人之处呢？

1.主要功能

经过大量实验证明，酸性氧化电位水可在30秒钟内100%灭杀的病毒微生物有：耐甲氧四林黄色葡萄球菌、艾滋病毒(HIV)、绿脓杆菌、梅菌、乙肝病毒（HBV）、大肠杆菌、肺炎链球菌（S.pn）、细菌芽孢（bacterial spore）、10秒钟100%杀灭幽门螺杆菌等，通俗的说就是在酸性的环境下用电把所有的细菌杀死，可算是一种新型高效的环保型消毒剂。

图1 列举酸性氧化电位水可杀灭的细菌种类

2.杀菌原理

酸性氧化电位水含有低浓度有效氯和低浓度活性氧，pH值为2.0≤pH≤3.0，氧化还原电位（ORP）大于1100mV。在pH值的机理控制中，由于强酸条件下的水体根本不适合微生物、细菌滋生，最适合微生物生存的环境为带有一定湿度、温度的环境，pH值为中性7.1≤pH≤7.7中性偏碱性环境，因此该技术破坏了细菌滋生环境，并在此水体中起着相应的抑制作用，具有杀菌能力。

物理学机理方面，酸性氧化电位水ORP（为英文Oxidation-Reduction Potential的缩写，简称ORP氧化还原电位）值很高，从而导致细胞膜两侧的电压参数、电荷量发生一定改变，从而导致膜内的平衡参数发生改变，细胞中的代谢酶遭到一定破坏。

图 2酸性氧化电位水物理灭菌原理

化学机理方面，利用酸性氧化电位水中的活性氧可与氨基发生特异反应功能，确保电解水得到有效渗透，从而病毒中的DNA直接发生了特异反应，不能形成稳定的细胞核，引发细胞致死情况发生。同时，由于水体中含有一定的活性氧物质，而这些物质的杀菌功能和杀菌因素都会存在一定的差异性，进而导致细胞的组建发生严重的负面影响，这就导致水体具有显著的杀菌效果。

酸性氧化电位水具有广谱高效、无毒无副作用、无耐药性、无残留、使用成本低等特点，纯物理消毒原理，无化学成分添加。在消灭病菌后会快速氧化还原成水，对人体皮肤、黏膜、呼吸道、眼睛，不会产生副作用和刺激感。没有刺激性的味道，老少皆宜都能接受，也不需要稀释使用起来也很方便，是居家出行、生产加工、医疗卫生等消毒使用的绝佳选择。

酸性氧化电位水电解槽 用于在线制备酸性氧化电位水的电解槽，工作原理为：将软化水中加入低浓度的氯化钠（溶液浓度小于0.1%），在有离子隔膜式电解槽中电解后，从阳极一侧生成的具有低浓度有效氯、高氧化还原电位的酸性水溶液。

氧化还原电位

氧化还原电位，是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，氧化还原电位越低，还原性越强。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则表示溶液显示出一定的还原性。 [1]

简介

氧化还原电位对一个水体来说，往往存在多种氧化还原电对，构成复杂的氧化还原体系，而其氧化还原电位是多种氧化物质与还原物质发生氧化还原反应的综合结果 [2]。不论反应形式如何，所谓氧化即失去电子，所谓还原即得到电子，一定伴有电子的授受过程。当将铂金电极插入可逆的氧化还原系统中，就会将电子给与电极，并成为与该系统（或体系）的还原能力大小相应电位的半电池。将它与标准氢电极组合所测得的电位即为该系的氧化还原电位。

测定意义

对于一个水体来说，往往存在多种氧化还原电位，构成复杂的氧化还原体系。而其氧化还原电位是多种氧化物质与还原物质发生氧化还原反应的综合结果 [1]。这一指标虽然不能作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但有助于了解水体的电化学特征，分析水体的性质，是一项综合性指标。

测定方法

以铂电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与水样组成原电池。用电子毫伏计或通用pH计测定铂电极相对于饱和甘汞电极的氧化还原电位，然后再换算组成相对于标准氢电极的氧化还原电位作为报告结果。

计算式： Ψn = Ψind + Ψref

式中：

Ψn ——被测水样的氧化还原电位，mV；

Ψind ——实测水样的氧化还原电位，mV；

Ψref ——测定温度下饱和甘汞电极的电极电位，mV，可从物理化学手册中查到。

应用

实际上，特别是对大多数生物学上的系统来说，如不加酶和电子传递体，就不会发生可认出的反应。氧化还原电位除能直接对电位测定外，尚可根据平衡常数的计算，使用氧化还原指示剂求得。一般生物体内的电子传递是从氧化还原电位低的方向朝高的方向，例如，有以NAD→黄素酶→细胞色素C系→O2这样的方式进行的倾向，但也有因酶的特异性及其抑制而不按这种方式进行的，由于反应成分的浓度，也有可能标准电位低的系统将高的系统氧化的情况。在生物体的氧化还原系统中，多酚类和细胞色素C、a等是在 200-300mV附近，细胞色素b和黄素酶在 0—-100mV，在-330mV位置的是NAD，在-420mV位置的是铁氧化还原蛋白。在活细胞中，好氧性的细胞电位高，厌氧性的电位低，酶的活性和细胞同化能力以及微生物的生长发育等也有受氧化还原电位影响的情况。

注意事项

水体的氧化还原电位必须在现场测定。

氧化还原电位受溶液温度、pH及化学反应可逆性等因素影响。

氧化还原电位与氧分压有关，也受pH的影响。pH低时，氧化还原电位高：pH高时，氧化还原电位低 。

饲料氧化还原剂的启发

1.自由基清除剂

饲料中的油脂可以自动氧化产生一定量的自由基，通过与油脂或单质氧作用，或相互作用加剧了油脂氧化链式反应的传递速度，对油脂的氧化起到了推波助澜的作用。作为自由基清除剂的抗氧化剂必须具备两个条件：-是它本身给出氢自由基的均裂能较低，即极容易给出氢自由基；二是它自身转变成的自由基较油脂氧化链式反应生成的自由基能更稳定存在。这类抗氧化剂释放出氢离子，被链式反应所产生的自由基捕获生成更稳定的分子，从而阻止了链式反应的进行，中断了脂质被进一步氧化。乙氧基喹啉(EQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)及生育酚(VE)等均属于此类抗氧化剂。

2.金属离子螯合剂

金属离子是饲料氧化的强催化剂，特别是Cu2+ ，Fe2+，Mn2+等。当饲料中Cu2+浓度达到0.05mg/kg 时，油脂保存期将会缩短一半。柠檬酸、EDTA、酒石酸等本身没有抗氧化作用，但可以与这些金属离子发生螯合形成稳定的螯合物。如EDTA和Cu2+发生螯合，从而将金属离子包围其中，这样也就阻止了铜离子所带的自由电子对油脂的促氧化作用。

3.氧气清除剂

氧气是饲料氧化的基本因素之一，接触空气程度越高越易氧化。还原保护剂通过自身被氧化，除去弥漫于饲料中的氧气而延缓氧化反应的发生。如维生素C及其盐和衍生物，这些物质具有极强的还原性，与饲料中的氧气有极强的亲和力，并与其发生化学反应除去饲料中的氧气自身被氧化。这类抗氧化剂往往还对其它抗氧化剂具有一定的协同作用。

4.单线态氧猝灭剂

茶多酚有多个邻位酚羟基结构，极易被氧化成醒类而提供H+，故具较强供氢能力，将单线态氧1O2还原成活性较低的三线态氧3O2，降低氧自由基产生的可能性。

二、饲料抗氧化剂的分类

按作用性质，饲料抗氧化剂可分为还原剂、阻滞剂、协同剂和鳌合剂四类。

1.还原剂

本类抗氧化剂是强还原剂，它较主要原料物质易于氧化，通过自身被氧化掉，从而保存饲料或预混料主要营养成分的活性。如亚硫酸盐类、亚硫酸氢盐类、抗坏血酸及其盐类、半胱氨酸类等。

2.阻滞剂

本类抗氧化剂可阻滞氧化其氧化反应中的链反应的进行，是一类自身不被消耗的抗氧化剂。抗坏血酸棕榈酸酯、α-生育酚、2，6一二叔丁基-4–甲基茶酚(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)、乙氧基喹啉(EQ)等都属于此类抗氧化剂。

3.协同剂

本类抗氧化剂以多元酸为主，如酒石酸、柠檬酸﹑乳酸、琥珀酸、延胡索酸等，其作用是增强抗氧化剂的效能，特别是增强阻滞自氧化反应链反应的抗氧化剂(即阻滞剂)的效力，也可与某些金属离子发生伪络合作用，从而对某些氧化的金属离子起钝化的作用。

4.螯合剂

本类氧化剂是金属络合剂，如 EDTA、依地酸二钠、二硫基丙醇等。其作用就是阻滞具有氧化能力的金属离子对饲料或预混料中活性成分的氧化作用，如Cu2+对维生素C、维生素A和维生素E的氧化和氧化催化作用，或者阻止金属离子对自身的氧化反应中链反应的催化反应，达到抑制自身氧化反应的目的。

三、常用抗氧化剂种类及其特点

农业部1126号公告规定，允许作为饲料添加的抗氧化剂有乙氧基喹啉、二丁基羟基甲苯(BHT)、丁基羟基茴香醚( BHA)和没食子酸丙酯(PG)四种，叔丁基对苯二酚(TPHQ)是食品用抗氧化剂，天然抗氧化剂茶多酚近年来研究应用也比较多。

1.乙氧基喹啉(EMQ或EQ)

EQ属于酮胺类的抗氧化剂，为琥珀色至浅褐色黏稠液体，不溶于水，易溶于多种有机溶剂。乙氧基喹啉是目前公认的保护维生素效果最好的抗氧化剂，尤其是对脂溶性维生素的保护作用最强。但大量试验证明，它对油脂的抗氧化效果不是很理想。该产品的缺点是色泽变化太大，长期储存或暴露于日光下，色泽逐渐变深，在预混料中大剂量使用时，甚至会造成饲料颜色明显变化，其实只是该产品微量氧化产生深色产物，导致全部产品的色泽变深，被误认为饲料质量发生了较大变化，事实上这种变色对饲料品质无影响。

2.二丁基羟基甲苯(BHT)

BHT为白色结晶或粉末，不溶于水和甘油，能溶于多种有机溶剂和油脂。其稳定性优于其他抗氧化剂，对热稳定，与金属离子作用不会变色。具有保护饲料中不饱和脂肪酸酸败的作用，也可保护脂溶性维生素和B族维生素不被氧化。加之价格较低， BHT是目前使用非常普遍的油脂抗氧化剂。

3.丁基羟基茴香醚(BHA)

BHA是白色或微黄色蜡样结晶性粉末，带有特异的酚类刺激性气味，对热极稳定，在弱碱条件下不易被破坏，不溶于水，可溶于多种有机溶剂和油脂。抗氧效果优于BHT，且有较强的抗菌力，但因价格昂贵，饲料中几乎没有单独将BHA作抗氧化剂使用的实例。

4.没食子酸丙酯(PG)

PC为浅色结晶性粉末或针状结晶，能溶于多种有机溶剂，较难溶于氯仿﹑脂肪和水，因其溶解度小，在饲料中不能单独使用，另外由于其价格较高，在饲料中用量也比较少。

5.叔丁基对苯二酚(TBHQ)

TBHQ为白色或浅色结晶，能溶于多种有机溶剂或油脂。TBHQ属于酚类抗氧化剂，其抗氧化效果优于同属于酚类的其他抗氧化剂：TBHQ>TP> BHT。但是它很容易在热、光的作用下快速分解失效；另外，由于TBHQ制作工艺复杂，原料难以回收利用，造成了其成本较高，所以其作为饲料抗氧化剂的使用还不是很多。

6.茶多酚(TP)

TP是从茶叶中提取的一种纯天然复合物，其主要成分是儿茶素，约占茶多酚总量的60%~80% ，占茶叶干物质的20%~30%。纯净茶多酚为白色无定形结晶状物质，提取中由于含少量茶多酚氧化聚合物而呈淡黄色至褐色，略带茶香，有涩味；易溶于水、乙醇、乙酸乙酯，微溶于油脂；对热、酸较稳定。TP具有很强的供氢能力，还可以络合饲料中Cu2+，Fe3+等金属离子，和其他抗氧化剂配合使用还会起到增效的作用，是高效的饲料油脂抗氧化剂。但是，由于资源有限，价格较高，其主要被用于保健品中，很少在饲料中大量使用。

7.其他

维生素C、维生素E等都有很强的抗氧化性能，但由于成本问题，在饲料中使用都较少。另外，柠檬酸、苹果酸、酒石酸、EDTA等虽然其本身不具有抗氧化活性，但能络合饲料中的金属离子，与其他抗氧化剂配合使用，可起到增效作用。在实际应用中，除EQ外其他抗氧化剂几乎不单独使用，人们往往把两种或两种以上的抗氧化剂，再搭配增效剂配成复合抗氧化剂，使用效果比较理想。

四、饲料抗氧化剂抗氧化活性的测定

饲料抗氧化剂抗氧化活性的检测方法主要有感官评定和化学评定两种方法，后者较前者准确，主要通过饲料的酸价、过氧化值及TBA值来评定饲料抗氧化剂的抗氧化活性。

1.感官评定

饲料氧化酸败后，往往会在颜色、气味，组织状况上发生一系列的变化。酸败油脂往往颜色变褐或变绿，出现浑浊或絮状物，开且吊吊市月辛辣、脂化和腐败等不良气味，用手触摸时有湿和粘滑等感觉。

2.化学评价

2.1 酸价

饲料氧化酸败后,往往会产生游离脂肪酸。用乙酸和乙醚等量混合后提取游离脂肪酸,用氢氧化钾标准溶液滴定,每克饲料消耗氢氧化钾的毫克数即为饲料的酸价。在饲料原料中都含有一定量的脂肪类物质,如果发生变质,其所含脂肪便会分解产生游离脂肪酸,“酸价”升高。但是酸价的化学本质是脂肪水解产物的多少,指的是游离脂肪酸从甘油酸三酯上脱离的程度,而并不是脂肪氧化产物的数量,游离脂肪酸对动物无害,因此酸价高并不一定说明饲料氧化酸败的程度高。

2.2 过氧化值

过氧化物是油脂变质过程中的中间产物，是油脂酸败的初期标志。过氧化物进步氧化分解，最后分解成为各种低分子的醛、酮、羧酸及其它氧化物，使饲料中的油脂酸败。饲料中过氧化物的含量通常以过氧化值来表示，所以，人们也常用过氧化值这个指标来判断饲料的新陈程度和变质情况，过氧化值随着饲料储藏温度和储藏时间的变化而发生不同的变化。过氧化值虽然能够反映脂肪氧化酸败的初级程度，但它只说明脂肪氧化的中间产物–夫基过氧化物的积累程度，这些过氧化物一般不稳定，容易进一步发生其它氧化反应生成低分子化合物，导致脂肪完全酸败，此时过氧化值却不一定高，因此也具有局限性。

2.3 硫代巴比妥酸(TBA)值

TBA值是指利用脂肪的主要氧化终产物-丙二醛与硫代巴比妥发生呈色反应，并在532nm处有特征吸收，利用吸收强度和丙二醛的浓度在一定范围内呈线性关系，可用来测定脂肪氧化程度。植物器官衰老或在逆境条件下遭受伤害，往往发生膜脂过氧化作用，膜脂过氧化的最终产物也是丙二醛。由于TBA值测定的是油脂氧化的最终产物，因此用TBA值去评价抗氧化剂的抗氧化活性是比较合理的。

五、影晌饲料抗氧化剂效果的因素

影响饲料抗氧化剂效果的因素很多，大致来自抗氧化剂自身和外源两个方面。

1.抗氧化剂自身的因素

饲料抗氧化剂的抗氧化活性受其自身的特点影响，一方面表现在不同的饲料抗氧化剂的作用底物不同，如EQ在保护维生素免受氧化的能力很强，但保护油脂的能力却一般，而BHT的作用底物却恰好相反。另一方面表现在不同抗氧化剂抗氧化活性本身就有一定的差异，一般对于植物性油脂，几种常用饲料抗氧化剂的效果比较为：TBHQ>PG>BHT> BHA；对于动物性油脂为TBHQ>PG>BHA>BHT。

2.外源因素

酚类饲料抗氧化剂很容易在热、光的作用下快速分解失效；氧气的存在可加速氧化反应的进行，并破坏酚类饲料抗氧化剂；铜、铁等重金属离子则是促进氧化反应的催化剂；饲料水分过高，脂肪易水解成游离脂肪酸，从而加速酸败的进行，所以应尽量避免这些外源干扰因素的进入。

氧化还原电位与肠道菌群生长

氧化还原电位在维持肠道微生物群的稳定性中起着至关重要的作用。本研究使用直接法和稀释法测量了健康猪和腹泻猪的粪便氧化还原电位，并研究了它们与微生物群的相关性。结果表明，两种不同方法测得的健康猪粪便氧化还原电位波动一致，经等价性检验，两种方法等效。氧化还原电位与真菌数量呈正相关，与细菌总数呈负相关。许多细菌在门和属水平上的相对或绝对丰度与氧化还原电位相关。在腹泻猪中，两种方法的电位趋势表现出相反的模式，并且与细菌总数的相关性也相反。使用稀释方法检测到腹泻后氧化还原电位急剧升高。大肠杆菌、志贺氏菌和Fuurnierella的绝对丰度与氧化还原电位呈正相关，而柠檬酸乳杆菌的相对丰度和绝对丰度均与氧化还原电位呈正相关。这些结果表明，两种方法都适合检测健康猪的肠道氧化还原电位，而稀释法更适合腹泻猪。关于柠檬酸杆菌、普雷沃氏菌和大肠杆菌-志贺氏菌与氧化还原电位相关性的研究结果为靶向调节肠道健康提供了新的见解。

   体内氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡会导致氧化应激，这是神经退行性疾病的主要原因之一。肠道微生物群包含数万亿有益细菌，它们在维持氧化还原稳态方面发挥着重要作用。在过去十年中，微生物群-肠-脑轴已成为一个新领域，彻底改变了神经退行性疾病的病理学、诊断和治疗研究。事实上，越来越多的研究发现，大脑和肠道菌群之间的交流可以通过内分泌、免疫和神经系统来完成。重要的是，肠道微生物群失调与氧化应激介导的神经退行性疾病的发展密切相关。所以，深入了解肠道微生物群与氧化还原稳态之间的关系，将有助于从新的角度解释神经退行性疾病的发病机制，并为提出神经退行性疾病的新治疗策略提供理论依据。在这篇综述中，我们将描述氧化应激和肠道微生物群在神经退行性疾病中的作用，以及肠道微生物群影响大脑氧化还原稳态、导致神经退行性疾病的潜在机制。此外，我们将讨论通过调节肠道微生物群来维持氧化还原稳态以治疗神经退行性疾病的潜在应用，这可能为抗击神经退行性疾病的新治疗方法打开大门。

 肠道微生物群的变化表明，它在动物健康和代谢疾病中发挥着重要作用。肠道微生物群是一个复杂的结构，作为一个器官系统，存在数万亿微生物。在这项研究中，评估了高氟 Wistar 大鼠肠道微生物群的变化。将含有 100 ppm NaF 的水作为饮用水给予 14 只雄性 Wistar 白化大鼠 12 周。众所周知，氟是蛋白质氧化、脂质过氧化、调节细胞内氧化还原稳态和氧化应激的诱导剂。在这项研究中，确定了 MDA（氧化应激参数之一）的水平在氟中毒后肠道组织中显着增加。发现 CAT（过氧化氢酶）和 SOD（超氧化物歧化酶）酶活性的降低具有统计学意义。在无菌条件下采集肠道组织，用 V3-V4 16S rRNA 基因特异性引物复制菌群中的微生物。作为序列分析的结果，对对照组和氟施用组进行了统计比较。我们所做的研究表明，用氟处理的小鼠肠道微生物群的物种多样性存在显着差异。结果，高氟大鼠的肠道微生物群落组成，尤其是乳杆菌属物种，发生了显着变化。在无菌条件下采集肠道组织，用 V3-V4 16S rRNA 基因特异性引物复制菌群中的微生物。作为序列分析的结果，对对照组和氟施用组进行了统计比较。我们所做的研究表明，用氟处理的小鼠肠道微生物群的物种多样性存在显着差异。结果，高氟大鼠的肠道微生物群落组成，尤其是乳杆菌属物种，发生了显着变化。在无菌条件下采集肠道组织，用 V3-V4 16S rRNA 基因特异性引物复制菌群中的微生物。作为序列分析的结果，对对照组和氟施用组进行了统计比较。我们所做的研究表明，用氟处理的小鼠肠道微生物群的物种多样性存在显着差异。结果，高氟大鼠的肠道微生物群落组成，尤其是乳杆菌属物种，发生了显着变化。我们所做的研究表明，用氟处理的小鼠肠道微生物群的物种多样性存在显着差异。结果，高氟大鼠的肠道微生物群落组成，尤其是乳杆菌属物种，发生了显着变化。我们所做的研究表明，用氟处理的小鼠肠道微生物群的物种多样性存在显着差异。结果，高氟大鼠的肠道微生物群落组成，尤其是乳杆菌属物种，发生了显着变化。

orp的含义以及与水产养殖的联系

水体中生物化学反应占据主导地位，主要包括藻类植物的光合作用，各种水生生物的呼吸作用，和细菌的分解作用等等。就导致氧化还原反应占大头（物质的合成与分解涉及到生物这方面的，都和氧化还原反应相关），只要发生氧化还原反应就会涉及到电子的得失迁移。有了电子的移动，就会产生一定的氧化还原电位，可以是正电位（失去电子显现出氧化性），也可以是负电位（得到电子显现出还原性）。多个氧化还原反应相互交织，最终叠加抵消，就会使水体呈现出一定的电位。根据能斯特方程，可以计算出这个氧化还原电位具体是多少。我们所说的orp其实指的就是水体氧化还原能力，换言之就是水体总电位的高低。

海水与淡水体系氧化还原电位实测值通常约为0.4V（400mv）（V 伏特，氧化还原电位的单位），好氧微生物一般生活在+100mV以上，以+300mV～+400mV为最适。

吃得多拉的也多，每次投喂的饲料不一定全部吃得完，微生物的分解跟不上来，来的多去得少，就会积留大量的残饵粪便，经过细菌厌氧分解转化生成分子氨，亚硝酸盐，硫化氢等有毒有害物质，在鱼体内积累，导致养殖水产品大批量死亡。

这些现象用在我们今天讲的内容来解释的话，就是因为orp（氧化还原电位）太低了。残饵、粪便、池底有机质淤泥等还原性物质增多就会导致电位被拉低，使得水体表现出还原性，因此就为氨氮、亚硝酸盐、硫化氢这些有毒物质提供了任其积累的条件。下面图3，就反应了orp与水体中不同元素的存在形式之间的关系。

从上到下，随着氧化还原电位的降低，出现铁锰呼吸，干塘晒塘时被氧化成三价的铁，此时逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥pH值下降。氧化还原电位继续降低，当氧化还原电位环境为200～250mV，专性厌氧微生物出现生长，硫酸还原菌进行硫呼吸，原本存在的硫酸根被还原成硫化氢，硫化氢跟亚铁离子、锰离子反应，生成FeS、MnS，土壤变黑。当氧化还原电位环境为300～400mV，底泥处于极度缺氧状况，专性厌氧产甲烷菌即开始分解底泥中的有机质产生甲烷。淤泥厚的池塘用竹竿捅了后水面冒气泡，这种气泡即是底泥产生的甲烷。

读到这里，我们可以大概得出这么一个结论，orp越高越好，越低对养殖越不利。在实际的生产实践中，这个结论确实经得住检验。接下来我们来具体剖析一下其中的具体原理。

有经验的养殖朋友们都知道在养殖过程中注重菌相、藻相的培养，相关的一些调节水质的产品，诸如什么“水妖精、反硝化细菌包、脱硫化氢复合菌”这类的生物试剂近几年也卖的很火热。原因就是要增加这些有益的微生物、藻类的数量，形成优势种群，就可以加快水体中残饵粪便这些还原性有机物的分解，防治其堆积过多，从而减少氨氮、亚硝酸盐的生成。虽然很多养殖户都在用这个方法，但是得到的效果却参差不齐，有的人往自己的池子里撒了很多这些所谓的菌、藻的产品，但是却始终不见效果，甚至反而更加严重，到头来钱也花了不少，养的东西却死光了，到头来不过是竹篮打水一场空，让人惋惜。

我们一定得明确的是：氧化还原电位决定生化反应的反应程度与是否能进行！这个很关键。这些失败的养殖户绝大多数都是因为，在撒菌之前，没有检测过水体的氧化还原电位究竟能不能让这些有益的微生物发挥效果。以至于撒的菌撒的糖再多，也无济于事。尽管这不是导致养殖失败的全部原因，但也是非常重要因素之一。

orp在水产养殖的应用

而由于氧化还原电位决定生化反应是否能进行，因此事先监测氧化还原电位，了解其是否处于正常范围之内，并事先采取适当措施，改变底泥以及水体中的氧化还原电位，从而影响微生物活动，影响化学反应进行方向，最终使其朝着有利方向进行，才能真正减少有毒有害物质的产生。因此，ORP在一定程度上是水质变化的先行指标，能起到很好的预警功能。关于如何来检测养殖水体的orp，一般我们可以采用网上售卖的orp测量仪，虽然不是特别精确，但是用于一般养殖估计是足够了的。

图6氧化电位检测仪器

四、调节水体orp，提高氧化还原电位的一般方法

最后让我们来介绍一下，养殖水体的orp该如何来调节。如果是安装的有曝气系统的就大可不必破费了（5mg/L以上的溶氧已经足够了，一些死角除外），对于一般池塘养殖的水体我们采用以下三种方法。

（1）物理方法

最直接提高氧化还原电位的方法是开启增氧机，氧气在氧化还原电位调控占主导。其次是减少水体中还原性物质的投入，主要是减少投饵量。还可以采用铁链拉底的方法搅动底泥，增加底泥与空气的接触面，从而提高底泥的氧化还原电位，减少氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质的产生。

（2）化学方法

可以不定期向池塘中投入漂白粉、过氧化钙、二氧化氯、溴氯海因等化学物质，使用时最好采用片剂或颗粒制剂，让物质直接沉到池底发挥作用。其中有些物质平常都被大家看作消毒剂，其实低剂量、少量多次使用时它们就变成提高氧化还原电位的调水剂。但这类物质使用后有个缺点是会在一定程度上破坏水体菌藻平衡，使用完后还需要再调藻调菌，不是非常经济。

（3）生物方法

养殖一段时间的池塘，或是连续多年没有翻塘、干塘、晒塘的老塘，底泥中沉积有大量有机物，这些有机物都是还原性物质，会降低底部氧化还原电位，既而出现硫酸盐还原菌、产甲烷菌等专性厌氧菌生长的环境，导致硫化氢、甲烷等物质的产生。为避免这一情况的发生，减少底泥中的氧债，定期向养殖池中投入各种微生物制剂，或是通过其它途径创造有利于微生物繁殖的条件将具有重要意义。

文章末尾还要补充一点，在养殖水体中除有机物外，ORP还受到诸如pH值、各种离子、碱度、硬度、温度等指标的影响，而这些指标之间又存在互相影响。譬如碱度增加导致pH升高，而pH升高则导致ORP降低。其中碱度对ORP带来的效果比pH单纯升高所带来的效果更强。

氧化电位与人体健康

生命过程本质上不同性质氧化还原过程。在动植物生命研究过程中得到高度的重视，而在人类却被严重方式。机体衰老及疾病发生，均与氧化还原不足造成，即氧化不足，氧化电位低造成。因此，对于人类疾病，应重用氧化还原物质，而氧化电位水与人类密切相关，容易获得，应得到高度重视。

一、生物氧化

物质在生物体内进行氧化分解，酶催化、逐步完成

部位：胞质、线粒体、ER 等，线粒体氧化体系产生 ATP 进行能量代谢，其他生物氧化体系不产生 ATP 进行生物转化

二、线粒体氧化体系中的递氢、电子组分

线粒体氧化体系：糖、脂肪、蛋白质等在体内氧化分解时逐步释放能量，最终

生成 CO2 、H2O 的过程

特点：1、酶促反应

2、有机酸脱羧生成 CO2

3、氢逐步传给氧生成 H2O

4、能量逐步释放，有效利用

1、传递氢、电子（均为双电子传递体）

（1）烟酰胺腺嘌呤核苷酸 NAD(P)+ /NAD(P)H：水溶性，Vit PP 活性形式

双电子传递体：5 价氮可接受 2H 中的双电子成为 3 价氮，多为脱氢酶辅酶

功能基团：芳环中 5 价、3 价氮

NAD(P)+ + H + H + + e → NAD(P)H + H +

（2）黄素核苷酸 FAD/FADH2、FMN/FMNH2：水溶性，Vit B2和核苷酸形成单双电子传递体

功能基团：VitB2的异咯嗪环

FAD/FMN+H ++e→FADH ·/FMNH ·→+H ++e→FADH2/FMNH2

（3）泛醌(CoQ)：脂溶性，可在线粒体内膜中自由扩散（可移动的电子载体）

Q+H ++e→QH ·→+H ++e→QH2

2、传递电子（均为单电子传递体）

（1）铁硫蛋白：单电子传递体 Fe 2+ ←→ Fe 3+ +e

辅基：铁硫中心(Fe-S)含铁离子和硫原子

（2）细胞色素 Cyt a,b,c：单电子传递体，可移动的电子载体

Fe 2+ ←→ Fe 3+ +e

辅基：血红素样(铁卟啉)

三、呼吸链

概念：线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具有电子传递功能的酶复合体，可通过连锁的氧化还原将代谢物脱下的氢和电子最终传递给氧生成水并放能，电子传递过程释放的能量驱动 H +移到线粒体内膜胞质侧，转变为跨内膜 H + 梯度的能量，再用于 ATP 合成

1、复合体 I：NADH-泛醌还原酶/NADH 脱氢酶

作用：（1）电子传递：NADH→FMN→Fe-S→Q

（2）质子泵出：每传递 2e 将 4H +从 内膜基质侧→胞浆

2、复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶（TCA循环中的琥珀酸脱氢酶）

作用：（1）电子传递：琥珀酸→FAD→几种 Fe-S→Q

3、复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素 c 还原酶

作用：（1）QH2→(Cyt bL→Cyt bH)→Fe-S→Cytc1→Cytc

（2）质子泵出：每传递 2e 将 4H +从内膜基质侧泵到胞浆侧，通过 Q 循环实现

结构：（1）复合体 III：含有细胞色素 b、c1 和一种可移动铁硫蛋白

（2）泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集 H 穿梭传递到复合体Ⅲ

（3）Cyt c 是呼吸链唯一水溶性球状 pr，与内膜结合疏松，不包含在复合体

（4）从 Cytc1 获得电子传递到复合体Ⅳ

4、复合体Ⅳ：细胞色素 c 氧化酶

作用：（1）CuA、血红素 a3–CuB(Fe-Cu)形成活性双核中心，将电子从 Cytc 传给O2生成 H2O

Cyt c→CuA→Cyt a→Cyt a3–CuB→O2

（2）质子泵出：每传递 2e 将 2H +从内膜基质侧泵到胞浆侧

氧化电位水应用前景

泡浴泡足：

三氧果汁、三氧奶制作、氧化中药、氢气、氧化菜汤、泡足水、泡浴水等