有機抗菌劑在空氣凈化器水槽中的抗菌效果研究

摘 要：空氣凈化器在長時間運行之后水槽中會產生大量的黑褐色絮狀物污染物，影響觀感和加濕水潔凈質量。本研究分析了絮狀物污染物成分和產生原因，研究了兩種高分子有機抗菌劑在空氣凈化器加濕水槽中的抗菌效果，并與目前常用的Ag+無機抗菌劑進行對比，結果顯示兩種有機抗菌劑表現出更為優越的抗菌效果。

關鍵詞：有機抗菌劑；空氣凈化器 ；抗菌防霉

1.引言：

在大氣污染日益嚴重的今天，空氣凈化器為人們提供潔凈、健康的室內空氣而廣受歡迎。空氣凈化器具備除塵、除菌、加濕等一系列的功能。但是在提供高品質的空氣的同時，微生物會在機器內部聚集。空氣中的灰塵含有微生物生長所需的碳氮源，加上機器本身加濕功能提供的水份，這為微生物的生長提供了絕佳的生長環境。有害微生物的大量繁殖，不僅影響凈化器的功能，甚至還會提高空氣被有害微生物污染的風險。

為了解決這一問題，必須采取一系列的抗菌防霉措施，如：添加抗菌劑、紫外殺菌等。添加抗菌劑由于其抗菌效果明顯、使用方便、壽命長等優點而被廣泛應用。但是目前市面上的凈化器即使在加有抗菌母粒的情況下，長期運行后，其水槽中仍會有大量的絮狀污染物產生。本研究選取國內與國外兩家凈化器產品，選用已經在凈化器產品中應用的無機抗菌劑和有效成分為OBPA（10，10-氧代雙吩惡吡）[5]和DCOIT（二氯辛基異噻唑啉酮）兩種有機抗菌劑為研究對象。其中有機抗菌劑具有殺菌速度快， 抗菌效能高， 加工方便等優異性能。為了分析凈化器水槽中絮狀物的成份，以及為何產品之間絮狀物產生量會存在多少的差異，我們進行了以下研究，并試圖尋找一種可以防治該絮狀物產生的方法。

2.實驗材料與方法

2.1 實驗材料

2.1.1 實驗儀器與試劑

原子吸收光譜儀、馬福爐、離心機、超凈工作臺、生化培養箱、高壓蒸汽滅菌鍋等。營養瓊脂、PDA固體培養基等。

2.1.2 實驗菌種

大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉菌種均來自于廣東省微生物研究所。

2.1.3 抗菌母粒

抗菌母粒為六種（圖1），分別有已用于凈化器中的四種無機抗菌母粒，分別標號為無機WJ1、WJ2、WJ3、WJ4，有機抗菌母粒兩種，分別編號為YJ1和YJ2。

2.2 實驗方法

2.2.1 菌種鑒定

水槽中的絮狀物取樣送廣東省微生物研究所進行菌種鑒定。

2.2.3 抗菌母粒殺菌率測定

首先是菌種活化；其次分別稱取抗菌母粒，用單層紗布包好，置于水槽中用水沖洗。并在沖洗的第5天、第10天、第15天、第20天分別取樣進行殺菌率測定。殺菌率測定采用平板菌落計數法，每個樣品做兩個平行，分別用于大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率測定。

2.2.4 抗菌母粒防霉效果評價

制備黑曲霉孢子懸液，4℃冰箱保存備用。分別稱取抗菌母粒，加入到含有無菌生理鹽水的試管中，常溫放置24h。然后分別往試管中加入黑曲霉孢子懸液，混勻。吸取混勻后的溶液，均勻涂布于PDA固體培養基平板上，28℃條件下培養2～3天，觀察霉菌生長情況。

2.2.5 抗菌母粒抑菌圈實驗

取大腸桿菌與金黃色葡萄球菌菌懸液，按1：1比例混勻。配制營養瓊脂，121℃高壓蒸汽滅菌。滅菌后待培養基室溫冷卻至40～50℃左右，加混勻后的菌懸液，然后搖勻倒平板。分別取一粒抗菌母粒放置于配好的平板上，37℃過夜培養后測定抑菌圈大小。

3.結果與分析

3.1 絮狀物菌種鑒定

空氣凈化器水槽中的絮狀污染物，送往廣東省微生物研究所進行菌種鑒定。鑒定的結果顯示，該絮狀污染物所含有的微生物有木糖氧化產堿菌、少動鞘氨醇單孢菌、嗜麥芽糖寡養單孢菌、熱深藍紫鏈霉菌太原亞種和黑曲霉。

3.2 無機抗菌劑殺菌率及防霉效果

四種無機抗菌劑殺菌率如圖2和圖3所示，可以看出除WJ1樣品外，其他樣品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率在沖水20天內均能維持在100%左右，但是WJ1樣品在第10天后其殺菌率就開始明顯下降，并在20天的時候已經沒有殺菌作用。說明WJ2、WJ3、WJ4抗菌母粒對細菌的殺菌效果較好，且其長效性也較優。但是WJ1雖然具有較好的殺菌效果，但是其長效性表現很差，隨著使用時間的延長，其殺菌效果會很明顯的下降，并最終失效。

國標GB/T 24128-2009 塑料防霉性能試驗方法[3]中擬定了一個防霉性能評級標準，見表1。對于防霉制品而言，在PDA平板上培養了后，只有防霉等級在0和1級時才能算具有防霉功能。而WJ1、WJ2、WJ3、WJ4四個樣品的培養基平板，在培養后，整個平板上都長滿了黑曲霉，霉菌生長面積就遠超過60%，說明這四種抗菌母粒的防霉效果都較差。結果說明四種抗菌母粒雖然防霉效果都較差。

3.3 有機抗菌母粒殺菌防霉效果

為了有效的防治空氣凈化器中的絮狀污染，我們選擇兩種有機抗菌母粒來替代無機抗菌劑，并對他們的殺菌防霉效果進行評價。兩種有機抗菌母粒對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果如圖4和圖5所示。從圖中我們可以看出，兩種抗菌母粒在最初都具有較好的殺菌效果。但是隨著時間的延長，YJ1的殺菌效果會明顯降低，并最終達到無殺菌作用，而YJ2的對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率能夠一直維持在100%。說明YJ1和YJ2雖然都具有較強的殺菌效果，但是很明顯YJ2具有更加持久有效的殺菌能力，而YJ1的長效性則表現的相當糟糕。而YJ2的長霉面積則可以一直維持在10%以下，說明YJ2的防霉能力具有更好的長效性。

3.4抗菌母粒抑菌圈實驗

抑菌圈實驗的結果表2所示，本實驗只做了YJ1、YJ2、WJ1、WJ2、WJ3五個樣品的抑菌圈。從實驗的結果可以看出YJ1和YJ2具有很明顯的抑菌圈產生，而這兩種抗菌母粒均為有機型抗菌母粒，其他三種均為無機型抗菌母粒。結果說明有機型抗菌母粒具有比無機型抗菌母粒更為優秀的抑菌效果。

4.討論

自然界中微生物的種類非常的多，但是對人有害的微生物主要集中在細菌和霉菌兩大類。空氣凈化器在處理微生物的過程中，大量的微生物在機器內部聚集，加上灰塵及水槽等為微生物的生長提供絕佳的生長條件，所以微生物很容易滋生。由于微生物的大量生長，凈化器在長期運行后會產生絮狀物。菌種鑒定結果顯示絮狀物中有細菌也有霉菌。但是細菌在水槽中大量生長是分散的，所以不會形成絮狀物，只是會使水槽中的水變渾濁。霉菌是以菌絲和孢子的方式進行生長繁殖，所以當霉菌在水槽中大量生長時會產生大量的菌絲，并且聚團形成絮狀物。霉菌的最適生長溫度在28℃左右，而這個溫度與凈化器運行的溫度相近，這就為霉菌的生長提供了更為有利的生長條件。經過上述分析，我們推測凈化器水槽中的絮狀污染物主要是霉菌。

微生物的防治包括抗菌和防霉兩個方面。目前市面上的凈化器產品主要采用無機抗菌劑來進行抗菌和防霉。無機抗菌劑的主要有效成分為金屬離子，如Ag+、Cu2+、Zn2+等。Ag+由于其顯著優于其他金屬離子的抗菌特性而運用的最為廣泛。從實驗的結果也可以看出，WJ2、WJ3、WJ4三個銀系抗菌母粒均表現出優異且長效的殺菌能力。

但是從防霉實驗的結果來看，WJ1、WJ2、WJ3、WJ4四種銀系抗菌劑的防霉效果卻非常的不理想。霉菌屬于真菌，在細胞結構上真菌會比細菌多一層細胞壁。銀離子要達到防霉效果，必須穿過細胞壁和細胞膜兩層結構才能進入到霉菌體內發揮殺菌作用。真菌細胞壁的主要成分為幾丁質（甲殼素），這是一種結構非常致密的成份，會嚴重阻礙銀離子的穿透。因此由于細胞壁的影響，會使得銀離子對霉菌的殺菌抑菌效果大大降低。

為了更好的解決凈化器防霉問題，我們選擇有機抗菌母粒YJ1和YJ2來進行研究。YJ1和YJ2的有效成分為OBPA（10，10-氧代雙吩惡吡）[5]和DCOIT（二氯辛基異噻唑啉酮）[6]。這兩種有機抗菌劑的抗菌機理為帶有正電荷的有機分子鏈與細菌和霉菌的細胞膜表面陰離子結合或

與巰基反應，從而破壞微生物細胞膜和細胞壁的組成，使其細胞內物質如：K+、DNA、RNA等泄露，最終導致菌體死亡，從而起到抑菌、殺菌作用。它們與銀離子殺菌最大的區別在于它們不是穿透細胞膜，而是直接破壞細胞膜和細胞壁。有機抗菌劑對UDP-乙酰葡萄糖胺轉化酶起抑制作用，UDP-乙酰葡萄糖胺是幾丁質合成的前體。這就導致待聚合的乙酰葡萄糖胺不能形成幾丁質，細胞壁的形成受到破壞。所以有機抗菌劑會有比無機抗菌劑更為優越的防霉效果。從實驗的結果來看，YJ1雖然最初也有較強的殺菌防霉效果，但是在沖水之后其殺菌防霉效果大大降低，不適合在產品中應用。而YJ2則表現出長效而優異的殺菌防霉效果，所以可以考慮作為凈化器水槽中抗菌防霉的方案。

5.結論

通過實驗結果分析發現凈化器水槽中的絮狀污染物主要為霉菌生長引起。目前市面上的凈化器產品主要以無機抗菌劑為主。無機抗菌母粒具有較優的殺菌效果，但是其防霉能力較差，達不到防霉要求。有機抗菌劑YJ2同時具備優秀的長效殺菌及防霉能力，可以考慮作為解決空氣凈化器水槽中絮狀污染物的方案。

參考文獻：

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[3] GB/T 24128-2009 塑料防霉性能試驗方法

[4] 胡永清. TiO2和Ag/ZnO抗菌材料的制備及性能研究：〔碩士論文〕.上海：復旦大學，2011.

[5] Paul Andrewes， William R. Cullen， Changqing Wang， Elena Polishchuk， Tina Liao. Interaction of Scopulariopsis brevicaulis， and other microorganisms， with 10，10-oxybisphenoxarsine（OBPA）. Applied Organometallic Chemistry， 2000， （14）： 364-370.

[6] 李薇，張華集，余萍，張雯，邱凡珠. 抗菌劑DCOIT及其改性發泡EVA的性能研究. 塑料助劑，2008，（3）：26-30.

作者簡介：李一然（1987.8-），主要研究方向：高分子材料的應用。