涂料微生物污染與防腐劑使用情況關系的探討

陶宏兵，　杜家賢，　黃小茉，　邱曉穎，　施慶珊

1. 廣東省微生物研究所、省部共建華南應用微生物國家重點實驗室、廣東省菌種保藏與應用重點實驗室，廣東 廣州 510070；2. 廣東迪美生物技術有限公司，廣東 廣州 510663

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涂料微生物污染與防腐劑使用情況關系的探討

陶宏兵1,2，杜家賢2，黃小茉1,2，邱曉穎2，施慶珊1*

1. 廣東省微生物研究所、省部共建華南應用微生物國家重點實驗室、廣東省菌種保藏與應用重點實驗室，廣東 廣州 510070；2. 廣東迪美生物技術有限公司，廣東 廣州 510663

為了解涂料的微生物污染與防腐劑使用情況之間的關系，按照ISO 9252-1989(E)檢測207件市售涂料微生物指標，利用高效液相色譜檢測有微生物檢出涂料和40件無微生物檢出涂料的防腐劑使用情況。結果發現有12件涂料微生物超標；異噻唑啉酮類防腐劑是本實驗檢出使用最多的防腐劑；微生物超標涂料防腐劑含量比正常低或者未檢測到，種類單一。涂料的防腐劑使用情況與微生物污染程度有著密切的聯系，建議建立和完善涂料限用防腐劑標準，指導涂料企業安全生產和質量監督。

涂料； 微生物； 防腐劑； 高效液相色譜法

涂料是由顏料、粘合劑和多種化學助劑在水或溶劑中混合分散而成的均勻混合體，其成膜物質包含了大量纖維素等有機物和高分子材料，為微生物生長提供了充足的營養[1]。據報道，涂料中常見的腐敗微生物為芽孢桿菌和假單胞菌等[2,3]。添加防腐劑不僅能讓涂料在儲藏過程中保質，還能有效幫助涂層抵御環境中霉菌和藻類的侵蝕，但是會增加產品成本并對環境造成污染，因此涂料中防腐劑的使用種類和添加量需要嚴格控制[4]。研究市售涂料中防腐劑的使用情況與微生物污染之間的關系，對指導企業開展微生物防控，同時對涂料限用防腐劑標準的建立和完善具有重要意義。

1　材料與方法

1.1樣品來源和種類

本實驗抽檢了廣州、佛山、中山、東莞多個涂料廠家市售樣品。

1.2儀器與試劑

微生物檢測：生化培養箱(SHP-250)，超凈工作臺(HDL APPARATUS)、平板計數培養基(PCA)、沙氏瓊脂培養基(SDA)，由廣東環凱生物技術有限公司提供。

防腐劑檢測：Agilent1260高效液相色譜儀具二極管陣列檢測器(Agilent公司)、電子天平(METTLER)，甲醇為色譜純、磷酸二氫鈉為分析純，由Merck公司提供。

1.3檢測方法

1.3.1微生物檢測

按照ISO 9252-1989(E)[5]合成乳膠微生物的檢驗方法。稱取樣品10 g，用0.85%的生理鹽水進行稀釋，稀釋梯度10-1～10-7梯度，取不同稀釋度稀釋液1 mL加入滅菌平皿，用PCA培養基37 ℃培養3 d，SDA培養基30 ℃培養5 d，做平行對照，檢測涂料中微生物。

1.3.2防腐劑檢測

以甲醇提取涂料中甲基氯異噻唑啉酮(CMIT)、甲基異噻唑啉酮(MIT)、布羅波爾(BP)、1,2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)5種涂料中常用防腐劑，用高效液相色譜儀進行分析。

1.3.2.1防腐劑標準儲備液

準確稱取適量防腐劑標品，分別置于50 mL燒杯中，加適量甲醇溶解，移入100 mL容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，混勻。

1.3.2.2樣品預處理

準確稱取0.50 g樣品于具塞比色管中，經渦旋混合器混勻后，超聲提取20 min，離心。經0.45 μm濾膜過濾，濾液作為待測樣液。

1.3.2.3色譜參考條件

色譜柱Aglient TC-C18柱(250 mm*4.6 mm，10 μm；流動相：25 mmol/L 磷酸二氫鈉-甲醇(60︰40 V/V)，并用磷酸調pH至4.0；流速1.0 mL/min，柱溫：30 ℃；檢測器：二極管陣列檢測器。MIT和CMIT在280 nm檢測，BIT、BP、DBNPA在220 nm處檢測。

2　結果與討論

2.1微生物檢測結果

本實驗檢測了207件涂料樣品，其中有8個品牌12件樣品檢出微生物超標。檢出微生物主要為細菌。根據ISO 9252:1989(E)，5件判定為重度污染(微生物總數>105)，6件為中度污染(微生物總數>104)，1件為輕微污染(微生物總數>103)，結果見表1。

涂料在生產和貯存過程中主要受到細菌污染，會出現黏度下降、脹桶、發臭、沉淀等現象[6]。本次實驗的12件微生物超標樣品，從外觀來看與正常樣品沒有明顯區別，但由于已經被微生物污染，涂料的完整性遭到破壞，施工后漆膜的美觀性和持久性會受到影響，損害消費者利益。

表1　涂料中微生物總數和防腐劑檢測結果

2.2防腐劑檢測結果

涂料行業目前使用最廣泛的防腐劑是MIT/CMIT，統稱為卡松，其它還有BIT、BP、DBNPA等[7]。利用高效液相色譜法，檢測上述12件有微生物檢出和40件無微生物檢出涂料的防腐劑使用情況，結果見表1和表2。12件有微生物檢出涂料中僅有3件檢測到含有防腐劑，有效含量均低于10 μg/g，種類也相對單一。40件無微生物污染的樣品中有18件僅檢測到卡松，8件檢測到含有卡松與BIT，5件檢測到含有卡松與BP，2件檢測到含有卡松與DA，6件檢測到含有MIT與BIT，1件檢測到含有MIT與BP。

有微生物檢出意味著產品的防腐體系失效，經檢測，其防腐劑有效成分含量較沒有微生物污染的樣品低或者未檢測到；沒有微生物檢出的樣品其防腐劑有效成分含量高于10 μg/g。盡管卡松在涂料中單獨作為防腐劑也能起到安全的防腐作用，但由于涂料易受到假單胞菌污染，而卡松對假單胞菌作用差，易形成抗藥性導致防腐失敗[8]，還需配合其它防腐劑才能達到最佳效果。涂料的微生物污染與防腐劑使用種類和含量有著密切聯系。

表2　無微生物檢出涂料中防腐劑使用情況

3　結論

雖然不排除在有微生物檢出的樣品中在生產時已經添加了多種足量的防腐劑，但由于某些其它原因導致了微生物污染的可能性，如涂料的某些成分與防腐劑配伍性不好[9]，涂料原材料被能降解防腐劑的微生物污染等[10]。結合本實驗結果，當涂料中防腐劑有效成分含量高于10 μg/g，并多種防腐劑組合使用時可以達到更佳的防腐作用。

目前涂料行業尚缺乏統一的國家和行業標準對使用防腐劑的種類、用量、檢測方法加以限定。大型企業較多參照國家標準GB/T 21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性和抗菌效果》[11]和美國材料與實驗協會標準ASTM D 2574-2006《容器中乳膠漆耐微生物侵蝕的標準試驗方法》[12]。篩選合適的殺菌劑和確定使用量，亟需制訂相應標準，用以指導涂料企業安全高效使用防腐劑。

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[11]GB/T 21866-2008 抗菌涂料(漆膜)抗菌性和抗菌效果[S].

[12]ASTM D 2574-2006 Standard Test Method for Resistance of Emulsion Paints in the Container to Attack by Microorganisms[S].

Research on relationships between microbial contamination and preservatives used in coatings

TAO Hong-bing1,2, DU Jia-xian2, HUANG Xiao-mo1,2, QIU Xiao-ying2, SHI Qing-shan1

1.Guangdong Institute of Microbiology, State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China, Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application, Guangdong Open Laboratory of Applied Microbiology, Guangzhou, Guangdong, 510070, China; 2. Guangdong Demay Biological Technology Co.，Ltd，Guangzhou 510663，China

In order to research the relationships between the microbial contamination and preservatives-added coatings, 207 coating products from market sales were detected for the microbial contamination according to ISO 9252-9252 (E). HPLC was used to detect both the preservatives-added contaminated coatings and the preservatives-added but non-contaminated coatings. The results showed that there were 12 samples with excess total colony index and different thiazole moiety ketone was the most commonly used preservatives in detection. The types and contents of preservatives in contaminated coatings were less than of those of non-contaminated ones. The use of preservatives and microbial contamination in coatings were closely linked. In order to guide coating enterprise, it is recommended to establish and improve the standard of coating preservative addition for safety production and quality supervision.

coatings; microorganism; preservatives; high performance liquid chromatography

10.3969/j.issn.1001-6678.2016.04.008

廣東省科技計劃項目(2013B090600148,2013B050800023)，揭陽市產學研結合項目(201429)。

陶宏兵(1987～)，男，碩士。電話：020-87137649，E-mail：taohongbing1987@163.com。

施慶珊(1966～)，男，研究員。電話：020-87137652，E-mail：jigan@gdim.cn。