衛浴潔具產品的檢測及抗菌性能研究*

毛建偉 侯 杰,2 毛 頔 白佳威 于孟琦

(1 北京建筑材料檢驗研究院股份有限公司 北京 100000)

(2 筑信(河北雄安)檢驗檢測有限公司 河北 保定 071802)

目前市場上抗菌陶瓷產品主要分兩類:銀系抗菌陶瓷和光催化抗菌陶瓷。本文參考JIS Z 2801:2010抗菌產品.抗菌活性和效果的試驗規定的測試方法,選取銀系抗菌陶瓷產品進行抗菌性能檢測,依據測試結果,研究抗菌活性值和抗菌率兩種評價方法的優缺點。

1 國內外標準對抗菌陶瓷的抗菌性能檢測規定對比

國內外抗菌陶瓷產品的抗菌性能檢測標準較多,不同標準中的抗菌性能檢測項目,評價要求,評價方法存在差異。目前對陶瓷產品的抗菌性能檢測主要采用貼膜法,通過計算抗菌活性值或抗菌率,對產品的抗菌性能進行評價。具體情況如表1所示。

表1 國內外抗菌陶瓷產品的抗菌性能檢測標準規定的抗菌性能檢測項目、評價要求及接種量

表2 抗菌性能試驗有效條件驗證

國外標準JIS Z 2801:2010抗菌產品.抗菌活性和效果的試驗、ASTM E3031-2020Standard Practice for Determination of Antibacterial Activity on Ceramic Surfaces、ISO 17721-1-2021瓷磚表面抗菌活性的定量測定 試驗方法 含有抗菌劑的瓷磚表面和ISO 17721-2-2021瓷磚表面抗菌活性的定量測定

試驗方法 第2部分:含有光催化抗菌劑的瓷磚表面規定的陶瓷產品的抗菌性能檢測項目為抗菌活性值,是以對照樣品表面殘留活菌數量的對數值與測試樣品表面殘留活菌數量的對數值的差值,作為抗菌性能檢測結果。其中JIS Z 2801:2010抗菌產品.抗菌活性和效果的試驗規定:抗菌活性值為2.0以上的產品,具有抗菌效果。

國內標準JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能、GB/T 23763-2009光催化抗菌材料及制品 抗菌性能的評價、GB/T 30706-2014 可見光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能測試方法及評價和GB/T 21510-2008納米無機材料抗菌性能檢測方法》規定的抗菌陶瓷產品的抗菌性能檢測項目為抗菌率,是以對照樣品和測試樣品表面殘留活菌數量的差值除以對照樣品表面殘留活菌數量的百分比,作為抗菌性能檢測結果。JC/T 897-2014 抗菌陶瓷制品抗菌性能、GB/T 23763-2009光催化抗菌材料及制品 抗菌性能的評價和GB/T 30706-2014可見光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能測試方法及評價規定:抗菌率≥90%,具有抗菌作用;抗菌率≥99%,具有較強的抗菌作用。

2 抗菌陶瓷抗菌性能評價方法對比

國外標準使用抗菌活性值評價抗菌陶瓷的抗菌性能,優點是考慮到了微生物的生長分裂形式和生長波動因素,適合評價具有較強抗菌作用的產品。但是取對數值的評價方法,降低了數據的靈敏度,不利于評價抗菌活性值2以下產品的抗菌性能差異。

國內標準使用抗菌率評價抗菌陶瓷的抗菌性能,采用百分比的評價方法,可以更直觀的表達抗菌率在90%～99%的產品的抗菌性能差異。

3 試驗部分

3.1 實驗原理

抗菌陶瓷具有抑制細菌生長繁殖的能力,接種在抗菌陶瓷上的細菌經培養后,失去活性,存活在樣片上的細菌通過被洗脫并經培養,形成可計數的菌落。

3.2 實驗設計

醫用級聚乙烯(PE)制成的測試樣,準備6片,其中3片用于0接觸時間洗脫,測量活菌數。3片用于接觸24 h后,洗脫,測量活菌數。銀系抗菌測試樣1、2、3、4,每組準備3片,用于測量接種24 h后活菌數。

3.3 試驗細菌

大腸埃希氏菌CICC10389。

3.4 試驗步驟

3.4.1 測試樣制備

測試樣尺寸為(50±2)mm×(50±2)mm,厚度不超過10 mm。覆蓋薄膜尺寸為40 mm×40 mm

3.4.2 測試樣接種

測試樣的外表面作為測試表面。將測試樣(見3.1.3.2)分別放入無菌的培養皿中,測試面朝上。用移液管吸取0.4 m L 濃度為2.5×105～10×105cfu/ml的接種液,滴到每個測試樣表面。并用40 mm×40 mm 薄膜蓋于接種好的菌液上,向下輕輕按壓薄膜使菌液向四周擴散,確保菌液不要從薄膜邊緣溢出。在測試樣接種完并蓋上薄膜后,蓋上培養皿蓋。

3.4.3 測試樣培養

接種測試樣的培養皿,在(35±1)℃、相對濕度不小于90%的條件下培養(24±1)h。

3.4.4 測試樣的活菌洗脫、計數

(1)沖洗。在培養皿中加入10 m L 的SCDLP(卵磷脂吐溫大豆酪蛋白培養液)培養液,對測試樣進行充分沖洗,即使用移液管吸取和釋放培養液,反復沖洗測試樣4次以上。

(2)計數。用磷酸鹽生理鹽水緩沖液對SCDLP回收液進行10倍梯度稀釋,以計算活菌。將試樣上的回收液及其10倍稀釋液各取1 m L,分別放入無菌培養皿中,每個稀釋度做2個培養皿。每個培養皿中注人15 m L平板計數瓊脂,輕輕攪拌以分散細菌。倒置培養皿,并于(35±1)℃,培養48 h。培養后,對培養皿中活菌數在30～300的菌落進行計數。

3.5 試驗有效的條件

(1)未經抗菌處理的接種試樣,0接觸時間回收的活菌數滿足公式(1)給出的條件:

式中:L最大——活菌數的最大對數值;

L最小——活菌數的最小對數值;

L平均——3個試樣的活菌數對數的平均值。

(2)“0”接觸時間空白對照的活菌平均值應為6.2×103～2.5×10cfu/cm2。

(3)未經抗菌處理的3個試樣,經24 h培養后的活菌數均不小于6.2×103cfu/cm2。

以上3個條件均得到滿足時,試驗才被認定為有效;反之,則試驗無效,應重新進行試驗。

3.6 評價方法

3.6.1 抗菌活性值評價法

3.6.1.1 活菌數測定(抗菌活性值)

活菌數以N 計,數值以cfu/mm2表示,按式(2)計算:

式中:C——菌落數,cfu;

D——稀釋倍數;

V——用于洗脫的SCDLP 培養液的體積的數值,m L;

A——覆蓋膜的表面積,cm2。3.6.1.2 抗菌活性值的計算抗菌活性值以R 計,按式(3)計算:

式中:R——抗菌活性值;

U0——未經抗菌處理試樣接種后即時活菌數的對數平均值;

U t——未經抗菌處理試樣接種后24 h的活菌數的對數平均值;

A——經抗菌處理試樣接種后24 h的活菌數的對數平均值。

3.6.2 抗菌率的評價方法

3.6.2.1 活菌數測定(抗菌率)

活菌數以N 計,數值以cfu表示,按式(4)計算:

式中:C——菌落數(3 個培養皿的平均值)的數值,cfu;

D——稀釋倍數;

V——用于洗脫的SCDLP 培養液的體積的數值,m L。

對3個試樣的活菌數取算術平均值,保留兩位有效數字。

3.6.2.2 抗菌率的評價方法

抗菌率以R 計,按式(5)計算:

式中:R——抗菌率,數值取四位有效數字,%;

B——空白對照樣培養24 h后平均菌落計數的數值,cfu;

C——抗菌陶瓷試樣培養24 h后平均菌落計數的數值,cfu。

4 試驗結果及分析

4.1 試驗結果

4.1.1 試驗有效條件驗證

依據表3給出的數據,按3.6.1.1計算活菌數,再按照3.5的方法,做試驗有效的條件判定:

表3 抗菌性能檢測結果

未經抗菌處理試樣接種后即時測得的活菌數的對數值為0.009,小于0.2;

未經抗菌處理的試樣接種后即時測得的活菌數平均值為11.0×103cfu/cm2,處于6.2×103～2.5×104cfu/cm2;

3個未經抗菌處理試樣接種后培養24 h的活菌數分別是7.0×105cfu/cm2,6.1×105cfu/cm2,7.5×105cfu/cm2,均大于6.2×103cfu/cm2。

以上3個條件均得到滿足,判定該試驗有效。

4.1.2 檢測結果

表3為試驗后,每片試樣的菌落數。其中“0接觸時間空白對照的菌落數”和“24 h培養后空白對照的菌落數”用于4.1.1試驗有效條件驗證;“24 h培養后空白對照的菌落數”和“24 h培養后抗菌試樣的菌落數”用于4.2抗菌性能評價。

4.2 抗菌性能評價

4.2.1 使用抗菌活性值評價抗菌性能

4.2.1.1 活菌數測定

按照3.6.1規定的方法進行活菌數計算,試驗結果見表4。

表4 抗菌活性值評價法測定的活菌數

活菌數測定結果顯示:對照組接種后,培養24 h后的活菌數為6.9×105;抗菌試樣1、2、3、4接種后,培養24 h后的活菌數分別為5.9×104,4.7×104,5.2×103,6.8×102。抗菌試樣的活菌數與對照組相比,存在數量級差異,所以抗菌試樣均具有抗菌作用;其中試樣3、試樣4與試樣1、試樣2相比,存在數量級差異,試樣3,試樣4抗菌作用更強。試樣4與試樣3相比也存在數量級的差異,試樣4的抗菌性能最強。

4.2.1.2 抗菌活性值計算

按照3.6.1規定的方法,進行抗菌活性值計算,試驗結果見表5。

表5 抗菌活性值評價法測定的活菌數

計算抗菌活性值:抗菌試樣1～4的抗菌活性值分別為1.06,1.17,2.12,3.01。抗菌活性值法能夠清晰的表示試樣3,試樣4抗菌性能差異,他們之間的差值達到0.89,具有明顯的差異。試樣1和2用抗菌活性值表示時,他們之間的差值只有0.11,差異不明顯。

4.2.2 使用抗菌率評價抗菌性能

4.2.2.1 活菌數測定

按照3.6.2規定的方法,進行活菌數計算,試驗結果見表6。

表6 抗菌率評價法測定的活菌數

活菌數測定結果顯示:對照組接種后,培養24 h后的平均菌落數為1.10×107;抗菌試樣1～試樣4接種后,培養24 h 后的活菌數分別為9.5×105,7.5×105,8.3×104,1.08×104。抗菌試樣的活菌數與對照組相比,存在明顯的數量級差異;試樣3和4試樣1和2相比,存在數量級差異,試樣3和4抗菌作用更強。

4.2.2.2 抗菌率計算

按照3.6.2規定的方法,進行活菌數計算,試驗結果見表7。

表7 抗菌率計算結果

計算抗菌率:抗菌試樣1～4的抗菌率分別為91.36%,93.18%,99.25%,99.90%。抗菌率法能夠清晰的表示試樣1和2抗菌性能差異,他們之間的差值達到1.82%,具有明顯的差異;試樣3和4用抗菌率表示時,他們之間的差值只有0.65%,差異不明顯。

4.2.3 抗菌性能評價方法的分析

抗菌試樣1和2計算抗菌活性值分別為1.06,1.17,差值只有0.11;計算抗菌率分別為91.36%,93.18%,差值達到1.82%。對于具有抗菌作用,但不是很強的產品,更適合用抗菌率表達差異。

抗菌試樣3和4計算抗菌活性值分別為2.12,3.01,差值達到0.89;計算抗菌率分別為99.25%,99.90%,差值只有0.65%。對于具有較強抗菌作用的產品更適合用抗菌活性值表達差異。

綜上所述,筆者通過對銀系抗菌陶瓷片的抗菌性能檢測分析,分別用抗菌活性值和抗菌率對產品抗菌性能進行評價。抗菌活性值是采用取對數值的數據處理方式,進行抗菌性能評價。優點是考慮到了微生物的生長分裂形式和生長波動因素;缺點是取對數值的評價方法會將數據的范圍壓縮到一個較小的區間內,降低了數據的靈敏度。因此,抗菌活性值適合評價具有較強抗菌作用(即抗菌率達到99%以上)產品的抗菌性能差異;在評價具有抗菌作用,但不是很強(即抗菌率在90%～99%)的產品時,不如抗菌率直觀。抗菌率是采用百分比數據處理方式,進行抗菌性能評價。在評價具有較強抗菌作用(即抗菌率達到99%以上)產品時,差異不明顯;適合對具有抗菌作用,但不是很強(即抗菌率在90%～99%)產品進行抗菌性能評價。