0 前言
隨著人民生活水平的提高,健康已逐漸成為提高生活質(zhì)量的主要方面。SARS、禽流感等傳染性疾病的流行,給國人敲響了警鐘,控制和消除病菌的傳播成為各個領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。開發(fā)抗菌涂料對于促進(jìn)公共衛(wèi)生水平和提高國民健康水平具有重要意義中國涂料在線coatingol.com。江蘇晨光涂料有限公司積極參加了中國建筑材料科學(xué)研究總院負(fù)責(zé)起草、歸口于全國涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的《抗菌涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作,并結(jié)合企業(yè)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出了若干修改意見。該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已于2007 年1 月5 日通過審查。本文根據(jù)最新的《抗菌涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),針對我國中小型涂料企業(yè)的實(shí)際情況,介紹一種抗菌涂料抗菌性能檢測的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作方法并進(jìn)行了討論。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)原料及儀器
1.1.1 材料
實(shí)驗(yàn)菌種:金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC6538、大腸埃希氏菌(Escherichia coli)ATCC25922,江蘇省衛(wèi)生防疫站。納米抗菌內(nèi)墻乳膠漆、抗菌防霉抗藻防腐多功能納米環(huán)保涂料、納米銀抗菌內(nèi)墻涂料、納米復(fù)合多功能內(nèi)墻涂料、納米抗菌紫外光固化漆、納米抗菌水性木器漆,均為江蘇晨光涂料有限公司產(chǎn)品。PBS 磷酸鹽緩沖液(0.03 mol/L,pH=7.2~7.4)、
無菌檢驗(yàn)用洗脫液、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,MH 瓊脂培養(yǎng)基。
1.1.2 儀器設(shè)備
刻度吸管、毛細(xì)吸管、數(shù)字連續(xù)可調(diào)式移液器(簡稱移液槍,10~1 000 μL)、滅菌平皿、滅菌試管、滅菌移液管、接種環(huán)、酒精燈,微量加樣器(1 μL)、聚乙烯薄膜(40±2)mm×(40±2)mm,厚度0.05~0.10 mm。離心機(jī)、電動混合器、恒溫培養(yǎng)箱(37±1)℃、冷藏箱(0~5)℃、超凈工作臺、生物光學(xué)顯微鏡、壓力蒸汽滅菌器、電熱干燥箱。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 菌種保藏與活化
將菌種接種于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基斜面上,在(37±1)℃下培養(yǎng)24 h 后,在(0~5)℃下保藏(不得超過1 個月),作為斜面保藏菌。將斜面保藏菌轉(zhuǎn)接到平板營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上,在(37±1)℃下培養(yǎng)24 h。試驗(yàn)時應(yīng)采用3-14 代內(nèi)轉(zhuǎn)接的新鮮細(xì)菌培養(yǎng)物。
1.2.2 菌懸液制備
用接種環(huán)從轉(zhuǎn)接培養(yǎng)基上取少量(刮1~2 環(huán))新鮮細(xì)菌,加入磷酸鹽緩沖液(PBS)中,并依次做10 倍遞增稀釋液,選擇菌液濃度為(5.0~10.0)×105 cfu/mL 的稀釋液作為試驗(yàn)用菌液,按GB/T
4789.2 規(guī)定的方法操作。
1.2.3 涂料樣板制備
涂料樣板制備按GB/T 1756 進(jìn)行,施涂和干燥方法照實(shí)際使用的厚度和方法。試驗(yàn)樣板大小為50 mm×50 mm,可選涂料實(shí)際使用的底材(例如金屬板和塑料板),底材不耐水或有吸濕性時可使用玻璃板。涂刷好的樣板需在試驗(yàn)前進(jìn)行消毒。
1.2.4 試驗(yàn)步驟
分別取0.2 mL 試驗(yàn)用菌液滴加在陰性空白樣板(編號O)、無抗菌成分的涂料空白對照樣品(編號A)和抗菌涂料樣品(編號B)上,每個樣品至少做5 個平行實(shí)驗(yàn)。用滅菌鑷子夾起滅菌覆蓋膜分別覆蓋在樣品O、A、B 上,要鋪平,使菌液均勻接觸樣品,置于滅菌平皿中,在相對濕度大于90%,溫度(36±1)℃的恒溫箱中培養(yǎng)24 h。將培養(yǎng)24 h后的樣品O、A、B及其覆蓋膜取出,分別放入已滅菌的100 mL燒杯中,并分別加入50 mLPBS 溶液,反復(fù)沖洗各樣品及覆蓋膜(最好用鑷子夾起薄膜沖洗),充分搖勻后,得到稀釋度為100 的菌懸液;取1 mL 稀釋度為100 的菌懸液于滅菌試管中,用PBS 溶液進(jìn)行10 倍梯度稀釋,得到稀釋度10-1、10-2、10-3 的菌懸液。各取稀釋梯度為100、10-1、10-2、10-3 的菌懸液1 mL,接種于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(NA)中,在(37±1)℃下培養(yǎng)24~48 h 后活菌計數(shù),按GB/T 4789.2 規(guī)定的方法測定活菌數(shù)。
1.3 檢測結(jié)果計算和誤差分析
1.3.1 抗菌率的計算
將陰性對照樣品O、空白對照樣品A和抗菌涂料樣品B 培養(yǎng)24 h 后的實(shí)際回收活菌數(shù)值記為數(shù)值O、A 和B(cfu/片),按下式計算抗菌涂料的抗菌率:
抗菌率R(%)=100×(A-B)/ A
1.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析
樣品A 的5 個平行活菌數(shù)值要符合 [(最高對數(shù)值- 最低對數(shù)值)/ 平均活菌數(shù)值對數(shù)值]不大于0.3;樣品O 的實(shí)際回收活菌數(shù)值O 不小于1.0×105,且樣品A 的實(shí)際回收活菌數(shù)值A(chǔ) 不小于1.0×104,否則試驗(yàn)結(jié)果無效。在活菌計數(shù)中因技術(shù)和操作而引起的菌落數(shù)誤差率(平板間、稀釋度間)不宜超過10%,誤差率按以下公式計算。
(1)平板間(相同稀釋度下的平行樣板)誤差率計算公式:
2 結(jié)果與討論
按標(biāo)準(zhǔn)的抗菌檢測方法實(shí)驗(yàn)操作[1,2],需要在1.2.2 和1.2.4 步驟中進(jìn)行兩次10 倍梯度稀釋,以1.2.4 步驟為例,其具體操作方法為:先將試管按需要數(shù)量分組排列于試管架上,每管加入4.5 mL 稀釋液。各組由左向右,逐管標(biāo)上10-1、10-2、10-3……等;再將菌懸液樣本用電動混合器混合20 s(或在手掌上用力振敲80 次),隨即用洗耳球和吸管吸取0.5 mL 加至10-1 管內(nèi);將10-1 管用電動混合器混合20 s(或在手掌上用力振敲80 次),混勻,再吸取出0.5 mL 加入10-2 管內(nèi);依此類推,直至最后一管(每個樣品均有3 組對照,每個對照5 組平行,梯度稀釋至10-3 即需45 個試管),而且全部操作過程均需在嚴(yán)格無菌狀態(tài)下進(jìn)行。該操作過程繁瑣費(fèi)時,工作量大,對實(shí)驗(yàn)人員操作水平和熟練程度依賴性極高,直接影響檢測效率和結(jié)果的精度。
針對上述情況,在進(jìn)行梯度稀釋時,改為采用移液槍,如在1.2.4 步驟每次精確吸取50 μL,加入到裝有450 μL 稀釋液的1.5 mL 離心管中。由于移液槍只需一次性定容便可連續(xù)吸取相同體積,且離心管因體積小更易于振蕩均勻,故而簡化了操作,減輕了工作強(qiáng)度,降低了系統(tǒng)誤差。移液槍的吸管和離心管均為一次性用品,還減輕了實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備和后處理的工作量。此外,采用預(yù)制培養(yǎng)基平皿再進(jìn)行涂布平板活菌快速計數(shù)[3-5],可將活菌計數(shù)時間縮短到10~12 h,從而提高了樣品檢測速率。以江蘇晨光涂料有限公司生產(chǎn)的納米抗菌水性木器漆對大腸埃希氏菌ATCC25922 為例,經(jīng)改進(jìn)后的方法與原方法的檢測結(jié)果對比見表1。
表1 納米抗菌水性木器漆不同抗菌率
注:1、包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、器材滅菌、無菌操作和器材清洗在內(nèi)的整個操作過程所需時間。
2、指實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果平均值與廣東省微生物分析檢測中心檢測結(jié)果的差值。
在表1 中,分別采用了3 組熟練人員(指經(jīng)過專業(yè)部門培訓(xùn)或有相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ),并有12 個月以上的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn))和非熟練人員(無任何專業(yè)背景和基礎(chǔ),僅進(jìn)行了3 周的臨時培訓(xùn))對同一批樣品進(jìn)行對比測試。由于采用移液槍和離心管進(jìn)行菌液的梯度稀釋,簡化了實(shí)驗(yàn)操作,縮短了實(shí)驗(yàn)時間,還有效降低了平板間和稀釋度間誤差率,使非熟練人員的測試結(jié)果也達(dá)到了實(shí)驗(yàn)誤差要求,從而減少了檢測結(jié)果對人員操作的依賴性。采用改進(jìn)方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是降低了實(shí)驗(yàn)過程中的雜菌污染率。在表1 中,改進(jìn)方法的稀釋度間誤差率明顯高于平板間誤差率,而傳統(tǒng)方法的結(jié)果正好相反。這是因?yàn)槠桨彘g誤差率對人員操作更敏感,而移液槍的吸管和離心管均為有機(jī)塑料制品,相對于傳統(tǒng)方法中使用的無機(jī)玻璃吸管和試管,其對菌體的吸附性較強(qiáng),增大了倍率稀釋過程的系統(tǒng)誤差。
為進(jìn)一步提高操作效率,減少梯度稀釋的工作強(qiáng)度,采用移液槍和微量加樣器配合進(jìn)行了1∶10、1∶100 和1∶1 000 倍梯度稀釋比的試驗(yàn)對比。如圖1 所示,通過6 種不同抗菌涂料樣品分別做3 種不同稀釋梯度比的抗菌檢測,發(fā)現(xiàn)隨著稀釋梯度比的增加,實(shí)驗(yàn)平均誤差增大,特別是按1∶1 000 倍梯度比稀釋檢測時誤差明顯增大,其稀釋度間誤差率超過10%。在該稀釋倍率下,需用微量加樣器吸取1.0 μL 菌液加入到盛有999 μL 稀釋液的離心管中,吸取的菌液體積過低,取樣均勻性差,造成取樣的相對誤差被放大,而導(dǎo)致系統(tǒng)誤差增大。因此檢測
實(shí)用的稀釋梯度倍率不宜超過100。
影響檢測結(jié)果精度的另一個關(guān)鍵操作步驟是1.2.4 步驟中滴加菌液至樣板上再覆膜。滴加的菌液中活菌數(shù)應(yīng)在1.0×105~1.0×106cfu 之間,滴加的菌液體積應(yīng)在50~200 μL 之間,低于50 μL 時易造成菌液中的水分在培養(yǎng)過程中蒸發(fā)損失過大而導(dǎo)致陰性空白對照樣品的活菌數(shù)過低;超過200 μL 后易產(chǎn)生覆膜漂起脫落或菌液溢出覆膜邊緣的現(xiàn)象而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。樣板底材的選擇也需注意避免對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響,具有多孔結(jié)構(gòu)、有吸水吸濕能力或有強(qiáng)吸附力的底材會使樣板上的菌液洗脫不徹底,空白對照樣品的活菌數(shù)偏低;有些金屬底材易與菌液發(fā)生反應(yīng)或滲出金屬離子影響測試結(jié)果,故應(yīng)盡量選用惰性耐水的底材制備樣板。對江蘇晨光涂料有限公司的納米抗菌內(nèi)墻乳膠漆、抗菌防霉抗藻防腐多功能納米環(huán)保涂料、納米銀抗菌內(nèi)墻涂料、納米復(fù)合多功能內(nèi)墻涂料、納米抗菌紫外光固化漆和納米抗菌水性木器漆等6 種抗菌涂料分別用傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方法進(jìn)行檢測,其結(jié)果與廣東微生物分析檢測中心的權(quán)威檢測結(jié)果的對比見表2。其中改進(jìn)方法的結(jié)果更接近于廣東
微生物分析檢測中心的結(jié)果,這表明該檢測方法精度可靠。
菌液中的水分在培養(yǎng)過程中蒸發(fā)損失過大而導(dǎo)致陰性空白對照樣品的活菌數(shù)過低;超過200 μL 后易產(chǎn)生覆膜漂起脫落或菌液溢出覆膜邊緣的現(xiàn)象而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。樣板底材的選擇也需注意避免對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響,具有多孔結(jié)構(gòu)、有吸水吸濕能力或有強(qiáng)吸附力的底材會使樣板上的菌液洗脫不徹底,空白對照樣品的活菌數(shù)偏低;有些金屬底材易與菌液發(fā)生反應(yīng)或滲出金屬離子影響測試結(jié)果,故應(yīng)盡量選用惰性耐水的底材制備樣板。對江蘇晨光涂料有限公司的納米抗菌內(nèi)墻乳膠漆、抗菌防霉抗藻防腐多功能納米環(huán)保涂料、納米銀抗菌內(nèi)墻涂料、納米復(fù)合多功能內(nèi)墻涂料、納米抗菌紫外光固化漆和納米抗菌水性木器漆等6 種抗菌涂料分別用傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方法進(jìn)行檢測,其結(jié)果與廣東微生物分析檢測中心的權(quán)威檢測結(jié)果的對比見表2。其中改進(jìn)方法的結(jié)果更接近于廣
東微生物分析檢測中心的結(jié)果,這表明該檢測方法精度可靠。
3 結(jié)語
根據(jù)《抗菌涂料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),參考《消毒技術(shù)規(guī)范》(2002 版)、《QB/T 2591—2003 抗菌塑料——抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》和《JC/T 897—2002抗菌陶瓷制品抗菌性能》中的抗菌性能檢測方法,結(jié)合中小型涂料企業(yè)的實(shí)際和要求,以抗細(xì)菌性能檢測為例,介紹了一種抗菌涂料的抗菌性能檢測方法。通過改進(jìn)操作方法,在保障檢測結(jié)果精度的前提下,不僅提高了檢測效率,還降低了測試結(jié)果對人員操作水平和熟練程度的依賴性。采用該抗菌性能檢測方法,全套硬件設(shè)備投資可控制在10 萬元以內(nèi),配備檢測人員1~2 人,經(jīng)2~3 周培訓(xùn)上崗,即可滿足企業(yè)常規(guī)產(chǎn)品性能檢測要求,非常適合于國內(nèi)廣大中小型涂料企業(yè)。