卫浴洁具产品的检测及抗菌性能研究

卫浴洁具产品的检测及抗菌性能研究
*
毛建伟1 侯 杰1,2
毛 頔1 白佳威1 于孟琦1
(1北京建筑材料检验研究院股份有限公司 北京 100000
)(2筑信(河北雄安)检验检测有限公司 河北保定 071802
)摘 要 近年来,新冠疫情使公众感受到致病微生物对人类健康构成的巨大威胁㊂随着人们健康意识的提高,抗菌技术被广泛应用于卫浴洁具产品中,具有抗菌功能的产品受到消费者的广泛关注㊂笔者以陶瓷产品的抗菌性能为研究对象,
对比国内外抗菌陶瓷产品的抗菌性能检测标准,分析抗菌性能评价要求㊁检测方法和评价方法的差异,对抗菌性能测试方法及评价要求进行研究㊂
关键词 卫浴洁具 抗菌性能 抗菌耐久性能
中图分类号:T Q 174.73 文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2023)11-0031-05
目前市场上抗菌陶瓷产品主要分两类:
银系抗菌陶瓷和光催化抗菌陶瓷㊂本文参考J I SZ2801:2010抗菌产品.抗菌活性和效果的试验规定的测试方法,选取银系抗菌陶瓷产品进行抗菌性能检测,依据测试结果,研究抗菌活性值和抗菌率两种评价方法的优缺点㊂
1 国内外标准对抗菌陶瓷的抗菌性能
检测规定对比
国内外抗菌陶瓷产品的抗菌性能检测标准较多,
不同标准中的抗菌性能检测项目,评价要求,评价方法存在差异㊂目前对陶瓷产品的抗菌性能检测主要采用贴膜法,通过计算抗菌活性值或抗菌率,对产品的抗菌性能进行评价㊂具体情况如表1所示㊂
国外标准J I SZ2801:2010抗菌产品.
抗菌活性和效果的试验㊁A S T M E 3031-2020S t a n d a r dP r a c t i c e
f o rD e t e r m i n a t i o n o f A n t i b a c t e r i a l A c t i v i t y o
n C e -r a m i c S u r f a c e s ㊁I S O17721-1-2021瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法含有抗菌剂的瓷砖表面和I S O 17721-2-2021瓷砖表面抗菌活性的定量测定
表1 国内外抗菌陶瓷产品的抗菌性能检测标准规定的抗菌性能检测项目㊁评价要求及接种量
序号标准
抗菌性能检测项目评价要求接种液浓度
(c f u /m L )
接种液体积(m L )1J C /T897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能[1
]
抗菌率
抗菌率ȡ90%1ˑ104~3ˑ10
4
0.302
G B /T23763-2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价
[2]
抗菌率
抗菌率ȡ90%
具有抗菌作用;抗菌率ȡ99%,具有较强的抗菌作用2.5ˑ105~10ˑ10
50.40
3
G B /T30706-2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价
[3]
抗菌率
抗菌率ȡ90%具有抗菌作用;抗菌率ȡ99%,
具有较强的抗菌作用5ˑ105~20ˑ1050.20
4G B /T21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法[4]
抗菌率-约10
5
0.2l ~0.505
J I SZ2801:2010抗菌产品.
抗菌活性和效果的试验
[5]
抗菌活性值
抗菌活性值ȡ2.0
2.5ˑ105~10ˑ10
5
0.40
*作者简介:毛建伟(1982-)
,硕士研究生,中级工程师;主要从事建材检测及有机合成㊁化学分析㊁医疗器械检验检测工作㊂
续表16A S TM E 3031-2020S t a n d a r dP r a c t i c e f o r D e -t e r m i n a t i o n o fA n t i b a c t e r i a l A c t i v i t y o n C e r a m i c S u r f a c e s [6
]
抗菌活性值
-1ˑ104~5ˑ10
4
0.107I S O17721-1-2021瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法含有抗菌剂的瓷砖表面
[7]
抗菌活性值
-6.7ˑ105~26ˑ10
50.158
I S O17721-2-2021瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法第2部分:含有光催化抗菌剂
的瓷砖表面[
8]
抗菌活性值
-6.7ˑ105~26ˑ10
5
0.15
试验方法第2部分:
含有光催化抗菌剂的瓷砖表面规定的陶瓷产品的抗菌性能检测项目为抗菌活性值,是以对照样品表面残留活菌数量的对数值与测试样品表面残留活菌数量的对数值的差值,作为抗菌性能检测结果㊂其中J I SZ2801:2010抗菌产品.抗菌活性和效果的试验规定:抗菌活性值为2.0以上的产品,具有抗菌效果㊂
国内标准J C /T897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能㊁G B /T23763-2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价㊁G B /T30706-2014可见光照射下光催
化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价和G B /T
21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法“规定的抗菌陶瓷产品的抗菌性能检测项目为抗菌率,是以对照样品和测试样品表面残留活菌数量的差值除以对照样品表面残留活菌数量的百分比,作为抗菌性能检测结果㊂J C /T897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能㊁G B /T23763-2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能
的评价和G B /T30706-2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价规定:抗菌率ȡ90%,具有抗菌作用;抗菌率ȡ99%,
具有较强的抗菌作用㊂
2 抗菌陶瓷抗菌性能评价方法对比
国外标准使用抗菌活性值评价抗菌陶瓷的抗菌性能,优点是考虑到了微生物的生长分裂形式和生长波动因素,适合评价具有较强抗菌作用的产品㊂但是取对数值的评价方法,降低了数据的灵敏度,不利于评价抗菌活性值2以下产品的抗菌性能差异㊂国内标准使用抗菌率评价抗菌陶瓷的抗菌性能,
采用百分比的评价方法,可以更直观的表达抗菌率在
90%~99%的产品的抗菌性能差异㊂
3 试验部分
3.1 实验原理
抗菌陶瓷具有抑制细菌生长繁殖的能力,接种在抗菌陶瓷上的细菌经培养后,失去活性,存活在样片上的细菌通过被洗脱并经培养,形成可计数的菌落㊂3.2 实验设计
医用级聚乙烯(P E )制成的测试样,准备6片,其中3片用于0接触时间洗脱,测量活菌数㊂3片用于接触24h 后,
洗脱,测量活菌数㊂银系抗菌测试样1㊁2㊁3㊁4,每组准备3片,用于测量接种24h 后活菌数㊂3.3 试验细菌大肠埃希氏菌C I C C 10389㊂
3.4 试验步骤3.
4.1 测试样制备
测试样尺寸为(50ʃ2)mmˑ(50ʃ2)mm ,厚度不超过10mm ㊂覆盖薄膜尺寸为40mmˑ40mm
3.4.2 测试样接种
测试样的外表面作为测试表面㊂将测试样(见3.1.3.2
)分别放入无菌的培养皿中,测试面朝上㊂用移液管吸取0.4m L 浓度为2.5ˑ105~10ˑ105
c f u /m l 的接种液,滴到每个测试样表面㊂并用40mmˑ40
mm 薄膜盖于接种好的菌液上,
向下轻轻按压薄膜使菌液向四周扩散,确保菌液不要从薄膜边缘溢出㊂在测试样接种完并盖上薄膜后,盖上培养皿盖㊂3.4.3 测试样培养
接种测试样的培养皿,在(35ʃ1)ħ㊁相对湿度不小于90%的条件下培养(24ʃ1
)h ㊂3.4.4 测试样的活菌洗脱㊁
计数(1)冲洗㊂在培养皿中加入10m L 的S C D L P (
卵磷脂吐温大豆酪蛋白培养液)培养液,对测试样进行充分冲洗,即使用移液管吸取和释放培养液,反复冲洗测试样4次以上㊂
(2)计数㊂用磷酸盐生理盐水缓冲液对S C D L P 回收液进行10倍梯度稀释,以计算活菌㊂将试样上的回收液及其10倍稀释液各取1m L ,分别放入无菌培养皿中,每个稀释度做2个培养皿㊂每个培养皿中注人15m L 平板计数琼脂,轻轻搅拌以分散细菌㊂倒置培养皿,并于(35ʃ1)ħ,培养48h ㊂培养后,
对培养皿中活菌数在30~300的菌落进行计数㊂
3.5 试验有效的条件
(1)未经抗菌处理的接种试样,0接触时间回收的活菌数满足公式(1)给出的条件:L 最大-L 最小
L 平均
ɤ0.2
(1
)式中:L 最大 活菌数的最大对数值;L 最小
活菌数的最小对数值;L 平均
3个试样的活菌数对数的平均值㊂(2) 0 接触时间空白对照的活菌平均值应为6.2
ˑ103~2.5ˑ10c
f u /c m 2㊂
(3)未经抗菌处理的3个试样,经24h 培养后的活菌数均不小于6.2ˑ103
c f u /c m 2㊂
以上3个条件均得到满足时,试验才被认定为有
效;反之,则试验无效,应重新进行试验㊂3.6 评价方法
3.6.1 抗菌活性值评价法
3.6.1.1 活菌数测定(
抗菌活性值)活菌数以N 计,数值以c f u /mm 2表示,按式(2)计算:
N =
C ˑ
D ˑV
A
(2
)式中:C 菌落数,c f u ;D
稀释倍数;V 用于洗脱的S C D L P 培养液的体积的数
值,m L ;
A 覆盖膜的表面积,c m 2
㊂
3.6.1.2 抗菌活性值的计算
抗菌活性值以R 计,按式(3
)计算:R =(U t -U 0)-(A t -U 0)=U t -A t
(3
)式中:R
抗菌活性值;U 0
未经抗菌处理试样接种后即时活菌数的对数平均值;
U t 未经抗菌处理试样接种后24h 的活菌数
的对数平均值;
A 经抗菌处理试样接种后24h 的活菌数的
对数平均值㊂
3.6.2 抗菌率的评价方法
3.6.2.1 活菌数测定(
抗菌率)活菌数以N 计,数值以c f u 表示,按式(4
)计算:N =C ˑD ˑV (4
)式中:C 菌落数(3个培养皿的平均值)
的数值,c f u
;D 稀释倍数;V 用于洗脱的S C D L P 培养液的体积的数
值,m L ㊂
对3个试样的活菌数取算术平均值,保留两位有
效数字㊂
3.6.2.2 抗菌率的评价方法
抗菌率以R 计,按式(5
)计算:R =B -C
B
ˑ100%
(5
)式中:R 抗菌率,数值取四位有效数字,%;
B 空白对照样培养24h 后平均菌落计数的
数值,c f u ;C 抗菌陶瓷试样培养24h 后平均菌落计数的数值,c f u
㊂4 试验结果及分析
4.1 试验结果
4.1.1 试验有效条件验证
表2 抗菌性能试验有效条件验证项目未经抗菌处理试样接种后即时测得的活菌数的对数值未经抗菌处理的试样接种后即时测得的活菌数平均值(c f u /c m 2)
每个未经抗菌处理试样接种后培
养24h 的活菌数(c f u /c m
2
)指标(L m a x -L m i n )/L m e a n ɤ0.26.2ˑ103~2.5ˑ10
4
ȡ6.2ˑ10
3
判定试验有效条件验证
0.009
11.0ˑ10
3
培养24h 后,3个空白对照样的活
菌数均ȡ6.2ˑ10
3
有效
依据表3给出的数据,按3.6.1.1计算活菌数,再按照3.5的方法,
做试验有效的条件判定:
未经抗菌处理试样接种后即时测得的活菌数的对数值为0.009,小于0.2;未经抗菌处理的试样接种后即时测得的活菌数平
均值为11.0ˑ103c f u /c m 2,处于6.2ˑ103~2.5ˑ10
4
c f u /c m 2;
3个未经抗菌处理试样接种后培养24h 的活菌数
分别是7.0ˑ105c f u /c m 2,6.1ˑ105c f u /c m 2,7.5ˑ10
5
c f u /c m 2,均大于6.2ˑ103
c f u /c m 2㊂以上3个条件均得到满足,判定该试验有效㊂
4.1.2 检测结果
表3 抗菌性能检测结果
序号
0接触时间空白对照的
菌落数
24h 培养后空白对照的菌落数
24h 培养后抗菌试样的菌落数
试样1
试样2
试样3
试样4
菌落数(c f u
/片)1168ˑ102
112ˑ104
93ˑ103
79ˑ103
68ˑ102
103ˑ102178ˑ10298ˑ10
489ˑ10
363ˑ10388ˑ10298ˑ10
3
182ˑ10
2120ˑ104103ˑ103
83ˑ10
393ˑ10
2124ˑ10平均回收菌数(c f u
/片)1.76ˑ104
1.10ˑ10
6
9.5ˑ10
47.5ˑ104
8.3ˑ103
1.08ˑ10
3
表3为试验后,每片试样的菌落数㊂其中 0接触
时间空白对照的菌落数 和 24h 培养后空白对照的菌落数 用于4.1.1试验有效条件验证; 24h 培养后空白对照的菌落数 和 24h 培养后抗菌试样的菌落数
用于4.2抗菌性能评价㊂
4.2 抗菌性能评价4.2.1 使用抗菌活性值评价抗菌性能4.2.1.1 活菌数测定
按照3.6.1规定的方法进行活菌数计算,
试验结果见表4㊂
表4 抗菌活性值评价法测定的活菌数
序号
0接触时间空白对照的
菌落数
24h 培养后空白对照的菌落数
24h 培养后抗菌试样的菌落数
试样1
试样2
试样3
试样4
菌落数
(c f u /c m
2
)N =
C ˑ
D ˑV
A
110.5ˑ103
7.0ˑ105
5.8ˑ104
4.9ˑ104
4.3ˑ103
6.4ˑ102
2
11.1ˑ1036.1ˑ1055.6ˑ1043.9ˑ1045.5ˑ1036.1ˑ102311.4ˑ1037.5ˑ1056.4ˑ1045.2ˑ1045.8ˑ1037.8ˑ102平均值(c f u /c m
2
)11.0ˑ10
36.9ˑ10
55.9ˑ10
44.7ˑ10
45.2ˑ10
36.8ˑ10
2 活菌数测定结果显示:对照组接种后,培养24h
后的活菌数为6.9ˑ105;抗菌试样1㊁2㊁3㊁4接种后,
培养24h 后的活菌数分别为5.9ˑ104,4.7ˑ104
,5.2ˑ
103,6.8ˑ102
㊂抗菌试样的活菌数与对照组相比,存在数量级差异,所以抗菌试样均具有抗菌作用;其中试样3㊁试样4与试样1㊁试样2相比,存在数量级差异,
试样3,试样4抗菌作用更强㊂试样4与试样3相比也存在数量级的差异,试样4的抗菌性能最强㊂4.2.1.2 抗菌活性值计算
按照3.6.1规定的方法,
进行抗菌活性值计算,试验结果见表5㊂
表5 抗菌活性值评价法测定的活菌数
检测结果24h 培养后空白对照
菌落数的对数平均值(U t )
5.84
24h 培养后抗菌试样的菌落数的对数平均值(A t )
试样1试样2试样3试样44.774.673.712.83抗菌活性值(R )
R =U t -A t
1.06
1.17
2.12
3.01
计算抗菌活性值:
抗菌试样1~4的抗菌活性值分别为1.06,1.17,2.12,3.01㊂抗菌活性值法能够清晰的表示试样3,试样4抗菌性能差异,他们之间的差值达
到0.89,具有明显的差异㊂试样1和2用抗菌活性值表示时,他们之间的差值只有0.11,
差异不明显㊂4.2.2 使用抗菌率评价抗菌性能
4.2.2.1 活菌数测定
按照3.6.2规定的方法,
进行活菌数计算,试验结果见表6㊂
表6 抗菌率评价法测定的活菌数
活菌数(c f u
)N =C ˑD ˑV 0接触时间空白对照的
菌落数
24h 培养后空白对照的菌落数
24h 培养后抗菌试样的菌落数
试样1
试样2
试样3
试样4
平均回收菌落数c f u
1.76ˑ10
5
1.10ˑ10
7
9.5ˑ1057.5ˑ105
8.3ˑ104
1.08ˑ10
4
活菌数测定结果显示:对照组接种后,培养24h
后的平均菌落数为1.10ˑ10
7;抗菌试样1~试样4接种后,培养24h 后的活菌数分别为9.5ˑ105
,7.5ˑ
105,8.3ˑ104,1.08ˑ104
㊂抗菌试样的活菌数与对照组相比,存在明显的数量级差异;试样3和4试样1和2相比,
存在数量级差异,试样3和4抗菌作用更强㊂4.2.2.2 抗菌率计算按照3.6.2规定的方法,
进行活菌数计算,试验结果见表7㊂
表7 抗菌率计算结果
检测结果24h 培养后空白对照样
平均菌落计数的数值(c f
u )24h 培养后抗菌试样平均菌落计数的数值(c f
u )试样1
试样2
试样3
试样4
抗菌率(R ,%)
R =B -C B
ˑ100%
110ˑ10
7
91.36%93.18%99.25%99.90%
计算抗菌率:抗菌试样1~4的抗菌率分别为91.
36%,93.18%,99.25%,99.90%㊂抗菌率法能够清晰的表示试样1和2抗菌性能差异,他们之间的差值达到1.82%,具有明显的差异;试样3和4用抗菌率表示时,他们之间的差值只有0.65%,
差异不明显㊂4.2.3 抗菌性能评价方法的分析
抗菌试样1和2计算抗菌活性值分别为1.06,1.
17,差值只有0.11;计算抗菌率分别为91.36%,93.
18%,差值达到1.82%㊂对于具有抗菌作用,但不是很强的产品,更适合用抗菌率表达差异㊂
抗菌试样3和4计算抗菌活性值分别为2.12,3.
01,差值达到0.89;计算抗菌率分别为99.25%,99.90%,差值只有0.65%㊂对于具有较强抗菌作用的产品更适合用抗菌活性值表达差异㊂
综上所述,笔者通过对银系抗菌陶瓷片的抗菌性能检测分析,分别用抗菌活性值和抗菌率对产品抗菌性能进行评价㊂抗菌活性值是采用取对数值的数据处理方式,进行抗菌性能评价㊂优点是考虑到了微生物的生长分裂形式和生长波动因素;缺点是取对数值的评价方法会将数据的范围压缩到一个较小的区间内,降低了数据的灵敏度㊂因此,抗菌活性值适合评价具有较强抗菌作用(即抗菌率达到99%以上)产品的抗菌性能差异;在评价具有抗菌作用,但不是很强(即抗菌率在90%~99%)
的产品时,不如抗菌率直观㊂抗菌率是采用百分比数据处理方式,进行抗菌性能评价㊂在评价具有较强抗菌作用(即抗菌率达到99%以上)产品时,差异不明显;适合对具有抗菌作用,但不是很强(即抗菌率在90%~99%)
产品进行抗菌性能评价㊂参考文献
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2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价[S ].2014.
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员会.G B /T21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法[S ].
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[8] I S O17721-2-2021‘
瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法第2部分:含有光催化抗菌剂的瓷砖表面[S ].
2021.。