鄭巧雙，鄧小華，郭 榮，羅 茜，劉 婷

[武漢工控工業(yè)技術(shù)研究院有限公司（湖北省工業(yè)微生物菌種保藏與研究中心），湖北 武漢 430010]

光觸媒是一類以TiO2為代表的具有光催化作用的半導(dǎo)體材料的總稱[1]。目前，國內(nèi)外已開發(fā)出很多光催化紡織品并市場化[2-3]。但是，我國還沒有專門針對TiO2光觸媒紡織品抗菌性能評價的標(biāo)準(zhǔn)，市場上各種光觸媒紡織品的優(yōu)劣難以分辨，因此加快光觸媒紡織品抗菌性能評價標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)和研究，對規(guī)范市場和促進(jìn)光觸媒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

我國于2009年發(fā)布了《GB/T 23763—2009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的評價》標(biāo)準(zhǔn)，2018年發(fā)布了團體標(biāo)準(zhǔn)《T/CTES 1009—2018光觸媒紡織品抗菌性能的評價》，至今再沒發(fā)布更新過國家級評價標(biāo)準(zhǔn)。研究旨在通過采用GB/T 23763—2009的試驗方法評價光觸媒紡織品的抗菌性能，發(fā)現(xiàn)不足，為其評價標(biāo)準(zhǔn)的更新和改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備及耗材

恒溫恒濕箱、黑燈管（UVA，主波長365 nm）、分光光度計、漩渦混合器、水浴鍋、冰箱、生化培養(yǎng)箱、高壓蒸汽滅菌鍋、生物安全柜、紫外照度計（0～1 999 μw/cm2），醫(yī)用PE薄膜、紗布、鑷子、10 mL移液管、試管、50 mL離心管、9 cm平板、一次性吸頭、三角瓶。

1.2 菌種

大腸埃希氏菌（Escherichia coli）AS1.90（HBCICC21001）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC 6538p（HBCICC22001），由湖北省工業(yè)微生物菌種保藏與研究中心提供。

1.3 實驗原料

未經(jīng)處理的織布、TiO2處理后的織布。

1.4 培養(yǎng)基和試劑的配制

磷酸鹽緩沖生理鹽水洗脫液：磷酸二氫鉀2.7 g，磷酸氫二鉀7.0 g，氯化鈉8.5 g，蒸餾水1 000 mL。121 ℃滅菌15 min。

營養(yǎng)瓊脂（NA）：蛋白胨10.0 g，牛肉膏5.0 g，氯化鈉5.0 g，瓊脂15.0 g，蒸餾水1 000 mL，pH7.0～7.2。121 ℃滅菌15 min。

營養(yǎng)肉湯（NB）：蛋白胨10.0 g，牛肉膏5.0 g，氯化鈉5.0 g，蒸餾水1 000 mL，pH7.0～7.2。121 ℃滅菌15 min。

生理鹽水：氯化鈉8.5 g，蒸餾水1 000 mL。121 ℃滅菌15 min。

1.5 光催化紡織品抗菌性能評價方法

按照《GB/T 23763—2009 光催化抗菌材料及制品抗菌性能的評價》中的實驗步驟進(jìn)行。

1.5.1 環(huán)境濕度的控制

GB/T 23763—2009規(guī)定“明條件和暗條件的培養(yǎng)濕度控制在85%以上”。ISO 27447和JIS R 1702標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定濕度控制方法為“培養(yǎng)皿底部放置濾紙或紗布，加4～6 mL無菌蒸餾水”。以大腸埃希氏菌AS1.90為試驗菌株，采用以上兩種方式來控制培養(yǎng)濕度，考察濕度控制方法對光催化紡織品抗菌試驗的影響。

1.5.2 光照強度的控制

GB/T 23763—2009規(guī)定“到達(dá)樣片表面的光照強度0.01 mW/cm2～0.1 mW/cm2”。通過調(diào)整黑光燈高度，經(jīng)紫外照度計測量，選擇了范圍內(nèi)20，50，100 μW/cm23個不同光照強度，考察不同光照強度下，光催化樣品對大腸埃希氏菌和金黃色葡萄球菌的抗菌情況。

1.5.3 培養(yǎng)時間的選擇

GB/T 23763—2009規(guī)定“明條件和暗條件的培養(yǎng)時間為8～24 h”，時間范圍很寬泛。ISO 27447和JIS R 1702標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“培養(yǎng)時間為8 h，根據(jù)產(chǎn)品實際使用條件可減少為4 h”。針對這一差異，在50 μW/cm2光照強度下，選擇了4、8、16 h 3個培養(yǎng)時間，考察了不同培養(yǎng)時間對光催化紡織品對大腸埃希氏菌抗菌試驗的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕度控制方法對光催化紡織品抗菌試驗的影響

以大腸埃希氏菌AS1.90為試驗菌株，采用恒溫恒濕箱，控制溫度35 ℃，濕度90%。明條件、暗條件的3個空白對照樣經(jīng)培養(yǎng)后的活菌數(shù)均小于1.0×103CFU，明顯不滿足實驗成立條件（3）。說明GB/T 23763標(biāo)準(zhǔn)中控制培養(yǎng)的相對濕度不低于85%并不合理，因為恒溫恒濕箱控制的是整個培養(yǎng)環(huán)境，而測試樣品是在培養(yǎng)皿內(nèi)，控制培養(yǎng)皿內(nèi)的微環(huán)境才能保證試驗方法可行，否則微環(huán)境太干燥，菌體全部死亡，就不能反映光催化樣品的抑菌效果了。由此可見，ISO 27447和JIS R 1702標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的“培養(yǎng)皿底部放置濾紙或紗布，加4～6 mL無菌蒸餾水”更可行。

2.2 光照強度對光催化抑菌效果的影響

在20、50、100 μW/cm23個光照強度下，光催化試樣對大腸埃希氏菌表現(xiàn)出了明顯的抑菌作用，且抗細(xì)菌率相差不大，分別為87.3%、93.4%、91.5%。不同光照強度下，光催化試樣對金黃色葡萄球菌也表現(xiàn)出了一定的抑菌作用且抗細(xì)菌率相差不大，分別為27.8%、28.7%、30.7%。說明在GB/T 23763規(guī)定的光照強度0.01～0.10 mW/cm2范圍內(nèi)對光催化抑菌效果的影響并不大。

2.3 培養(yǎng)時間對光催化抑菌效果的影響

培養(yǎng)4 h時光催化試樣在明條件下的大腸埃希氏菌活菌數(shù)為4.22×105CFU，明顯低于空白對照樣的大腸埃希氏菌活菌數(shù)8.30×105CFU，抗細(xì)菌率為49.2%。說明4 h已開始表現(xiàn)出明顯的抑菌作用。當(dāng)培養(yǎng)8 h時，其抗細(xì)菌率為82.2%；當(dāng)培養(yǎng)16 h時，其抗細(xì)菌率為87.7%。由此看出，培養(yǎng)時間對抗細(xì)菌率的影響較大。因此建議標(biāo)準(zhǔn)明確一個培養(yǎng)時間點，這樣檢測人員更容易掌握，以更好地統(tǒng)一光催化材料或制品的質(zhì)量評價[3]。

2.4 評價方式對光催化抑菌效果的影響

經(jīng)培養(yǎng)后明條件和暗條件下，不管是空白對照樣還是光催化試樣，被測細(xì)菌都出現(xiàn)了大量增殖。這一結(jié)果并不影響抗細(xì)菌率，但是導(dǎo)致了抗細(xì)菌貢獻(xiàn)值R出現(xiàn)了負(fù)值。劉鵬等[4]認(rèn)為引起這一現(xiàn)象的原因是菌液滴加到試樣上時，試樣內(nèi)部未經(jīng)TiO2光觸媒整理，細(xì)菌進(jìn)入樣品內(nèi)部導(dǎo)致培養(yǎng)后大量繁殖，還提出了轉(zhuǎn)移法和轉(zhuǎn)印法來解決這一問題。針對這一問題，T/CTES 1009—2018團體標(biāo)準(zhǔn)中改變了評價方式，不是計算抗細(xì)菌率和抗細(xì)菌貢獻(xiàn)值，而是采用抗菌活性值來評價，這樣能更好地反映抗菌性能，建議后期出臺的標(biāo)準(zhǔn)可以采納。

3 結(jié)語

（1）GB/T 23763標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定培養(yǎng)的相對濕度不低于85%，采用直觀的恒溫恒濕箱來控制并不能滿足試驗成立條件，建議明確規(guī)定具體的濕度控制方法來保證培養(yǎng)皿內(nèi)的微環(huán)境濕度。

（2）光照強度在GB/T 23763—2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.01～0.10 mW/cm2范圍，對光催化抑菌效果的影響不大。

（3）培養(yǎng)時間不同，抗細(xì)菌率也不同。因此GB/T 23763—2009中規(guī)定的“明條件和暗條件的培養(yǎng)時間為8～24 h”，時間范圍太寬泛。建議明確培養(yǎng)時間，以便更好地統(tǒng)一光催化材料或制品的質(zhì)量評價。

（4）建議采用抗菌活性值代替抗細(xì)菌率和抗細(xì)菌貢獻(xiàn)值來評價抗菌性能。