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纺织品抗菌性能测试方法及标准
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 来源:印染在线

    抗菌纺织品的最重要的性能指标是抗菌性。测试抗菌性时,要求培养基浓度、温湿度、pH值及试验时间与穿衣条件相一致,实验仪器应为微生物实验常用仪器,且对任何形状的纺织材料都能测试[1]抗菌性的测试方法中,发展较早的是日本和美国,最有代表性且应用较广的是美国的AATCC试验法100和日本的工业标准。国内使用较多的评价方法一般都是参照AATCC(American Association of Textile Chemists and Colorists,美国纺织染色家和化学家协会)标准[2]和日本JAFET(日本纤维制品新功能协议会)批准的"SEK"标志认证标准的方法[3]。我国于1992年颁布了纺织行业标准FZ/T01021-1992《织物抗菌性能试验方法》[4]1996年颁布了国家标准GB15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》[5]。但是抗菌性能评价的方法和标准还远末作到系统、统一、规范,尤其是抗菌纺织品的性能评价和产品规范在我国还有许多问题不明确,只能做到简单的定性检测。

鉴于当前我国对抗菌纺织品的全面评价还不能适应国内生产和对外贸易的需要,本文对目前世界上使用较多的抗菌测试方法及标准进行了对比,

测试菌种的选择 
微生物(microorganism)是存在于自然界的一群体形细小、结构简单、肉眼无法直接看到,必须借助显微镜等设备才能观察到的微小生物。绝大多数的微生物对人类和动植物是无害的,甚至是有益和必需的。但是也有小部分的微生物可以引起人类和动植物的病害[6]。因而人们在进行抗菌性能的评价中,菌种的选择必须具有科学性和代表性。表1列出的菌种是在自然界和人体皮肤及粘膜上分布最为广泛的。

测试的菌种[7]包括细菌和真菌。在细菌中主要用革兰氏阳性菌(金黄色葡葡球菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌、荧光假单胞杆菌);在真菌中主要用霉菌(黑曲霉、黄曲霉、变色曲霉、桔青霉、绿色木霉、球毛壳霉、宛氏拟青霉、腊叶芽枝霉)和癣菌(石膏样毛癣菌、红色癣菌、紫色癣菌、铁锈色小抱子菌、袍子丝菌、白色念珠菌)

金黄色葡萄球菌是无芽胞细菌中抵抗力最强的致病菌,可作为革兰氏阳性菌的代表。巨大芽胞杆菌是芽胞类细菌中常见的致病菌;枯草杆菌易形成芽胞,抵抗力强,可作为芽胞菌的代表。大肠杆菌分布相当广泛,巳作为通常的革兰氏阴性菌的代表性菌种用于各种试验。黄曲霉、球毛壳霉作为规定的防霉试验用菌种,已列入我国国家标准(GB2423.16-81),其它一些所选择的霉菌,则是侵蚀纺织品或高分子材料的常见霉菌。白色念珠菌是人体皮肤粘膜常见的条件致病性真菌,对药物具有敏感性,具真菌的特性,菌落酷似细菌而不是细菌又不同于霉菌,因具有酷似细菌的菌落,易于计数观察,常作为真菌的代表。

因此,为考核抗菌纺织品是否具有广谱抗菌效果,较合理的选择是按一定的比例,将有代表性的菌种配成混合菌种用于检测。目前大部分抗菌产品的抗菌性能,往往仅选择金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌分别作为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的代表。但实际上仅用这二种菌来代表织物的抗菌性能是远远不够的。

另外,由于大部分真菌无法计数菌落数,因此,纺织品抗真菌性能的评价主要通过观察试样接触真菌后,在一定的温湿度的条件下,经过一定时间以后真菌在试样上的生长情况来评定的,而对真菌生长程度的评定,刚采用英国标准BS6085-81来进行等级评定[8]

纺织品抗菌性能测试方法分类 
纺织品抗菌性能的测试分为定量测试方法和定性测试方法,以定量测试方法最为重要。

2·1 定量测试方法 
目前纺织品抗菌性能定量测试方法及标准包括美国AATCC Test Method lO0(菌数测定法)TZ/TO2021-9、奎因(Quinn)实验法等。


定量测试方法包括织物的消毒、接种测试菌、菌培养、对残留的菌落计数等。它适用于非溶出性抗菌整理织物,不适用于溶出性抗菌整理织物,该法的优点是定量、准确、客观,缺点是时间长、费用高。图1是菌数测定法测试结果的例子[9]

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2·2 定性测试方法 
定性测试方法主要有美国AATCC Test Method 9O(Halo Test,晕圈法,也叫琼脂平皿法)AATCC Test Method 124(平行划线法)JISZ2911-1981(抗微生物性实验法)等。

定性测试方法包括在织物上接种测试菌和用肉眼观察织物上微生物生长情况。它是基于离开纤维进入培养皿的抗菌剂活性,一般适于溶出性抗菌整理,但不适用于耐洗涤的抗菌整理。优点是费用低,速度快,缺点是不能定量测定抗菌活性,结果不准确。图2是晕圈法测试结果的例子[9]

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抗菌性能评价方法的选择 
有关纺织品抗菌性能评价方法的研究,国外已开展了多年,并陆续建立了一些具有代表性的、相对稳定的、可在多个实验室重复进行的测定方法。具体见表l和表2

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这些方法中大多数都存在一定的局限性,各种方法的测定结果之间没有严格的可比性。而且各自的优缺点十分明显,以下是对几种常用抗茵测试方法的介绍:

3·l AATCC-90试验法 
又称晕圈试验法,是用于抗菌剂筛选的抗菌效力快速定性方法,原理是:在琼脂培养基上接种试验菌,再紧贴试样,于37℃下培养24h后,用放大镜观察菌类繁殖情况和试样周围无菌区的晕圈大小,与对照样的试验情况比较。此法一次能处理大量的试样,操作较简单,时间短。但也存在一些问题,如虽然规定了在一定时间内培养试验菌液,但是菌浓表抗细菌效力测定方法[10]

抗霉菌效力测定方法[10]

却没有明确的规定。另外,阻止带的宽度代表的是扩散性和抗菌效力,对于与标准织物比较是有意义的,但不能作为抗菌活力的定量评定[11]


AATCC-90试验法改良之一(喷雾法)是在培养后的试样喷洒一定量TNT试剂,肉眼观察试样上菌的生长情况。其发色原理为TNT试剂因试验菌的琥珀酸脱氢酶的作用被还原,生成不溶红色色素而显红色,从而达到判定抗菌性的目的。该种方法的优点就是无论试样是否有抑菌圈形成,只要平板上有细菌生长,就会显出红色[12]


AATCC-90试验法改良之二(比色法)是在培养后试样上的菌洗出液中加入一定量的TNT试剂使发色,l5min后用分光光度计测定525nm处的吸光度,来求出活菌个数。但是以上两方法不适用于无琥珀酸脱氢酶的试验菌。

3·2 AATCC-l00试验法 
AATCC-l00是一种容量定量分析方法,适用于抗菌纺织品抗菌率的评价。 
该法于1961年由AATCC委员会提出,1965198119881993年作了修订。是目前国外使用较广泛的抗菌性测试法之一。

该法原理为:在待测试样和对照试样上接种测试菌,分别加入一定量中和液,强烈振荡将菌洗出,以稀释平板法测洗脱液中的菌浓,与对照样相比计算织物上细菌减少的百分率。此法的缺点是一次试验的检体不能太多,且花费时间较长;对于非溶出型试样,不能进行抗菌性能评价;没有详细规定中和溶液的成份;而且菌液中营养过于丰富,与实际穿着条件相差太大;容器太大,不易操作[13]

在吸收国内外经验的基础上,经过大量的实验,对其加以改进,形成了一套系统的定量测试方法体系,可以满足不同抗菌纺织品抗菌性能测试的需要。即改良AATCC-l00,要点如下:

AATCC-l00法的试样由直径为4.8cm的圆形 改为边长约1.8cm的正方形,将其放入3OmL50mL带盖锥形瓶。用0.85%冰冷生理盐水(0-4℃)代替AATCC肉汤稀释接种菌。将菌种从约l08-1O9cfu/mL稀释到l×lO5-2×lO5cfu/mL,制成接种菌液。用20mL0.85%冰冷生理盐水代替中和剂洗涤试样[14]。 
用下式计算试样的抑菌活性和杀菌活性: 
l8h后空白对照样活菌数―l8h后试样活菌数 
抑菌率 = --------------------------------------- ×100% 
l8h后空白对照样活菌数


‘0’时空白对照样活菌数一l8h后试样活菌数 
杀菌率 = --------------------------------------- ×100% 
‘0’时空白对照样活菌数

该种方法无论对于溶出型试样,还是非溶出型试样,都能进行抗菌测试,而且培养基的养分适合织物的使用条件[12]

3·3 振荡瓶法 
振荡瓶法即Shake Flask法,是美国道康宁公司为克服AATCC-l00法的缺点而开发的可评价非溶出型纤维制品抗菌性能的一种方法。此法为增强试样与菌的接触,将样品投入盛有磷酸盐缓冲液的有塞三角瓶中,移入菌液后在一定条件下强烈振荡lh,取lmL试验液,置于培养基上使细菌繁殖一定时间,检查菌落数与空白样品比较,计算细菌减少率[15]

该种方法的优点是可以适用于大多数试样,像粉末状、有毛或羽的衣服、凸凹不平的织物等都能使用,即使是水溶液中非溶出型的试样也能评价其抗菌性能[16]。缺点是稀释液缺少微生物增殖所需用的养分,不符合穿着条件;培养时间短,试验菌几乎不能增殖,与日常穿衣时间相差太大;另外振荡温度为25℃,并非最佳培养温度[15]

振荡瓶法对亲水性的织物测试结果较准确,虽然也能测试吸水性差的织物,但准确度不是很高。对完全不吸水的纤维,特别是纱线状物或粉状、块状物品,重现性不太理想,根据振荡烧瓶法的优点,对其进行改良,要点如下:将菌种从约l08-1O9cfu/mL每次10倍稀释到1.5×lO53.5×lO5cfu/mL,第一次稀释用AATCC肉汤,第二次开始直到最后一次稀释用磷酸盐缓冲液,制成接种菌液。另外,在作10倍系列稀释时,用0.85%冰冷生理盐水代替牛肉汤[14]

3·4 AATCC-30 
AATCC-30是对纺织材料抗霉菌和抗腐烂性能的评定。确定了纺织材料抵抗霉菌和耐腐烂的性能,以评定杀菌剂对纺织材料抗菌性能的有效性[18]。分为土埋法、琼脂平板法及湿度瓶法等儿种方法。 土埋法是指将样品(具有一定尺寸)埋在泥中一定时间后,测定样品的断裂强度。此法是用样品经土埋处理后所损失的断裂强度来表征其抗霉能力。

琼脂平板法就是用来评估织物抵抗这类细菌能力的。该法是将含有培养基的琼脂平板均匀滴上一定量的分散有曲霉菌孢子的水溶液,然后将经非离子润湿剂处理的样品圆片放置其上,并在样片上均匀滴加一定量的上述水溶液,在一定的温度下放置一段时间,最后观察样品上霉菌的生长情况。它是用样品圆片上的霉菌面积来进行表征的。

湿度瓶法是经过预处理的样品条悬挂置于一个有一定通风的、盛有一定量的分散有一定数目细菌袍子的水溶液的广口瓶中,在一定的温度下放置一段时间。此法也是用样品条上的霉菌面积进行表征[17]

3·5 AATCC-147 
又称平行划线法,是对纺织品抗菌效力的半定量实验方法,可相对快速和方便地定性测试经抗菌整理的纺织材料的抗菌性能,可用来确定具有可扩散抗菌剂的纺织品的抗菌能力。替代了繁琐的 AATCC-l0OAATCC-147应用于纺织材料的抗菌整理的评定,是对纺织材料抗菌性能的半定量分析[18]

AATCC-147法是将一定量的培养液(内含一定数目的金黄色葡萄球菌等细菌的抱子)滴加于盛有营养琼脂平板的培养皿中,使其在琼脂表面形成五条平行的条纹,然后将样品垂直放于这些培养液条纹上, 并轻轻挤压,使其与琼脂表面紧密接触,在一定的温度下放置一定时间。此法是用与样品接触的条纹周围的抑菌区的宽度来表征织物的抗菌能力[17]

3·6 J1SZ911抗霉性法 
本方法是以试验菌能分解纤维素作为营养源为前提的。在抗菌防臭加工纤维制品中,对合成纤维进行抗菌试验时,需要进一步研究能在试验布上生长的细菌[19]

结语

从各种资料可以看出,不同单位采用的抗菌纺织品性能评价方法各不相同,抗菌性能表达方式也是多种多样,不能统一考量。而且每种抗菌性能的测试方法都不是万能的,都有一定的局限性,因而,应形成一套测试方法体系,对不同对象应采用不同的测试方法。

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[13] American Association Textile Chemical Color Technical Manual.AATCC Test Method 100[S]55;304-306. 
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[16]纤维制品卫生加工协议会编:Shake Flask[S]纤维制品卫生加工协议会,1985;1-5 
[17]李雪莲,抗菌及抗菌防臭纤维的研究()[J]上海丝绸,2005(4):1-13 
[l8]吴雄英,1999AATCC测试标准的变化简介[J]印染,2000(5):42-44 
[19]JIS Z2911-1992抵抗性试验方法[S]

来源:中华纺织网

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