抗菌纺织品的检测方法研究

作者：邓炳耀 姚静 1,卢娜 1,高卫东 1,季晓丹1,孙萍2 (1)江南大学 ,江苏无锡 214122; (2)无锡出入境检验检疫局,江苏无锡 214021)

0　前言
在抗菌纤维及其相关纺织产品的开发中,抗菌效果的检测十分重要。它不仅是抗菌剂选择的依据,也是评价抗菌产品性能的主要指标。抗菌是一个涉及范围较大的概念,各种不同检测方法的结果之间没有严格的可比性。如何根据所选用的抗菌产品的类别和性能,合理地选择相应的抗菌检测方法就显得尤为重要。
1992年我国颁布了中华人民共和国纺织行业标准FZ/T 01021—1992《织物抗菌性能试验方法》[1],1996年卫生部颁布了中华人民共和国国家标准GB15979—2002《一次性使用卫生用品卫生标准》[2]。近年来,本课题组在运用这两种标准对织物进行抗菌检测的大量试验中发现,这两种标准中的任何一种标准并非对所有织物都适用,在运用这两种标准对织物进行抗菌检测时,必须具体情况具体分析,有时必须将两种标准结合起来使用。本试验对不同织物所作的一些抗菌试验结果进行分析和探讨,以期提出更适合于织物抗菌检测的方法。

1　两种标准的比较
1. 1　相同点
　(1)菌落计数方法　这两种方法均采用浇平板的活菌计数法。这是一种抗菌定量检测方法,适合于对纺织品进行抗菌检测。与抑菌圈法、奎因法等定性检测方法相比,不仅能观察纺织品是否具有抗菌性能,还可以得出具体抗菌率数值。
(2)基本原理　都采用抗菌织物与菌液接触一定时间,然后观察织物上,或是包含织物的溶液中菌落数的变化情况。
1. 2　不同点
表1为FZ/T 01021—1992和GB 15979—2002抗菌检测标准不同点的比较。
表1表明,这两种抗菌检测标准较大的差异主要有两个:
(1)织物与菌液接触时间
FZ/T 01021—1992标准中,菌液在试样上停留20 h;而GB 15979—2002标准则较为具体地讨论了溶出性和非溶出性抗菌产品,前者与菌液只接触2、5、10、20 min;后者则是将试样在菌液中振荡培养(300 r/min) 1 h。这说明两种标准的设计思路有区别。

FZ/T 01021—1992是比较抗菌织物经过长时间(20 h)培养后菌落数比“0”时刻的减少量;而GB 15979—2002由于是针对一次性使用卫生用品而言,这类产品往往使用的时间较短,且对于产品的抗菌性能要求较高,样品只需要与菌液经过短期的接触就可以显示出抗菌效果是否优越,故在检测手法中,与菌液接触的时间溶出性仅选择2、5、10、20 min,非溶出性仅选择1h。
表1　两种抗菌检测标准不同点的比较

注: A、定期培养的试样上的细菌数; B、“0”接触时间试样上的细菌数; C、接触时间对照织物上的细菌数; D、对照样品平均菌落数; E、被试样品平均菌落数; F、被试样品振荡前平均菌落数; G、被试样品振荡后平均菌落数。
(2)菌与织物接触时的培养温度
温度是影响微生物生长的一个重要因子。温度太低,可使原生质膜处于凝固状态,不能正常地进行营养物质的运输或形成质子梯度,因而生长不能进行;当温度升高时,细胞内的化学和酶反应速率较快,生长速率加快。由于大部分细菌属于嗜温微生物,最适宜的生长温度为37℃ 左右[3],对于FZ/T 01021—1992来说,因为菌液是用肉汤稀释的,且培养的时间(20h)较长,细菌的繁殖受温度的影响非常大,所以对温度的考虑是不可缺少的,为了避免试验过程中温度差异对细菌生长产生的影响,将温度设为37℃ ;而对于GB15979—2002来说,由于织物与菌液的接触时间很短(≤1h),在此过程中,细菌的生长还处于迟缓期[4],而且菌液是用磷酸盐缓冲液(PBS)来稀释,不能够提供细菌生长所必须的养料,因此,在此过程中,细菌几乎不会增值,采用室温即可。

2　FZ/T 01021—1992及其改良
2. 1　按照FZ/T 01021—1992对织物进行检测
由于该标准适用于吸水性织物,因此选用三组吸水性抗菌织物进行检测。其中,抗菌织物1为罗布麻;抗菌织物2为纳米银非织造布;抗菌织物3为壳聚糖抗菌棉织物;对照样2为经过退浆的棉机织物;对照样3为未经纳米银后整理的非织造布。由于罗布麻(抗菌织物1)的抗菌作用与身俱来,故选取对照样品3为对照样,检测结果见表2。
表2　按照FZ/T 01021—1992标准对吸水性抗菌织物的检测

　按照FZ/T01021—1992对于试验结果的计算公式(见表1),得出抗菌织物的细菌减少百分率:

抗菌织物1. 0,计算结果无意义。;

抗菌织物3. 0,计算结果无意义。
上述结果表明,FZ/T 01021—1992标准对抗菌织物1和3都不适用,主要原因有:(1)由于采用肉汤来稀释菌液,为细菌的生长和繁殖提供了充足的养分。在20 h的培养中,一方面,抗菌成分发挥着抗菌作用;但另一方面,由于适宜的温度和肉汤提供的丰富营养,促使细菌大量繁殖(细菌的群体生长按指数速度进行[5],这就有可能造成定期培养20 h后菌数＞“0”接触时间的菌数,造成计算结果无意义。
(2)在向抗菌织物上滴加菌液时,很难保证菌液在织物上分布均匀。由于此标准所适用的是吸水性抗菌织物,故菌液很有可能透过织物沾在三角烧瓶壁上而不能保证菌只与抗菌织物接触。这样,沾在三角烧瓶壁上的这部分菌液由于未与抗菌成分相接触而继续生长繁殖,导致菌数大量增加。
(3)在FZ/T 01021—1992标准中规定菌液的滴加量为1 mL,织物的选用量为“5 cm直径的圆形,以能完全吸收1 mL菌液为宜”。如此规定,在操作过程中存在着一定的难度。因为织物的吸水性不仅与织物的厚度有关,还与所用原料有关。如对于壳聚糖抗菌棉织物,需叠放三块同样大小的织物才能满足“完全吸收”的要求,而纳米银非织造布则需要叠放十块甚至十块以上,这也在一定程度上造成了测试结果的误差。故菌液滴加量的选择也是一个重要的考虑因素。
(4)抗菌织物1(罗布麻)和抗菌织物3(壳聚糖抗菌棉织物)都是天然纤维素纤维织物,在适宜的温湿度条件下,其大分子结构易被所沾染的微生物分泌的酶水解而释放出营养物质,从而使微生物获得更多的营养而大量繁殖[6]。
2. 2　FZ/T 01021—1992的改良
通过分析表2数据,对FZ/T 01021—1992标准进行了以下改良:
(1)菌液滴加量的选择,将1mL菌液改为0.5mL,这样,可以保证织物更有效地吸收菌液,而不导致菌液的溢出。
(2)用磷酸盐缓冲液代替肉汤稀释接种菌,以避免在培养过程中细菌因营养丰富而过分繁殖[7]。
(3)评价指标的确定由于某些纺织品本身就会形成细菌生长的良好环境,因此,在很多情况下,经过20 h的培养后,不管是抗菌试样还是原样上的菌数都有可能大于培养前菌数,故单纯地用[(培养前菌数-培养后菌数)/培养前菌数]×100来评价细菌的减少率(%)有时是不行的。针对这个问题,我们提出了抑菌率和杀菌率两个概念:
抑菌率(%) =（A-B）/A×100
杀菌率(%) =（C-D）/C×100
式中: A ———— 20 h后对照织物上的活菌数;
B ———— 20 h后试样上的活菌数;
C ———— “0”接触时间对照织物上的活菌数;
D ———— 20 h后试样上的活菌数。
按照改良后的FZ/T 01021—1992对表2项目重新试验,检测结果见表3。
表3　改良FZ/T 01021—1992标准对吸水性抗菌织物的检测

抗菌织物1:

杀菌率(%) = 0
抗菌织物2:

抗菌织物3:

　 杀菌率(%) = 0

3　改良GB 15979—2002
由于FZ/T 01021—1992仅适用于各类吸水性抗菌织物,对于一些由于毛羽而造成不易吸水的织物(如羊毛针织物)和不易吸水或拒水性的织物,其重现性不理想。为此,课题组借鉴GB 15979—2002中非溶出性抗菌产品抑菌性能的试验方法,对不易吸水或拒水性的织物进行抗菌检测。
3. 1　GB 15979—2002的改良
GB 15979—2002标准是针对一次性使用卫生用品抗菌检测。抗菌床上用品、抗菌衣物等这一类抗菌织物则往往需要与人体较长时间的接触,并需要重复使用。因此,其抗菌性能的一个重要方面就是它能否抑制细菌的生长,或是减慢细菌的繁殖速率,而并不仅仅是杀死细菌。为了模仿细菌在人体皮肤表面的生存状况,课题组把三角烧瓶中的PBS换成含1‰肉汤的PBS,并把振荡时间改为24 h。具体步骤如下:
(1)将0.75 g被测试样剪成1 cm以下的小碎块,放入250 mL三角烧瓶,分别加入70 mL PBS(含1 ‰肉汤)和5 mL菌悬液,使菌悬液在PBS中的浓度为1×104～9×104cfu/mL。
(2)“0 ”时间对照样在加接种菌液后,强烈振荡1 min并立即抽液1 mL,用冰冷(0～4℃ ) PBS做10倍系列稀释,以稀释法测活菌浓度。
(3)对照样片和其他被试样片在加接种菌液后,在37℃,以120 r/min在摇床中振荡24 h。
(4)振荡24 h后,从每个试样瓶中抽液1 mL,用冰冷PBS做10倍系列稀释,以稀释法测试振荡后的活菌浓度。
(5)抑菌率计算公式:

式中:
E ———— 24 h后对照样片活菌数;
F ———— 24 h后被试样片活菌。
(6)试验有效性的判断依据:若(lg E-lg C)＞1.5,则试验有效;若低于此值,试验无效[7]。
3. 2　在吸水性差或拒水性织物抗菌检测中的应用
选取两组吸水性差或拒水性抗菌织物作检测。抗菌织物Ⅰ:壳聚糖抗菌羊毛针织物;抗菌织物Ⅱ:麦饭石抗菌织物;对照样品Ⅰ :未经壳聚糖整理的羊毛针织物;对照样品Ⅱ:：经退浆的纯棉平布。由于麦饭石抗菌织物是由在纺丝中加入麦饭石所得化学纤维加工而成,故对照样采用纯棉平布代替。检测结果见表4。
表4　改良的GB 15979—2002对抗菌织物的检测

　　根据3.1(6)试验有效性判断,得到:
对照样片Ⅰ的计算结果为3.58>1.5,试验有效;
对照样片Ⅱ的计算结果为2.47>1.5,试验有效。
抑菌率计算结果如下:
抗菌织物Ⅰ:95.83 %;抗菌织物Ⅱ: 98.88%。
由表4可以看出,经过24 h培养后,抗菌织物上的菌数比对照样品上的菌数下降了很多,说明抗菌织物上的抗菌组分发挥了抗菌作用。

4　结语
4. 1　对不同的抗菌织物进行抗菌检测时,应对不同的织物采用不同的测试方法。
4. 2　对我国现行的两种抗菌检测方法进行了具体的分析,并在其基础上进行改良,以适应不同抗菌产品检测的需要。

参考文献:
[1]中华人民共和国纺织行业标准.织物抗菌性能试验方法FZ/T01021—1992[S].
[2]中华人民共和国国家标准.《一次性使用卫生用品卫生标准》GB15979—1995[S].
[3]沈萍.微生物学[M]北京:高等教育出版社,2000, 143.
[4]沈萍.微生物学[M]北京，高等教育出版社,2000,130
[5]史家樑,徐亚同,张圣章,环境微生物学[M]上海,华东师范大学出版社,1993,78
[6]王建平.抗菌纤维与抗菌剂体系[J]合成纤维,2003,32(3):11～14
[7]王俊起王友斌,抗菌织物测试方法的研究(续)[J]纺织标准与质量,2003,(1):26～28.