纺织品抗菌性能测试方法及标准要点.docx
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纺织品抗菌性能测试方法及标准要点
纺织品抗菌性能测试方法及标准
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(AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists,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,
1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]。
2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AATCCTestMethodlO0(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]。
2·2 定性测试方法
定性测试方法主要有美国AATCCTestMethod9O(HaloTest,晕圈法,也叫琼脂平皿法)、AATCCTestMethod124(平行划线法)和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]。
3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。
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l 抗细菌效力测定方法[10]
表2 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,1965,1981,1988,1993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:
将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3OmL或50mL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20mL,0.85%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ShakeFlask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×lO5~3.5×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-l0O。
AATCC-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]。
3·6J1SZ911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]。
4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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简论《抗菌针织品》行业标准的安全性要求
王俊起王友斌潘力军(中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所,北京100050)
[摘要]本文论述了如何正确认识抗菌纺织品的作用,分析了抗菌纺织品安全性的主要影响因素及潜在安全隐患,阐明了抗菌纺织品的安全性要求;参照《抗菌针织品》行业标准FZ/T73023-2006的规定,提出了抗菌纺织品的安全性评审程序;指出了医疗用品与抗菌纺织品的区别,对如何科学宣传与合理应用抗菌纺织品提出了看法。
[关键词]抗菌纺织品;抗菌剂;抗菌整理剂;安全性
1.人们需要抗菌纺织品随着科学技术的发展,纺织品在满足人们御寒遮体的基本需求之后,逐渐拓展出多种功能性产品。
由于纺织物能吸收人体分泌的汗液、皮脂等排出物,因此在温度、湿度合适的环境下,寄居在纺织品上的微生物可大量繁殖,分解人体分泌物,产生氨等带有异味的物质,或在织物上生成菌斑,以致在穿着或应用过程中,对人体产生不适或不良影响;使纺织品产生霉变、脆化甚至变质。
随着社会的发展和人们生活水平的提高,产生了新的市场需求,消费者希望纺织品具有抗菌功能,以满足文明舒适的生活需要。
所谓抗菌织物,是指在不改变织物本身感官或物理化学性状(如强度、吸水性、手感、色差)的前提下,运用各种抗菌剂对织物进行抗菌加工,不仅使纤维材料本身能抵抗微生物分解变质,也能使附着在织物上的微生物丧失活力或不过度繁殖,提高了纺织品的自身品质,提高消费者的生活质量,一些抗菌织物也进入了家庭消费品行列。
一些日本、美国、英国、法国等发达国家允许在医疗卫生机构应用抗菌织物,诸如医护人员的工作服、病患者的床具(床单等),据报道其应用的结果减少了院内感染率,当然在该方面的应用还需要继续观察,以了解长期应用效果与对人体的影响。
按纤维性质的不同,纺织品可分为天然纤维,如棉、毛、丝、麻及化学合成纤维、混纺纤维三种类型,均可采用不同的抗菌加工工艺,使它们成为抗菌织物。
将抗菌剂加入纺丝材料中制成抗菌纤维,然后制成抗菌纺织品,常用于化纤类抗菌产品的生产;在织物印染后整理过程中加入抗菌剂(常被称为抗菌整理剂),这种方法对纯天然、纯化纤以及混纺纤维类均适用。
2.正确认识抗菌纺织品抗菌纺织品是现代技术的发展与纺织品加工技术相结合的产物。
抗菌材料学方面研发安全高效的抗菌剂;解决抗菌剂与纺织纤维结合牢固性、强力、白度、透气性、穿着舒适度等。
卫生学方面,研究抗菌纺织品抗菌效果的评价及安全性评价,以保证穿着者人体的安全健康;民用及特殊应用范围,如医院应用时对院内感染的近远期影响、野外外伤救护的作用;研究对致病微生物的作用与微生物变异的影响。
抗菌技术能使织物获得新功能,抗菌技术使用不当也可能带来潜在的安全性隐患,因而,我们不仅要关注抗菌纺织品的抗菌效果,更要考虑如何规范抗菌纺织品市场,保证抗菌纺织品应用时安全、可靠、实用,只有如此,才能保证抗菌纺织品市场的l耐常规洗涤;健康发展。
根据国内外抗菌纺织品技术的发展经验,经抗菌处理的织物在符合纺织品基本条件的前提下,还应符合以下条件:
-长期穿着不应有任何毒副作用;
-对皮肤无刺激性和致敏性;
-无特殊颜色和气味;
-不影响皮肤粘膜的微生态平衡。
需要特别指出的是,抗菌纺织品的穿着不应以破坏人体皮肤粘膜的微生态环境为代价,否则可能带来安全性隐患。
人体皮肤表层存在着三类菌群:
1常驻菌群(是保护人体免受有害微生物侵袭的屏障)。
2过路菌群(往往是致病菌或条件致病菌)。
3共生菌群(对常驻菌群有支持作用,对过路菌群有拮抗作用)。
这三类菌群与皮肤共同构成一个动态平衡的完整的微生态系统,一旦平衡被打破,即可能导致皮肤感染或其他疾病[1,2]。
因此有必要继续深入研究,证实抗菌纺织品是否影响皮肤粘膜的正常微生态环境。
抗菌织物主要应用于袜子、内衣裤、毛巾、包装品和特殊用品,他们多属于贴肤用品。
目前我国纺织行业虽然制定了包括纺织品本身性能和抗菌性能检测在内的行业标准,但相关的抗菌剂的卫生安全性规定,尚需卫生部门制定。
抗菌织物不是消毒剂,不是治疗药物,二者不能相互替代。
3.影响抗菌纺织品安全的主要因素抗菌药物的滥用导致严重后果已是不争的事实。
如果穿着制备不良的、不断释放抗菌药物的抗菌织物,破坏毛孔及皮肤的正常菌群的平衡,将使皮肤失去固有的抗御外来微生物侵害的屏障作用,从而降低肌体免疫力;低剂量抗菌药物的长期应用可诱导微生物变异,增加产生耐药性的概率。
这方面国外已有大量报道,如在英格兰和威尔士,由于抗生素的滥用,各种有害菌已呈泛滥之势,耐青霉素葡萄球菌珠已从1994的2%上升到1998年30%;另据美国《WHO》杂志1996年的统计数据表明,由于人、畜抗生素的无序应用,客观上培育了大量耐药性很强的病原微生物;在我国该方面的教训同样深刻,抗生素的滥用,使菌体耐药质粒的数目惊人,院内感染率处于相当高的水平;妇女卫生巾使用抗菌剂,没有使其更卫生,反而造成真菌感染患者的增加;穿着制备不良的、不断释放抗菌药物的抗菌织物与滥用抗菌药物是一样性质的问题,均将严重威胁人类的自身安全和经济的可持续发展。
因而,抗菌产品的安全性是一个不容忽视的问题,不能为了追求抗菌效果而忽视人类自身生存的安全。
我们提出在抗菌纺织品中不准使用抗生素类物质作为织物的抗菌处理剂;抗菌纺织品不宜有较高抗菌物质的溶出。
有层次、有序的定植在皮肤上的微生物群,对机体裸露的表皮起着占位保护作用,因而,我们不提倡对婴儿相关纺织品及用品进行抗菌处理,防止直接影响定植抗力的建立或形成,防止破坏婴儿皮肤的微生态环境,造成对健康的影响。
3.1检测纺织品抗菌功能的菌种日本的纤维制品卫生加工协会(SEK)按用途及目的,将抗菌纺织品分为二大类,用三种标志标识。
一类是防臭加工纺织产品,一般为普通的日用防汗臭纺织品,发蓝色标志;另一类分为一般用途及特殊用途两种,一般用途保健用纺织品,发橙色标志;特殊用途为医疗用纺织品,发红色标志。
蓝色标志产品考核菌种为金黄色葡萄球菌,规定试样洗涤10次,应用JISL1902定量方法测试,与对照布样相比,其抗菌样品低于对照的对数值2.2,即抑菌活性值大于2.2,(换算为百分数值为99%)即为合格。
发橙色标志的保健用纺织品,考核菌种为金黄色葡萄球菌及肺炎杆菌两种,大肠杆菌、绿脓杆菌及真菌仅在客户提出需要时选择性检测。
发红色标志的医用纺织品,考核菌种为金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌及MRSA(耐青霉素的金黄色葡萄球菌)三种,大肠杆菌、绿脓杆菌及真菌,同样依客户的需要进行检测。
对于发橙色标志及红色标志的医疗保健用纺织品,依照不同的用途,考核耐洗涤次数为3次,5次,10次不等,最高为50次,但并未规定具体的杀菌率或抑菌率指标,而是根据供需双方要求自行商定。
前文已阐述,抗菌纺织品应考虑长期穿着后对人体皮肤正常菌群的微生态平衡影响,抗菌产品的考核菌种宜以公认的代表菌种为好。
抗菌纺织品对G+菌,G-菌及真菌的抗菌效果同时检测,考核菌种G+菌应为金黄色葡萄球菌ATCC6538,G-菌为大肠杆菌8099(或大肠杆菌ATCC25922、肺炎杆菌ATCC4352),真菌为白色念珠菌ATCC10231,可为判断抗菌谱提供依据。
特殊用途可根据产品的特殊需要适当增减菌种(如绿脓杆菌,MRSA等)。
日本对普通日用防汗臭抗菌纺织品(即蓝色标志产品),仅考核金黄色葡萄球菌,是根据其国情做出的,各国不一定完全一致,我国不应完全照搬日本的模式。
3.2织物纤维与抗菌剂的溶出由于天然纤维比合成纤维吸湿排汗性能好得多且穿着舒适的缘故,人们的内衣、袜子、毛巾、床单等贴身衣物绝大部分采用天然纤维材料,所以天然纤维材料成为抗菌织物的主流产品。
天然纤维材料由于难以通过纤维改性达到抗菌防臭的效果,所以到目前为止,天然纤维(如棉)制品的抗菌防臭工艺仍以后整理为主。
纺织品后整理所用的抗菌剂可分为溶出型和非溶出型两大类。
溶出型的抗菌剂用交联树脂固着在纤维上,抗菌物质缓释但不均匀,此类产品抗菌效果虽好,但会影响到皮肤层的菌类,所以无论从安全性还是从织物抗菌作用的耐久性考虑,这类抗菌剂不是最佳选择。
非溶出型抗菌剂则与纤维上的羟基、氨基起反应而与纤维结合,稳定性强、缓释速度均匀,故只触及织物纤维被污染的微生物,绝少接触到皮肤粘膜,相应具有较高的耐久性与安全性。
对于化学纤维及合成纤维材料为主的织物,用于贴身衣物其溶出性也必须符合规定;这类纤维材料抗菌整理的难度较高,难以控制抗菌剂的溶出性。
有人提出放宽非贴身衣物的要求,可允许存在溶出性的说法,我们认为不妥。
3.3重金属与抗菌纺织品的安全性纺织品重金属的来源是其加工时使用的部分染料与助剂,天然
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- 纺织品 抗菌 性能 测试 方法 标准 要点