人們每天都接觸各類帶菌的物體,如電話、洗衣機、電腦、電器開關(guān)等,它們都會成為細菌的污染源和疾病傳播源。為此,研究者們開展了各種抗菌材料及其抗菌制品的研究工作。在各種抗菌制品中,抗菌塑料由于與人們生活密切相關(guān),近年來被廣泛關(guān)注。
抗菌劑性能的評價
1.抗菌能力
主要通過最低抗菌質(zhì)量濃度(MIC)、最小殺菌質(zhì)量濃度(MBC)和殺菌率三個指標來評價。MIC是令細菌終止發(fā)育或分裂的最低抗菌劑質(zhì)量濃度,此質(zhì)量濃度越低,即認為抗菌能力越強。MBC指致使細菌死亡的抗菌劑的最小質(zhì)量濃度,此質(zhì)量濃度越小,說明殺菌效果越好。殺菌率是通過給定時間內(nèi),一定濃度(或體積、質(zhì)量等)的抗菌劑在一定濃度、體積的菌液中的殺菌量來評價抗菌能力。
2.安全性
應(yīng)對皮膚無刺激性,急性毒性應(yīng)符合相關(guān)標準,如導致半數(shù)實驗動物死亡的劑量LD50應(yīng)大于2 000mg/kg,變異原性和皮膚感作性應(yīng)呈陰性。此外,用作水處理劑的抗菌材料,應(yīng)符合有關(guān)水質(zhì)標準,如我國飲用水標準規(guī)定銀離子質(zhì)量濃度不超過0.05mg/ L。
3.細菌的耐藥性
要求能夠反復多次地殺滅同種細菌,即該細菌不產(chǎn)生抗藥性。通常選用易獲得耐藥性的綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌等菌種為試驗菌種,反復測定MIC 10次,若該值無明顯提高,則表明抗菌劑不易令細菌產(chǎn)生耐藥性。
4.耐光性
銀離子在光照條件下,容易被還原成銀,進而被氧化成氧化銀而減弱抗菌效果,同時,棕色的氧化銀會影響制品的外觀。因此要求抗菌劑具有一定的耐光性。
5.耐熱性
抗菌劑往往被作為功能性填料制備出相關(guān)產(chǎn)品,故要求其符合制品的加工要求。如塑料的加工溫度在100~300℃之間,因此,添加到塑料中的抗菌劑,其揮發(fā)或降解溫度就應(yīng)不低于300℃。
6.緩釋性能
抗菌離子能夠在較長的時間內(nèi)均勻釋放,從而保持長久的抗菌能力。這主要通過不同時間里,單位質(zhì)量(或表面積)的抗菌劑在水溶液中釋放出抗菌離子量來表示。要求抗菌離子的析出速度在不同的時間內(nèi)比較穩(wěn)定。
抗菌塑料性能的評價
抗菌塑料作為材料使用必須保證對其性能的要求,同時應(yīng)具備良好的抗菌功能。所用的抗菌劑應(yīng)達到國家規(guī)定的衛(wèi)生和安全標準,因此抗菌塑料的評價可以從三個方面來考慮:常規(guī)性能、加工性能、抗菌性能。
1.常規(guī)性能
常規(guī)性能包括熔體流動速率、拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、硬度、色度、表面光潔度等,均應(yīng)按國家有關(guān)塑料測試標準來要求。
2.加工性能
加工性能隨用途、加工工藝及加工特性不同,評價方法也不一樣,故很難有統(tǒng)一的標準來限定。通常來說,加工性能主要取決于所用塑料基體的性質(zhì),這可以通過測定熔體流變性來進行評價,也可進行實際加工,從而得到更加可靠的加工性能評價標準。
3.抗菌性能
抗菌性能應(yīng)根據(jù)抗菌塑料親(疏)水性、抗菌劑的溶出性和形態(tài)結(jié)構(gòu)的不同,運用不同的測試方法。對抗菌塑料性能評價常用的指標是抗菌率、抑菌圈和抗菌長效性。 抗菌率=(空白試樣菌數(shù)-抗菌試樣菌數(shù))/空白試樣菌數(shù)。抗菌率為定量測定,而抑菌圈是定性的。抑菌圈的大小代表被測物質(zhì)抗菌力的強弱,可反映抗菌效果的好壞。另外還有貼膜接觸抗菌法、表面動態(tài)測試法、浸漬培養(yǎng)法、包埋法等都可用于抗菌性能的測定。 抗菌塑料的發(fā)展時間較短,相關(guān)檢測標準的研究滯后,國際ISO尚無此類抗菌標準。目前應(yīng)用較多的抗菌性能測試方法是貼膜接觸抗菌法,即將樣品貼于培養(yǎng)基上,在樣品及培養(yǎng)基表面均勻地噴灑一定量含菌液,測定一定時間后菌體的生長情況,以評價其抗菌性。 抗菌塑料的使用周期一般較長,故其抗菌長效性的評價尤其重要。一般采用加速實驗的方法來評價長效性,以與實際使用時間相對應(yīng)。如日本目前采用模擬強化析出實驗,由抗菌金屬離子在水中的析出量外推估算抗菌效果的有效期,也可用人工加速老化的方法來測算抗菌長效性。
存在的問題
抗菌性是衡量抗菌塑料性能的重要指標,因此科學的評價方法是客觀反映抗菌性測試結(jié)果的關(guān)鍵。由于沒有統(tǒng)一的抗菌標準,抗菌產(chǎn)品在推廣過程中存在誤導消費者的嫌疑。山東省食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗所一位研究員這樣解釋:抗菌塑料有抑制細菌的作用,但并無殺菌功效。中國抗菌材料及制品行業(yè)協(xié)會參照國際標準,推出了國家抗菌認定標準。但標準的貫徹實施還需市場的進一步規(guī)范。 對于抗菌塑料制品,抗菌率要保持適中,即達到90%~99.9%,如果低于90%,在抗菌方面是無效的,如果高于99.9%又會產(chǎn)生刺激性,導致安全性問題。目前的抗菌塑料只有細菌與抗菌塑料表面長時間接觸后,才會產(chǎn)生顯著的抗菌效果,但這種方式存在明顯的局限性,因此抗菌效果發(fā)揮不充分,不能有效阻止食品表面上細菌的繁衍及對食品中營養(yǎng)成分的破壞。同時,傳統(tǒng)家電的抗菌劑,當細菌被殺死后,可釋放出有害成分。所以,消費者使用還是要注意雙重防御,不要盲目認為使用抗菌塑料就是萬能的。
抗菌塑料的發(fā)展前景
抗菌塑料制品的應(yīng)用,可減少或杜絕人與人、人與物、物與物之間的細菌交叉?zhèn)魅荆蓪⑨t(yī)療保健的模式,從事后的治療轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑暗念A防,為人們創(chuàng)建一個健康安全的生活環(huán)境,大大減少了細菌感染的幾率。 21世紀抗菌塑料的發(fā)展趨勢是把高科技與經(jīng)濟、文化發(fā)展緊密結(jié)合,進一步溶入百姓生活。隨著我國人民生活水平及環(huán)境意識的提高,抗菌制品的需求也將構(gòu)成潛在的巨大市場,抗菌制品的生產(chǎn)將成為重要的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。抗菌制品對創(chuàng)造潔凈、健康環(huán)境具有重要作用,而且會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益,市場前景十分可觀。 抗菌塑料是一種新型環(huán)保材料,其研制、開發(fā)和應(yīng)用是政府產(chǎn)業(yè)政策鼓勵發(fā)展的。抗菌塑料的開發(fā)和應(yīng)用為保護人類健康樹起了一道綠色屏障,對于改善人類生存環(huán)境,減少疾病,保護全民健康,具有十分重要的意義。