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涂料微生物污染与防腐剂使用关系探析

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《工业微生物杂志》2016年第5期

摘要:

为了解涂料的微生物污染与防腐剂使用情况之间的关系,按照ISO9252-1989(E)检测207件市售涂料微生物指标,利用高效液相色谱检测有微生物检出涂料和40件无微生物检出涂料的防腐剂使用情况。结果发现有12件涂料微生物超标;异噻唑啉酮类防腐剂是本实验检出使用最多的防腐剂;微生物超标涂料防腐剂含量比正常低或者未检测到,种类单一。涂料的防腐剂使用情况与微生物污染程度有着密切的联系,建议建立和完善涂料限用防腐剂标准,指导涂料企业安全生产和质量监督。

关键词:

涂料;微生物;防腐剂;高效液相色谱法

涂料是由颜料、粘合剂和多种化学助剂在水或溶剂中混合分散而成的均匀混合体,其成膜物质包含了大量纤维素等有机物和高分子材料,为微生物生长提供了充足的营养[1]。据报道,涂料中常见的腐败微生物为芽孢杆菌和假单胞菌等[2,3]。添加防腐剂不仅能让涂料在储藏过程中保质,还能有效帮助涂层抵御环境中霉菌和藻类的侵蚀,但是会增加产品成本并对环境造成污染,因此涂料中防腐剂的使用种类和添加量需要严格控制[4]。研究市售涂料中防腐剂的使用情况与微生物污染之间的关系,对指导企业开展微生物防控,同时对涂料限用防腐剂标准的建立和完善具有重要意义。

1材料与方法

1.1样品来源和种类

本实验抽检了广州、佛山、中山、东莞多个涂料厂家市售样品。

1.2仪器与试剂

微生物检测:生化培养箱(SHP-250),超净工作台(HDLAPPARATUS)、平板计数培养基(PCA)、沙氏琼脂培养基(SDA),由广东环凯生物技术有限公司提供。防腐剂检测:Agilent1260高效液相色谱仪具二极管阵列检测器(Agilent公司)、电子天平(METTLER),甲醇为色谱纯、磷酸二氢钠为分析纯,由Merck公司提供。

1.3检测方法

1.3.1微生物检测

按照ISO9252-1989(E)[5]合成乳胶微生物的检验方法。称取样品10g,用0.85%的生理盐水进行稀释,稀释梯度10-1~10-7梯度,取不同稀释度稀释液1mL加入灭菌平皿,用PCA培养基37℃培养3d,SDA培养基30℃培养5d,做平行对照,检测涂料中微生物。

1.3.2防腐剂检测

以甲醇提取涂料中甲基氯异噻唑啉酮(CMIT)、甲基异噻唑啉酮(MIT)、布罗波尔(BP)、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)、2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)5种涂料中常用防腐剂,用高效液相色谱仪进行分析。

1.3.2.1防腐剂标准储备

液准确称取适量防腐剂标品,分别置于50mL烧杯中,加适量甲醇溶解,移入100mL容量瓶中,用甲醇稀释至刻度,混匀。

1.3.2.2样品预处理

准确称取0.50g样品于具塞比色管中,经涡旋混合器混匀后,超声提取20min,离心。经0.45μm滤膜过滤,滤液作为待测样液。

1.3.2.3色谱参考条件

色谱柱AglientTC-C18柱(250mm*4.6mm,10μm;流动相:25mmol/L磷酸二氢钠-甲醇(60︰40V/V),并用磷酸调pH至4.0;流速1.0mL/min,柱温:30℃;检测器:二极管阵列检测器。MIT和CMIT在280nm检测,BIT、BP、DBNPA在220nm处检测。

2结果与讨论

2.1微生物检测结果

本实验检测了207件涂料样品,其中有8个品牌12件样品检出微生物超标。检出微生物主要为细菌。根据ISO9252:1989(E),5件判定为重度污染(微生物总数>105),6件为中度污染(微生物总数>104),1件为轻微污染(微生物总数>103),结果见表1。涂料在生产和贮存过程中主要受到细菌污染,会出现黏度下降、胀桶、发臭、沉淀等现象[6]。本次实验的12件微生物超标样品,从外观来看与正常样品没有明显区别,但由于已经被微生物污染,涂料的完整性遭到破坏,施工后漆膜的美观性和持久性会受到影响,损害消费者利益。

2.2防腐剂检测结果

涂料行业目前使用最广泛的防腐剂是MIT/CMIT,统称为卡松,其它还有BIT、BP、DBNPA等[7]。利用高效液相色谱法,检测上述12件有微生物检出和40件无微生物检出涂料的防腐剂使用情况,结果见表1和表2。12件有微生物检出涂料中仅有3件检测到含有防腐剂,有效含量均低于10μg/g,种类也相对单一。40件无微生物污染的样品中有18件仅检测到卡松,8件检测到含有卡松与BIT,5件检测到含有卡松与BP,2件检测到含有卡松与DA,6件检测到含有MIT与BIT,1件检测到含有MIT与BP。有微生物检出意味着产品的防腐体系失效,经检测,其防腐剂有效成分含量较没有微生物污染的样品低或者未检测到;没有微生物检出的样品其防腐剂有效成分含量高于10μg/g。尽管卡松在涂料中单独作为防腐剂也能起到安全的防腐作用,但由于涂料易受到假单胞菌污染,而卡松对假单胞菌作用差,易形成抗药性导致防腐失败[8],还需配合其它防腐剂才能达到最佳效果。涂料的微生物污染与防腐剂使用种类和含量有着密切联系。

3结论

虽然不排除在有微生物检出的样品中在生产时已经添加了多种足量的防腐剂,但由于某些其它原因导致了微生物污染的可能性,如涂料的某些成分与防腐剂配伍性不好[9],涂料原材料被能降解防腐剂的微生物污染等[10]。结合本实验结果,当涂料中防腐剂有效成分含量高于10μg/g,并多种防腐剂组合使用时可以达到更佳的防腐作用。目前涂料行业尚缺乏统一的国家和行业标准对使用防腐剂的种类、用量、检测方法加以限定。大型企业较多参照国家标准GB/T21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性和抗菌效果》[11]和美国材料与实验协会标准ASTMD2574-2006《容器中乳胶漆耐微生物侵蚀的标准试验方法》[12]。筛选合适的杀菌剂和确定使用量,亟需制订相应标准,用以指导涂料企业安全高效使用防腐剂。

参考文献:

[1]李程碑,杨杰,杨俊伟.涂料防腐剂的研究及应用进展[J].现代涂料与涂装,2013,4:23-28.

[2]林宣益.涂料用防腐剂和防霉防藻剂及发展[J].现代涂料与涂装,2006,1:54-60.

[3]陶宏兵,邱晓颖,冯劲等.被污染的工业产品中常见微生物种类及耐药性分析[J].工业微生物,2015,45(5):42-45.

[4]葛雅.水性涂料中抗菌剂应用配比及提取测定的研究[D].复旦大学,2012.

[7]王文毅.水性建筑涂料领域的防腐防霉抗藻剂及应用[J].涂料技术与文摘,2015,36(8):34-42.

[9]唐本辉.水性木器涂料助剂的配伍性研究[D].华南理工大学,2013.

作者:陶宏兵 杜家贤 黄小茉 邱晓颖 施庆珊 单位:广东省微生物研究所 广东迪美生物技术有限公司

工业微生物杂志责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次