抗菌陶瓷产品抗菌性能检测方法的研究综述

袁芳丽 陈彩彦 刘新玲 赵江伟 张展豪 邓健娣

摘 要：本文综述了建材产品的国内外抗菌性能检测方法，重点以陶瓷产品的抗菌性能为研究对象，研究分析了不同国家陶瓷产品抗菌性能的检测标准，并对其差异性进行了比较分析，对我国抗菌陶瓷产品的质量评价具有指导意义，可以提升我国抗菌陶瓷产品质量安全水平。

关键词：陶瓷产品；抗菌性能；检测方法

1 前言

具有抗菌作用的抗菌产品，在疫情时期和后疫情时期均受到广大消费者的特别关注，这类产品的主要特点是产品表面具有抑制或杀灭接触到表面的细菌微生物的作用，即具备抗菌功能。而抗菌陶瓷作为一类新型功能建材产品，其抗菌功能的实现从技术角度主要有两种途径，一是在陶瓷釉层表面再施涂一层抗菌材料并通过低温烧成等方法使抗菌层固定，二是抗菌成分直接与陶瓷釉料结合，制成抗菌釉然后施涂于陶瓷坯体上一次烧成得到。第一种方法施涂的抗菌材料主要有两类，一类是光催化氧化钛系列的抗菌材料，另一类是金属银浆直接喷涂在陶瓷釉层表面，这一技术解决了直接在釉层中掺金属银用量大、成本高等问题，产品表面不易脱落、抗菌性好。第二种方法是直接制备抗菌功能釉，国内多数厂家以这种抗菌陶瓷技术为主。这种方法的问题是金属成分掺量多、成本高、高温烧成易散失或不能完全到表层，抗菌性易减弱[1]。

抗菌产品的主要特点就是能够对表面的细菌有抑制或杀灭作用。然而，细菌是一类用肉眼根本看不到、摸不着的微生物，所谓的抗菌作用不能直接观测，而是需要通过微生物实验室进行一系列专业的检测，最终反应其抗菌作用的大小。美国、日本、国际标准化组织以及我国均制定了抗菌产品的检测标准，对抗菌产品抗菌作用大小的检测方法和流程均有严格规定，这类标准不仅针对抗菌陶瓷，也包含了适用于抗菌塑料、抗菌涂料等建材产品。本文综述了建材产品的国内外抗菌性能检测方法，重点以陶瓷产品的抗菌性能为研究对象，研究分析了不同国家陶瓷产品抗菌性能的检测标准，并对其差异性进行了比较分析，对我国抗菌陶瓷产品的质量评价具有指导意义，可以提升我国抗菌陶瓷产品质量安全水平。

2建材产品的国内外抗菌性能检测标准

2.1建材产品的国内外抗菌性能检测标准汇总

无论是国内还是国外，不乏以陶瓷、塑料、涂料、马桶等建材产品为测试主体的抗菌性能检测标准，详见表1、表2。

2.2建材产品的国内外抗菌性能检测方法简述

纵观国内外建材产品的抗菌性能检测标准，可以发现抗菌性能检测方法主要有四种：扩散法、贴膜法、振荡法和吸收法。

扩散法，属于定性方法，其试验原理为利用抗菌剂不断溶解，经琼脂扩散形成不同浓度梯度，试样放在两层培养基上，培养一定时间后，根据培养基和试验接触处细菌繁殖的程度，定性评定试样的抗菌性能。主要用于抗菌剂在试验琼脂上会扩散的试样的抗菌性能检测，或者是用于抗细菌性能安全性评价。

贴膜法，属于定量方法，其试验原理为通过定量接种细菌于待检验试样和对照试样上，用贴膜的方法使细菌均匀接触待检验试样和对照试样，经过一定时间的培养后，洗脱得到待检验试样和对照试样上的活菌数，通过计算抗菌率或者抗菌活性值的结果反映试样的抗菌性能。主要用于非吸水性，且可制成有一定面积的制品（件）和涂层，如塑料、陶瓷、漆膜、板材和金属等硬质表面材料抗菌性能的检测。

吸收法，属于定量方法，其试验原理与贴膜法类似，不同之处在于没有用贴膜的方法使细菌均匀接触试样，而是利用试样材质的吸水特性使细菌与试样接触。主要用于具有吸水性，如无纺布、织物、泡沫、粉末和微孔材料等制成的零部件抗菌性能的检测。

振荡法，属于定量方法，其试验原理与吸收法类似，因其检测过程中细菌和试样接触培养的过程中需要振荡培养而得名。主要用于粉末、纤维、织物、塑料粉体和微孔滤材等材料抗菌性能的检测。

3抗菌陶瓷产品的抗菌性能检测方法

3.1 抗菌性能检测方法简述

抗菌陶瓷是指表面具有抗菌功能的陶瓷制品。目前，各国的检测标准对陶瓷产品的抗菌性能檢测主要采用贴膜法，即通过定量接种细菌于待检验试样和对照试样上，用贴膜的方法使细菌均匀接触待检验试样和对照试样，经过一定时间的培养后，洗脱，应用平板活菌计数法（GB 4789.2《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[23]）得到待检验试样和对照试样上的活菌数，通过计算抗菌率或者抗菌活性值的结果反映试样的抗菌性能。检测流程见图1。

3.2 抗菌性能检测方法分析比较

美国、日本、国际标准化组织以及我国均制定了抗菌陶瓷产品的检测标准，具体要求见表3。

4分析与讨论

（1）测试菌株的选择。

自然界中的微生物种类数以亿计，按其结构分类为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。这两大类菌群中，考虑其在自然界中的生存能力和与人类社会的密切联系，革兰氏阳性菌以金黄色葡萄球菌为代表菌，革兰氏阴性菌以大肠埃希氏菌为代表菌。

金黄色葡萄球菌属于葡萄球菌属最重要的致病葡萄球菌，一类触酶试验阳性的革兰氏阳性球菌，在自然界中分布很广，其临床意义主要为引起局部组织的化脓性感染、深部组织的化脓性感染以及败血症等全身感染[24]。

大肠埃希氏菌为埃希菌属的代表种，属革兰氏阴性杆菌，大多寄居于人和动物的肠道内，是肠道正常菌群，可随着人和动物的排泄物广泛分布于水、土壤和腐物中。

中国、日本和国际标准化组织对测试菌株的规定主要是指定了大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌两大菌种，中国和国际标准化组织标准中也指出了更换菌种的可能性，在测试菌株的选择上较为灵活；而美国仅指定了大肠埃希氏菌为测试菌株，其主要原因为标准制定方认为抗菌陶瓷对金黄色葡萄球菌的抗菌性能不稳定。

（2）单位面积接种菌量的规定。

除美国外，中国、日本和国际标准化组织对于接种面积的规定都较为统一，首选边长4厘米的正方形接种范围，美国的首选接种范围为边长2厘米的正方形，对接种菌液的浓度和体积的规定也各有不同，导致了最终单位面积接种菌量有所不同。从笔者日常的检验经历得知，单位面积的接种菌量不是越多越好，其与对照样品表面接触24h后的活菌数量的多少并不是正关联，考虑其原因主要与耗氧量、营养物质、优胜劣汰等因素有关。

（3）抗菌性能的結果表达。

在中国标准中，抗菌性能的结果数值以百分比表示，为接触24小时后，对照样品和测试样品表面残留活菌数量的差值除以对照样品表面残留活菌数量后的百分比；日本和美国标准中，则是将各样品表面残留活菌数量取对数值，以对照样品表面残留活菌数量的对数值与测试样品表面残留活菌数量的对数值的差值为抗菌性能结果，称之为抗菌活性值。对数值的差值一般为一个个位数的数值，没有百分比来得更为直观。但是，笔者认为，由于对数值考虑到了微生物的生长分裂形式和生长波动因素，比百分比的结果表达更为客观准确。

参考文献

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[4] GB/T 20944.1-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法[S].2007.

[5] GB/T 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法[S].2007.

[6]GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法[S].2008.

[7]GB/T 23131-2019家用和类似用途电坐便器便座[S].2019.

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[21]ISO 17721-1-2021 瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法第1部分：含抗菌剂的瓷砖表面[S].2021.

[22]ISO 17721-2-2021瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法第2部分：含光催化抗菌剂的瓷砖表面[S].2021

[23]GB4789.2-2022 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定[S].2023.

[24]周庭银，赵虎，临床微生物学诊断与图解[M].上海科学技术出版社，2007.

Review on the Testing Methods of Antibacterial Properties of Antibacterial Ceramics

YUAN Fang-li， CHEN Cai-yan， LIU Xin-ling， ZHAO Jiang-wei， ZHANG Zhan-hao， DENG Jian-di

（Comprehensive Technology Centre of Foshan Customs， Foshan 528000， China）

Abstract： This papersummarizes the testing methods of antibacterial properties of building materials at home and abroad， focusing onthe antibacterial property of ceramic products as the research object， analyzes the testing standards of antibacterial property of ceramic products in different countries， compares their differences， which has guiding significance for the quality evaluation of antibacterial ceramic products in China， and can improve the quality safety level of antibacterial ceramic products in China.

Keywords： Ceramic products；Antibacterial properties； testing method