精細(xì)陶瓷 室內(nèi)照明環(huán)境下半導(dǎo)體光催化材料細(xì)菌減少率的測定 半干法估算實(shí)際環(huán)境細(xì)菌污染表面抗菌活性 征求意見稿

1GB/TXXXXX—202X/ISO22551:2020精細(xì)陶瓷室內(nèi)照明環(huán)境下半導(dǎo)體光催化材料細(xì)菌減少率的測定半干法估算實(shí)際環(huán)境細(xì)菌污染表面抗菌活性警示——處理和操作具有潛在危險(xiǎn)的微生物需要很高的技術(shù)能力。只有經(jīng)過微生物學(xué)技術(shù)培訓(xùn)的人員才能進(jìn)行檢測工作。本文件建立了一個(gè)表面含室內(nèi)光活性催化劑材料的抗菌性能的測試方法。通過測定經(jīng)室內(nèi)光照處理后的存活微生物數(shù)量來表征抗菌活性值。該試驗(yàn)設(shè)定了一個(gè)可能被人接觸到的帶菌表面，該試驗(yàn)通過使用室內(nèi)光照環(huán)境下的光催化材料抑制微生物接觸感染的方式來評價(jià)其抗菌性能。本文件適用于不同類型、不同用途、不同形狀的的建材中使用的室內(nèi)光催化材料，如板材、片材、平板材料等。本文件不適用于粉末狀、顆粒狀及多孔室內(nèi)光催化材料，也不適用于織物或無紡品。本文件適用于具有抗菌功能的室內(nèi)光催化材料。不適用于其它用途如水中污染物降解、自清潔、抗霧及空氣凈化性能的室內(nèi)光催化材料。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO14605精細(xì)陶瓷(先進(jìn)陶瓷,先進(jìn)技術(shù)陶瓷)室內(nèi)光照環(huán)境用測試半導(dǎo)體光電材料光源[Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Lightsourcefortestingsemiconductingphotocatalyticmaterialsusedunderindoorlightingenvironment]ISO17094:2014精細(xì)陶瓷(先進(jìn)陶瓷,先進(jìn)技術(shù)陶瓷)室內(nèi)光照環(huán)境下半導(dǎo)體光催化材料的抗菌活性的試驗(yàn)方法[Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)—Testmethodforantibacterialactivityofsemiconductingphotocatalyticmaterialsunderindoorlightingenvironment]3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1光催化劑photocatalyst在一定光源激發(fā)下，能產(chǎn)生催化作用的物質(zhì)。由光照激發(fā)、基于氧化和還原反應(yīng)的產(chǎn)生相關(guān)功能的物質(zhì)。這些功能包括分解和去除空氣和水污染物、除臭、抗菌、抗真菌、自清潔和防霧作用。3.2室內(nèi)光活性催化劑indoor-light-activephotocatalyst由普通照明用人工光源激發(fā)的光催化劑。3.3室內(nèi)光照環(huán)境indoorlightingenvironment不使用日光光源，采用人工光源進(jìn)行普通照明的環(huán)境。2GB/TXXXXX—202X/ISO22551:20203.4室內(nèi)光照光催化材料indoor-light-activephotocatalyticmaterial通過涂覆、浸泡、摻雜等方式在表面或內(nèi)部添加了室內(nèi)光活性光催化劑的材料。3.5活菌減少率reductionrateoflivingbacteria在光照條件及暗條件下接觸特定時(shí)間后，未經(jīng)處理的對照樣相對于室內(nèi)光催化材料表面活菌數(shù)的減少，以百分比表示。3.6分散培養(yǎng)基dispersionmedium用于測試菌液制備的培養(yǎng)基，包含類似于人類脂質(zhì)的化學(xué)成分。4原理該試驗(yàn)方法通過將試樣與分散于含類似人體皮脂成分的培養(yǎng)中的細(xì)菌接觸，獲得室內(nèi)光活性催化材料在室內(nèi)光照條件下的抗菌性能。該方法適用于表面光滑的材料，如片材、板材、平板狀材料等。在試樣表面均勻的接種細(xì)菌菌懸液。將接種過的試樣放置到培養(yǎng)皿中，上面覆蓋玻璃板。將含試樣的培養(yǎng)皿暴露于光照條件下。照射后，將試驗(yàn)細(xì)菌洗脫下來，并采用活菌計(jì)數(shù)法測定洗脫液中的細(xì)菌濃度。5材料5.1試驗(yàn)用細(xì)菌菌株與制備5.1.1細(xì)菌菌株測試中應(yīng)使用表1的等同或等效菌株，試驗(yàn)菌種應(yīng)從世界菌種保藏聯(lián)合會（WFCC）的成員機(jī)構(gòu)獲得。表1測試菌種5.1.2菌種傳代在符合測試微生物生物安全要求的相應(yīng)等級的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測試。將表皮葡萄球菌或大腸桿菌在營養(yǎng)瓊脂斜面培養(yǎng)基（NA斜面培養(yǎng)基）上劃線接種，于（37±1）℃培養(yǎng)24h～48h。培養(yǎng)好的細(xì)菌可以在5℃~10℃存放一個(gè)月。將此菌種作為儲備菌株，菌株傳代次數(shù)不超過10次。5.2試劑和器具除非另有規(guī)定，本測試中所用試劑、材料及器具如下所述?？梢允褂煤邢嗤煞值纳唐坊噭┘芭囵B(yǎng)基。3GB/TXXXXX—202X/ISO22551:20205.2.1表皮葡萄球菌分散培養(yǎng)基取49mL無菌水和50g分子量300的甘油聚氧丙烯醚(α、α'、α''-1,2,3-丙三基三[ω-羥基-聚[氧基（甲基-1,2-乙二基）]（PPG300）加入到帶磁力攪拌轉(zhuǎn)子的錐形瓶中，立即開始攪拌。再取1g聚乙二醇[分子量5000000（PEG500K）]，邊攪拌邊加入，之后連續(xù)攪拌1h。完全溶解后，于25℃使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至（7.1±0.2）。使用無菌水補(bǔ)足溶液至100mL。將上述溶液于（121±2）℃高壓蒸汽滅菌至少15min，室溫保存。保存期限不應(yīng)超過1個(gè)月。5.2.2大腸桿菌分散培養(yǎng)基取30mL無菌水和0.1g粘蛋白加入到帶磁力攪拌轉(zhuǎn)子的錐形瓶中后，立即開始攪拌。再取0.2g海藻酸鈉，邊攪拌邊加入，之后連續(xù)攪拌1h。待完全溶解后加入20mL甘油。室溫保存，保存期限不應(yīng)超過1個(gè)月。5.2.31/5濃度營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基（1/5NB）取0.3g牛肉膏、1.0g蛋白胨和0.5g氯化鈉，加100mL無菌水，放入錐形瓶中并充分溶解后，于25℃使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至7.1±0.1。使用無菌水進(jìn)行5倍稀釋，然后于25℃使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0±0.2。在高壓蒸汽滅菌器中于（121±2）℃滅菌至少15min。如制備好的溶液不立即使用，可存儲于5℃~10℃,保存期限不應(yīng)超過1個(gè)月。5.2.41/2濃度盧里亞-貝爾塔尼肉湯培養(yǎng)基（1/2LB）取0.5g酵母提取物、1.0g胰蛋白胨和1.0g氯化鈉，加100mL無菌水，放入錐形瓶中并充分溶解后，于25℃使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至7.1±0.1。使用無菌水進(jìn)行兩倍稀釋，后于25℃使用氫氧化鈉溶液或鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0±0.2。在高壓蒸汽滅菌器中于（121±2）℃滅菌至少15min。如制備好的溶液不立即使用，可存儲于5℃~10℃,保存期限不應(yīng)超過1個(gè)月。5.2.5營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基（NA培養(yǎng)基）NA培養(yǎng)基應(yīng)按ISO17094:2014中6.2.3進(jìn)行制備。5.2.6葡萄糖卵磷酯吐溫80培養(yǎng)基（SCDLP培養(yǎng)基）SCDLP培養(yǎng)基應(yīng)按ISO17094:2014中6.2.4進(jìn)行制備。6儀器裝置測試裝置通過提供室內(nèi)光激活室內(nèi)光活性催化劑的作用來測試室內(nèi)光活性催化材料的抗菌活性。室內(nèi)光照環(huán)境測試裝置包括了一個(gè)光源和一個(gè)裝有試樣的試驗(yàn)艙。結(jié)構(gòu)圖見圖1。4GB/TXXXXX—202X/ISO22551:2020圖1試驗(yàn)裝置示意圖6.1光源室內(nèi)光照條件的光源要符合ISO14605的規(guī)定。應(yīng)使用色溫3800K～4500K的鹵代磷酸鹽熒光燈作為光源。如不能獲得鹵代磷酸鹽熒光燈，則可使用色溫3800K～4500K、顯色指數(shù)（Ra）高于80的三波段熒光燈替代。6.2紫外濾光片使用ISO14605規(guī)定紫外濾光片，在過濾UV光線的條件下（條件B）使用。紫外濾光片應(yīng)緊貼在燈下安裝。條件B即是過濾掉380nm以下光源。ISO14605規(guī)定了B型紫外濾光片的具體要求。6.3保濕玻璃板符合ISO17094:2014中7.3的規(guī)定，用于阻隔預(yù)防浮游細(xì)菌的污染。6.4照度計(jì)符合ISO14605的規(guī)定。7試樣從材料的平整部分裁剪（50±2）mm×（50±2）mm，厚度不超過10mm，將其作為標(biāo)準(zhǔn)形狀的試樣。膜狀的材料可以附著于未經(jīng)處理的玻璃片上來保持其強(qiáng)度。共制備9片未經(jīng)處理的試樣和6片室內(nèi)光活性催化處理的的試樣。當(dāng)不能提供未經(jīng)處理的試樣時(shí)，可以使用與室內(nèi)光活性催化材料材質(zhì)盡可能相似的材料。注意預(yù)防試樣的微生物污染和試樣間的交叉污染。如果試樣表面被有機(jī)物污染，則可使用光照強(qiáng)度1.0mW/cm2的紫外線照射24h，或使用乙醇擦拭表面來處理。如果不能提供未經(jīng)處理的試樣，則需要使用與室內(nèi)光活性催化處理試樣獲得相似菌落回收率的材料。8測試程序8.1試驗(yàn)菌液的制備8.1.1試驗(yàn)細(xì)菌的培養(yǎng)使用接種環(huán)將5.1.2的菌種轉(zhuǎn)接到NA斜面或平板培養(yǎng)基上，并于（37±1）℃培養(yǎng)24h～48h。然后將菌種再次轉(zhuǎn)接到NA斜面或平板培養(yǎng)基上，于（37±1）℃培養(yǎng)24h～48h，將此培養(yǎng)的菌種作為試驗(yàn)菌種。8.1.2試驗(yàn)菌液的制備用接種環(huán)將8.1.1中培養(yǎng)的細(xì)菌從NA培養(yǎng)基上刮下來，分別將表皮葡萄球菌轉(zhuǎn)移至含有5mL的1/5NB培養(yǎng)基玻璃試管中，大腸桿菌轉(zhuǎn)移至案由10mL的1/2LB培養(yǎng)基試管中，振蕩以確保其分散均勻。5GB/TXXXXX—202X/ISO22551:2020上述溶液作為初始菌液使用。將5.2.1表皮葡萄球菌的分散培養(yǎng)基和5.2.2大腸桿菌分散培養(yǎng)基加入到玻璃試管中，再加入1/100體積的表皮葡萄球菌的初始菌液或1/10體積的大腸桿菌初始菌液至試管中，并徹底混合均勻。調(diào)整菌濃至5.0×102cfu/mg～2.0×103cfu/mg。調(diào)整后立即使用。如果不立即使用試驗(yàn)菌液，應(yīng)將其冰浴保存在冰上并2h內(nèi)使用。任何情況下，均應(yīng)使用玻璃試管來制備試驗(yàn)菌液，因?yàn)楸砥て咸亚蚓鷺O易粘附于塑料材質(zhì)的表面。注：高粘度的分散培養(yǎng)基不利于分散培養(yǎng)基與初始菌液的混合?？梢?.2試驗(yàn)菌液的接種8.2.1試樣稱重稱量試樣并記錄，精確至0.1mg。8.2.2試驗(yàn)菌液的接種將8.1.2中制備的（2.5±0.5）mg試驗(yàn)菌液均勻的接種到試樣上（包括9片未經(jīng)處理試樣和6片室內(nèi)光活性催化材料試樣）?？梢允褂?.2.3中給出的方法，也可以采用其他相似的接種方法。8.2.3直接接種法將0.2mL菌液接種到圖2所示的無菌纖維素?zé)o紡折疊布的尖端。準(zhǔn)備一個(gè)酒精擦拭消毒過的鋁箔片，接種月約15cm×15cm區(qū)域，以消除多余的細(xì)菌溶液。將菌液均勻的接種到試樣表面。接種完成后，使用一塊新折疊好的纖維素?zé)o紡布來擦除多余的試驗(yàn)菌液。通過稱重接種的試樣來計(jì)算接種溶液的量。重復(fù)接種和擦拭過程直到接種量為（2.5±0.5）mg。將接種的試樣放入培養(yǎng)皿中并蓋上玻璃板。圖2纖維素?zé)o紡布的折疊以3片試樣為一組。將一組試驗(yàn)的菌液接種時(shí)間限定在5min之內(nèi)。然后立即將試樣放入光照條件下或暗條件下培養(yǎng)。8.3室內(nèi)光照條件8.3.1照度的測量及試樣放置位置的準(zhǔn)備將照度計(jì)放在光照裝置的底部，然后在探頭上面放一塊用于測試的玻璃板。調(diào)節(jié)試樣表面光照強(qiáng)度至1000lx±50lx。測試照度之前，應(yīng)先點(diǎn)亮光源，預(yù)照射15min或更長時(shí)間，直至照度穩(wěn)定。試驗(yàn)艙環(huán)境溫度應(yīng)設(shè)置為（25±3）℃和相對濕度50%～70%的范圍內(nèi)，以模擬產(chǎn)品的可能使用環(huán)境。注：照度范圍可以根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境在(100±5)lx至(3000±150)l6GB/TXXXXX—202X/ISO22551:20208.3.2光照時(shí)間將放有接種試樣的培養(yǎng)皿（3片未經(jīng)處理試樣和3片室內(nèi)光活性催化處理試樣）置于光照條件之下照射4h。注：根據(jù)光催化產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境可以將光照時(shí)間縮短至最低2h。8.3.3接種后試樣的光照條件培養(yǎng)將接種了菌液的試樣（3片未經(jīng)處理試樣和3片室內(nèi)光活性催化處理試樣）放入培養(yǎng)皿中，并在每個(gè)平皿上加蓋玻璃板。根據(jù)8.3.1確定的位置放置含試樣的平皿，并按照8.3.2設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行光照。8.3.4接種了試驗(yàn)菌液的試樣的暗條件培養(yǎng)接種了菌液的試樣（含3片未經(jīng)處理試樣和3片室內(nèi)光活性光催化處理試樣）放入培養(yǎng)皿中，并在每個(gè)平皿上加蓋玻璃板。將此培養(yǎng)皿放在暗條件培養(yǎng)至8.3.3規(guī)定的時(shí)間。8.4活菌測定8.4.1接種菌液的洗脫使用無菌鑷子將每塊試樣（未經(jīng)處理的試樣和室內(nèi)光活性催化處理試樣）轉(zhuǎn)移至新的培養(yǎng)皿上。用無菌移液器吸取37℃預(yù)熱的SCDLP培養(yǎng)基（5.2.6）10mL到新培養(yǎng)皿中。將培養(yǎng)皿放到水平搖床上，以每分鐘90個(gè)循環(huán)的速度搖5min。也可以使用其它有效的方法進(jìn)行洗脫。使用大培養(yǎng)皿，以保證試樣表面可以被加入的10mL的SCDLP培養(yǎng)基完全浸沒。8.4.2洗脫液中細(xì)菌濃度的測定使用無菌移液器吸取1.0mL洗脫液（8.4.1），加入到含（9.0±0.1）mL的SCDLP培養(yǎng)基的試管中并混合均勻。取3個(gè)培養(yǎng)皿，分別加入1.0mL懸液（洗脫液及稀釋液）。每皿加入15mL～20mL已在45℃~48℃預(yù)熱的NA培養(yǎng)基（5.2.5混勻后室溫靜置15min，待培養(yǎng)基凝固后，將培養(yǎng)皿倒置，在（37±1）℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36h～48h。計(jì)數(shù)30cfu～300cfu的培養(yǎng)皿上的菌落數(shù)。洗脫液的細(xì)菌濃度使用公式（1）來計(jì)算，保留兩位有效數(shù)字。P——細(xì)菌濃度，單位為菌落形成單位每毫升(cfu/mL)；DF——稀釋因子。如果含有1.0mL的洗脫液培養(yǎng)皿上的活菌數(shù)小于30，計(jì)數(shù)所有的菌落并以平均值進(jìn)行計(jì)算。如果1.0mL洗脫液的計(jì)數(shù)平皿上的活菌數(shù)小于1，則記為<1，并且Z取“1”進(jìn)行計(jì)算。8.4.3菌液中細(xì)菌濃度的測定測量含有（9±0.1）mLSCDLP培養(yǎng)基的試管的質(zhì)量，然后加入約1.0g的試驗(yàn)菌液到試管中。再次測量質(zhì)量并記錄加入的試驗(yàn)菌液的質(zhì)量[記為MA（g）]，充分混勻。取1mL混合液并加入到含（9±0.1）mL 的SCDLP培養(yǎng)基的試管中，充分混勻。重復(fù)此過程制備10倍系列稀釋液。選取合適的稀釋度，各取1.0mL稀釋液分別加入到兩個(gè)培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿加入15mL～20mL的45℃~48℃預(yù)熱的NA培養(yǎng)基（5.2.5混勻后室溫靜置15min，待培養(yǎng)基凝固后，放入（37±1）℃培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)36h～48h。計(jì)數(shù)30cfu~300cfu的培養(yǎng)皿上的菌落數(shù)。洗脫液的細(xì)菌濃度使用公式（2）計(jì)算，保留兩位有效數(shù)字。7GB/TXXXXX—202X/ISO22551:2020Z2——兩塊平皿上菌落的平均數(shù)，單位為菌落形成單位（cfu）；DF——稀釋倍數(shù)；注：分散培養(yǎng)基與水的比重相同。9結(jié)果計(jì)算9.1通則按以下方法計(jì)算結(jié)果。根據(jù)ISO80000-1的規(guī)定，宜將結(jié)果計(jì)算值修約至小數(shù)點(diǎn)后第二位。9.2試驗(yàn)有效性的要求滿足以下4個(gè)條件試驗(yàn)有效。如果其中一條或多條不滿足，則試驗(yàn)無效，應(yīng)重新測試。接種到試樣上的單位質(zhì)量的活菌數(shù)按公式（3）進(jìn)行計(jì)算。N——每個(gè)試樣上單位接種質(zhì)量上的活菌數(shù)，單位為菌落形成單位每毫克（cfu/mgP——8.4.2得到的活菌的濃度，單位為菌落形成單位每毫升（cfu/）；）；M1——接種到每塊試樣上的接種液的質(zhì)量單位為毫克（mg）。a)試驗(yàn)菌液的濃度（C）應(yīng)滿足公式（4）。C——試驗(yàn)懸液的濃度，單位為菌落形成單位每毫b)3片未經(jīng)處理的試樣在特定照度下光條件及暗條件下培養(yǎng)后的單位接種質(zhì)量平均活菌數(shù)每片應(yīng)滿足公式（5）。Nmn——3片試樣上單位接種質(zhì)量活菌數(shù)平均值。c)3片未經(jīng)處理的試樣在接種后立即回收的單位接種質(zhì)量平均活菌數(shù)應(yīng)滿足公式（6）。）；A——3片未經(jīng)處理的試樣在接種后立即回收得到的單位接種質(zhì)量上的平均活菌數(shù)，單位為菌落形成單位每毫克d)3片未經(jīng)處理的樣品在光條件及暗條件下培養(yǎng)后回收得到的單位接種質(zhì)量的平均活菌數(shù)與立即接種后回收到的單位接種質(zhì)量的平均活菌數(shù)的比值應(yīng)分別滿足公式（7）及公式（8）。8GB/TXXXXX—202X/ISO22551:2020BL——3片未經(jīng)處理的試樣在特定光照條件下培養(yǎng)后的單位接種質(zhì)量平均活菌數(shù)（cfu/mgBD——3片未經(jīng)處理的試樣在暗條件下培養(yǎng)后的單位接種質(zhì)量平均活菌數(shù)（cfu/mg）；A——3片未經(jīng)處理的試樣在接種后立即回收得到的單位接種質(zhì)量上的平均活菌數(shù)（cfu/mg）。9.3活菌減少率的計(jì)算室內(nèi)光活性催化處理試樣在特定光照條件下的活菌減少率（RL）及室內(nèi)光活性催化處理試樣在暗條件下的活菌減少率（RD）可以分別使用公式（9）及公式（10）進(jìn)