摘 要：空气净化器在长时间运行之后水槽中会产生大量的黑褐色絮状物污染物，影响观感和加湿水洁净质量。本研究分析了絮状物污染物成分和产生原因，研究了两种高分子有机抗菌剂在空气净化器加湿水槽中的抗菌效果，并与目前常用的Ag+无机抗菌剂进行对比，结果显示两种有机抗菌剂表现出更为优越的抗菌效果。
关键词：有机抗菌剂；空气净化器 ；抗菌防霉
1.引言：
在大气污染日益严重的今天，空气净化器为人们提供洁净、健康的室内空气而广受欢迎。空气净化器具备除尘、除菌、加湿等一系列的功能。但是在提供高品质的空气的同时，微生物会在机器内部聚集。空气中的灰塵含有微生物生长所需的碳氮源，加上机器本身加湿功能提供的水份，这为微生物的生长提供了绝佳的生长环境。有害微生物的大量繁殖，不仅影响净化器的功能，甚至还会提高空气被有害微生物污染的风险。
为了解决这一问题，必须采取一系列的抗菌防霉措施，如：添加抗菌剂、紫外杀菌等。添加抗菌剂由于其抗菌效果明显、使用方便、寿命长等优点而被广泛应用。但是目前市面上的净化器即使在加有抗菌母粒的情况下，长期运行后，其水槽中仍会有大量的絮状污染物产生。本研究选取国内与国外两家净化器产品，选用已经在净化器产品中应用的无机抗菌剂和有效成分为OBPA（10，10-氧代双吩恶吡）[5]和DCOIT（二氯辛基异噻唑啉酮）两种有机抗菌剂为研究对象。其中有机抗菌剂具有杀菌速度快， 抗菌效能高， 加工方便等优异性能。为了分析净化器水槽中絮状物的成份，以及为何产品之间絮状物产生量会存在多少的差异，我们进行了以下研究，并试图寻找一种可以防治该絮状物产生的方法。
2.实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验仪器与试剂
原子吸收光谱仪、马福炉、离心机、超净工作台、生化培养箱、高压蒸汽灭菌锅等。营养琼脂、PDA固体培养基等。
2.1.2 实验菌种
大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉菌种均来自于广东省微生物研究所。
2.1.3 抗菌母粒
抗菌母粒为六种（图1），分别有已用于净化器中的四种无机抗菌母粒，分别标号为无机WJ1、WJ2、WJ3、WJ4，有机抗菌母粒两种，分别编号为YJ1和YJ2。
2.2 实验方法
2.2.1 菌种鉴定
水槽中的絮状物取样送广东省微生物研究所进行菌种鉴定。
2.2.3 抗菌母粒杀菌率测定
首先是菌种活化；其次分别称取抗菌母粒，用单层纱布包好，置于水槽中用水冲洗。并在冲洗的第5天、第10天、第15天、第20天分别取样进行杀菌率测定。杀菌率测定采用平板菌落计数法，每个样品做两个平行，分别用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率测定。
2.2.4 抗菌母粒防霉效果评价
制备黑曲霉孢子悬液，4℃冰箱保存备用。分别称取抗菌母粒，加入到含有无菌生理盐水的试管中，常温放置24h。然后分别往试管中加入黑曲霉孢子悬液，混匀。吸取混匀后的溶液，均匀涂布于PDA固体培养基平板上，28℃条件下培养2～3天，观察霉菌生长情况。
2.2.5 抗菌母粒抑菌圈实验
取大肠杆菌与金黄色葡萄球菌菌悬液，按1：1比例混匀。配制营养琼脂，121℃高压蒸汽灭菌。灭菌后待培养基室温冷却至40～50℃左右，加混匀后的菌悬液，然后摇匀倒平板。分别取一粒抗菌母粒放置于配好的平板上，37℃过夜培养后测定抑菌圈大小。
3.结果与分析
3.1 絮状物菌种鉴定
空气净化器水槽中的絮状污染物，送往广东省微生物研究所进行菌种鉴定。鉴定的结果显示，该絮状污染物所含有的微生物有木糖氧化产碱菌、少动鞘氨醇单孢菌、嗜麦芽糖寡养单孢菌、热深蓝紫链霉菌太原亚种和黑曲霉。
3.2 无机抗菌剂杀菌率及防霉效果
四种无机抗菌剂杀菌率如图2和图3所示，可以看出除WJ1样品外，其他样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率在冲水20天内均能维持在100%左右，但是WJ1样品在第10天后其杀菌率就开始明显下降，并在20天的时候已经没有杀菌作用。说明WJ2、WJ3、WJ4抗菌母粒对细菌的杀菌效果较好，且其长效性也较优。但是WJ1虽然具有较好的杀菌效果，但是其长效性表现很差，随着使用时间的延长，其杀菌效果会很明显的下降，并最终失效。
国标GB/T 24128-2009 塑料防霉性能试验方法[3]中拟定了一个防霉性能评级标准，见表1。对于防霉制品而言，在PDA平板上培养了后，只有防霉等级在0和1级时才能算具有防霉功能。而WJ1、WJ2、WJ3、WJ4四个样品的培养基平板，在培养后，整个平板上都长满了黑曲霉，霉菌生长面积就远超过60%，说明这四种抗菌母粒的防霉效果都较差。结果说明四种抗菌母粒虽然防霉效果都较差。
3.3 有机抗菌母粒杀菌防霉效果
为了有效的防治空气净化器中的絮状污染，我们选择两种有机抗菌母粒来替代无机抗菌剂，并对他们的杀菌防霉效果进行评价。两种有机抗菌母粒对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌效果如图4和图5所示。从图中我们可以看出，两种抗菌母粒在最初都具有较好的杀菌效果。但是随着时间的延长，YJ1的杀菌效果会明显降低，并最终达到无杀菌作用，而YJ2的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率能够一直维持在100%。说明YJ1和YJ2虽然都具有较强的杀菌效果，但是很明显YJ2具有更加持久有效的杀菌能力，而YJ1的长效性则表现的相当糟糕。而YJ2的长霉面积则可以一直维持在10%以下，说明YJ2的防霉能力具有更好的长效性。
3.4抗菌母粒抑菌圈实验
抑菌圈实验的结果表2所示，本实验只做了YJ1、YJ2、WJ1、WJ2、WJ3五个样品的抑菌圈。从实验的结果可以看出YJ1和YJ2具有很明显的抑菌圈产生，而这两种抗菌母粒均为有机型抗菌母粒，其他三种均为无机型抗菌母粒。结果说明有机型抗菌母粒具有比无机型抗菌母粒更为优秀的抑菌效果。
4.讨论
自然界中微生物的种类非常的多，但是对人有害的微生物主要集中在细菌和霉菌两大类。空气净化器在处理微生物的过程中，大量的微生物在机器内部聚集，加上灰尘及水槽等为微生物的生长提供绝佳的生长条件，所以微生物很容易滋生。由于微生物的大量生长，净化器在长期运行后会产生絮状物。菌种鉴定结果显示絮状物中有细菌也有霉菌。但是细菌在水槽中大量生长是分散的，所以不会形成絮状物，只是会使水槽中的水变浑浊。霉菌是以菌丝和孢子的方式進行生长繁殖，所以当霉菌在水槽中大量生长时会产生大量的菌丝，并且聚团形成絮状物。霉菌的最适生长温度在28℃左右，而这个温度与净化器运行的温度相近，这就为霉菌的生长提供了更为有利的生长条件。经过上述分析，我们推测净化器水槽中的絮状污染物主要是霉菌。
微生物的防治包括抗菌和防霉两个方面。目前市面上的净化器产品主要采用无机抗菌剂来进行抗菌和防霉。无机抗菌剂的主要有效成分为金属离子，如Ag+、Cu2+、Zn2+等。Ag+由于其显著优于其他金属离子的抗菌特性而运用的最为广泛。从实验的结果也可以看出，WJ2、WJ3、WJ4三个银系抗菌母粒均表现出优异且长效的杀菌能力。
但是从防霉实验的结果来看，WJ1、WJ2、WJ3、WJ4四种银系抗菌剂的防霉效果却非常的不理想。霉菌属于真菌，在细胞结构上真菌会比细菌多一层细胞壁。银离子要达到防霉效果，必须穿过细胞壁和细胞膜两层结构才能进入到霉菌体内发挥杀菌作用。真菌细胞壁的主要成分为几丁质（甲壳素），这是一种结构非常致密的成份，会严重阻碍银离子的穿透。因此由于细胞壁的影响，会使得银离子对霉菌的杀菌抑菌效果大大降低。
为了更好的解决净化器防霉问题，我们选择有机抗菌母粒YJ1和YJ2来进行研究。YJ1和YJ2的有效成分为OBPA（10，10-氧代双吩恶吡）[5]和DCOIT（二氯辛基异噻唑啉酮）[6]。这两种有机抗菌剂的抗菌机理为带有正电荷的有机分子链与细菌和霉菌的细胞膜表面阴离子结合或
与巯基反应，从而破坏微生物细胞膜和细胞壁的组成，使其细胞内物质如：K+、DNA、RNA等泄露，最终导致菌体死亡，从而起到抑菌、杀菌作用。它们与银离子杀菌最大的区别在于它们不是穿透细胞膜，而是直接破坏细胞膜和细胞壁。有机抗菌剂对UDP-乙酰葡萄糖胺转化酶起抑制作用，UDP-乙酰葡萄糖胺是几丁质合成的前体。这就导致待聚合的乙酰葡萄糖胺不能形成几丁质，细胞壁的形成受到破坏。所以有机抗菌剂会有比无机抗菌剂更为优越的防霉效果。从实验的结果来看，YJ1虽然最初也有较强的杀菌防霉效果，但是在冲水之后其杀菌防霉效果大大降低，不适合在产品中应用。而YJ2则表现出长效而优异的杀菌防霉效果，所以可以考虑作为净化器水槽中抗菌防霉的方案。
5.结论
通过实验结果分析发现净化器水槽中的絮状污染物主要为霉菌生长引起。目前市面上的净化器产品主要以无机抗菌剂为主。无机抗菌母粒具有较优的杀菌效果，但是其防霉能力较差，达不到防霉要求。有机抗菌剂YJ2同时具备优秀的长效杀菌及防霉能力，可以考虑作为解决空气净化器水槽中絮状污染物的方案。
参考文献：
[1] 王兆波. 家电用抗菌剂现存问题及发展方向. 家电科技，2003， （9）：45-47.
[2] 夏金兰， 王春， 刘新星. 抗菌剂及其抗菌机理. 中南大学学报（自然科学版）， 2004， 35（1）： 31-38.
[3] GB/T 24128-2009 塑料防霉性能试验方法
[4] 胡永清. TiO2和Ag/ZnO抗菌材料的制备及性能研究：〔硕士论文〕.上海：复旦大学，2011.
[5] Paul Andrewes， William R. Cullen， Changqing Wang， Elena Polishchuk， Tina Liao. Interaction of Scopulariopsis brevicaulis， and other microorganisms， with 10，10’-oxybisphenoxarsine（OBPA）. Applied Organometallic Chemistry， 2000， （14）： 364-370.
[6] 李薇，张华集，余萍，张雯，邱凡珠. 抗菌剂DCOIT及其改性发泡EVA的性能研究. 塑料助剂，2008，（3）：26-30.
作者简介：李一然（1987.8-），主要研究方向：高分子材料的应用。