水性顏料的微生物降解
2016-07-27 10:06:47
天緯化學(xué)
作者：Amit Bhattacharya博士
水性顏料對(duì)微生物的侵蝕非常敏感。一般情況下，所有的有機(jī)顏料都可以被各種各樣的細(xì)菌所利用，成為細(xì)菌的碳氮來(lái)源。在所有的顏料測(cè)試中，黃色顏料會(huì)因?yàn)橛袡C(jī)成分最容易發(fā)生微生物降解。在整個(gè)連續(xù)的過(guò)程中，細(xì)菌是最開(kāi)始的入侵者，然后真菌開(kāi)始生長(zhǎng)，導(dǎo)致顏料漿損壞。由于降解的低分子量化合物和硫化物的產(chǎn)生，顏料會(huì)有難聞氣味；而且由于細(xì)菌引起的沉淀反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品變色以及粘度增加。
細(xì)菌降解可在兩個(gè)主要階段產(chǎn)生，最終導(dǎo)致真菌生長(zhǎng)。在第一階段，水性細(xì)菌或與顏料有關(guān)細(xì)菌發(fā)揮了主要作用。主要由假單胞菌、變形桿菌、腸桿菌和檸檬酸桿菌為代表的這組細(xì)菌起主要降解作用。有一種假說(shuō)認(rèn)為這些細(xì)菌可以分泌外源酶，分解顏料和其它組分（如卵磷脂和表面活性劑分子），并發(fā)生發(fā)酵反應(yīng)而生成氣體，發(fā)出臭味，并使pH值降低。在顏料損壞的第二階段，細(xì)菌（如葡萄球菌）利用新陳代謝的副產(chǎn)品，并且通過(guò)卵磷脂上的分泌卵磷脂酶形成沉淀反應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致不可逆粘度的增加以及刺鼻性氣味產(chǎn)生。為了避免顏料漿發(fā)生降解，必須要做到以下防護(hù)措施。
原材料微生物負(fù)荷檢查
全球許多衛(wèi)生審計(jì)發(fā)現(xiàn)顏料粉末已被革蘭氏陽(yáng)性菌和一些革蘭氏陰性菌污染。發(fā)現(xiàn)最易受到污染的是黃色和綠色顏料。同時(shí)發(fā)現(xiàn)水也會(huì)被污染，水也是首要污染源和降解物的最佳來(lái)源。如果最終產(chǎn)品的污染源是產(chǎn)生卵磷脂的細(xì)菌，雖然卵磷脂本身不會(huì)增加任何污染，但是它對(duì)粘度產(chǎn)生重要影響。水也被認(rèn)為是污染源。最常見(jiàn)的革蘭氏陰性菌，是最終產(chǎn)品被污染的首要降解源。同時(shí)這些細(xì)菌還能抑制普通的殺菌劑。
設(shè)備衛(wèi)生
設(shè)備清洗不當(dāng)也會(huì)使顏料漿中的污染物增多。如果儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，所貯存的水，甚至RO（反滲透）水也有產(chǎn)生微生物的可能性。當(dāng)用這樣的水清洗預(yù)混罐或儲(chǔ)罐時(shí)，最終也會(huì)增加產(chǎn)品的污染。更好的衛(wèi)生措施可以改善產(chǎn)品的耐生物降解性，可以使耐降解性提高20%~30%。
成品前的存儲(chǔ)
許多顏料生產(chǎn)商在成品前會(huì)貯存半成品。這也為細(xì)菌的繁殖提供了機(jī)會(huì)，實(shí)際上細(xì)菌的量要比估計(jì)值高——這也為測(cè)定細(xì)菌的正確濃度帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
產(chǎn)品中不合適的殺菌劑
顏料降解是由微生物分泌的酶的作用而產(chǎn)生的。因此，檢查最終產(chǎn)品的酶活性變得至關(guān)重要。一旦在生產(chǎn)過(guò)程中卵磷脂非常活躍，就會(huì)加快沉淀反應(yīng)，形成級(jí)聯(lián)反應(yīng)，這是既不能避免又不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程。常用防腐劑（如CMIT/MIT）對(duì)膜系統(tǒng)有效，通過(guò)與硫醇基反應(yīng)抑制細(xì)胞分裂，在酶（如卵磷脂）中的效果還不太清楚。按所允許劑量添加那些只釋放甲醛的防腐劑，效果也不明顯。最好的補(bǔ)救方法是使用一種具有酶失活活性和殺菌活性的防腐劑。
測(cè)試準(zhǔn)則
在含有所測(cè)試殺菌劑而且受污染的顏料漿進(jìn)行效能測(cè)試前，人們必須確保被污染的材料（廢品或水）含有所有類(lèi)型的細(xì)菌，在產(chǎn)品遭受連續(xù)的破壞過(guò)程中這些細(xì)菌擔(dān)任著不同的紐帶作用。通常，變質(zhì)材料和重度污染水僅僅在第二階段的細(xì)菌破壞中起作用，因此證明它們對(duì)粘度增大和污染沒(méi)有絕對(duì)的影響。這將得不到被測(cè)試防腐劑的實(shí)際效果和劑量估值。
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