水性顏料的微生物降解
2016-07-27 10:06:47
天緯化學
作者：Amit Bhattacharya博士
水性顏料對微生物的侵蝕非常敏感。一般情況下，所有的有機顏料都可以被各種各樣的細菌所利用，成為細菌的碳氮來源。在所有的顏料測試中，黃色顏料會因為有機成分最容易發生微生物降解。在整個連續的過程中，細菌是最開始的入侵者，然后真菌開始生長，導致顏料漿損壞。由于降解的低分子量化合物和硫化物的產生，顏料會有難聞氣味；而且由于細菌引起的沉淀反應，導致產品變色以及粘度增加。
細菌降解可在兩個主要階段產生，最終導致真菌生長。在第一階段，水性細菌或與顏料有關細菌發揮了主要作用。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菌起主要降解作用。有一種假說認為這些細菌可以分泌外源酶，分解顏料和其它組分（如卵磷脂和表面活性劑分子），并發生發酵反應而生成氣體，發出臭味，并使pH值降低。在顏料損壞的第二階段，細菌（如葡萄球菌）利用新陳代謝的副產品，并且通過卵磷脂上的分泌卵磷脂酶形成沉淀反應，這會導致不可逆粘度的增加以及刺鼻性氣味產生。為了避免顏料漿發生降解，必須要做到以下防護措施。
原材料微生物負荷檢查
全球許多衛生審計發現顏料粉末已被革蘭氏陽性菌和一些革蘭氏陰性菌污染。發現最易受到污染的是黃色和綠色顏料。同時發現水也會被污染，水也是首要污染源和降解物的最佳來源。如果最終產品的污染源是產生卵磷脂的細菌，雖然卵磷脂本身不會增加任何污染，但是它對粘度產生重要影響。水也被認為是污染源。最常見的革蘭氏陰性菌，是最終產品被污染的首要降解源。同時這些細菌還能抑制普通的殺菌劑。
設備衛生
設備清洗不當也會使顏料漿中的污染物增多。如果儲存時間過長，所貯存的水，甚至RO（反滲透）水也有產生微生物的可能性。當用這樣的水清洗預混罐或儲罐時，最終也會增加產品的污染。更好的衛生措施可以改善產品的耐生物降解性，可以使耐降解性提高20%~30%。
成品前的存儲
許多顏料生產商在成品前會貯存半成品。這也為細菌的繁殖提供了機會，實際上細菌的量要比估計值高——這也為測定細菌的正確濃度帶來了挑戰。
產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生的。因此，檢查最終產品的酶活性變得至關重要。一旦在生產過程中卵磷脂非常活躍，就會加快沉淀反應，形成級聯反應，這是既不能避免又不可逆轉的過程。常用防腐劑（如CMIT/MIT）對膜系統有效，通過與硫醇基反應抑制細胞分裂，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。
測試準則
在含有所測試殺菌劑而且受污染的顏料漿進行效能測試前，人們必須確保被污染的材料（廢品或水）含有所有類型的細菌，在產品遭受連續的破壞過程中這些細菌擔任著不同的紐帶作用。通常，變質材料和重度污染水僅僅在第二階段的細菌破壞中起作用，因此證明它們對粘度增大和污染沒有絕對的影響。這將得不到被測試防腐劑的實際效果和劑量估值。
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