符純愿，楊聯(lián)武，羅小亮，邱 岳，徐婷婷，羅煜輝

（廣東金鑒實驗室科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

紫外線對細菌和病毒都有一定的殺滅效果，其殺滅原理是核酸在紫外照射時可吸收大量的紫外線，從而引起細胞體內(nèi)核酸、原漿蛋白和蛋白酶的化學變化，最終導致細胞群體的死亡。

2020年新冠肺炎全球大流行，使人們對紫外殺菌消毒有了一個更深刻的了解，中國在《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》明確指出紫外線對新型冠病毒有一定的殺滅效果，因此國內(nèi)外眾多企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)的有關紫外產(chǎn)品更是不計其數(shù)地涌入市場，但傳統(tǒng)的紫外燈有體積較大、啟動時間長、維護成本高、壽命短等缺點，而且不同的產(chǎn)品之間的熱損耗和功率水平差異較大，此時紫外LED在擁有體積小、瞬間啟動、發(fā)光面積可調(diào)節(jié)等優(yōu)點的情況下，迅速登上了發(fā)展的快艇。

紫外LED作為一種新生的技術，在標準化方面還需要建立完整的體系。2020年3月，國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標準化委員會（CSAS）正式發(fā)布《紫外LED標準化體系分析報告》。報告中明確了紫外LED的殺菌消毒功效，但是還沒有行之有效的紫外LED的殺菌效果評價，因此為了解決如何判斷一款紫外LED產(chǎn)品的殺菌效果，原理上只要在足夠長的時間內(nèi)殺菌率可以達99.90%以上的紫外線劑量即可判定該紫外燈產(chǎn)品對細菌有殺滅效果。

金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S.aureus）作為細菌繁殖體中化膿性球菌的代表，大量存在于人和動物皮膚、咽喉和鼻腔中，人類皮膚感染、腦膜炎、菌血癥、敗血癥等多種疾病均由它引起，因此選用金黃色葡萄球菌對紫外LED殺菌效果進行測試[1-2]。

本實驗主要是在實驗室通過在不同的紫外輻照劑量下對殺菌的效果，從而探討出合適的紫外輻照劑量對金黃色葡萄球菌的殺滅效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇波長275nm±5nm、輸出功率為0.085W的紫外LED燈珠6顆，菌種為中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心購買的金黃色葡萄球菌 （Staphyloccus aureus）CMCC（B）26003。

1.2 試驗方法

1.2.1 細菌懸液的制備

取菌種第3代的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)物，在無菌操作下，使用移液槍吸取5.0mL稀釋液加入斜面試管內(nèi)并多次進行吹吸，將斜面試管內(nèi)的菌苔洗下，然后再用吸管將洗液移至另一支無菌的試管內(nèi)，用電動振蕩器對洗液進行震蕩20s，用濁度計調(diào)整含菌量為 5×105～5×106CFU，即可得到細菌懸液。

1.2.2 菌片的制備

選取大小76mm×26mm長方形載玻片為載體，在酒精燈的灼燒下進行高溫滅菌，待冷卻后使用移液槍取10μL細菌懸液滴在載玻片的正中心，制備12片相同的菌片。

1.2.3 紫外輻照劑量

通過輻照計測量在燈珠正中心下方10cm，燈珠的輻照通量為 37.3μW/cm2。

輻照劑量是用紫外線燈在照射物品表面處的輻照強度和照射時間的乘積。

劑量（μW·s/cm2）=強度（μW/cm2）×時間（s）。

因此，根據(jù)紫外線光源的輻照強度，照射的時間，可以計算出輻照劑量。

1.2.4 紫外線殺菌實驗

將6顆紫外燈珠固定在不同的架子上，分別將菌片放在距離紫外燈珠正下方的10cm處進行照射，另外選取不進行照射處理的菌片作為陽性對照組，實驗設計 6 組，分別照射 60s、120s、180s、240s、300s、360s。

將實驗組和對照組的菌片使用10ml移液槍量取5mL稀釋液進行沖洗，然后對該稀釋液進行10倍系列的梯度稀釋過程，再選取1000μL合適濃度的稀釋液放入無菌玻璃培養(yǎng)皿，再取冷卻至50℃左右的15～20mL營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基倒入其中，左右前后搖勻，待瓊脂完全凝固之后將平皿倒置，于37℃恒溫箱培養(yǎng)48h，最后進行菌落計數(shù)。

實驗平行重復3次，統(tǒng)計3次平均殺菌率。

2 實驗結果

不同紫外輻照劑量對金黃色葡萄球菌的殺菌效果見表1。

表1 不同紫外輻照劑量對金黃色葡萄球菌的殺菌效果

試驗結果表明，用輻照通量為37.3μW/cm2的LED紫外燈在垂直10cm照射條件下，隨著輻照時間的增加，輻照劑量的增大對金黃色葡萄球菌的殺菌效果越好，當輻照劑量達到11190～13428μW/cm2之間時，殺菌率可以達到99.90%的臨界值，輻照劑量大于13428μW/cm2，殺菌率達到99.99%后殺菌率不會再繼續(xù)增加，因此輻照劑量至少要大于11190μW/cm2才達到對金黃色葡萄球菌的有效殺滅[3]。

3 討論

不管是紫外LED燈還是傳統(tǒng)紫外燈，其殺菌效果受到多種因數(shù)的影響，包括紫外燈本身的輻照強度、照射時間、照射距離等，張福云實驗表明，紫外線對不同性質(zhì)表面、于不同照射距離、垂直與側向照射，所得殺菌效果有明顯差別。同時，紫外LED擁有的波長特性、可脈沖照射特性都可以影響紫外LED的殺菌效果，而且不同微生物對紫外線的反應有所不同，因此本實驗對于金黃色葡萄球菌的殺滅劑量，只是對于實驗室殺菌率起到一種參考作用，可以減少前期對紫外劑量殺菌率的探索，降低實驗上的成本，同時對紫外LED殺菌產(chǎn)品的生產(chǎn)指導有參考作用。

紫外燈殺菌的主要波長在200～300nm之間，紫外殺菌主要是因為細菌細胞體內(nèi)的遺傳物質(zhì)吸收紫外光，導致細菌自身新陳代謝和遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，從而造成細菌群體的死亡。一般情況下，紫外線殺菌效果是由微生物所接受輻照劑量所決定的，使用輻照強度大于90μW/cm2照射冠狀病毒3min可以有效殺死SARS 病毒[4-5]。

4 結語

紫外LED燈作為一種新興的紫外殺菌產(chǎn)品，其研究價值和研究意義都非常大，特別是紫外LED的光面積可調(diào)節(jié)，光源穩(wěn)定等優(yōu)點，使得紫外LED的使用場合十分廣泛，同時光電轉換效率、輸出功率等研究有待提高，有很多研究報告應用紫外LED進行脈沖照射，可以提高殺菌效率，期待更多的紫外LED研究，進一步拓展紫外LED產(chǎn)品在消毒殺菌領域的作用[6-7]。