霉菌試驗檢測

時間：2020-02-05

作者：中科檢測技術服務（廣州）股份有限公司

霉菌試驗簡介

霉菌廣泛存在于我們日常生活的環(huán)境中，與我們生活密切相關。霉菌試驗則是氣候環(huán)境試驗中的額一個項目，可以考核產品和材料抵抗霉菌侵蝕的能力。霉菌試驗主要用于以下作用：

1、設備或組件是否長霉；

2、霉菌在設備上的生長速度；

3、霉菌在設備上生長后對裝備及其任務完成和使用安全性的影響；

4、設備能否在環(huán)境中有效存儲；

5、若有霉菌生長，有無簡單的去除方法。

霉菌試驗是確保設計和制造的設備符合防霉要求的較有效手段。盡管設計時已考慮使用防霉材料，但往往不可能完全避免長霉，必須進行霉菌試驗，檢驗其是否真正符合要求。對于尚在研制過程中的產品，霉菌試驗的結果可作為改進產品耐霉菌設計的依據(jù)，對于設計定型的產品，霉菌試驗可作為產品是否符合設計要求、是否能通過設計定型的一個依據(jù)，當然也可為日后的改進設計提供信息。

為確定產品抗霉菌侵蝕的能力，必須制定一個與實際工作條件相似并能判斷霉菌的侵蝕作用及給出正確評價的試驗方法。為產品的選材、結構和設計提供依據(jù)，以保證產品能在有大量霉菌存在的氣候環(huán)境中安全可靠地運行。

霉菌試驗標準

1.霉菌試驗的標準

目前，許多國家都制定了霉菌試驗標準。這些標準基本上分為 3 個類型，第一類是明確只用于設備一級的標準，第二類是明確只用于材料一級的標準，第三類是設備和材料混用的標準。

2.霉菌試驗標準適用性

由于霉菌試驗目的不同，適用的試驗方法也不相同，GJB 150 及 MIL-STD-810E 明確指出，該試驗是要得到設備對霉菌的敏感性數(shù)據(jù)，不能用于基本材料的試驗。材料的長霉試驗可用較為嚴酷的其他方法，如溫床土埋、純凈培養(yǎng)、混合培養(yǎng)和培養(yǎng)皿等進行。除 MIL-STD-810 和 GJB 150 以外，還有美國 RTCA DO 160C，我國的 HB 6167、HB 5830，**電工**IEC 68-2-10A號出版物，GB 2423、英標準準DEF STAN 07—55、法標準準AIR 7304、俄羅斯國家標準ΓOCT 20.57—406等均適用于設備一級。這些標準實際上可進一步分為美國和歐洲兩個體系，美標準準體系均是采用 5 個菌種，而歐洲體系采用 8 個菌種。試驗的其他參數(shù)差異不大。俄羅斯標準的特別之處是規(guī)定也可用于設備和材料的霉菌試驗。HB 5830制定時受到GB 2423的影響，也做了適用于材料試驗的規(guī)定。

各國也有一些專門用于材料的霉菌試驗標準，如美標準準 AST M3273、日本標準JIS 2911、GB 1741 等，這些標準在試驗菌種、培養(yǎng)方式、試驗條件及試驗時間等方面均與MIL-STD-810E規(guī)定的不同，如風速一般在0.2m/s以下，總體來說，其試驗條件要比設備試驗方法標準嚴酷。

盡管材料的霉菌試驗一般采用培養(yǎng)皿法，且試驗條件要比設備試驗嚴酷，但材料霉菌試驗并不能取代設備的霉菌試驗，因為即使設備使用了各種通過霉菌試驗的材料，但由于用這些材料制成的設備，結構難免會積水或藏塵，且在制造過程中會受到各種污染，因而仍然會長霉和受到各種霉菌的侵蝕，故有必要進行GJB 150和MIL-STD-810E規(guī)定的實驗室試驗或自然環(huán)境試驗來驗證設備的抗霉能力。由于實驗室試驗是用工程簡化方法進行的試驗，用它對設計不良或選材不合適的設備進行試驗時，雖然可以得到組成該設備的材料長霉情況的一些有用信息，但不可能找到其使用中可能遇到的所有故障源。

霉菌試驗的方法及技術

1.試驗方法

本文主要介紹 GJB 150.10A—2009《*設備環(huán)境試驗方法霉菌試驗》標準的試驗方法及實施步驟。進行本試驗所需的安全性信息見GB/T 2423.16—1999。

1）限制

本試驗不適用于基體材料的檢測，基體材料的檢測應采用其他材料檢測方法，如土埋、純培養(yǎng)、混合培養(yǎng)平板試驗等方法。

2）選擇試驗方法

分析有關技術文件的要求，應用產品訂購過程中實施GJB 4239得出的結果，確定設備壽命期內霉菌生長環(huán)境出現(xiàn)的階段，根據(jù)下列環(huán)境效應確定是否需要進行本試驗。當確定需要進行本試驗，且本試驗與其他環(huán)境試驗使用同一試件時，還需確定本試驗與其他試驗的先后順序。

3）特殊要求

本試驗一般不適宜在事先做過鹽霧、砂塵濕熱試驗的試件上進行。如果需要，可在鹽霧或砂塵試驗前做霉菌試驗。大量聚集的鹽分會影響霉菌的發(fā)芽和生長，而砂塵能為霉菌提供養(yǎng)分。因此，可能對試件的生物敏感性造成假象。

4）選擇試驗程序

本試驗只有一個程序。由于溫度和濕度的組合對微生物的生長很關鍵，因此，應按照本試驗的規(guī)定保持試驗時的溫、濕度條件。

5）確定試驗條件

（1）試驗持續(xù)時間

霉菌試驗的較短持續(xù)時間為 28 天（霉菌發(fā)芽、分解含碳分子及降解材料的較短時間是28 天）。由于長霉對試件產生的間接侵蝕和物理影響不可能在較短的試驗持續(xù)時間內出現(xiàn)，如果要求在確定長霉對試件的影響方面需要提高確定度或降低風險時，則應考慮將試驗時間延長至84天。

（2）霉菌菌種選擇

表2中列出兩組常用的霉菌菌種。試驗時應選擇其中一組，如需要還可以對菌種進行調整。這些菌種是按照對其材料的降解能力、在地球上的分布狀況及其本身穩(wěn)定性來選定的。

試件在試驗前無須滅菌，試件表面可能存在其他微生物。試驗期間這些微生物會與試驗菌種爭奪養(yǎng)分。因此，試驗結束時試件上可能會有非試驗用菌種的生長。

可在試驗要求的菌種中加入其他霉菌菌種。增加的菌種應按其對材料的降解情況來選擇。

2.試驗信息要求

1）試驗前需要的信息

（1）菌種組的選擇。

（2）要增加的菌種。

（3）試件是否清潔及清潔方法。

2）試驗中需要的信息

（1）記錄隨時間變化的試驗箱溫度和相對濕度。

（2）在7天時檢查棉布對照條上霉菌生長情況的記錄。

3）試驗后需要的信息

（1）試驗結束時霉菌生長情況的記錄。

（2）描述霉菌的生長情況，包括顏色、覆蓋面積、生長形式和生長密度（若可能則拍照）。

（3）霉菌對試件性能或使用的影響如下：

① 試件從試驗箱取出時的情況；

② 在去除霉菌后的情況（若適合）；

③ 生理或審美的考慮。

（4）有助于故障分析的觀察資料。

3.試驗要求

1）試驗設備

（1）試驗箱

試驗箱和附件的結構應防止冷凝水滴落在試件上。試驗箱通過帶過濾功能的通氣孔與大氣相連，既能防止試驗箱內的壓力增大，又能防止向大氣排放霉菌孢子。

（2）傳感器

使用不受冷凝影響的濕度測量系統(tǒng)或傳感器來檢測和控制試驗箱內的濕度。控制試驗箱環(huán)境的傳感器與記錄濕度和溫度的傳感器應分開。

（3）風速

流經(jīng)濕度傳感器的風速至少為 4.5m/s。流經(jīng)試件和對照條附近的風速應控制在 0.5～1.7m/s。如果需要，則在試件周圍安置折向裝置或濾網(wǎng)。濕度傳感器應安裝在不受風扇發(fā)動機熱影響的地方。

2）試驗控制

（1）相對濕度

應使用不受水冷凝影響的固態(tài)傳感器或等效的方法（如快速響應的干濕球傳感器）測定相對濕度，不要使用對冷凝敏感的氯化鉀傳感器，同時還要注意：

① 當使用濕球控制方法時，清潔濕球組件，每次試驗都裝上新紗布條；

② 為了在傳感器上獲得測量濕球溫度所必需的蒸發(fā)，應確保流經(jīng)濕球的風速不小于4.5m/s；

③ 因為來自風扇發(fā)動機的熱可能影響溫度讀數(shù)，因此，不要在靠近用于滿足要求的風扇或送風器的散熱處安裝濕球和干球傳感器。

（2）空氣流通

保持空氣在試件周圍的自由流動，并使支撐試件的支架與試件的接觸面積維持較小。

（3）水汽

不要將水汽直接導入試驗箱工作空間內，因為它對試件和微生物活性肯可能產生不利影響。

（4）試劑和水

本部分試驗所用試劑和水的要求如下：

① 使用合格的試劑。

② 本部分提到的水均指符合GJB 150.1A—2009中3.2規(guī)定的蒸餾水或相同純度的水。

3）試驗中斷

與其他環(huán)境試驗不同，霉菌試驗涉及活的微生物。如果試驗中斷，應考慮涉及活性微生物的實際情況。

如果中斷出現(xiàn)在試驗的較初10天，則使用新的試件或清潔過的相同試件重做實驗。

如果中斷出現(xiàn)在試驗的后期，則檢查試件長霉的情況。若試件已長霉，則不必重新試驗；若棉布對照條存在活菌，但無跡象顯示試件長霉，則按下面給出的指導進行處理。

（1）溫度降低。試驗箱的溫度降低一般會延緩霉菌生長。如果相對濕度不變，則重新建立試驗條件，然后從溫度降低到規(guī)定允差之下的時間點繼續(xù)試驗；否則，按（3）的規(guī)定執(zhí)行。

（2）溫度升高。升高的溫度可能會顯著影響霉菌的生長。如果下列其中一條出現(xiàn)，則要求從頭開始重新試驗，否則重新建立試驗條件并從中斷點處繼續(xù)試驗。

① 溫度**過40℃。

② 溫度**過31℃達4h或以上。

③ 在對照條上生長的霉菌出現(xiàn)衰退。

（3）濕度降低。如果下列其中一條出現(xiàn)，則從頭開始重新試驗，否則重新建立試驗條件并從中斷點處繼續(xù)試驗。

① 相對濕度**50%。

② 相對濕度**70%達4h或以上。

③ 在對照條上生長的霉菌出現(xiàn)衰退。

4）去污染

暴露于霉菌試驗后的試驗設備和試件應進行去污染處理。

4.試驗過程

1）試驗準備

（1）試驗前準備

試驗開始前，根據(jù)有關文件確定試件的技術狀態(tài)、持續(xù)時間、菌種、存儲/工作的參數(shù)量值等。

（2）試件預處理

較好用新的試件，也可用做過其他試驗的試件。若要求清潔試件，則應在清潔完成后至少72h再開始試驗，以使發(fā)揮物質蒸發(fā)。清潔試件采用典型的方法。

（3）試驗中滅菌處理

霉菌試驗中的滅菌也是保證試驗結果重現(xiàn)性的一個重要因素。滅菌的徹底與否直接影響試驗結果的準確度。若霉菌試驗滅菌不徹底，則會造成判別上的失誤，影響試驗結果，造成不必要的浪費。

霉菌試驗的滅菌主要分為 3 個階段：對試驗前準備工作所用到的玻璃器皿、儀器、使用的工具（如刀、剪、接種針等）進行滅菌；噴菌前，對試驗空間、設備進行滅菌；試驗結束后對所有用過的器具、物品都要進行滅菌。

滅菌方法主要有熱力滅菌、化學滅菌、物理滅菌。3 種方法在一個試驗過程中往往是交叉使用。一般對孢子懸浮液、菌種、培養(yǎng)基等采用熱力滅菌；對環(huán)境及試驗設備、儀器，則化學和物理滅菌并用，以便徹底滅菌。

（4）指導信息

下列指導信息有助于實施本試驗。

① 應選擇對裝備上多數(shù)材料具有侵蝕能力的菌種組。如果需要，可以添加其他菌種。

② 應由專業(yè)人員在專業(yè)實驗室內進行。

③ 孢子發(fā)芽和生長需要潮濕環(huán)境。當環(huán)境空氣的濕度**過 70%時，霉菌孢子開始發(fā)芽和生長；相對濕度**這個數(shù)值時，如90%～**，霉菌的發(fā)芽和生長還會變得較快。

④ 棉布對照條用于：

· 驗證接種液中所用霉菌孢子的活性；

· 驗證試驗箱內的環(huán)境適宜霉菌生長的程度。

⑤ 材料和部件的霉菌試驗不能完全代表其所構成裝備的霉菌生長情況，因此，如需要產品長霉的全面信息，應用整機進行本實驗。

⑥ 菌種保藏在6℃±4℃不**過4個月，在此期間應再進行接種并作為新的保藏菌種。

⑦ 每次試驗較好使用新鮮制備的孢子懸浮液。若孢子懸浮液不是新鮮制備的，則其在6℃±4℃保藏時間不**過1天。

（5）無機鹽溶液的制備

使用清潔器皿，制備無機鹽溶液，并使溶液的pH值保持在6.0～6.5。

（6）混合孢子懸浮液的制備

混合孢子懸浮液制備的要求與過程如下：

① 使用無菌技術制備至少包含規(guī)定的試驗菌種的孢子懸浮液。

② 將純菌種分別培養(yǎng)在合適的培養(yǎng)基上（如馬鈴薯葡萄瓊脂），而球毛殼霉應在無機鹽瓊脂表面的濾紙上進行培養(yǎng)。無機鹽瓊脂的配制方法如下：將15.0g瓊脂溶解在規(guī)定的1L無機鹽溶液中。

③ 試驗前檢查菌種的純度。

④ 制備保藏純菌種的次級培養(yǎng)菌種，并在30℃±1℃培養(yǎng)10～21天。

⑤ 向每種次級培養(yǎng)菌種的試管中注入每升含0.05g無毒潤濕劑的水溶液10mL。

⑥ 用無菌玻璃圓棒、鉑絲或鎳鉻絲在試驗菌種的表面輕刮。

⑦ 將孢子提取液注入 125mL 帶蓋錐形瓶，瓶內裝 45mL 水、50～70 粒直徑為 5mm 的實心玻璃球。

⑧ 劇烈振蕩錐形瓶，以打碎孢子，從菌絲體中釋放出來。

⑨ 用裝有 6mm 厚玻璃棉的玻璃漏斗，將霉菌孢子懸浮液過濾到錐形瓶中，以去除打碎的菌絲體碎片和瓊脂塊。

⑩ 將過濾后的孢子懸浮液離心，棄掉上層液。在剩余物中加入50mL水重新懸浮并離心。將獲得的每種霉菌孢子至少以這種方法離心3次（直到上層液變清）。用無機鹽溶液稀釋已離心的最后剩余物，通過計數(shù)器計算，較終使得每升孢子懸浮液含有1000000×（1±20%）個孢子。對試驗用的每一種菌種孢子進行活力檢驗。將相等容積的每種孢子懸浮液混合，得到最后的混合孢子懸浮液。

（7）驗證試驗

本試驗應進行兩種驗證試驗，以檢查孢子懸浮液的活力，以及試驗箱環(huán)境是否適合霉菌生長。

孢子懸浮液的活力試驗步驟如下：

① 在制備混合孢子懸浮液前，將 0.2～0.3mL 的每種霉菌孢子懸浮液分別接種在無菌的馬鈴薯葡萄糖或其他瓊脂平板上，每種菌種使用單獨的瓊脂平板。

② 將接種液涂于瓊脂平板的整個表面。

③ 接種后的瓊脂平板在30℃±1℃的培養(yǎng)箱內培養(yǎng)7～10天。

④ 培養(yǎng)結束后檢查霉菌的生長。

任何一種試驗菌種在各平板的整個表面沒有出現(xiàn)大量生長，都證明使用這些菌種孢子所進行的試驗無效。

試驗箱內環(huán)境試驗步驟如下：

① 按規(guī)定制備溶液，并用HCl和NaOH調節(jié)較終溶液的pH值到5.3。

② 將未漂白的普通**棉布剪成約3cm寬的長條制備對照條。只使用不含防霉劑、憎水劑和漿料添加劑的棉布條。去除棉布條上的任何處理材料，建議將其用蒸餾水煮沸，然后將棉布條浸入溶液中，應確保棉布條已徹底濕潤，浸透后除去棉布條上的多余液體，在放入試驗箱接種前懸掛晾干。

③ 在試驗箱內將對照條靠近試件垂直懸掛，確保對照條和試件經(jīng)受相同的試驗環(huán)境。對照條的長度至少要與試件的高度相等。

④ 為了確保試驗箱內的正確條件以促進霉菌生長，應放置 3 件對照條并和試件一起接種。

（8）初始檢測

試驗前所有試件均需在標準大氣條件下進行檢測，以**基線數(shù)據(jù)。檢測應按以下步驟進行。

① 記錄試驗室內的大氣條件。

② 對試件進行全面的外觀目視檢查，記錄檢查結果（若需要，可照像）。

③ 如需要，按技術文件的要求對試件做工作性能檢測，并記錄檢測結果。若試件工作正常，則繼續(xù)進行后續(xù)的試驗程序；若試件工作不正常，則應解決問題，并重新對試件進行初始檢測，直到正常為止。

2）試驗程序

試驗程序按以下步驟進行：

（1）將試件按照要求的技術狀態(tài)安裝在試驗箱內合適的支架上或進行懸掛。

（2）在接種前將試件放置在工作中的試驗箱內（溫度為 30℃±1℃、相對濕度為95%±5%）至少4h。

（3）通過噴霧器將混合孢子懸浮液以很細的薄霧噴在棉布對照條上以及試件表面和里面（若非*密封或氣密密封）進行接種。應在對試件有適當了解的人員幫助下暴露試件的內表面并對其進行接種。

（4）為了使空氣能進入試件的內部，在復位試件的外殼時不要上緊緊固件。

（5）接種后立即開始試驗培養(yǎng)。

在使用混合孢子懸浮液對試件和對照條噴霧時，噴霧要覆蓋試件在使用或維修期間暴露的所有外表面和內表面，若表面未濕潤，則繼續(xù)噴霧直到液滴在表面開始形成為止。

（6）除（7）和（8）兩個步驟外，在恒定溫度 30℃±1℃、相對濕度 95%±5%的條件下進行試驗（至少28h）。

（7）在試驗 7 天后，檢查對照條的霉菌生長以確定試驗箱內的環(huán)境適合霉菌生長。此時與試件處于同一水平位置的每個對照條應至少有 90%的表面被霉菌覆蓋。否則，調節(jié)試驗箱到所要求的適合霉菌生長的條件后重新開始整個試驗。在試驗期間對照條留在試驗箱內。

（8）若在試驗 7 天后對照條 90%以上的表面出現(xiàn)霉菌生長，則繼續(xù)試驗直到試驗所要求的時間為止。若在試驗結束時與試驗 7 天時相比對照條上霉菌的生長沒有增加，則說明本次試驗無效。

（9）在試驗結束時應立即檢查試件。如果可能，則在試驗箱內進行檢查。在試驗箱外的檢查如果不能在8h內完成，則應將試件放回試驗箱內或相似潮濕環(huán)境中至少12h。除氣密性裝備外，應打開試件外殼并檢查試件的內部和外部。記錄檢查結果。

（10）如果試驗后要求檢測試件（如電子系統(tǒng)）的工作性能，則在（9）規(guī)定的檢查期間使試件工作。檢查時應有對試件有適當了解的人員在場，以幫助暴露試件內部進行檢查，以及使試件工作和使用。在工作檢查時任何對霉菌生長造成的干擾都必須保持在較小程度。

3）結果分析

除GJB 150.1A—2009中3.17的指南外，下列信息也有助于評價試驗結果。

（1）在試件上生長的任何霉菌必須進行分析，以確定霉菌是生長在試件材料上還是生長在污染物上。

（2）在試件生長的任何霉菌，無論來自接種液還是其他來源，都必須由具備資格的人員進行如下評價：

① 敏感元件或材料上霉菌生長的程度，但任何霉菌生長都必須進行完整描述；

② 霉菌生長對裝備物理特性的直接影響；

③ 霉菌生長對裝備的長期影響；

④ 支持霉菌生長的特定材料（養(yǎng)分）。

霉菌試驗技術的發(fā)展趨勢

霉菌試驗是考核產品或材料抗霉菌能力的重要手段，試驗結果的科學性、合理性至關重要。目前霉菌標準給出了一般情況下試驗條件的推薦值，如無其他規(guī)定，可按照試驗程序進行試驗，但實際產品在使用過程中經(jīng)常面對不同的環(huán)境。因此，未來霉菌試驗應考慮依據(jù)產品在實際環(huán)境和場所確定不同的菌種、試驗溫度、試驗風速和試驗周期來確定試驗條件，從而較好地驗證產品的環(huán)境適應性。

霉菌試驗后對長霉顏色、覆蓋的面積、生長的形式、生長的密度和分布狀態(tài)等等等級的評價，基本上是依靠檢驗人員的經(jīng)驗判斷給出結論，人為因素起到很大的作用，試驗結果的等級判斷差異很大。因此，在試驗結果的判定上引入數(shù)字顯微技術，規(guī)范和量化試驗結果，減少接觸時間，提高判斷的準確性。

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