摘要：本文根据生物科学资料介绍细菌和霉菌的一些最基本的构造和特性，对常见霉腐微生物的繁殖条件做了概括叙述，最后对防霉抗菌问题研究的状况做了分析，希望能对我国的防霉抗菌涂料发展有些帮助。
关键词：微生物、细菌、霉菌、繁殖、防霉抗菌涂料、海洋防污涂料。
一、前言
人类与细菌的斗争己廷续相当长的历史了。文明社会的发展史也是人类与细菌的斗争史，人类为了生存的需要，为了不被自然界中突然而来的巨大细菌灾难所毁灭，利用自己的智慧和勤劳一次又一次地战胜过由于细菌所带来的灾祸。
在我们涂料界中， 一代又一代涂料专家不顾困难重重，前赴后续，想研制出具有防霉抗菌的涂料。祈求利国利民、造福人类、净化环境。但是在涂料中要真正能解决这个问题，还需要走很长的一段路，还要花费大量的人才和物力，还要从基础科学入手。
二、常见霉腐微生物的基本构造和特性
这里主要介绍细菌、霉菌这两类引起霉腐变质的微生物，自然界中常常是十分复杂和混合出现各种微生物的，为了将最基本的概念弄清楚，有利于我们涂料配方设计时有很明确的针对性，我们将根据文献和资料来对它们分别进行介绍。
（一）什么是细菌
细菌是自然界中分布最广、数量最多、与人类关系最密切的一类微生物。食品的变质，食物中毒，墨汁发臭，抹布发黏，化妆品产气发胀，某些传染病的发生，铁、铜、铝等金属制品的腐蚀等，主要是细菌活动的结果。下面对细菌的构造繁殖方式以其菌藻形态分别做介绍：
（1）细胞的形态和构造
细菌的大小与形态
细菌的个体很小，它的大小通常以µｍ表示。细菌的形态多种多样，常随着菌龄和环境条件的不同而有所改变。各种细菌在幼龄和生长条件适宜时，表现正常的形态。根据细菌的外形不同，可将细菌分为球形、杆形和螺旋形三种基本形态，分别被称为球菌，杆菌和螺旋菌。球菌的直径约为 0. 5～2µｍ，杆菌约为 (0. 5 ～ 1) µｍ×(1 ～ 5) µｍ，弧菌约为 (0. 3 ～O.5) µｍ×(1～5) µｍ，螺旋菌约为 (0. 3～l) µｍ×(l～50) µｍ。
①球菌 这类细菌单个存在时，呈圆球形或扁圆形。几个球菌联合在一起，其接触面常呈扁平状态。如尿素小球菌 (Micrococcus ureae)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等。
②杆菌 杆状的细菌，多数细菌为杆菌。杆菌的长短、形态差别很大。杆菌按其形态有短杆菌、链杆菌、分枝杆菌、棒状杆菌和芽孢杆菌等。如伤寒沙门菌 (Salmonella typhi)、普通变形杆菌 (Proteus vulgaris)、痢疾志贺菌 (Shigella dysenteriae,)等。
③螺旋菌 细胞呈弯曲、螺旋状的细菌。弯曲不足一圈的称为弧菌，如霍
乱弧菌 (Vibrio cholerae)、玫瑰色螺菌 (Spirillum roseum)等。
（2）细菌的细胞结构
细菌的细胞结构可分为一般结构和特殊结构两类。一般结构，这是任何细菌都具有的共同构造，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体组成。鞭毛、荚膜和芽孢等，是某些细菌所特有的结构。下面分别做介绍：
①细胞壁 包在细胞表面的一层坚韧而具有弹性的结构，厚度一般在 lO～
80nm，细菌的细胞壁约占菌体干重的10%～25%。
细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖 (又称黏质复合物)。肽聚糖是由 N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸 (N-乙酰羧乙基氨基葡萄糖)以及短肽聚合而成的多层网状结构大分子化合物。其中的短肽一般由 4～5个氨基酸组成，如 L-丙氨酸-D-谷氨酸-L-赖氨酸-D-丙氨酸等，而且短肽中常有D-氨基酸与二氨基庚二酸存在。不同种类细菌的细胞壁中肽聚糖的结构与组成不完全相同。肽聚糖是细菌、放线菌所特有的成分，它使细胞壁具有坚韧的特性。
细胞壁上有许多微细的小孔，可容许直径1nm 的可溶性物质通过，对大分
子物质有阻拦作用。
②细胞膜 细胞膜也称细胞质膜或原生质膜，或简称为质膜，是紧靠在细
胞壁内侧，在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半渗透性薄膜。细胞膜厚度一般为 5～8nm，细菌细胞膜约占细胞干重的10 %。细胞膜主要由蛋白质(60%～70%)和脂质(主要是磷脂，含 20% ～30%)组成，此外还有少量的糖类物质、固醇类物质以及核酸等，构成精细的膜结构。
细胞膜的基本结构是在液体的脂质双层中，镶嵌着可移动的球形蛋白质。脂质双层由两排脂质分子排列构成膜的基本骨架，每个脂质分子是由一个可溶于水的“头部”(亲水部分)和两条脂肪酸链(疏水部分)组成。在脂质双层中，所有脂质分子的亲水端都朝向膜内外两表面，疏水端则朝向膜中央。镶嵌在腊质双层内的膜蛋白，称嵌入蛋白质，对膜的通透性起着重要作用。附着在脂质双层内表面的膜蛋白，称外在蛋白质，含有许多呼吸酶系、三羧酸循环酶系和脱氢酶系。
③细胞质及其内含物 细胞质是包于细胞膜内、除核质体之外的一种无色透明的胶状物。细胞质的主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类及少量的糖类和无机盐类。细菌细胞质中核糖核酸的含量较高，可达固形物的 15%～20%。
细胞质是细菌的内在环境，具有生命活动的所有特性，含有各种酶系统，是
细菌进行新陈代谢的主要场所，通过细胞质使细菌细胞与周围环境不断进行物质
交换。
④核质体 细菌属于原核生物，细胞内没有一个结构完整的核，不具有核膜和核仁，因此没有固定的形状，只有一个核质体。细菌核质体的主要成分是DNA (脱氧核糖核酸)，细菌的核实际上是一个巨大的、连续的、环状双链DNA分子，长达 lmm，比细菌本身长 1000倍。
⑤鞭毛 某些细菌的表面，长着一种从细胞内伸出的纤细而呈波状的丝状物称为鞭毛。鞭毛着生在接近细胞膜的细胞质中的基粒上，通过细胞膜和细胞壁而伸出体外。鞭毛的长度常可超过菌体的若干倍，但直径很细，一般为10～2Onm 。
鞭毛的主要成分是蛋白质，只含有少量的多糖，或可能有脂类。鞭毛蛋白类似于动物肌肉中的肌球蛋白，能收缩。鞭毛是细菌的运动“器官”。鞭毛极其纤细易于脱落，细菌在幼龄时期运动活泼，衰老的细胞鞭毛脱落而不运动。
大多数球菌不生鞭毛。杆菌中有的生鞭毛，有的不生鞭毛。弧菌与螺旋菌都生有鞭毛。鞭毛着生的位置、数目与排列是细菌种的特征，有鉴定意义。
⑥荚膜 有些细菌在其细胞壁表面覆盖一层疏松、透明的黏液性物质，称为荚膜。荚膜的厚度一般可达200nm。荚膜含有大量的水分，约占 90 %以上。其化学成分随菌种的不同而不同，通常是多糖，少数革兰阳性菌的荚膜是单一的多肽。
荚膜的形成与环境条件密切相关。如炭疽杆菌只是在被它所感染的动物体内才形成荚膜；而肠膜状明串珠菌 (Leuconostoc mesenteroides)只有在含糖量高、含氮量低的培养基中，才会产生大量的荚膜物质。
⑦芽孢 某些细菌生长到一定阶段，细胞内会形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的对不良环境条件具有较强抗性的休眠体，称为芽孢。由于细菌芽孢的形成都在细胞内，故又称内生孢子。由于每一个细菌只产生一个芽孢，所以芽抱不是细菌的繁殖方式。
（2）.细菌的繁殖方式
细菌一般进行无性繁殖，主要以裂殖的方式，由1个细胞分裂为 2个大小基本相等的子细胞。
细菌细胞分裂可分为核与细胞质分裂、模隔壁形成和子细胞分离等过程。首先核分裂，同时在细胞赤道附近的细胞质膜从外向中心作环状推进，然后闭合而形成一个垂直于细胞长轴的细胞质隔膜，使细胞质分开，其次形成横隔壁。细胞壁向内生长，把细胞质隔膜分成两层，每一层分别形成子细胞的细胞质膜。随后横隔壁也分成两层，这样每一个子细胞就各具一完整的细胞壁，最后是子细胞的分离。
除无性繁殖外，细菌存在着有性结合（繁殖）。但细菌有性结合频率较低，主要以裂殖方式进行无性繁殖。
3. 细菌的菌落形态
细菌的形态很小，肉眼看不见单个细菌细胞。但是，当单个或少数细菌 (或其他微生物的细胞、孢子)接种到固体培养基后，如果条件适宜，它们就会迅速生长繁殖。由于大量子细胞不能像在液体培养基中那样自由弥散，势必会以母细胞为中心形成一个较大的子细胞群体。这种由单个细菌细胞（或少数细菌细胞），在固体培养基的表面（有时在内部）繁殖出来的、肉眼可见的子细胞群体，称为菌落。
不同种的细菌所形成的菌落形态不同。同一种细菌常因培养基成分、培养时间等不同，菌落形态也有变化。但是，各种细菌在一定的培养条件下形成的菌落具有一定的特征。菌落的特征，对菌种的识别和鉴定有一定意义。
菌落形态包括菌落的大小、形状（圆形、假根状、不规则状等）、隆起形态（如扩散、台状、低凸、凸面、乳头状等）、边缘（如边缘整齐、波状、裂叶状、圆锯齿状等）、表面状态（如光滑、皱褶、颗粒状、龟裂状、同心环状等）、表面光泽（如闪光、不闪光、金属色泽等）、质地（油脂状、膜状、黏、脆等）、颜色以及透明程度（如不透明、半透明等）等项。
（二）什么叫霉菌
霉菌在自然界分布辗广，大量存在于土壤中，比其他微生物更能耐受较酸的环境，空气中也含有大量霉菌孢子。人们可以轻易地用肉眼看到这些生长在阴暗潮湿处，呈绒毛状、絮状或丝状的“霉”。霉菌是引起各种工业原料、农副产品、仪器设备、衣物、器材、工具和食品等发霉变质的主要微生物。
1. 霉菌的形态和构造
霉菌的菌体由菌丝构成，菌丝可无限止伸长和产生分枝，分枝的菌丝相互交织在一起形成菌丝体。
霉菌的菌丝有两类：一类菌丝中无隔膜，整个菌丝体可看作是一个多核的单细胞，如低等种类的根霉、毛霉、犁头霉等霉菌的菌丝均无隔膜；另一类菌丝体有横隔膜，每一段就是一个细胞，整个菌丝体是由多细胞构成，多数霉菌都属这一类。
霉菌的菌丝细胞都由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核和其他内含物组成。菌丝的宽度一般为 2～lOµm，比细菌或放线菌宽几倍至几十倍。细胞壁的厚度为100～250nm，成分各有差异，大部分霉菌的细胞壁由几丁质组成 (占干重的2%～26%)。
2. 霉菌的繁殖方式
(1)无性孢子繁殖 无性孢子主要有孢子囊孢子、分生孢子、节孢子、厚垣孢子等。
①孢子囊孢子 是一种内生孢子，为毛霉、根霉、犁头霉等一些低等霉菌无性繁殖产生。
②分生孢子 在菌丝顶端或分生孢子梗上，以类似于出芽的方式形成单个或成簇的孢子，称为分生孢子。分生孢子是青霉、曲霉、木霉等大多数霉菌所具有的一种外生孢子，其形状、大小、结构以及着生的情况多种多样。
③节孢子 亦称粉孢子，为白地霉等少数种类所产生的一种外生孢子。由菌丝中间形成许多隔膜，顺次断裂成许多竹节状的短圆柱形的无性孢子。
④厚垣孢子 又称厚壁孢子，很多霉菌可形成这类孢子。它们形成的方式类似于细菌的芽孢。这种厚垣孢子对外界环境有较强的抵抗力。
⑤芽孢子 由菌丝细胞如同发芽一般产生的小突起，经过细胞壁紧缩形成的一种耐受体，形似球状，如某些毛霉或根霉在液体培养基中形成，被称为酵母型细胞的，亦属芽孢芋子。
(2)有性孢子繁殖 有性孢子主要有卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子等。 霉菌的有性孢子是经过不同性别的细胞配合而产生的。
①卵孢子 菌丝分化成雄器和藏卵器。藏卵器内有一个或数个卵球。当雄器与藏卵器相配时，雄器中的细胞质和细胞核通过受精管而进入藏卵器，与卵球配合，配合后的卵球生出外壁，即成为卵孢子。
②接合孢子 接合孢子是由菌丝生出形态相同或略有不同的配子囊接合而成。其形成过程为两个相邻近的菌丝相遇，各自向对方伸出极短的侧枝，称原配子囊，原配子囊接触后，顶端各自膨大并形成配子囊，然后两者接触处溶解，隔膜消失，细胞质与细胞核相互结合，形成一个深色、厚壁和较大的接合孢子。
③子囊孢子 子囊孢子是一种内生的有性孢子，各种子囊菌都能产生。子囊孢子产生于子囊中，子囊是一种囊形结构，呈圆球状、棒状或圆筒状。同一或相邻的两个菌丝细胞形成两个异形配子囊，即产囊器和雄器，两者进行配合，经过一系列复杂的质配和核配后，形成子囊。子囊中子囊孢子数目通常是2的倍数，一般为8个。大多数真菌子囊包在特殊的子囊果中。子囊的形状、大小、颜色、形成方式等，均为子囊菌的菌种特征，常作为分类的依据。
④担孢子 为各种担子菌所特有的外生有性孢子，经过两性细胞核配合后产生，着生在担子上，典型担子菌的担子都有4个担孢子。
此外，在液体培养基中，霉菌菌丝断裂的片段也可以生长成新的菌丝体而进
行繁殖。
3.霉菌的菌落形态
霉菌和放线菌一样，在固体培养基上有营养菌丝和气生菌丝的分化。气生菌丝较松散地暴露在空气中，因而形成干燥、疏松和不易从培养基中挑出菌丝的菌落。
三、常见霉腐微生物的繁殖条件
研究环境因素与微生物间的相互影响，有助于了解霉腐微生物在自然界、在涂料中以及食品等中的分布及作用，使人们有可能采取有效措施来抑制甚至完全破坏霉腐微生物的生命活动，从而防止疾病的传染以及在涂料、各种工业制品的腐败霉变。
影响微生物生长繁殖的环境因素是复杂的、多方面的，它们相互之间又密切联系。这里主要介绍营养、空气、水分、温度、pH和渗透压对微生物生长繁殖的影响。
一、营养物质
微生物具有一般生物所具有的生命活动规律，其需要从外界环境不断吸收营养物质并加以利用，从中获得进行生命活动所需要的能量，并合成新的细胞物质，同时排出废物。
从各类微生物细胞物质成分的分析中得知：微生物细胞的化学组成和其他生物的化学组成并没有本质的区别，主要组成元素是碳、氢、氧、氮（占全部于重的90%～97%）和矿质元素（占全部干重的3%～10%）。由这些元素组成细胞中的蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类等各种有机物质，以及元机成分。
(1)碳源 凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。碳源（碳素化合物）是构成菌体成分的重要物质，又是产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的主要来源。微生物对碳素化合物的需要极其广泛，从简单的无机碳化物到复杂的天然有机碳化物都能被不同的微生物所利用。
(2)氮源 凡构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。氮源是构成微生物细胞蛋白质、核酸等重要物质的主要营养物质。氮源一般不提供能量，但硝化细菌能利用铵盐和亚硝酸盐作为氮源和能源。
氮源可分为无机氮和有机氮。就微生物的总体来说，从分子态氮到复杂的有机含氮化合物，包括硝酸盐、铵盐、尿素、酰胺、嘌吟碱、嘧啶碱、氨基酸、蛋白质等都能被微生物利用。
(3)无机盐类 无机盐类也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质，其主要功能是：构成菌体的成分；作为辅酶或酶的组成部分或维持酶的活性；调节细胞渗透压、氢离子浓度以及氧化还原电位等。某些自养微生物可以利用无机盐作为能源。
无机元素包括主要元素和微量元素两类。主要元素有磷、硫、镁、钾、钙等；微量元素如铁、铜、锌、锰、钼、钴、硼等。
(4)生长素 凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质，称生长素。广义的生长素包括氨基酸、瞟呤、嘧啶、维生素等；狭义来说生长素主要指B族维生素，B族维生素是构成辅酶的重要组成成分，或者本身就是辅酶。
生长素与碳源、氮源不同，它不是一切微生物所需要的营养要素，而仅为某些不能自己合成一种或几种生长素的微生物的必要的营养物质。
二、空气
空气对微生物的生长繁殖有极大的影响。根据微生物对氧的要求，可将微生物分为以下三类。
(1)专性好气菌 又称专性好氧菌。仅在空气或有氧的条件下才能生长，它们要求空气中的分子态氧作为呼吸过程中最终的电子（氢）受体。这类微生物包括全部霉菌、大部分放线菌及部分细菌。
(2)专性厌气茵 又称专性厌氧菌。仅在没有空气或无氧条件下生长，它们不需要分子态氧，而需要其他物质作为生物氧化过程中的最终电子（氢）受体，分子态氧对它们往往有毒害作用。专性厌气菌包括部分细菌、放线菌，例如硫酸盐还原菌，生活在含有有机质及硫酸盐的厌氧环境中，产生大量H2S, 引起土壤中、水中金属构件腐蚀，造成危害。
(3)兼性好气菌或兼性厌气菌 它们既能在有空气或氧气的条件下生长，又能在没有空气或氧气的条件下生长。在有分子态氧的条件下，它们进行正常的有氧呼吸；在缺乏分子态氧的条件下，则进行无氧呼吸或发酵，以获得新陈代谢所必需的能量。这类竿物包括酵母菌、一些肠道菌和硝酸盐还原菌等。
三、水分
水分是微生物最基本的营养要素。微生物细胞中含有大量的水分，例如细菌含水量平均为80%（73.35%～87.7%）, 酵母含水量为75%（54.0%～83%）, 霉菌含水量为85.79%～88.32%, 霉菌的孢子含水量为38.87%。微生物的生长繁殖和一切生命活动都离不开水。需水量的多少随微生物的种类而不同，一般来说水分的需要量是：细菌>酵母>霉菌。
与微生物的发育有密切关系的不是水分含量，而是水分活性（water activity, 简写成Aw）。微生物的繁殖与培养基或基质中的水分活性有关，水分活性低，繁殖就差，一旦水分活性低于某种水平时，整个繁殖就停止。当水分活性在0.995附近，普通菌的发育最旺盛。下表列出了微生物的发育与水分活性的关系。
微生物的发育与水分活性的关系
|
微生物
|
发育的最低A-
|
微生物
|
发育的最低Aw
|
|
普通细菌
普通酵母
普通霉菌
|
0. 90
o. 88
o. 8o
|
好盐细菌
耐干性毒菌
耐渗透压酵母
|
≤0. 75
0. 65
0. 61
|
四、温度
在影响微生物生长繁殖的外界因素中，温度的影响最为密切。温度的影响表现在两方面：一方面，随着温度的上升细胞中的生物化学反应速率加快；另一方面，组成细胞的物质如蛋白质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升高，这些物质的立体结构受到破坏，从而引起微生物生长的抑制，甚至死亡。因此只在一定的温度范围内，微生物的代谢活动和生长繁殖才随着温度的上升而增加。温度上升到一定程度，开始对微生物产生不良影响，如果温度继续升高，则微生物细胞功能急剧下降以致死亡。
温度对微生物的生长繁殖影响很大。一般来讲，微生物对低温的抵抗能力较之对高温的抵抗能力强。当环境温度超过微生物的最高生长温度时，引起细菌内核酸、蛋白质等物质的变性，以及酶的失活，最终引起微生物的死亡。温度越高，微生物死亡越快。不同的微生物对高温的抵抗力不同。大多数细菌、酵母菌、真菌的营养细胞在50～65℃加热l0min就可致死。放线菌和霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，在76～80℃加热l0min才致死。细菌的芽孢抗热性最强，要在100℃高温下处理相当长时间才致死。
微生物的抗热性还取决于菌龄、基质成分及微生物的数量。一般老龄菌比幼龄菌抗热性强。基质成分对微生物的抗热性也有影响，基质中的脂肪、糖、蛋白质对微生物有保护作用，从而增强了微生物的抗热性。基质pH值偏离7时，特别是偏向酸性时，微生物的抗热性明显降低。微生物的数量越多。抗热性越强，这是因为菌体细胞能分泌对菌体有保护作用的蛋白质等。
五、pH值
环境中的pH (氢离子浓度)值对微生物的生长繁殖有很大的影响。pH值对微生物生长繁殖的影响是多方面的，但不外乎是影响微生物细胞的外环境和内环境。前者如影响氧的溶解度、营养物质的物理化学状态以及氧化还原电位等。
各类微生物有其不同的最适pH值及可以生长的pH值范围。大多数细菌生长的pH值范围是4～9, 最适pH值接近7。酵母和霉菌的最适pH值趋向酸性。放线菌的最适pH值一般在微碱性范围。人们可利用酸类或碱类物质，通过改变环境的pH值，来达到抑制或杀死霉腐微生物的目的。酸、碱的浓度越高，则杀菌力越大。此外还与酸、碱的电离度有关，电离度越大，则灭菌效果越好。无机酸如硫酸、盐酸等杀菌力强，但由于腐蚀性大，实际上不宜用作消毒剂。食品工业中常应用苯甲酸、丙酸、脱氢醋酸等作为防腐剂，来抑制酵母、霉菌、细菌的生长。碱类物质由于毒性大，一般只用于仓库及棚舍等环境的消毒。
六、渗透压
渗透压对微生物的生命活动有很大的影响。微生物的生活环境必须具有与其细胞大致相等的渗透压，超过一定限度或突然改变渗透压，会抑制微生物的生命活动，甚至会引起微生物的死亡。在高渗透压溶液中微生物细胞脱水，原生质收缩，细胞质变稠，引起质壁分离。在低渗透压溶液中，水分向细胞内渗透，细胞吸水膨胀，甚至破坏。在等渗溶液中，微生物的代谢活动最好，细胞既不收缩也不膨胀，保持原形不变。常用的生理盐水（0.85%NaCl溶液）就是一种等渗溶液。
适宜于微生物生长的渗透压范围比较广，微生物对渗透压有一定的适应能力，逐渐改变环境的渗透压，微生物能适应这种变化。在海水、盐湖、水果汁中生长的微生物，大部分可以逐渐适应在低渗透压的培养基中生长。有些微生物专性嗜高渗透压，必须在高渗环境中才能生长。中等嗜盐微生物可在2%盐溶液中生长，极端嗜盐微生物可在15%～30%盐溶液中生长。
综上所述，微生物的繁殖和生命活动需要一定的营养条件和生理条件，而且各种微生物都有自己最适合的生长条件。防霉防腐的目的，就是有目的地控制这些条件，人为地破坏霉腐微生物的最适生长条件，抑制甚至杀死霉腐微生物，从而防止制品和物品被微生物污染。
四、目前研究状况
微生物灾害的研究是一门新兴的边缘科学，近年来已引起世界各国的普遍重视。早在20世纪50年代初，欧美以及日本等就开始研究出口商品、军用品以及民用品等方面的微生物灾害及防治技术，主要对象是皮革制品、纺织品、木材及其制品、纸张、包装材料等。60年代以后，研究工作开始涉及塑料、橡胶、金属材料、光学仪器、精密仪器等范围。如“阿波罗”登月号所用的精密仪器都采用了有效的防霉措施。
国外许多高等院校、研究机构以及产业部门都开展了微生物灾害的研究，其任务是调查微生物灾害的实态，研究防止技术，确定综合性的防范措施等。在英国伯明翰阿斯顿大学设立了“国际生物灾害情报中心”(International Biodeterioration Information Center)。日本于1973年成立了防菌防霉学会，同时出版《防霉防菌》杂志，定期举办讨论会，日本的大阪大学、筑波大学、近畿大学、东京农业大学、井上微生物灾害研究所、东京综合防霉研究所等都开展这方面的研究工作。美国的哈佛大学、马里兰大学、哥伦比亚大学、加利福尼亚大学、韦恩州立大学、通用电气公司研究所、宇航局研究所、道 (Dow)化学公司、文特隆（Ventro）化工公司等都开展这方面的研究工作。另外，前苏联、加拿大、法国、德国、瑞典、波兰、澳大利亚、印度等国也都重视这方面的研究工作。还有许多国家对工业材料及其制品实行污染菌的控制和检验，规定污染菌的指标，制定霉菌抵抗性试验规范。
我国早在20世纪60年代就开始重视微生物灾害或防霉方面的研究。于2003年筹建中的全国防霉防菌协会至今已经在全国范围内召开了七届防霉防菌技术研讨及产品交流会。
在涂料行业中，国内外都有一批专业人员在辛勤地探索。国外发达国家的研究成果，除了少数公开外，目前还有相当部分是保密的，是有偿服务的，在国内市场上，也有不少“防腐涂料”、“杀菌涂料”、“抗霉涂料”但是效果如何？如何鉴定？有无标准可查……一系列问题，令人担心，令人无奈。
五、防霉抗菌工作如何进行
（1）防霉抗菌剂的种类
常见的主要抗菌药物有500种以上，包括有机和无机的，它们的理化性质，毒性及防霉抗菌效果各不相同。下面举几个例子说明，限于篇幅无法全部列出。
①1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因（C7H12N204，分子量188.18）又称DMDMH 属低毒化合物。是一种广谱防霉抗菌剂，主要针对细菌，对真菌效果一般，被广泛用于涂料，油墨，印刷等行业，主要都缓慢释放甲醛达到防霉抗菌的效果，正因为释放甲醛影响环境，己被许多国家禁止使用。
②二硫代水杨酸（C14H10O4S2，分子量306.36）又称DSTA，DTDBA，属低毒化合物对常见霉菌，细菌都有较好的抑制作用，尤其对出芽短梗霉、黑曲霉、蜡叶芽枝霉等有效，加入涂料和粘合剂中，可提高产品的耐霉性能。
③4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（C11H17Cl2NOS分子量282.22）又称ROZONE 2000、DCOIT。系一种白色粉末，具有广泛杀菌活性和优异的杀藻性能，是一种理想的海洋防污剂，在现有环境中对海洋生物毒性最小，与三丁基锡（TBT）相比，本产品属环境友好型，是有机锡的最佳替代品。
本品DCOIT和其它防污剂组合成不同的配方：DCOIT+氧化亚铜；DCOIT+氧化亚铜+百菌清；DCOIT+硫氢酸亚铜；DCOIT+氧化亚铜+敌草隆；DCOIT+硫氢酸亚铜+敌草隆；DCOIT+2-甲硫基-4-叔丁氨基-6-环丙氨基三嗪的组合，可以实现长期高效、低毒、安全的要求。由于DCOIT对硅藻、细菌、藻类植物和藤壶等动物都有很好的抑制作用，并且通过水解，光降解和生物降解很快分解，不产生累积效应。因此自1999年以来在北欧、瑞典、冰岛、挪威、丹麦等国联合开展了DCOIT代替TBT防污剂的研究。
④氧化亚铜（Cu2O，分子量143.1）为红棕色粉末，在潮湿大气中易被氧化，而转化为碳酸铜。氧化亚铜属低毒化合物，它主要靠铜离子起杀菌作用，它可被萌发的孢子吸收，达到一定的浓度可杀死孢子细胞，从而起到杀菌作用。它被广泛用于海洋涂料的防污剂，在海水中它分解产生的铜离子使海生物的主酶失去活性，使生物细胞蛋白质絮凝产生金属蛋白质沉淀物，致使生物组织发生变化而死亡。当铜离子临界渗出率为10µg/(cm2.d )时对藤壶有效，10～20µg/( cm2.d )时对水螅、水母有效，20～50µg/( cm2.d)时对藻类有效，40µg/( cm2.d )对细菌黏膜有效。
（2）对霉腐微生物的调研
这是非常重要的工作。由于微生物种类繁多，习性各异。因此，生长在各种不同工业材料或制品上的微生物种类亦不相同。换言之，各种工业材料或制品中的污染菌的品种不一样。例如，在乳胶涂料中繁殖的微生物主要是细菌，包括假单胞杆菌、海生黄杆菌、黄色八叠球菌、蕈状芽孢杆菌等，而在涂膜上生长的微生物主要是霉菌，包括出芽短梗霉、蜡叶芽枝霉、黑曲霉、集团茎点霉、交链孢霉等。尽管从发霉的皮革表面分离到几十种霉菌，但是引起皮革发霉的主要霉菌是青霉和曲霉。
由于不同品种的微生物对某种药物的敏感性不一样，即某种药物对不同品种的微生物具有一定的专一性，因此，依靠一种或几种药物来解决不同工业材料或制品的霉腐问题是不可能的。了解某种工业材料或制品上霉腐微生物的种类，为筛选合适的防霉抗菌剂，解决产品的霉腐问题提供了依据，这样才能做到有的放矢，对症下药。
霉腐微生物调查的一般过程如下所述。
(1)采样 使用灭菌的磨口玻璃试剂瓶或大试管或小三角烧瓶和采样工具，现场取样 (最好取微生物数量多的霉腐样品)，放入带冰块的保温瓶，带回实验 室，置于冰箱内待检。
(2)分离 使用灭菌的细菌培养基或霉菌培养基，根据污染程度的大小，即霉腐菌的多少，用无菌水稀释若干次，于适宜温度下培养一定时间，待污染菌菌落明显出现为止。在无菌室内，于火焰旁，用接种针（环)挑取各菌落于培养基斜面中再培养。最后将长好的斜面保存于冰箱备用。
(3)鉴定 微生物种类的鉴定是一项繁琐和费时的工作，一般由专业机构完成，因为要借助显微镜做形态观察和进行各种生理生化试验。通常情况下，应用单位不必进行此项工作，只要将分离到的各种微生物编号保藏即可，同样可供防霉抗菌剂的筛选试验之用。而如果一定要确知某种污染菌的名称，则可委托专业机构来完成。
（3）实验室供试微生物
实验室中可供试验的微生物主要如下列四类，其中不少与涂料霉变相关
⑴霉菌 黑曲霉 (Aspergillus niger)、黄曲霉 (Aspergillus flavus)、变色曲霉 (Aspergillus versicolor)、橘青霉 (Penicillium citrinim)、宛氏拟青霉(Pacilomyces varioti)、蜡叶芽枝霉 ( Cladosporium herbarum)、绿色木霉(Trichoderma viride)、球毛壳霉 (Chaetomium globasum)。
(2)细菌 巨大芽孢杆菌 (Bacillus megaterium)、大肠杆菌 (Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)、荧光假单胞杆菌 (Pseudomonas fluorescens)。
(3)酵母 酒精酵母 (Klocckeria janke)、啤酒酵母 (Saccharomyces cereuisiae)
(4)其他常见菌 交链孢霉(Alternaria sp.)、毛霉(Aetinomucor elegans)、根霉(Rhizopus sp.)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、铜绿假单胞杆菌 (Pseudomonas aeruginosa)、白色念珠菌(Candida albicans)。
（4）防霉抗菌剂的筛选
由于工业防霉抗菌剂种类繁多，性质各异，要选择某种或某几种药物来解决涂料工业材料或制品的霉腐问题，就必须对众多的防霉抗菌剂进行一系列筛选试验。
对防霉抗菌剂的要求为：作为一种理想的防霉抗菌剂，必须符合高效、广谱、低毒、长效、稳定、互溶性良好、价格适中、货源充足等要求。还要考虑到色泽、气味、腐蚀性、溶解性等因素。而要完全满足上述各种要求是相当困难的。因此在实际使用时，可采用两种或两种以上药物的复配技术，协同作用。
(1)初筛 目前使用的工业防霉抗菌剂有几百种，首先要对各种防霉抗菌剂的物理化学性质有基本了解，从中选取所需要的能解决工业材料或制品霉腐问题的药物。其次要对所选取的药物做防霉抗菌效果的试验。此项工作十分重要，否则就不能有针对性地寻找到具有良好防霉抗菌效果的药物。初筛一般采用平板抑菌圈法，初步考察药物对混合细菌、混合霉菌或混合酵母菌的抑杀能力的大小。进而选择抑菌圈较大的，也就是防霉抗菌能力强的药物进行进一步复筛试验。
(2)复筛 在对混合细菌、霉菌或酵母初筛的基础上，用最低抑制浓度法(MIC法)对各种微生物做最低抑制浓度的检测试验，从而了解各种药物防霉抗菌效果，为防霉抗菌剂在某种工业材料或制品中的应用提供必要的依据。某种药物对各种微生物的MIC数据是不一样的，此即为某防霉抗菌剂对某种或某几种微生物处理效果。
①添加试验 也叫互配试验，即将筛选到的防霉抗菌剂或复配物以一定比例添加到工业材料或制品中。试验者必须熟悉工业材料或制品的制造工艺（从涂料原料的选用、按配方投料、分散、研磨），以能恰当掌握添加到某一道工序。添加的防霉抗菌剂既要能够解决霉腐问题，又不能影响材料或涂料的性能和质量，否则防霉抗菌剂效果再好，也不能使用。例如，当防霉抗菌剂添加到乳胶涂料中后，应关注是否影响涂料的白度；是否引起破乳、是否引起涂料分层、结块。当防霉抗菌剂添加到树脂塑料中时，是否能耐高温；是否会产生难闻的气味；是否影响树脂塑料的颜色；当防霉抗菌剂添加到金属加工液时，pH值是否恰当；是否对机械设备起腐蚀作用；当防霉抗菌剂用于木材防腐时，是否使木材颜色起变化等，这些均必须予以考虑。
②挑战试验 就是在已添加防霉抗菌剂的工业材料或制品中加入一定量的供试微生物悬浮液，混合均匀后于适宜温度下考验一定的时间，定期观察样品中微生物的繁殖情况，从而判断所添加的防霉抗菌剂能否有效地解决产品的霉腐问题。作为供试微生物，如无特殊要求，则使用实验室常规试验菌 (混合细菌或混合霉菌或混合酵母菌), 如有特殊要求，可使用从某种工业材料或制品中分离到的污染菌，也可以两组菌同时使用。每100g样品中加入1ml菌悬液，含菌量为108cfu/ml。考验时间为28天, 其间每7天检查一次，一般情况下，第7、14、
21天可使用平板划线培养法检菌，用“—、十、十十、十十十”表示菌的有无或
多少。第28天时，进行活菌计数。自然，经过艺28天考验后，样品中的菌越少越好，说明防霉抗菌剂发挥了作用；如果样品中的菌越来越多，则说明所加入的防霉抗菌剂及其配方效果不好或不起作用，应重新筛选。
本试验适合于乳胶涂料、化妆品、胶黏剂、金属加工液、造纸纸浆、墨水墨汁、循环水、油田注水等。
③培养皿试验 就是将添加过防霉抗菌剂的样品裁剪成一定的大小，置于固体平板培养基的中央，然后喷洒霉菌孢子悬浮液 (108 cfu/ml), 于 (28土1)℃考验一定的时间，每7天检查一次，28天结束试验。长霉程度可用“—、十、十十、十十十”来表示，28天后最好为“—”, 即未长霉。工业产品的耐霉要求，可参照国家标准或行业标准。
本法适用于涂料、纺织品、皮革、塑料、橡胶等。
④应用试验 将通过一系列筛选试验得到的防霉抗菌剂配方，添加到需要解决霉腐问题的工业材料或涂料中，进行生产化应用试验。同时定批次抽取样品，进行防霉抗菌效果及其他性能检测。一般情况下，三批次产品合格，即可视为工艺稳定。另外，跟踪服务也非常重要，因为工业产品在制造过程中会遇到这样或那样的问题，加上环境条件的变化，有的会影响到产品的防霉抗菌效果。发现问题，需及时改进。因不同产品，有不同要求，也有不同试验方法，与涂料关系不大的方法在此省略了，请读者参阅其它文献。
六、结束语
涂料科学是一门多学科的综合性科学，纵观近代涂料发展的历史，可以认为涂料学中包含了有机、无机、物化、分析、高分子、电化学、生物学、电子学、光学、矿物学、环境、医学等学科的精华。随着社会的发展，环保的要求，人类的进步，本学科的综合性，交叉性，边缘性越来越明显，研究的范围一定会越来越广，课题将越来越深奥、复杂。因此，涂料行业的挑战也必定越来越深化，特别是在技术前沿方面的竞争将越来越激烈。
涂料科学又是一门实验科学，要对科学试验的必要性和重要性提到一个新的高度来认识，人们常说在涂料界中工作经验非常重要，其实经验就是靠做出来的，靠到第一线，生产岗位，实验室仪器前，一天一天踏踏实实地做出来的，这里就要有耐心和毅力，也要甘心做一名普通的工人，或实验员，经过数十年的查文献做实验，在生产车间做产品，最后才能积累经验，做出与国际接轨的产品和研究成果。
涂料科学又是一种系统工程，要想使中国的涂料科学赶上甚至超越国际水平，没有政府+企业+人才+资金+工程实例+大学院校科研单位的合作是很难实现的，我呼吁在重大课题上的全方位合作，我更希望以民族之心，以民族利益为重，团结起来共同奋斗，为开创中国涂料的新局面而不懈努力！
七、参阅文献
㈠马振瀛 防霉学，云南，云南科技出版社 1990
㈡杨文博 微生物学实验，北京，化学工业出版社 2004
㈢Jacobson A H, Willingham G L, Sea-nine antifoulant: anenviron mentally acceptable alternative to organotin antifoulants . The Science of the Total Environment, 2000, 258(1):103-110
㈣顾学斌、王磊、馬振瀛等编著 抗菌防霉技术手册 北京，化工出版社 2011年
㈤张东洋、张中华等 建筑乳胶涂料防霉性的研究 涂料工业.2001，31（4）：12-14
【作者】
沈浩 先生：资深涂料专家，英国化学博士，深圳清华大学研究院教授，英国皇家化学会会员，中国涂料工业协会顾问委员会主任，深圳涂料技术学会、中国涂料中小企业联合会（筹）创始人之一，并兼任深圳涂料技术学会名誉会长、中国涂料中小企业联合会（筹）会长等职务
【编者案】
防霉抗菌功能是涂料产业的发展方向之一，也是涂料领域世界性难题之一，在此领域，“大而不强的中国涂料产业”与国际涂料巨头几乎处于同一起跑线上，希望更多的同仁和企业加大在此领域的研究，期望防霉抗菌功能涂料能成为我国实现“涂料强国”的突破口之一。欢迎各位涂料届同仁通过《涂料原料与设备》编辑部与作者取得联系，共同探讨，共同提高。
编辑部电话：0571-86195869 18968085517 杨先生
