敲黑板！金屬加工液微生物學的發展歷史知多少？

點擊星標收藏我,第一時間看好文

金屬加工液微生物學的研究與水性金屬加工液的發展同時興起，水性金屬加工液也稱水溶性、乳化性或不正確的水溶性流體。儘管第一篇有關這一主題的論文《切削液中細菌的性質、生長和控制研究》於1941年發表，但直到十年後才開始持續專註進行研究。

Ratul Shah及Robert Donofrio於2012年發表論文，據說是為了審閱金屬加工液微生物學過往和當前的知識狀況，但並無提及E.O. Bennet，其是第一位將金屬加工液微生物學當作終生研究的生物學家。1954年至1991年間，他發表了170篇有關這個主題以及相關健康風險的論文。

在不了解Bennett所作的貢獻——在線文獻搜索不容易發現這一點——或不了解大量現有的金屬加工液微生物學知識的情況下，許多年輕的研究人員、實驗室技術員和流體管理人員或更有可能報告「發現」，而這些「發現」只是證實了幾十年前首次報告的結果。要做的進一步研究仍非常多，花時間重新學習先前建立的科學將是對有限資源的浪費。

金屬加工液微生物學具有77年歷史，可分為四個階段，每個階段跨幅一二十年。對這段歷史的簡要總結引出了尚未探索的研究問題，這些問題將為金屬加工液的未來發展提供方向。

起源（1950年至1970年）

20世紀50年代初，隨著水溶性金屬加工液的銷量增長，Texaco的技術人員開始提出疑問，暴露在稀釋金屬加工液中的機械師是否會因致病微生物而增加患病概率。該公司聯繫了當時在休斯頓大學擔任博士後研究員的Ed bennett，並資助了他最初的金屬加工液微生物學研究。

同樣，近十年後，Master Chemical的聯合創始人兼首席執行官Clyde Sluhan聘請底特律韋恩州立大學(Wayne State University)的副教授Harold Rossmoore調查與暴露在水溶性金屬加工液致病微生物中的工作人員有關的風險。

當時，所有水溶性金屬加工液均為可乳化油。儘管Bennett、Rossmoore以及其他研究人員從正在使用的金屬加工液和稀釋它們的水中定期檢測到潛在致病菌，但他們發現微生物檢測和疾病頻率之間沒有關係。因此，有關這一時期對使用水溶性金屬加工液的機械師是否更容易微生物感染的答案是否定的。

生物腐蝕的重點研究（1970年至1990年）

直至1927年清潔水法案將已用金屬加工液列為有害垃圾，金屬加工液生物腐蝕不成問題。在操作人員開始積極監測和控制微生物污染之前，他們通常會在8到12周後丟棄已用的金屬加工液，最常見的原因是異味，而機械零件上的閃光腐蝕是更換金屬加工液的另一個重要原因。

20世紀70年代早期的研究表明，不受控制的微生物污染導致了水溶性金屬加工液的性能失效。儘管惡臭的氣味是最常見的問題，但維持pH值、乳化穩定性和腐蝕抑制的難度增加與微生物的數量有關，其數量大於每十分之一毫升就有一百萬至一千萬個菌落形成單位（在經過孕育處理的培養試驗槳上形成的紅點）。

在這個時期，許多生物殺滅劑製造商也將其產品註冊用於金屬加工液。1970年至1990年間，超過90%的生物殺滅劑活性成分進入市場，而生物殺滅劑被視為增值產品。這種看法與20世紀80年代初流體管理同時產生。

到20世紀80年代末，系統轉儲之間的一般維護周期從一個季度增加到一年以上。管理得當的系統能夠運行數年而無需排水、清洗和充電。雖然不受控制的微生物污染不是唯一相關的失效機制，但它通常被認為是金屬加工液失效的常見主要原因。金屬加工液微生物研究重點是生物殺滅劑性能和替代使用策略。這項工作的補充是改進配方以延長性能壽命。

重新審視健康影響（1990年至2000年）

1992年，一家汽車零部件廠的許多工人被診斷為過敏性肺炎，這是對微生物過敏反應造成的肺部疾病。這一事件引起了人們對金屬加工液微生物研究的濃厚興趣。

1992年至2000年期間，整個金屬加工行業報道了約250個HP病例。而不變的是，HP是群發疾病，在某一工廠中就有四到四十個病例。從金屬加工液中回收的超過12種不同類型的細菌和真菌會誘發HP。

然而，Rossmoore在一次工業衛生會議上的推測性評論導致許多利益相關者將注意力集中到一種微生物：抗酸分支杆菌免疫原體。至少有一家大型汽車製造商根據Rossmoore的錯誤理論禁用了常用的生物殺滅劑，即所謂的快速生長細菌（在48小時內產生可見菌落的細菌）抑制了分支杆菌免疫原體的生長，而使用生物殺滅劑抑制了微生物的快速生長，從而使分支杆菌免疫原體有可能生長。

十年後，Harold Rossmoore的遺孀Katalin Rossmoore和兒子Leonard Rossmoore以及我合作進行了一項研究，證明了其他微生物的存在或缺失與分支杆菌免疫原體的存在沒有聯繫。很明顯，一旦分支杆菌免疫原體的檢測成為常規微生物狀況檢測的一部分，微生物便是一種常見的金屬加工液污染物。

結果表明，在歷史上，當使用培養皿或培養漿進行培養並觀察至少一個星期，並且只有在不存在快速生長微生物的情況下，才能看到分支杆菌免疫原體菌落。除非培養基中含有抑制快速生長的細菌的抗生素，否則在分支杆菌免疫原體形成之前，它就長滿其他微生物群落。專註分支杆菌免疫原是對無視數據危險的極好案例研究，這些數據是不可避免的結果。

除了以HP為重點的研究，許多論文還指出了金屬加工液霧（也稱為內毒素暴露）與呼吸功能間的關係。內毒素是細菌細胞壁的重要組成部分，根據它們對革蘭氏染色劑的陰性反應分類（因此得名革蘭氏陰性細菌）。儘管樣品測定和分析技術都沒有標準化，研究人員報告了金屬加工液和金屬加工液氣霧劑的內毒素濃度。

在幾項研究中，報告的空氣傳播內毒素濃度與美國國家職業安全與健康研究所的研究人員先前所報道的中毒性休克綜合症有關。然而，在檢測到高內毒素含量（每立方米超過7000毫克）的設施中，過敏或工業哮喘的發生率與檢測到內毒素含量不足100毫克的設施沒有什麼不同。

在千年之交，人們普遍認為，接觸生物氣溶膠（空氣微生物）是過敏性疾病的原因，從輕微眼部疼痛和咽喉腫痛（過敏性鼻炎）到可能致命的工業哮喘和HP。關於如何最好地控制生物氣溶膠形成的具體事項仍存在相當大的分歧，但人們普遍同意減少霧暴露的總量將降低疾病風險。整個20世紀90年代，機器外殼和噴霧收集系統越來越普遍。到2000年，霧氣遏制和控制成為行業常態。並非巧合的是，呼吸系統疾病患病率直線下降，人們對生物氣溶膠的研究和監測興趣幾乎消失殆盡。

現今（2000年至今）

本世紀伊始，金屬加工液生物腐蝕

再次成為微生物研究的熱點。

1998年實施的歐洲議會生物殺滅劑指令對金屬加工液殺微生物劑的使用造成一定壓力。自此，根據歐洲化學品管理局(European Chemicals Agency)的數據，歐盟現有可用的殺微生物劑數量已從180多種減少至27種活性物質。

相似地，ASTM International指出，獲美國批准用於金屬加工液的殺微生物劑名單已縮減至不足50種。可用的殺微生物劑減少促進了抗生物金屬加工液添加劑和成品配方的發展。

為了繞過監管問題，一些配方設計師正在使用未註冊為生物殺菌劑、但在配方中沒有其他作用的有毒化學品。人們可能會思考，使用這些流體是否會帶來意想不到的健康風險。一般來說，合成金屬加工液比半合成或乳化油配方更不敏感。確定其中的原因仍然是無法滿足的研究需求。

展望未來

還有其他一些重要但尚未解決的金屬加工液微生物研究需求。行業利益相關者需要制定一致的方法收集和分析生物氣溶膠樣品。如果在20世紀90年代獲得的內毒素數據是準確的，我們需要了解農業工作者暴露在內毒素中和疾病發生的關係為什麼在機械師中不存在。如果過往的數據不準確，我們需要更好地了解實際暴露情況。

微生物產生微生物揮發性有機化合物。許多微生物揮發性有機化合物是屬過敏性或有毒的。然而，到目前為止，還沒有關於使用金屬加工液的設施中微生物揮發性有機化合物濃度的研究報告。

流體管理者開始認識到生物膜控制對整個微生物污染控制的重要性。生物膜是動態的微生物群落，它生長在複雜粘滑的物質中，稱為細胞外聚合物。然而，對於金屬加工液系統中生物膜群落的取樣或測試還沒有一致的方法。

近期，基因工具已經被用來描述金屬加工液中的微生物群落特徵。基因檢測可以檢測到許多傳統的培養基測試方法無法測試到的微生物。這些資料有助於更深入地了解種群大小及其多樣性；通常，不同類型的微生物協同工作，比單一類型的微生物會導致更嚴重的生物腐蝕。

展望未來，代謝組學檢測將會揭示在受污染系統中基因被激活，而微生物卻在製造問題的情況。這類研究有望在生物廢物處理過程中尋找更經濟、環境友好的策略防止金屬加工液生物腐蝕和加速生物降解。

這些新的研究方向

很可能揭示出我們還沒有想過的問題。

文章作者：FREDERICK J. PASSMAN，不代表本平台觀點，僅供參考。感恩原創作者，版權歸原作者所有，如若侵權，煩請平台留言刪除。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！