什么是抗菌剂:能够在一定时间内,使某些微生物(细菌)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。
抗菌概念:一般应包括灭菌、杀菌、抑菌、除菌、防霉、消毒等广义名称。
通常具有以下列含义:
(1)以生活环境中生息的细菌为对象,其效果可续数年甚至数十年;
(2)杀菌能力在杀菌水平之下,静菌(制菌)水平之上(使微生物的活动停止或降低、以及抑制微生物繁殖的行为称 为制菌或静菌);
(3)能够长期保持生活环境的(微生物学)卫生性)。
抗菌通俗定义为:先控制微生物的活动合繁殖,创造一个清洁环境,并将其逐步杀灭的一种长期杀菌作用。
根据成分的不同,抗菌剂可以分为天然、有机和无机三大类型: (1) 天然抗菌剂:主要来自天然植物的提取物质;
(2)有机抗菌剂:发展历史较长,已有30多年的历史,其种类和应用如表一所示:
表一 有机抗菌剂的种类及应用
种类 |
性能要求 |
主要成分 |
作用原理 |
用途 |
杀菌剂 |
杀菌快、应用广 |
四价铵盐、乙醇双胍类化合物等 |
破坏细胞膜、使蛋质变性,使-SH酸化、破坏、代谢受阻 |
机器表面除菌皮肤除菌。食品加工厂。餐馆,水处理等 |
防腐剂 |
抗菌范围广,时间长,相容性,化学稳定性 |
甲醛,有机卤素化合物,有机金属等 |
同上 |
家庭用品,水处理,船泊等 |
防霉、防藻剂 |
抗菌范围广,时间长,化学稳定性 |
吡啶、咪唑、卤代烷,碘化物等 |
使-SH酸化,破坏、代谢受阻,DNA合成受阻 |
涂料,壁纸,塑料,薄膜,皮革等 |
(3)无机抗菌剂:利用银、铜、锌等金属的抗菌能力,通过物理吸附离子交换等方法,将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂,然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力,但对人体有害;铜、镍、钻等离子带有颜色,将影响产品的美观,锌有一定的抗菌性,但其抗菌强度仅为银离子的 1/1000 。因此,银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。银系抗菌剂的种类极其载体性质如表二。
表二 银系抗菌剂的种类及其载体性质
抗菌剂 |
有效成分 |
载体性质 |
抗菌能力 |
银---氟石 |
银离子 |
离子交换 |
强 |
银---活性炭 |
银离子 |
吸附 |
弱 |
银---磷酸铜 |
银离子 |
离子交换 |
强 |
银---磷酸钙 |
银离子//银 |
吸附 |
弱 |
银---硅胶 |
银配位化合物 |
吸附 |
弱 |
银---溶解性玻璃 |
银盐 |
玻璃成分 |
弱 |
银---多孔金属 |
银离子//银 |
吸附 |
弱 |
目前,对抗菌剂的要求包括:(A)抗菌剂能力及光谱抗菌性;(B)持效性,既耐洗涤、耐磨损、寿命长;(C)耐侯性、既耐热、耐日照、不宜分解失效;(D)与基材的相容性或可加工性,既易添加到基材中、不变色、不降低产品使用价值或美感;(E)安全性,对健康无害,不造成对环境的污染;(F)细胞不易产生耐药性。
从上述要求中,对比无机与有机抗菌剂可以看出前者的优点(表三),因此今后的抗菌剂的发展重点在于无机系列,其中的银离子系列尤为引人注目。
表三 无机与有机抗菌剂的比较
作用 |
无机抗菌剂 |
有机抗菌剂 |
抗菌机理 |
接触型、被动式 |
溶出型,主动式 |
抗菌抗霉性 |
光谱抗菌,持久、耐水、耐酸碱、耐洗涤等 |
单向抗菌、速效性、在水中易流失、洗涤降效等 |
耐热耐光性 |
耐热大于800度,光照不老化 |
不耐热,小于300度,光照老化 |
细菌抗药性 |
不易产生 |
可能产生 |
变色性 |
易变色 |
不易变色 |
安全性 |
对健康无害、无二次污染 |
分解产物有一定毒副作用甚至某些单体致癌 |
向载体添加的可操作性 |
须制成超细粉均匀布于制品表面,对载体有选择性 |
易分散、混合、充填 |
纳米层状银系粉体抗菌机理:
纳米层状银系(锌系)无机抗菌粉体,可广泛应用于塑料、涂料、陶瓷、油漆、纤维等产品,其抗菌机理:一是接触反应,即抗菌制品中的银离子与细菌接触反应后,造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍。当微量的银离子到达微生物细胞膜时,因后者带负电荷,依靠库仑引力,使两者牢固吸附,银离子穿透细胞壁进入细胞内,并与巯基(-SH)反应,使蛋白质凝固,破坏细胞合成酶的活性,细胞丧失分裂增殖能力而死亡。银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。当菌体失去活性后,银离子又会从菌体中游离出来,重复进行杀菌活动,因此其抗菌效果持久。二是光催化反应:在光的作用下,银离子能起到催化活性中心的作用,激活水和空气中的氧,产生羟基自由基(.0H)和活性氧离子(O-2),活性氧离子具有很强的氧化能力,能在短时间内破坏细菌的增殖能力而使细胞死亡,从而达到抗菌的目的。
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