For tiden, midt i endrede miljøforhold og fremveksten av ulike folkehelsekriser, legger forbrukere større vekt på husholdningshygiene og helse. Samtidig har funksjonalisering dukket opp som en sentral utviklingstrend i husholdningsvaskemiddelsektoren; forbrukere er ikke lenger fornøyd med vaskemidler som bare tilbyr standard rengjøringsmuligheter, men som også søker etter tilleggsegenskaper som sterilisering og duft. Videre har den utbredte bruken av helautomatiske vaskemaskiner ført til at forbrukere i økende grad foretrekker å vaske ulike typer klær i kombinert mengde. Disse faktorene har drevet en rask økning i forbrukernes etterspørsel etter husholdningsvaskemidler med desinfiserende og desinfiserende egenskaper.
I løpet av de siste årene har utvalget av desinfiserings- og desinfiseringsprodukter også utvidet seg betydelig, og utviklet seg fra enkelt-desinfeksjonsmidler til multi-sammensatte produkter som kombinerer både rengjørings- og steriliseringsevner. Dessuten har bruksomfanget utvidet seg fra tekstiler alene til å omfatte et bredt spekter av rengjøringsprodukter for husholdningen-som oppvaskmidler, gulv- og overflaterengjøringsmidler og toalettskålrengjøringsmidler.
I henhold til de relevante bestemmelsene i standard QB/T 2850-2007, *Antibakterielle og bakteriostatiske vaskemidler*, er produktene referert til som "antibakterielle og bakteriostatiske vaskemidler" i denne industrien formulert ved bruk av overflateaktive stoffer i kombinasjon med spesifikke bakteriedrepende eller bakteriostatiske midler; disse er daglig-bruk av kjemiske rengjøringsprodukter som har både antibakterielle/bakteriostatiske egenskaper og funksjoner for rengjøring/flekkfjerning-. Formuleringen av slike desinfiserende og desinfiserende vaskemidler byr på flere tekniske utfordringer: For det første å velge passende bakteriedrepende midler; for det andre, å evaluere kompatibiliteten og synergistiske ytelsen til de utvalgte baktericidene når de kombineres med andre vaskemiddelkomponenter; og for det tredje, å bestemme den optimale metoden for å inkorporere baktericidene i formuleringen. Denne artikkelen fokuserer på disse tre aspektene, og gjennomgår systematisk ingrediensene som er ansvarlige for å gi steriliserende og bakteriostatiske effekter i husholdningsvaskemidler, og undersøker spesifikt deres kompatibilitetsegenskaper og inkorporeringsmetoder.
1. Typer bakteriedrepende midler i husholdningsvaskemidler
Basert på deres opprinnelse kan bakteriedrepende midler bredt klassifiseres i syntetiske baktericider og naturlige bakteriedrepende midler. Basert på deres kjemiske sammensetning kan de kategoriseres i halogen-basert, oksygen-basert, aldehyd-basert, fenol-basert, kvaternære ammoniumsalter, guanidin-baserte forbindelser, tradisjonelle urteekstrakter og andre typer. I sammenheng med daglig-bruk av kjemiske vaskemidler, er de primære målmikroorganismene for disse bakteriedrepende stoffene *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) og *Candida albicans*. Baktericider brukt i husholdningsrengjøringsmidler bør oppfylle følgende kriterier: ① Høy sikkerhet-ikke-giftig for mennesker og lite irriterende; ② Høy effektivitet-effektiv selv når det tilsettes i små mengder; ③ God kompatibilitet med overflateaktive stoffer og andre vaskemidler; ④ God løselighet og dispergerbarhet-uten at det går på bekostning av produktets grunnleggende ytelse eller duft.
Halogen-baserte agenter
Halogen-baserte baktericider inkluderer klor-holdige, bromholdige-og jodholdige-midler. Siden halogenelementer iboende har sterke oksiderende egenskaper, har forbindelser som inneholder disse elementene typisk kraftige bakteriedrepende og blekende egenskaper.
① Klor-inneholdende bakteriedrepende midler
Klor-inneholdende bakteriedrepende midler har sterk bakteriedrepende kraft, i stand til å eliminere ulike mikroorganismer-inkludert bakteriesporer. Videre tilbyr de fordeler som bred tilgjengelighet og lave kostnader; deres sterke irritasjon og følsomhet for pH begrenser imidlertid deres anvendelsesområde. Vanlige klorholdige-baktericider som brukes i husholdningsvaskemidler inkluderer hovedsakelig natriumhypokloritt og natriumdiklorisocyanurat. Industrielt produsert natriumhypokloritt inneholder typisk et aktivt klorinnhold på ca. 10 % til 20 %; det fungerer som et sterkt oksidasjonsmiddel med potente bakteriedrepende og blekende effekter, selv om det er etsende for metaller og utsatt for nedbrytning. Når det gjelder kompatibilitet, kan natriumhypokloritt skade visse fargestoffer og reagerer negativt med dufter, enzymer og fluorescerende blekemidler; følgelig brukes den ofte uavhengig i desinfeksjonsløsninger og blekemidler. Natriumdiklorisocyanurat-også kjent som Diklor-er et bredt{12}}bakteriedrepende middel; mens dens tørre pulverform er stabil under lagring, viser dens vandige løsning dårlig stabilitet. Natriumdiklorisocyanurat har ingen kumulativ toksisitet eller mutagene effekter, tilbyr en høy sikkerhetsprofil og er derfor egnet for bruk i husholdningsvaskemidler. Når det gjelder kompatibilitet, utøver stoffer som fettsyredietanolamider, alkylfenolpolyoksyetylenetere, boraks og soda en nedbrytningseffekt på natriumdiklorisocyanurat; omvendt øker stoffer som natriumalkylbenzensulfonat, natriumfettalkoholetersulfat, fettalkoholpolyoksyetylenetere, natriumsulfat og natriumklorid stabiliteten til natriumdiklorisocyanurat.
② Brom-baserte bakteriedrepende midler
Vanlige varianter av brom-baserte bakteriedrepende midler inkluderer først og fremst bromklordimetylhydantoin og dibromdimetylhydantoin; disse midlene er miljøvennlige etter bruk. Sammenlignet med klor-baserte bakteriedrepende midler, viser brom-baserte midler overlegen mikrobiell drepende effekt i alkaliske miljøer og brytes ned raskere. På grunn av de høyere kostnadene blir brombaserte-baktericider hovedsakelig brukt til desinfeksjon på sykehus og epidemiske-områder, mens bruken av dem i husholdningsrengjøringsmidler fortsatt er relativt begrenset.
③ Jod-baserte bakteriedrepende midler
Jod-baserte bakteriedrepende midler-som elementært jod og jodoforer-er mye brukt innen medisin og folkehelse; de siste årene har de også funnet anvendelse innenfor vaskemiddelindustrien. Elementært jod har utmerket permeabilitet, noe som gjør det i stand til å trenge raskt inn i cellevegger og indusere denaturering og inaktivering av proteiner. Studier har vist at ved å formulere en blanding av 0,5 % jod med tolv forskjellige overflateaktive stoffer -inkludert natriumfettalkohol polyoksyetylenetersulfat (AES) - oppnår det resulterende jod--baserte antimikrobielle vaskemiddelet svært tilfredsstillende nivåer av både bakteriedrepende effekt og bakteriedrepende effekt.
Peroksider
Ved oppløsning i vann dissosieres peroksidbaserte-baktericider for å generere frie radikaler med høyt redokspotensial. Disse radikalene forstyrrer deretter permeabilitetsbarrierene til mikroorganismer-eller angriper deres proteiner, DNA og andre cellulære komponenter-som til slutt fører til mikrobiell død.
① Flytende peroksider
De primære flytende peroksidene som brukes i denne sammenheng er hydrogenperoksid og pereddiksyre. Disse stoffene er svært etsende og har en blekende effekt på tekstiler. For tiden brukes hydrogenperoksid primært i formuleringene av farge-sikre blekemidler. Mens noe forskning har undersøkt bruken i oppvaskmidler, gir inkorporering i slike formuleringer en rekke kompatibilitetsutfordringer, da nedbrytningen kan utløses av faktorer som tungmetaller, alkaliske miljøer og eksponering for lys.
② Faste peroksider
Faste peroksider-spesifikt natriumperborat og natriumperkarbonat-brukes hovedsakelig i pulverformede vaskemidler. Spesielt krever både natriumperborat og natriumperkarbonat forhøyede temperaturer for å frigjøre oksygen; følgelig utøver de ikke sin bakteriedrepende effekt før temperaturen overstiger 40 grader. Videre er stabiliteten til forbindelser som natriumperkarbonat relativt dårlig. Basert på disse egenskapene, brukes denne klassen av biocider primært i formuleringer for vaskerensere, avløpsåpnere og lignende produkter.
③ Stabilisert klordioksid
Klordioksid er klassifisert av Verdens helseorganisasjon som et klasse A1 svært effektivt og trygt biocid. Ved romtemperatur eksisterer den som en gulaktig-grønn gass preget av høy kjemisk reaktivitet, og dens desinfiserende effekt er fem ganger større enn elementært klor.
Guanidinderivater
Guanidin-baserte biocider er bredt kategorisert i biguanider og monoguanider. Biguanidkategorien inkluderer klorheksidin og dets derivater, polyheksametylenbiguanidsalter og polyaminopropylbiguanid, blant andre. Monoguanidkategorien består hovedsakelig av polyheksametylenmonoguanid, tilgjengelig i forskjellige saltformer som hydroklorid, stearat og propionat. Studier har indikert at hydrokloridformen viser sterkere bakteriedrepende effekt sammenlignet med andre saltformer.
Klorheksidin (også kjent som Hibitane) er hovedsakelig tilgjengelig i to former: acetat og glukonat. Den har bredspektrede-bakteriostatiske egenskaper; ved høye konsentrasjoner viser den både bakteriedrepende og bakteriostatiske effekter, mens ved lave konsentrasjoner er virkningen primært bakteriostatisk. Imidlertid er klorheksidin ineffektivt mot bakteriesporer og sopp. Innenfor daglige kjemiske produkter brukes det ofte som et konserveringsmiddel i hånddesinfeksjonsmidler, tannkremer og hudpleieprodukter.
Polyheksametylenguanidinhydroklorid er klassifisert som et stoff med lav-toksisitet; det er ikke-korroderende for metaller og har ingen blekende effekt på stoffer. Denne klassen av biocider viser utmerket vannløselighet og termisk stabilitet; de produserer minimalt med skum, er enkle å skylle av og er ufølsomme for pH-svingninger. Sammenlignet med klor-baserte eller peroksid-baserte biocider, har polyheksametylenguanidin (PHMG) biocider lavere toksisitet og irritasjon, noe som gjør dem tryggere å bruke; følgelig er de mye inkorporert i husholdningsvaskemidler. Studier har vist at påføring av PHMG-biocider i en kontakttid på bare 5 til 10 minutter er tilstrekkelig til å redusere det totale bakterietallet og koliforme nivåene på serviseoverflater til nivåer som er i samsvar med relevante nasjonale hygienestandarder. Store vaskemiddelprodusenter har senere lansert et mangfoldig utvalg av rengjøringsprodukter for husholdninger med PHMG som den aktive biocidingrediensen. Når det gjelder kompatibilitet, siden guanidinbaserte{11}}biocider er kationiske midler, bør bruken av dem unngås sammen med såper, anioniske overflateaktive stoffer og lignende stoffer. dessuten kan visse ikke{12}}ioniske overflateaktive stoffer også kompromittere deres biocideffekt. I tillegg er PHMG brukt som en frittstående ingrediens i en formulering klassifisert som et biocid med lav{14}}effektivitet; derfor, i applikasjoner som krever høy-intensitet eller langvarig desinfeksjonseffekt, bør den brukes synergistisk med andre biocidmidler.
Kvartære ammoniumsalter
Kvaternære ammoniumsalter er en klasse av kationiske overflateaktive stoffer. Blant dem er alkyl-baserte kvaternære ammoniumsalter-spesifikt kategorisert i enkelt-kjede- og dobbeltkjedevarianter-de mest brukte som biocider. Til dags dato har denne klassen utviklet seg gjennom syv generasjoner av produkter. Den første og andre generasjonen er karakterisert ved benzalkoniumklorid og benzalkoniumbromid, mens den syvende generasjonen består av blandinger som omfatter polymere kvaternære ammoniumsalter kombinert med alkyldimetylbenzylammoniumklorid og alkyldimetyletylbenzylammoniumklorid. Selv om kvartære ammoniumsalter er ineffektive mot sopp, *Mycobacterium tuberculosis* og bakteriesporer, har de kraftige bakteriostatiske egenskaper som er i stand til å hemme bakterievekst og reproduksjon selv ved ekstremt lave konsentrasjoner.
Når det gjelder kompatibilitet, fungerer alle kvaternære ammoniumbiocider som kationiske overflateaktive stoffer. Mens dobbeltkjedede kvaternære ammoniumsalter viser en viss grad av motstand mot de negative effektene av anioniske overflateaktive stoffer og hardt vann, bør deres sam-sammensetning eller samtidig bruk med anioniske overflateaktive stoffer unngås. Videre viser stoffer som jod, kaliumjodid, salisylsyre og peroksider antagonistiske effekter når de kombineres med kvaternære ammoniumdesinfeksjonsmidler; derfor bør innblanding av disse stoffene unngås under påføring. De siste årene har bruken av kvaternære ammoniumdesinfeksjonsmidler i husholdningsvaskemidler blitt stadig mer utbredt.
Andre syntetiske desinfeksjonsmidler
Syntetiske desinfeksjonsmidler omfatter også kategorier som aldehyder og fenoler. Blant aldehyd-baserte desinfeksjonsmidler er formaldehyd svært irriterende, virker sakte og utgjør potensiell kreftfremkallende risiko. Når det gjelder fenol-baserte desinfeksjonsmidler, blir de potensielle farene forbundet med ofte brukte midler-som triklosan og triklokarban- kontinuerlig utsatt; gitt disse sikkerhetshensynene, krever inkludering av dem i produktformuleringer nøye og forsiktig vurdering.
Naturlige desinfeksjonsmidler
Basert på deres opprinnelse kan naturlige desinfeksjonsmidler bredt klassifiseres i kategorier fra planter-, dyre- og mikroorganismer-. På grunn av deres lave toksisitet og minimale irritasjon, har naturlige desinfeksjonsmidler en tendens til å bli lettere akseptert av forbrukere, noe som fører til en kontinuerlig økning i forskningsinteresse innen dette feltet. Nåværende forskningsinnsats fokuserer først og fremst på plante-avledede desinfeksjonsmidler, selv om et begrenset antall studier også har undersøkt inkorporering av dyre- eller mikroorganisme-avledede desinfeksjonsmidler i husholdningsvaskemidler.
① Plante-avledede desinfeksjonsmidler
Plante-avledede desinfeksjonsmidler er definert som antimikrobielle preparater produsert ved å trekke ut komponenter-som har bakteriedrepende eller bakteriostatisk aktivitet-fra ulike plantedeler, for eksempel røtter, stilker, blader og blomster, for bruk mot patogene mikroorganismer. De primære aktive ingrediensene som finnes i plante-avledede desinfeksjonsmidler inkluderer alkaloider, flavonoider, steroider, terpener, tanniner, essensielle oljer, terpenoider, saponiner, kumariner, lignaner, stilbener, polysakkarider, fenoler, kinoner, estere og organiske syrer. Når man inkorporerer plante-avledede desinfeksjonsmidler i vaskemiddelformuleringer, oppstår to hovedutfordringer: For det første å bestemme den optimale dosen; og for det andre, håndtering av den resulterende fargen på vaskemiddelsystemet. Selv om plante-avledede desinfeksjonsmidler generelt har begrenset antimikrobiell styrke og medfører høyere produksjonskostnader, har deres lave irritasjonsprofil ført til stadig mer utbredt bruk i husholdningsvaskemidler.
② Animal-avledede biocider
Stoffer ekstrahert fra dyr-som lysozym, antimikrobielle peptider og antimikrobielle proteiner-har alle ulik grad av antimikrobiell effekt. For tiden er kitosan det mest brukte dyre-middelet i vaskemiddelsektoren; Imidlertid er dets bruk i vaskemidler betydelig begrenset av dens dårlige løselighet i vann og de fleste organiske løsningsmidler, samt dens iboende milde antimikrobielle styrke. For å adressere disse begrensningene har forskningsinnsatsen fokusert på å forbedre kitosans antimikrobielle evner gjennom kjemisk modifikasjon for å utvikle en serie kitosanderivater, eller ved å inkorporere svært potente antimikrobielle faktorer i kitosanmatrisen.
③ Mikrobe-avledede biocider
Mikrobe-avledede biocider kan grovt kategoriseres i to typer: den første involverer direkte påføring av mikroorganismer-som bakteriofager, virus, bakterier og sopp-for å oppnå antimikrobielle effekter; den andre utnytter de metabolske biproduktene fra mikroorganismer til antimikrobielle formål. Til dags dato er forskning angående anvendelsen av denne spesifikke klassen av biocider i vaskemiddelformuleringer relativt begrenset.
Valg og inkorporering av biocider i husholdningsvaskemidler
Formuleringsdesignet til antimikrobielle vaskemidler krever nøye vurdering av de spesifikke egenskapene til overflatene eller gjenstandene som rengjøres. Dette innebærer å velge passende biocider og overflateaktive stoffer, samt å evaluere den synergistiske kompatibiliteten til de forskjellige komponentene i blandingen. Ta gulv- og møbelrengjøringsmidler som et eksempel: klor-baserte biocider unngås generelt fordi de forårsaker misfarging i treet; kationiske kvaternære ammoniumsalter er relativt milde og har lav toksisitet, selv om deres antimikrobielle effekt er relativt svakere; polyheksametylenbiguanid (PHMB) er omvendt effektivt mot både gram-positive og gram-negative bakterier. Videre er den ikke-giftig, ikke-irriterende og effektiv mot sopp og mugg-som *Candida albicans*. På grunn av sin polymere molekylære struktur, adsorberer PHMB på gulv- og møbeloverflater etter gjentatt bruk, og gir dermed en vedvarende antimikrobiell effekt. Basert på disse omfattende betraktningene, bruker den valgte formuleringen et blandet biocidsystem som består av 20 % polyheksametylenbiguanid kvaternært ammoniumsalt, 45 % dodecyldimetylbenzylammoniumklorid og et dialkylkvartært ammoniumsalt for bruk i gulv- og møbelrengjøringsprodukter. Gitt valget av kationiske biocider, må det utvises spesiell forsiktighet når du velger de overflateaktive stoffene som skal blandes med dem for å sikre kompatibilitet og optimal ytelse. Til syvende og sist bruker formuleringen fettalkoholpolyoksyetylenetere, dodecyldimetylbetain, forgrenede-fettalkoholpolyoksyetylenetere, alkylglukosider og aminoksider som de primære overflateaktive komponentene. Spesifikt reduserer fettalkoholpolyoksyetylenetere overflatespenningen betydelig, og letter derved migreringen av biocider til bakteriecelleoverflater og deres påfølgende penetrasjon inn i cellens indre, og forbedrer derved deres bakteriedrepende effekt. Dodecyl-dimetylbetain og aminoksider har iboende bakteriedrepende egenskaper og viser en synergistisk effekt med hensyn til vaskeevne. Alkylglukosider er milde av natur og har utmerket spredningsevne, noe som effektivt reduserer den klebrige følelsen som blir igjen på overflatene til gulv og møbler.
Når det gjelder metoden for biocidinkorporering, tilsettes de fleste biocider direkte til vaskemiddelformuleringer som råmaterialer under blandingsprosessen. Selv om denne tilnærmingen er enkel og lett å utføre, gir den antimikrobielle eller bakteriostatiske fordeler til det rengjorte objektet kun under selve vaskesyklusen; det gir begrenset oppbevaring av disse fordelene når rengjøringsprosessen er fullført. Denne begrensningen er spesielt uttalt i produkter som vaskemidler, som krever omfattende skylling med store mengder vann under de siste stadiene av vaskesyklusen, noe som gjør vedvarende vedlikehold av antimikrobielle eller bakteriostatiske fordeler enda mer utfordrende. Følgelig har noen forskningsinnsatser fokusert på å utvikle alternative inkorporeringsmetoder-som bruk av mikroinnkapsling-for å oppnå vedvarende-frigjøringsegenskaper for disse fordelaktige midlene.
