I øjeblikket, midt i skiftende miljøforhold og fremkomsten af forskellige folkesundhedskriser, lægger forbrugerne større vægt på husholdningshygiejne og sundhed. Sideløbende er funktionalisering dukket op som en vigtig udviklingstendens i husholdningsvaskemiddelsektoren; forbrugere er ikke længere tilfredse med rengøringsmidler, der blot tilbyder standard rengøringsmuligheder, men som også søger yderligere egenskaber såsom sterilisering og duft. Desuden har den udbredte anvendelse af fuldautomatiske vaskemaskiner fået forbrugerne til i stigende grad at foretrække at vaske forskellige typer tøj i kombineret mængde. Disse faktorer har drevet en hurtig stigning i forbrugerefterspørgslen efter husholdningsvaskemidler med desinficerende og desinficerende egenskaber.
I de senere år er rækken af desinfektions- og desinficeringsprodukter også udvidet betydeligt, idet de har udviklet sig fra enkelt-desinfektionsmidler til multi-funktionelle sammensatte produkter, der kombinerer både rengørings- og steriliseringsegenskaber. Desuden er anvendelsesområdet udvidet fra tekstiler alene til at omfatte en bred vifte af husholdningsrengøringsprodukter-såsom opvaskemidler, gulv- og overfladerengøringsmidler og toiletskålrengøringsmidler.
I henhold til de relevante bestemmelser i standard QB/T 2850-2007, *Antibakterielle og bakteriostatiske detergenter*, er de produkter, der omtales som "antibakterielle og bakteriostatiske detergenter" inden for denne industri, formuleret ved hjælp af overfladeaktive stoffer i kombination med specifikke baktericider eller bakteriostatiske midler; disse er dagligt-brug af kemiske rengøringsprodukter, der har både antibakterielle/bakteriostatiske egenskaber og rense-/pletfjernelsesfunktioner-. Formuleringen af sådanne desinficerende og desinficerende detergenter giver adskillige tekniske udfordringer: For det første udvælgelse af passende baktericider; for det andet, evaluering af kompatibiliteten og synergistiske ydeevne af de udvalgte baktericider, når de kombineres med andre detergentkomponenter; og for det tredje at bestemme den optimale metode til inkorporering af baktericiderne i formuleringen. Dette papir fokuserer på disse tre aspekter, og gennemgår systematisk de ingredienser, der er ansvarlige for at give steriliserende og bakteriostatiske virkninger i husholdningsvaskemidler, og undersøger specifikt deres kompatibilitetsegenskaber og inkorporeringsmetoder.
1. Typer af bakteriedræbende midler i husholdningsvaskemidler
Baseret på deres oprindelse kan baktericider bredt klassificeres i syntetiske baktericider og naturlige baktericider. Baseret på deres kemiske sammensætning kan de kategoriseres i halogen-baserede, oxygen-baserede, aldehyd-baserede, phenol-baserede, kvaternære ammoniumsalte, guanidin-baserede forbindelser, traditionelle urteekstrakter og andre typer. I forbindelse med dagligt-brug af kemiske detergenter er de primære målmikroorganismer for disse baktericider *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) og *Candida albicans*. Baktericider, der anvendes i husholdningsrengøringsmidler, skal opfylde følgende kriterier: ① Høj sikkerhed-ikke-toksisk for mennesker og lav irritation; ② Høj effektivitet-effektiv, selv når den tilsættes i små mængder; ③ God kompatibilitet med overfladeaktive stoffer og andre rengøringsmidler; ④ God opløselighed og dispergerbarhed-uden at kompromittere produktets grundlæggende ydeevne eller duft.
Halogen-baserede agenter
Halogen-baserede baktericider omfatter klor-holdige, brom-holdige og jod-holdige midler. Da halogenelementer i sagens natur besidder stærke oxiderende egenskaber, udviser forbindelser, der indeholder disse elementer, typisk kraftige bakteriedræbende og blegende egenskaber.
① Klor-indeholdende bakteriedræbende midler
Klor-holdige baktericider har en stærk bakteriedræbende kraft, der er i stand til at eliminere forskellige mikroorganismer-inklusive bakteriesporer. Desuden tilbyder de fordele såsom bred tilgængelighed og lave omkostninger; deres stærke irritation og følsomhed over for pH begrænser dog deres anvendelsesområde. Almindelige klorholdige-baktericider, der anvendes i husholdningsvaskemidler, omfatter primært natriumhypochlorit og natriumdichlorisocyanurat. Industrielt fremstillet natriumhypochlorit indeholder typisk et aktivt chlorindhold på ca. 10% til 20%; det virker som et stærkt oxidationsmiddel med potente bakteriedræbende og blegende virkninger, selvom det er ætsende for metaller og tilbøjeligt til nedbrydning. Med hensyn til kompatibilitet kan natriumhypochlorit beskadige visse farvestoffer og reagerer negativt med duftstoffer, enzymer og fluorescerende blegemidler; derfor anvendes det ofte selvstændigt i desinfektionsopløsninger og blegemidler. Natriumdichlorisocyanurat-også kendt som Dichlor-er et bredspektret-baktericid; mens dens tørre pulverform er stabil under opbevaring, udviser dens vandige opløsning dårlig stabilitet. Natriumdichlorisocyanurat har ingen kumulativ toksicitet eller mutagene virkninger, tilbyder en høj sikkerhedsprofil og er derfor velegnet til brug i husholdningsvaskemidler. Med hensyn til kompatibilitet udøver stoffer som fedtsyrediethanolamider, alkylphenolpolyoxyethylenethere, borax og soda en nedbrydningseffekt på natriumdichlorisocyanurat; omvendt øger stoffer såsom natriumalkylbenzensulfonat, natriumfedtalkoholethersulfat, fedtalkoholpolyoxyethylenethere, natriumsulfat og natriumchlorid stabiliteten af natriumdichlorisocyanurat.
② Brom-baserede bakteriedræbende midler
Almindelige varianter af brom-baserede baktericider omfatter primært bromchlordimethylhydantoin og dibromodimethylhydantoin; disse midler er miljøvenlige efter brug. Sammenlignet med klor-baserede baktericider udviser brom-baserede midler overlegen mikrobiel dræbende effekt i alkaliske miljøer og nedbrydes hurtigere. På grund af deres højere omkostninger bliver brombaserede-baktericider dog overvejende brugt til desinfektion på hospitaler og epidemiske-områder, mens deres anvendelse i husholdningsrengøringsmidler forbliver relativt begrænset.
③ Jod-baserede bakteriedræbende midler
Jod-baserede baktericider-såsom elementært jod og jodoforer-er bredt anvendt inden for medicin og folkesundhed; i de senere år har de også fundet anvendelse inden for vaskemiddelindustrien. Elementært jod besidder fremragende permeabilitet, hvilket gør det i stand til hurtigt at trænge ind i cellevægge og inducere denaturering og inaktivering af proteiner. Undersøgelser har vist, at ved at formulere en blanding af 0,5% jod med tolv forskellige overfladeaktive stoffer-inklusive natriumfedtalkohol polyoxyethylenethersulfat (AES)- opnår det resulterende jod--baserede antimikrobielle rengøringsmiddel meget tilfredsstillende niveauer af både bakteriedræbende virkning og effektivitet.
Peroxider
Ved opløsning i vand dissocierer peroxidbaserede-baktericider og genererer frie radikaler med høje redoxpotentialer. Disse radikaler forstyrrer efterfølgende mikroorganismers permeabilitetsbarrierer -eller angriber deres proteiner, DNA og andre cellulære komponenter-, hvilket i sidste ende fører til mikrobiel død.
① Flydende peroxider
De primære flydende peroxider, der anvendes i denne sammenhæng, er hydrogenperoxid og pereddikesyre. Disse stoffer er stærkt ætsende og har en blegende effekt på stoffer. I øjeblikket anvendes brintoverilte primært i formuleringer af farve-sikre blegemidler. Mens noget forskning har udforsket dets anvendelse i opvaskemidler, giver dets inkorporering i sådanne formuleringer adskillige kompatibilitetsudfordringer, da dets nedbrydning kan udløses af faktorer som tungmetaller, alkaliske miljøer og eksponering for lys.
② Faste peroxider
Faste peroxider-specifikt natriumperborat og natriumpercarbonat-anvendes overvejende i pulveriserede vaskemidler. Navnlig kræver både natriumperborat og natriumpercarbonat forhøjede temperaturer for at frigive oxygen; følgelig udøver de ikke deres bakteriedræbende virkning, før temperaturen overstiger 40 grader. Endvidere er stabiliteten af forbindelser såsom natriumpercarbonat relativt dårlig. Baseret på disse egenskaber anvendes denne klasse af biocider primært i formuleringer til vaskemaskiner, afløbsåbnere og lignende produkter.
③ Stabiliseret klordioxid
Klordioxid er klassificeret af Verdenssundhedsorganisationen som et klasse A1 yderst effektivt og sikkert biocid. Ved stuetemperatur eksisterer den som en gullig-grøn gas karakteriseret ved høj kemisk reaktivitet, og dens desinficerende virkning er fem gange større end elementært klor.
Guanidinderivater
Guanidin-baserede biocider kategoriseres bredt i biguanider og monoguanider. Biguanidkategorien omfatter blandt andet chlorhexidin og dets derivater, polyhexamethylenbiguanidsalte og polyaminopropylbiguanid. Monoguanidkategorien består primært af polyhexamethylenmonoguanid, tilgængelig i forskellige saltformer såsom hydrochlorid, stearat og propionat. Undersøgelser har vist, at hydrochloridformen udviser stærkere bakteriedræbende virkning sammenlignet med andre saltformer.
Chlorhexidin (også kendt som Hibitane) er overvejende tilgængelig i to former: acetat og gluconat. Det har bredspektrede bakteriostatiske egenskaber-; ved høje koncentrationer udviser den både baktericide og bakteriostatiske virkninger, hvorimod dens virkning ved lave koncentrationer primært er bakteriostatisk. Klorhexidin er dog ineffektivt mod bakteriesporer og svampe. Inden for daglige kemiske produkter bruges det almindeligvis som et konserveringsmiddel i hånddesinfektionsmidler, tandpastaer og hudplejeprodukter.
Polyhexamethylenguanidinhydrochlorid er klassificeret som et stof med lav-toksicitet; det er ikke-ætsende for metaller og udøver ikke en blegende effekt på stoffer. Denne klasse af biocider udviser fremragende vandopløselighed og termisk stabilitet; de producerer minimalt med skum, er nemme at skylle af og er ufølsomme over for pH-udsving. Sammenlignet med klor-baserede eller peroxid-baserede biocider har polyhexamethylenguanidin (PHMG) biocider lavere toksicitet og irritation, hvilket gør dem mere sikre at bruge; følgelig er de i vid udstrækning inkorporeret i husholdningsvaskemidler. Undersøgelser har vist, at anvendelsen af PHMG-biocider i en kontakttid på kun 5 til 10 minutter er tilstrækkelig til at reducere det samlede bakterietal og coliforme niveauer på bordserviceoverflader til niveauer, der er i overensstemmelse med relevante nationale hygiejnestandarder. Store vaskemiddelproducenter har efterfølgende lanceret en bred vifte af husholdningsrengøringsprodukter med PHMG som den aktive biocidingrediens. Med hensyn til kompatibilitet, da guanidinbaserede{11}}biocider er kationiske midler, bør anvendelsen af dem undgås sammen med sæber, anioniske overfladeaktive stoffer og lignende stoffer. desuden kan visse ikke{12}}ioniske overfladeaktive stoffer også kompromittere deres biocidvirkning. Derudover er PHMG, der anvendes som en selvstændig ingrediens i en formulering, klassificeret som et lav{14}}effektivt biocid; i applikationer, der kræver høj-intensitet eller langvarige desinfektionseffekter, bør det derfor bruges synergistisk med andre biocidholdige midler.
Kvaternære ammoniumsalte
Kvaternære ammoniumsalte er en klasse af kationiske overfladeaktive stoffer. Blandt dem er alkyl-baserede kvaternære ammoniumsalte-specifikt kategoriseret i enkelt-kæde- og dobbeltkædede varianter-de mest udbredte som biocider. Til dato har denne klasse udviklet sig gennem syv generationer af produkter. Den første og anden generation er karakteriseret ved benzalkoniumchlorid og benzalkoniumbromid, mens den syvende generation består af blandinger omfattende polymere kvaternære ammoniumsalte kombineret med alkyldimethylbenzylammoniumchlorid og alkyldimethylethylbenzylammoniumchlorid. Selvom kvaternære ammoniumsalte er ineffektive mod svampe, *Mycobacterium tuberculosis* og bakteriesporer, har de kraftige bakteriostatiske egenskaber, der er i stand til at hæmme bakteriel vækst og reproduktion selv ved ekstremt lave koncentrationer.
Med hensyn til kompatibilitet fungerer alle kvaternære ammoniumbiocider som kationiske overfladeaktive stoffer. Mens dobbelt- kvaternære ammoniumsalte udviser en vis grad af resistens over for de negative virkninger af anioniske overfladeaktive stoffer og hårdt vand, bør deres sam-sammensætning eller samtidig brug med anioniske overfladeaktive stoffer ikke desto mindre undgås. Ydermere udviser stoffer såsom iod, kaliumiodid, salicylsyre og peroxider antagonistiske virkninger, når de kombineres med kvaternære ammoniumdesinfektionsmidler; derfor bør blanding af disse stoffer undgås under påføring. I de senere år er brugen af kvaternære ammoniumdesinfektionsmidler i husholdningsvaskemidler blevet stadig mere udbredt.
Andre syntetiske desinfektionsmidler
Syntetiske desinfektionsmidler omfatter også kategorier som aldehyder og phenoler. Blandt aldehyd-baserede desinfektionsmidler er formaldehyd stærkt irriterende, virker langsomt og udgør potentielle kræftfremkaldende risici. Med hensyn til phenol-baserede desinfektionsmidler bliver de potentielle farer forbundet med almindeligt anvendte midler-såsom triclosan og triclocarban- konstant udsat; i betragtning af disse sikkerhedshensyn kræver deres medtagelse i produktformuleringer omhyggelig og forsigtig overvejelse.
Naturlige desinfektionsmidler
Baseret på deres oprindelse kan naturlige desinfektionsmidler bredt klassificeres i kategorier af plante-afledt, animalsk-afledt og mikroorganisme-afledt. På grund af deres lave toksicitet og minimale irritation har naturlige desinfektionsmidler en tendens til at blive lettere accepteret af forbrugere, hvilket fører til en kontinuerlig stigning i forskningsinteresse inden for dette område. Den nuværende forskningsindsats fokuserer primært på plante-afledte desinfektionsmidler, selvom et begrænset antal undersøgelser også har undersøgt inkorporering af dyre- eller mikroorganisme-afledte desinfektionsmidler i husholdningsvaskemidler.
① Plante-afledte desinfektionsmidler
Plante-afledte desinfektionsmidler er defineret som antimikrobielle præparater fremstillet ved at udvinde komponenter-der har bakteriedræbende eller bakteriostatisk aktivitet-fra forskellige plantedele, såsom rødder, stængler, blade og blomster, til brug mod patogene mikroorganismer. De primære aktive bestanddele, der findes i plante-afledte desinfektionsmidler omfatter alkaloider, flavonoider, steroider, terpener, tanniner, æteriske olier, terpenoider, saponiner, coumariner, lignaner, stilbener, polysaccharider, phenoler, quinoner, estere og organiske syrer. Når man inkorporerer plante-afledte desinfektionsmidler i vaskemiddelformuleringer, opstår der to primære udfordringer: For det første at bestemme den optimale dosis; og for det andet styring af den resulterende farve af vaskemiddelsystemet. Selvom plante-afledte desinfektionsmidler generelt har begrænset antimikrobiel styrke og medfører højere produktionsomkostninger, har deres lave irritationsprofil ført til deres stadig mere udbredte anvendelse i husholdningsvaskemidler.
② Animal-afledte biocider
Stoffer ekstraheret fra dyr-såsom lysozym, antimikrobielle peptider og antimikrobielle proteiner-har alle forskellige grader af antimikrobiel virkning. I øjeblikket er chitosan det mest udbredte dyre-afledte middel i vaskemiddelsektoren; dets anvendelse i vaskemidler er imidlertid betydeligt begrænset af dets ringe opløselighed i vand og de fleste organiske opløsningsmidler, såvel som dets iboende milde antimikrobielle styrke. For at imødegå disse begrænsninger har forskningsindsatsen fokuseret på at forbedre chitosans antimikrobielle egenskaber gennem kemisk modifikation for at udvikle en række chitosanderivater eller ved at inkorporere meget potente antimikrobielle faktorer i chitosanmatrixen.
③ Mikrobe-afledte biocider
Mikrobe-afledte biocider kan bredt kategoriseres i to typer: den første involverer direkte anvendelse af mikroorganismer-såsom bakteriofager, vira, bakterier og svampe-for at opnå antimikrobielle virkninger; den anden udnytter de metaboliske biprodukter fra mikroorganismer til antimikrobielle formål. Til dato er forskning vedrørende anvendelsen af denne specifikke klasse af biocider i detergentformuleringer relativt begrænset.
Udvælgelse og inkorporering af biocider i husholdningsvaskemidler
Formuleringsdesignet af antimikrobielle rengøringsmidler kræver omhyggelig overvejelse af de specifikke egenskaber ved de overflader eller genstande, der rengøres. Dette indebærer udvælgelse af passende biocider og overfladeaktive stoffer, samt evaluering af den synergistiske kompatibilitet af de forskellige komponenter i blandingen. Tager vi gulv- og møbelrengøringsmidler som et eksempel: klor-baserede biocider undgås generelt, fordi de forårsager misfarvning i træ; kationiske kvaternære ammoniumsalte er relativt milde og har lav toksicitet, selvom deres antimikrobielle virkning er forholdsvis svagere; polyhexamethylen biguanid (PHMB) er omvendt effektiv mod både gram-positive og gram-negative bakterier. Desuden er den ikke-toksisk, ikke-irriterende og effektiv mod svampe og skimmelsvampe-såsom *Candida albicans*. På grund af sin polymere molekylære struktur adsorberer PHMB på gulv- og møbeloverflader efter gentagen brug og giver derved en vedvarende antimikrobiel effekt. Baseret på disse omfattende overvejelser anvender den valgte formulering et blandet biocidsystem bestående af 20% polyhexamethylenbiguanid kvaternært ammoniumsalt, 45% dodecyldimethylbenzylammoniumchlorid og et kvaternært dialkylammoniumsalt til brug i gulv- og møbelrengøringsprodukter. I betragtning af valget af kationiske biocider skal der udvises særlig omhu, når man vælger de overfladeaktive stoffer, der skal blandes med dem, for at sikre kompatibilitet og optimal ydeevne. I sidste ende anvender formuleringen fedtalkoholpolyoxyethylenethere, dodecyldimethylbetain, forgrenede-fedtalkoholpolyoxyethylenethere, alkylglucosider og aminoxider som de primære overfladeaktive komponenter. Specifikt reducerer fedtalkoholpolyoxyethylenethere markant overfladespændingen og letter derved migrationen af biocider til bakterielle celleoverflader og deres efterfølgende indtrængning i cellens indre, hvorved deres bakteriedræbende effektivitet forbedres. Dodecyldimethylbetain og aminoxider besidder iboende bakteriedræbende egenskaber og udviser en synergistisk virkning med hensyn til rengøringsevne. Alkylglucosider er milde af natur og har fremragende spredningsevner, hvilket effektivt reducerer den klæbrige fornemmelse, der efterlades på overfladerne af gulve og møbler.
Med hensyn til metoden til inkorporering af biocider tilsættes de fleste biocider direkte til vaskemiddelformuleringer som råmaterialer under blandingsprocessen. Selvom denne fremgangsmåde er enkel og nem at udføre, giver den kun antimikrobielle eller bakteriostatiske fordele til den rengjorte genstand under selve vaskecyklussen; det giver begrænset bevarelse af disse fordele, når rengøringsprocessen er afsluttet. Denne begrænsning er især udtalt i produkter som vaskemidler, som kræver omfattende skylning med store mængder vand i de sidste faser af vaskecyklussen, hvilket gør den vedvarende vedligeholdelse af antimikrobielle eller bakteriostatiske fordele endnu mere udfordrende. Som følge heraf har nogle forskningsindsatser fokuseret på at udvikle alternative inkorporeringsmetoder-såsom brugen af mikroindkapsling-for at opnå vedvarende-frigivelsesegenskaber for disse gavnlige midler.
