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什么是抗菌剂?抗菌剂的抗菌作用机理

            

什么是抗菌剂

抗菌剂是指能够在一定时间内,使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。

抗菌剂的种类

抗菌剂通常分为无机、有机、天然和高分子抗菌剂等四大类。

1. 无机抗菌剂

无机抗菌剂是采用含有抗菌性金属负载在一定载体,通过离子交换、吸附、合金化或者化合而成。目前应用比较多的是钛系抗菌剂和银系抗菌剂,钛系抗菌剂主要以TiO2这类能被光催化激活的材料为主;银系抗菌剂,该系列抗菌剂是目前国内使用最多的品种。

2. 有机抗菌剂

目前国外市场上有机抗菌剂多为有机含氮离子化合物,其构造类似抗静电剂,如有机碘化物、有机氯化物或它们的复合物,以及氨基酸金属盐类。

3. 天然抗菌剂

天然类抗菌剂是从动植物中提炼精制的,目前得到重点开发的是超细的壳聚糖微粉、甲壳素等。

4. 高分子抗菌剂

抗菌高分子材料是通过引入抗菌官能团而获得,根据官能团不同,可以分为季铵盐型、季膦盐型、胍盐型、吡啶型及有机金属共聚物等,抗菌官能团可以通过带官能团单体均聚或共聚引入,也可以通过接枝的方式引入。

表1 四种抗菌剂的性能对比

抗菌剂种类 优点 缺点
天然抗菌剂 抗菌效率高,无毒、无刺激,使用安全性高 加工性能差,高温下不稳定、易分解
有机抗菌剂 杀菌快,加工方便,对细菌、霉菌的抑菌性强 耐热性差,易产生耐药性,高温下易分解,使用寿命短,安全性差
无机抗菌剂 耐热性好,抗菌广谱性,抗菌持久性,毒性低,无耐药性价格低廉,来源丰富 易析出,易使制品变色
高分子抗菌剂 具有广谱、高效、低毒 成本较高

抗菌剂的抗菌作用机理?

1. 干扰细胞壁的合成

细菌细胞壁重要组成为肽聚糖,抗菌材料对细胞壁的干扰作用,主要抑制多糖链与多肽交联的连结,从而使细胞壁失去完整性,失去了对渗透压的保护作用,损害菌体而死亡。

2. 损伤细胞膜

细胞膜是细菌细胞生命活动重要的组成部分,因此如细胞膜受损伤、破坏,将导致细菌死亡。

3. 抑制蛋白质合成

使蛋白质的合成过程变更、停止,导致细菌死亡。

4. 干扰核酸的合成

总的说是阻碍遗传信息的复制,包括DNA、RNA的合成,以及DNA模板转录mRNA等。

抗菌剂的应用领域

表2 当前抗菌剂和抗菌塑料主要应用领域

饮食相关用品 食品(饮料、果疏、粮食、饲料等的)保鲜(包装)膜(袋)、厨房用品:如餐具、盆、菜板、保温瓶壳、洗锅刷、过滤网、水龙头等
日用生活 美容化妆品容器、扫帚、毛刷、海绵刷、剃刀、肥皂、牙刷、牙刷盒、拖鞋、衣箱、内衬、表带、皮手套、吊带、腰带、妇女卫生用品等
电信 电话机、传真机、手机、话筒、计算机键盘、软磁盘盒等
家电制品 冰箱、洗衣机、电饭煲、电视机、照相机、摄像机、通风机、衣服干燥机、洗碗干燥机、加湿器、净水器、饮水机、切削器、换气扇等
建材居室环境 装饰板、壁纸、家具、桌布、门窗用薄膜、管道、门把手、蹭鞋垫、污物桶、肥皂盒、便池刷、电源开关及面板、栽培容器等
办公用品 文具:如圆珠笔、钢笔、橡皮、垫板、订书机、文件夹、笔记本皮等
玩具 塑料玩具、塑料棋子等
医药卫生 药品包装膜片、瓶,听诊器、助听器、医院设施和用品,注射器、输液器、一次性手套等
其它 乐器、香烟过滤嘴、公共设施:如公共汽车地铁等吊环把手、交通工具内饰件、座椅等,喷雾器、婴儿奶瓶刷、各种清洁用毛刷等

塑料抗菌剂的选择

抗菌剂在塑料中实际使用时,应根据塑料的抗菌性、物性、用途和加工方法等多方面的要求,结合抗菌剂的物化指标,综合考虑和选择。主要考虑的因素有:

1. 抗菌效果

抗菌效果主要是由IC值(阻碍细菌繁殖的抗菌剂的最小浓度)体现出来的, I C值越小证明抗菌效果越好。

对于添加了抗菌剂的抗菌材料来说,其抗菌能力主要是依赖材料表面的抗菌剂来实现的,因此,添加量一般要高于其IC值。另外,还要抗菌持续性好,保持抗菌塑料能长期抗菌。

2. 抗菌范围

不同的抗菌剂对于不同细菌具有不同的抗菌能力,也就是说抗菌剂只对特定的细菌表现出抗菌性,在选择抗菌剂的时候应考虑抗菌剂的抗菌范围,抗菌范围当然越广越好。也可以用几种不同的抗菌剂进行复配,以期达到理想的抗菌范围,但要注意各种抗菌剂的协同性。

3. 安全性

作为食品包装材料,抗菌剂的选用一定要对人体无害,应避免使用具有急性毒性、慢性毒性、气味较大、刺激皮肤等类的抗菌剂。因此,有机抗菌剂的使用就具有很大的局限性,而无机抗菌剂和天然抗菌剂则因其安全性成为这方面应用的热点。

4. 相容性

所选抗菌剂一定要和塑料有好的相容性,不会对塑料制品的性能产生不良影响。

5. 稳定性

抗菌剂应具备高的热稳定性,在塑料挤出和加工过程中不分解、不变质,保持抗菌效能;同时抗菌剂颜色稳定性要好,在保存和使用过程中不变色;还要具有良好的化学稳定性,耐酸、碱和化学药品。

6. 价格

抗菌剂应有较低廉的价格,使用后不会大幅度地提高材料的成本。

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