För närvarande, mitt i förändrade miljöförhållanden och uppkomsten av olika folkhälsokriser, lägger konsumenterna större vikt vid hushållens hygien och hälsa. Samtidigt har funktionalisering dykt upp som en viktig utvecklingstrend inom hushållstvättmedelssektorn; konsumenter är inte längre nöjda med rengöringsmedel som bara erbjuder standardrengöringsmöjligheter, utan också söker ytterligare egenskaper som sterilisering och doft. Dessutom har den utbredda användningen av helautomatiska tvättmaskiner lett till att konsumenter i allt högre grad föredrar att tvätta olika typer av kläder i kombinerad belastning. Dessa faktorer har drivit på en snabb ökning av konsumenternas efterfrågan på hushållsrengöringsprodukter med desinficerande och desinficerande egenskaper.
Under de senaste åren har utbudet av desinficerande och desinficerande produkter också utökats avsevärt, och utvecklats från enkla-desinfektionsmedel till multi-sammansatta produkter som kombinerar både rengörings- och steriliseringsmöjligheter. Dessutom har tillämpningsomfånget breddats från enbart textilier till att omfatta ett brett utbud av hushållsrengöringsprodukter-såsom diskmedel, rengöringsmedel för golv och ytor och rengöringsmedel för toalettskålar.
Enligt de relevanta bestämmelserna i standard QB/T 2850-2007, *Antibakteriella och bakteriostatiska tvättmedel*, är produkterna som hänvisas till som "antibakteriella och bakteriostatiska rengöringsmedel" inom denna industri formulerade med användning av ytaktiva ämnen i kombination med specifika bakteriedödande medel eller bakteriostater; dessa är dagliga-kemiska rengöringsprodukter som har både antibakteriella/bakteriostatiska egenskaper och rengörings-/fläckborttagningsfunktioner-. Formuleringen av sådana desinficerande och desinficerande rengöringsmedel innebär flera tekniska utmaningar: För det första, att välja lämpliga baktericider; för det andra att utvärdera kompatibiliteten och synergistiska prestanda för de utvalda baktericiderna när de kombineras med andra detergentkomponenter; och för det tredje, bestämning av den optimala metoden för att införliva baktericiderna i formuleringen. Det här dokumentet fokuserar på dessa tre aspekter, och granskar systematiskt de ingredienser som är ansvariga för att tillhandahålla steriliserande och bakteriostatiska effekter i hushållstvättmedel, specifikt undersöker deras kompatibilitetsegenskaper och inkorporeringsmetoder.
1. Typer av bakteriedödande medel i hushållsrengöringsmedel
Baserat på deras ursprung kan baktericider brett klassificeras i syntetiska baktericider och naturliga baktericider. Baserat på deras kemiska sammansättning kan de kategoriseras i halogen-baserade, syre-baserade, aldehyd-baserade, fenol-baserade, kvartära ammoniumsalter, guanidin-baserade föreningar, traditionella örtextrakt och andra typer. I samband med daglig-användning av kemiska rengöringsmedel är de primära målmikroorganismerna för dessa baktericider *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) och *Candida albicans*. Baktericider som används i hushållsrengöringsmedel bör uppfylla följande kriterier: ① Hög säkerhet-icke-giftig för människor och låg irriterande; ② Hög effektivitet-effektiv även när den tillsätts i små mängder; ③ God kompatibilitet med ytaktiva ämnen och andra tvättmedelshjälpmedel; ④ God löslighet och spridbarhet-utan att kompromissa med produktens grundläggande prestanda eller doft.
Halogen-baserade agenter
Halogen-baserade baktericider inkluderar klor-innehållande, brominnehållande-och jod-innehållande medel. Eftersom halogenelement i sig har starka oxiderande egenskaper, uppvisar föreningar som innehåller dessa element typiskt potenta bakteriedödande och blekande egenskaper.
① Klor-innehållande bakteriedödande medel
Klor-innehållande bakteriedödande medel har en stark bakteriedödande kraft, som kan eliminera olika mikroorganismer-inklusive bakteriesporer. Dessutom erbjuder de fördelar som bred tillgänglighet och låg kostnad; deras starka irritation och känslighet för pH begränsar dock deras användningsområde. Vanliga klorhaltiga-baktericider som används i hushållsrengöringsmedel inkluderar främst natriumhypoklorit och natriumdiklorisocyanurat. Industriellt framställd natriumhypoklorit innehåller typiskt en aktiv klorhalt på cirka 10 % till 20 %; det fungerar som ett starkt oxidationsmedel med potenta bakteriedödande och blekande effekter, även om det är frätande för metaller och benäget att sönderfalla. När det gäller kompatibilitet kan natriumhypoklorit skada vissa färgämnen och reagerar negativt med doftämnen, enzymer och fluorescerande blekningsmedel; följaktligen används den ofta självständigt i desinfektionslösningar och blekmedelsprodukter. Natriumdiklorisocyanurat-även känd som Diklor-är en brett{12}}baktericid; medan dess torra pulverform är stabil under lagring, uppvisar dess vattenlösning dålig stabilitet. Natriumdiklorisocyanurat uppvisar ingen kumulativ toxicitet eller mutagena effekter, erbjuder en hög säkerhetsprofil och är därför lämplig för användning i hushållsrengöringsmedel. När det gäller kompatibilitet utövar ämnen som fettsyradietanolamider, alkylfenolpolyoxietylenetrar, borax och soda en nedbrytningseffekt på natriumdiklorisocyanurat; omvänt ökar substanser såsom natriumalkylbensensulfonat, natriumfettalkoholetersulfat, fettalkoholpolyoxietylenetrar, natriumsulfat och natriumklorid stabiliteten hos natriumdiklorisocyanurat.
② Brom-baserade bakteriedödande medel
Vanliga varianter av brom-baserade baktericider inkluderar främst bromklordimetylhydantoin och dibromdimetylhydantoin; dessa medel är miljövänliga efter användning. Jämfört med klor-baserade baktericider uppvisar brom-baserade medel överlägsen mikrobiell dödande effekt i alkaliska miljöer och bryts ned snabbare. På grund av deras högre kostnad används brombaserade-baktericider huvudsakligen för desinfektion på sjukhus och epidemiska-områden, medan deras användning i hushållstvättmedel fortfarande är relativt begränsad.
③ Jod-baserade bakteriedödande medel
Jod-baserade baktericider-såsom elementärt jod och jodoforer-används i stor utsträckning inom områdena medicin och folkhälsa; på senare år har de även funnit tillämpning inom tvättmedelsindustrin. Elementärt jod har utmärkt permeabilitet, vilket gör det möjligt för det att snabbt penetrera cellväggar och inducera denaturering och inaktivering av proteiner. Studier har visat att genom att formulera en blandning av 0,5 % jod med tolv olika ytaktiva ämnen -inklusive natriumfettalkohol polyoxietylenetersulfat (AES) - uppnår det resulterande jod--baserade antimikrobiella tvättmedlet mycket tillfredsställande nivåer av både bakteriedödande effekt och bakteriedödande effekt.
Peroxider
Vid upplösning i vatten dissocierar peroxidbaserade-baktericider för att generera fria radikaler med hög redoxpotential. Dessa radikaler stör därefter permeabilitetsbarriärerna för mikroorganismer-eller attackerar deras proteiner, DNA och andra cellulära komponenter-vilket i slutändan leder till mikrobiell död.
① Flytande peroxider
De primära flytande peroxiderna som används i detta sammanhang är väteperoxid och perättiksyra. Dessa ämnen är mycket frätande till sin natur och utövar en blekande effekt på tyger. För närvarande används väteperoxid främst i formuleringarna av färgsäkra blekmedel. Medan en del forskning har utforskat dess tillämpning i diskmedel, innebär dess inkorporering i sådana formuleringar många kompatibilitetsutmaningar, eftersom dess nedbrytning kan utlösas av faktorer som tungmetaller, alkaliska miljöer och exponering för ljus.
② Fasta peroxider
Fasta peroxider-specifikt natriumperborat och natriumperkarbonat-används huvudsakligen i pulverformiga tvättmedelsformuleringar. Noterbart kräver både natriumperborat och natriumperkarbonat förhöjda temperaturer för att frigöra syre; följaktligen utövar de inte sin bakteriedödande effekt förrän temperaturen överstiger 40 grader. Dessutom är stabiliteten hos föreningar såsom natriumperkarbonat relativt dålig. Baserat på dessa egenskaper används denna klass av biocider främst i formuleringar för tvättmaskinsrengöringsmedel, avloppsöppnare och liknande produkter.
③ Stabiliserad klordioxid
Klordioxid klassificeras av Världshälsoorganisationen som en klass A1 mycket effektiv och säker biocid. Vid rumstemperatur existerar den som en gulaktig-grön gas som kännetecknas av hög kemisk reaktivitet, och dess desinficerande effekt är fem gånger större än elementärt klor.
Guanidinderivat
Guanidin-baserade biocider kategoriseras brett i biguanider och monoguanider. Biguanidkategorin inkluderar bland annat klorhexidin och dess derivat, polyhexametylenbiguanidsalter och polyaminopropylbiguanid. Monoguanidkategorin består huvudsakligen av polyhexametylenmonoguanid, tillgänglig i olika saltformer såsom hydroklorid, stearat och propionat. Studier har visat att hydrokloridformen uppvisar starkare bakteriedödande effekt jämfört med andra saltformer.
Klorhexidin (även känd som Hibitane) är övervägande tillgänglig i två former: acetat och glukonat. Den har brett-bakteriostatiska egenskaper; vid höga koncentrationer uppvisar den både bakteriedödande och bakteriostatiska effekter, medan dess verkan vid låga koncentrationer främst är bakteriostatisk. Men klorhexidin är ineffektivt mot bakteriesporer och svampar. Inom området för dagliga kemiska produkter används det vanligtvis som ett konserveringsmedel i handdesinfektionsmedel, tandkrämer och hudvårdsprodukter.
Polyhexametylenguanidinhydroklorid klassificeras som ett ämne med låg-toxicitet; det är icke-frätande för metaller och utövar ingen blekande effekt på tyger. Denna klass av biocider uppvisar utmärkt vattenlöslighet och termisk stabilitet; de producerar minimalt med skum, är lätta att skölja av och är okänsliga för pH-fluktuationer. Jämfört med klor-baserade eller peroxid-baserade biocider har polyhexametylenguanidin (PHMG) biocider lägre toxicitet och irritation, vilket gör dem säkrare att använda; följaktligen ingår de i stor utsträckning i hushållsrengöringsmedel. Studier har visat att applicering av PHMG-biocider under en kontakttid på bara 5 till 10 minuter är tillräcklig för att minska det totala bakterieantalet och koliforma nivåerna på porslinsytor till nivåer som överensstämmer med relevanta nationella hygienstandarder. Stora tvättmedelstillverkare har därefter lanserat ett varierat utbud av rengöringsprodukter för hushållen med PHMG som den aktiva biocidingrediensen. När det gäller kompatibilitet, eftersom guanidinbaserade{11}}biocider är katjoniska ämnen, bör användningen av dem undvikas tillsammans med tvål, anjoniska ytaktiva ämnen och liknande ämnen. dessutom kan vissa icke-joniska ytaktiva ämnen äventyra deras biocideffektivitet. Dessutom klassificeras PHMG som används som en fristående ingrediens i en formulering som en låg{14}}biocid; därför, i applikationer som kräver hög-intensiv eller långvarig desinfektionseffekt, bör den användas synergistiskt med andra biocidmedel.
Kvartära ammoniumsalter
Kvaternära ammoniumsalter är en klass av katjoniska ytaktiva ämnen. Bland dem är alkyl-baserade kvartära ammoniumsalter-specifikt kategoriserade i enkel-kedje- och dubbel-kedjevarianter- de mest använda som biocider. Hittills har denna klass utvecklats genom sju generationer av produkter. Den första och andra generationen kännetecknas av bensalkoniumklorid och bensalkoniumbromid, medan den sjunde generationen består av blandningar innefattande polymera kvaternära ammoniumsalter kombinerade med alkyldimetylbensylammoniumklorid och alkyldimetyletylbensylammoniumklorid. Även om kvartära ammoniumsalter är ineffektiva mot svampar, *Mycobacterium tuberculosis* och bakteriesporer, har de potenta bakteriostatiska egenskaper som kan hämma bakterietillväxt och reproduktion även vid extremt låga koncentrationer.
När det gäller kompatibilitet fungerar alla kvartära ammoniumbiocider som katjoniska ytaktiva ämnen. Medan dubbel-kedjiga kvartära ammoniumsalter uppvisar en viss grad av motståndskraft mot de skadliga effekterna av anjoniska ytaktiva ämnen och hårt vatten, bör deras sam-sammansättning eller samtidig användning med anjoniska ytaktiva ämnen undvikas. Vidare uppvisar ämnen såsom jod, kaliumjodid, salicylsyra och peroxider antagonistiska effekter när de kombineras med kvaternära ammoniumdesinfektionsmedel; därför bör inblandning av dessa ämnen undvikas under appliceringen. Under de senaste åren har användningen av kvartära ammoniumdesinfektionsmedel i hushållsrengöringsmedel blivit allt mer utbredd.
Andra syntetiska desinfektionsmedel
Syntetiska desinfektionsmedel omfattar även kategorier som aldehyder och fenoler. Bland aldehyd-baserade desinfektionsmedel är formaldehyd mycket irriterande, verkar långsamt och utgör potentiella cancerframkallande risker. När det gäller fenol-baserade desinfektionsmedel exponeras de potentiella farorna som är förknippade med vanliga medel-som triklosan och triklokarban- kontinuerligt; Med tanke på dessa säkerhetsproblem kräver deras införande i produktformuleringar noggrant och försiktigt övervägande.
Naturliga desinfektionsmedel
Baserat på deras ursprung kan naturliga desinfektionsmedel brett klassificeras i kategorier från växt-, djur- och mikroorganismer-. På grund av deras låga toxicitet och minimala irritation tenderar naturliga desinfektionsmedel att accepteras lättare av konsumenter, vilket leder till en kontinuerlig ökning av forskningsintresset inom detta område. Aktuella forskningsinsatser fokuserar främst på växt-härledda desinfektionsmedel, även om ett begränsat antal studier också har undersökt inkorporering av animaliska- eller mikroorganismer-härledda desinfektionsmedel i hushållsrengöringsmedel.
① Plant-Desinfektionsmedel
Växt-härledda desinfektionsmedel definieras som antimikrobiella preparat som produceras genom att extrahera komponenter-med bakteriedödande eller bakteriostatisk aktivitet-från olika växtdelar, såsom rötter, stjälkar, löv och blommor, för användning mot patogena mikroorganismer. De primära aktiva beståndsdelarna som finns i växt-desinfektionsmedel inkluderar alkaloider, flavonoider, steroider, terpener, tanniner, eteriska oljor, terpenoider, saponiner, kumariner, lignaner, stilbener, polysackarider, fenoler, kinoner, estrar och organiska syror. När man införlivar desinfektionsmedel som härrör från växter- i tvättmedelsformuleringar, uppstår två primära utmaningar: för det första att bestämma den optimala dosen; och för det andra att hantera den resulterande färgen på tvättmedelssystemet. Även om desinfektionsmedel som härrör från växter i allmänhet har begränsad antimikrobiell effekt och medför högre produktionskostnader, har deras låga irritationsprofil lett till att de används i allt större utsträckning i hushållsrengöringsprodukter.
② Animal-härledda biocider
Ämnen som extraherats från djur-som lysozym, antimikrobiella peptider och antimikrobiella proteiner-har alla olika grader av antimikrobiell effekt. För närvarande är kitosan det mest använda medlet från djur- i tvättmedelssektorn; Dess användning i tvättmedel begränsas emellertid avsevärt av dess dåliga löslighet i vatten och de flesta organiska lösningsmedel, såväl som dess naturliga milda antimikrobiella styrka. För att komma till rätta med dessa begränsningar har forskningsinsatser fokuserat på att förbättra kitosans antimikrobiella förmåga genom kemisk modifiering för att utveckla en serie kitosanderivat, eller genom att införliva mycket potenta antimikrobiella faktorer i kitosanmatrisen.
③ Mikrober-härledda biocider
Mikrober-härledda biocider kan brett kategoriseras i två typer: den första involverar direkt applicering av mikroorganismer-som bakteriofager, virus, bakterier och svampar-för att uppnå antimikrobiella effekter; den andra använder de metaboliska biprodukterna från mikroorganismer för antimikrobiella ändamål. Hittills är forskning angående tillämpningen av denna specifika klass av biocider i tvättmedelsformuleringar relativt begränsad.
Val och inkorporering av biocider i hushållsrengöringsmedel
Formuleringsdesignen av antimikrobiella rengöringsmedel kräver noggrant övervägande av de specifika egenskaperna hos de ytor eller föremål som rengörs. Detta innebär att man väljer lämpliga biocider och ytaktiva ämnen, samt att man utvärderar den synergistiska kompatibiliteten mellan de olika komponenterna i blandningen. Med golv- och möbelrengöringsmedel som ett exempel: klor-baserade biocider undviks i allmänhet eftersom de orsakar missfärgning i trä; katjoniska kvartära ammoniumsalter är relativt milda och har låg toxicitet, även om deras antimikrobiella effektivitet är jämförelsevis svagare; polyhexamethylen biguanid (PHMB), omvänt, är effektivt mot både gram-positiva och gram-negativa bakterier. Dessutom är den icke-giftig, icke-irriterande och effektiv mot svampar och mögel-som *Candida albicans*. På grund av sin polymera molekylstruktur adsorberas PHMB på golv- och möbelytor efter upprepad användning, vilket ger en bibehållen antimikrobiell effekt. Baserat på dessa omfattande överväganden, använder den valda formuleringen ett blandat biocidsystem som består av 20 % polyhexametylenbiguanid kvaternärt ammoniumsalt, 45 % dodecyldimetylbensylammoniumklorid och ett dialkylkvartärt ammoniumsalt för användning i golv- och möbelrengöringsprodukter. Med tanke på valet av katjoniska biocider måste särskild försiktighet iakttas när man väljer de ytaktiva ämnen som ska blandas med dem för att säkerställa kompatibilitet och optimal prestanda. I slutändan använder formuleringen fettalkoholpolyoxietylenetrar, dodecyldimetylbetain, grenad-fettalkoholpolyoxietylenetrar, alkylglukosider och aminoxider som de primära ytaktiva komponenterna. Specifikt reducerar fettalkoholpolyoxietylenetrar ytspänningen avsevärt, och underlättar därigenom migreringen av biocider till bakteriecellsytor och deras efterföljande penetrering in i cellens inre, vilket förbättrar deras bakteriedödande effektivitet. Dodecyldimetylbetain och aminoxider har inneboende bakteriedödande egenskaper och uppvisar en synergistisk effekt med avseende på rengöringsförmåga. Alkylglukosider är milda till sin natur och har utmärkta spridningsförmåga, vilket effektivt minskar den klibbiga känslan kvar på golvens och möblernas ytor.
När det gäller metoden för inkorporering av biocider tillsätts de flesta biocider direkt till tvättmedelsberedningar som råmaterial under blandningsprocessen. Även om detta tillvägagångssätt är enkelt och lätt att utföra, ger det antimikrobiella eller bakteriostatiska fördelar till det rengjorda föremålet endast under själva tvättcykeln; det ger begränsad bibehållande av dessa fördelar när rengöringsprocessen är klar. Denna begränsning är särskilt uttalad i produkter som tvättmedel, som kräver omfattande sköljning med stora volymer vatten under slutskedet av tvättcykeln, vilket gör det fortsatta upprätthållandet av antimikrobiella eller bakteriostatiska fördelar ännu mer utmanande. Följaktligen har vissa forskningsansträngningar fokuserat på att utveckla alternativa inkorporeringsmetoder-som användningen av mikroinkapsling-för att uppnå fördröjd-frisättningsegenskaper för dessa välgörande medel.
