В момента, на фона на променящите се условия на околната среда и появата на различни кризи в общественото здраве, потребителите поставят по-голям акцент върху хигиената и здравето на домакинството. Едновременно с това функционализацията се очертава като ключова тенденция на развитие в сектора на домакинските перилни препарати; потребителите вече не се задоволяват с детергенти, които просто предлагат стандартни възможности за почистване, но търсят и допълнителни атрибути като стерилизация и аромат. Освен това широкото навлизане на напълно автоматични перални машини накара потребителите все повече да предпочитат прането на различни видове дрехи при комбинирано зареждане. Тези фактори доведоха до бърз скок в потребителското търсене на домакински детергенти с дезинфекциращи и дезинфекциращи свойства.
През последните години разнообразието от дезинфекциращи и дезинфекциращи продукти също се разшири значително, еволюирайки от едно-дезинфектанти до много-функционални комбинирани продукти, които съчетават както почистващи, така и стерилизиращи възможности. Нещо повече, обхватът на приложение се разшири от само текстила, за да обхване широк набор от домакински почистващи продукти-като препарати за миене на съдове, почистващи препарати за подове и повърхности и почистващи препарати за тоалетни чинии.
Съгласно съответните разпоредби на стандарт QB/T 2850-2007, *Антибактериални и бактериостатични детергенти*, продуктите, посочени като "антибактериални и бактериостатични детергенти" в тази индустрия, са формулирани с помощта на повърхностно активни вещества в комбинация със специфични бактерициди или бактериостатици; това са химически почистващи продукти за-ежедневна употреба, които притежават както антибактериални/бактериостатични свойства, така и почистващи/отстраняващи-петна функции. Формулирането на такива дезинфекциращи и дезинфекциращи детергенти представлява няколко технически предизвикателства: Първо, избор на подходящи бактерициди; второ, оценяване на съвместимостта и синергичното действие на избраните бактерициди, когато се комбинират с други компоненти на детергента; и трето, определяне на оптималния метод за включване на бактерицидите във формулировката. Тази статия се фокусира върху тези три аспекта, систематично преглеждайки съставките, отговорни за осигуряването на стерилизиращи и бактериостатични ефекти в домакинските детергенти - специално изследвайки характеристиките на тяхната съвместимост и методите на включване.
1. Видове бактерициди в домакинските препарати
Въз основа на техния произход бактерицидите могат да бъдат широко класифицирани на синтетични бактерициди и естествени бактерициди. Въз основа на техния химичен състав те могат да бъдат категоризирани на халоген-, кислород-, алдехид-, фенол-базиран, кватернерни амониеви соли, гуанидин-съединения, традиционни билкови екстракти и други видове. В контекста на ежедневната-използване на химически детергенти, основните целеви микроорганизми за тези бактерициди са *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) и *Candida albicans*. Бактерицидите, използвани в домакинските детергенти, трябва да отговарят на следните критерии: ① Висока безопасност-не-токсични за хората и слабо дразнещи; ② Висока ефективност-ефективен дори когато се добавя в малки количества; ③ Добра съвместимост с повърхностноактивни вещества и други спомагателни вещества за детергенти; ④ Добра разтворимост и диспергируемост-без компромис с основното действие или аромата на продукта.
Халоген{0}}агенти
Халоген{0}}базираните бактерициди включват хлор{1}}съдържащи, бром-съдържащи и йод-съдържащи агенти. Тъй като халогенните елементи по своята същност притежават силни окислителни свойства, съединенията, съдържащи тези елементи, обикновено проявяват мощни бактерицидни и избелващи способности.
① Хлор{0}}съдържащи бактерициди
Хлор{0}}съдържащите бактерициди притежават силна бактерицидна сила, способни да елиминират различни микроорганизми-включително бактериални спори. Освен това те предлагат предимства като широка наличност и ниска цена; въпреки това силното им дразнене и чувствителността към pH ограничават обхвата им на приложение. Обичайните хлор-съдържащи бактерициди, използвани в домакинските детергенти, включват предимно натриев хипохлорит и натриев дихлороизоцианурат. Индустриално произведеният натриев хипохлорит обикновено съдържа съдържание на активен хлор от приблизително 10% до 20%; той действа като силен окислител с мощни бактерицидни и избелващи ефекти, въпреки че е корозивен за металите и склонен към разлагане. По отношение на съвместимостта, натриевият хипохлорит може да повреди определени багрила и да реагира неблагоприятно с аромати, ензими и флуоресцентни избелващи агенти; следователно, често се използва самостоятелно в дезинфекционни разтвори и избелващи продукти. Натриевият дихлороизоцианурат-известен също като дихлор-е широко{12}}спектърен бактерицид; докато неговата суха прахообразна форма е стабилна по време на съхранение, неговият воден разтвор показва слаба стабилност. Натриевият дихлороизоцианурат няма кумулативна токсичност или мутагенни ефекти, предлага висок профил на безопасност и следователно е подходящ за използване в домакински детергенти. По отношение на съвместимостта, вещества като диетаноламиди на мастни киселини, алкилфенол полиоксиетиленови етери, боракс и калцинирана сода упражняват ефект на разлагане върху натриев дихлороизоцианурат; обратно, вещества като натриев алкилбензенсулфонат, натриев мастен алкохол етер сулфат, мастен алкохол полиоксиетилен етери, натриев сулфат и натриев хлорид повишават стабилността на натриев дихлороизоцианурат.
② Бактерициди-на основата на бром
Обичайните разновидности на бром{0}}базирани бактерициди включват предимно бромохлородиметилхидантоин и дибромодиметилхидантоин; тези агенти са екологични след употреба. В сравнение с-базираните на хлор бактерициди, агентите на базата на бром- показват превъзходна ефикасност при унищожаване на микроби в алкална среда и се разграждат по-бързо. Въпреки това, поради по-високата си цена, бром-базираните бактерициди се използват предимно за дезинфекция в болници и засегнати от епидемии-райони, докато приложението им в домакинските детергенти остава сравнително ограничено.
③ Бактерициди-на основата на йод
Бактерицидите-базирани на йод-като елементарен йод и йодофори-се използват широко в областта на медицината и общественото здраве; през последните години те намериха приложение и в индустрията за перилни препарати. Елементарният йод притежава отлична пропускливост, което му позволява бързо да проникне през клетъчните стени и да предизвика денатуриране и инактивиране на протеини. Проучванията показват, че чрез формулиране на смес от 0,5% йод с дванадесет различни повърхностно активни вещества-включително натриев мастен алкохол полиоксиетилен етер сулфат (AES)-резултантният антимикробен детергент на основата на йод- постига изключително задоволителни нива както на детергентна, така и на бактерицидна ефикасност.
Пероксиди
При разтваряне във вода бактерицидите на базата на пероксид- се дисоциират, за да генерират свободни радикали, притежаващи висок редокс потенциал. Тези радикали впоследствие нарушават бариерите на пропускливостта на микроорганизмите-или атакуват техните протеини, ДНК и други клетъчни компоненти-, което в крайна сметка води до смърт на микроби.
① Течни пероксиди
Основните течни пероксиди, използвани в този контекст, са водороден пероксид и пероцетна киселина. Тези вещества са силно корозивни по природа и оказват избелващ ефект върху тъканите. Понастоящем водородният пероксид се използва предимно във формулите на безопасни за оцветяване избелващи препарати. Въпреки че някои изследвания изследват приложението му в препарати за миене на съдове, включването му в такива формули представлява многобройни предизвикателства по отношение на съвместимостта, тъй като разлагането му може да бъде предизвикано от фактори като тежки метали, алкална среда и излагане на светлина.
② Твърди пероксиди
Твърдите пероксиди-и по-специално натриев перборат и натриев перкарбонат-се използват предимно в прахообразни препарати. По-специално, както натриевият перборат, така и натриевият перкарбонат изискват повишени температури за освобождаване на кислород; следователно те не проявяват своята бактерицидна ефикасност, докато температурата не надвиши 40 градуса. Освен това, стабилността на съединения като натриев перкарбонат е относително лоша. Въз основа на тези характеристики, този клас биоциди се използва предимно във формули за почистващи препарати за вани на перални машини, отвори за канали и подобни продукти.
③ Стабилизиран хлорен диоксид
Хлорният диоксид е класифициран от Световната здравна организация като високоефективен и безопасен биоцид от клас А1. При стайна температура той съществува като жълтеникав-зелен газ, характеризиращ се с висока химическа реактивност, а неговата дезинфекцираща ефикасност е пет пъти по-голяма от тази на елементарния хлор.
Гуанидинови производни
Биоцидите на базата на-гуанидин се категоризират като бигуаниди и моногуаниди. Категорията бигуаниди включва хлорхексидин и неговите производни, полихексаметилен бигуанидни соли и полиаминопропил бигуанид, между другото. Категорията моногуаниди се състои предимно от полихексаметилен моногуанид, наличен в различни солеви форми като хидрохлорид, стеарат и пропионат. Проучванията показват, че хидрохлоридната форма показва по-силна бактерицидна ефикасност в сравнение с други солеви форми.
Хлорхексидинът (известен също като Хибитан) се предлага предимно в две форми: ацетат и глюконат. Притежава широко{1}}спектърни бактериостатични свойства; при високи концентрации той демонстрира както бактерициден, така и бактериостатичен ефект, докато при ниски концентрации действието му е предимно бактериостатично. Хлорхексидинът обаче е неефективен срещу бактериални спори и гъбички. В областта на ежедневните химически продукти, той обикновено се използва като консервант в дезинфектанти за ръце, пасти за зъби и продукти за грижа за кожата.
Полихексаметилен гуанидин хидрохлорид се класифицира като ниско-токсично вещество; не-е корозивно за металите и не оказва избелващ ефект върху тъканите. Този клас биоциди показва отлична водоразтворимост и термична стабилност; те образуват минимална пяна, лесно се изплакват и са нечувствителни към колебанията на pH. В сравнение с биоциди на базата на хлор-или пероксид-, биоцидите на полихексаметилен гуанидин (PHMG) притежават по-ниска токсичност и дразнене, което ги прави по-безопасни за употреба; следователно те са широко включени в домакинските детергенти. Проучванията показват, че прилагането на биоциди PHMG за контактно време от само 5 до 10 минути е достатъчно за намаляване на общия брой бактерии и нивата на колиформи върху повърхностите на съдовете до нива, съответстващи на съответните национални хигиенни стандарти. Големите производители на детергенти впоследствие пуснаха разнообразна гама от домакински почистващи продукти, включващи PHMG като активна биоцидна съставка. По отношение на съвместимостта, тъй като биоцидите на базата на гуанидин-са катионни агенти, тяхната употреба трябва да се избягва заедно със сапуни, анионни повърхностно активни вещества и подобни вещества; освен това някои нейонни повърхностно активни вещества също могат да компрометират своята биоцидна ефикасност. Освен това, PHMG, използван като самостоятелна съставка във формулировка, се класифицира като ниско-ефективен биоцид; следователно, при приложения, изискващи висок-интензитет или продължителни ефекти на дезинфекция, той трябва да се използва синергично с други биоцидни агенти.
Кватернерни амониеви соли
Кватернерните амониеви соли са клас катионни повърхностноактивни вещества. Сред тях кватернерните амониеви соли на основата на алкил--специално категоризирани в едно-верижни и двойно{4}}верижни варианти-са най-широко използвани като биоциди. Към днешна дата този клас еволюира чрез седем поколения продукти. Първото и второто поколение се характеризират с бензалкониев хлорид и бензалкониев бромид, докато седмото поколение се състои от смеси, включващи полимерни кватернерни амониеви соли, комбинирани с алкил диметил бензил амониев хлорид и алкил диметил етил бензил амониев хлорид. Въпреки че кватернерните амониеви соли са неефективни срещу гъбички, *Mycobacterium tuberculosis* и бактериални спори, те притежават мощни бактериостатични свойства, способни да инхибират бактериалния растеж и размножаване дори при изключително ниски концентрации.
По отношение на съвместимостта, всички кватернерни амониеви биоциди функционират като катионни повърхностно активни вещества. Въпреки че дву-верижните кватернерни амониеви соли демонстрират известна степен на устойчивост на неблагоприятните ефекти на анионни повърхностноактивни вещества и твърда вода, тяхното съвместно-формулиране или едновременна употреба с анионни повърхностноактивни вещества въпреки това трябва да се избягва. Освен това, вещества като йод, калиев йодид, салицилова киселина и пероксиди проявяват антагонистични ефекти, когато се комбинират с кватернерни амониеви дезинфектанти; следователно смесването на тези вещества трябва да се избягва по време на прилагане. През последните години употребата на кватернерни амониеви дезинфектанти в домакинските детергенти става все по-широко разпространена.
Други синтетични дезинфектанти
Синтетичните дезинфектанти също включват категории като алдехиди и феноли. Сред дезинфектантите на базата на алдехид, формалдехидът е силно дразнещ, действа бавно и представлява потенциален канцерогенен риск. По отношение на дезинфектантите на базата на фенол-, потенциалните опасности, свързани с често използвани агенти-като триклозан и триклокарбан-се излагат непрекъснато; като се имат предвид тези опасения за безопасността, тяхното включване във формулите на продукта изисква внимателно и разумно разглеждане.
Естествени дезинфектанти
Въз основа на техния произход естествените дезинфектанти могат да бъдат широко класифицирани в категории с-растителен произход, -животински произход и микроорганизми-. Поради тяхната ниска токсичност и минимално дразнене, естествените дезинфектанти обикновено се приемат по-лесно от потребителите, което води до непрекъснат скок в изследователския интерес в тази област. Настоящите изследователски усилия се фокусират основно върху дезинфектанти с-растителен произход, въпреки че ограничен брой проучвания също изследват включването на дезинфектанти с- животински- произход или микроорганизми във формулировките на домакински детергенти.
① Дезинфектанти-с растителен произход
Растителните-дезинфектанти се определят като антимикробни препарати, произведени чрез извличане на компоненти-притежаващи бактерицидна или бактериостатична активност-от различни растителни части, като корени, стъбла, листа и цветове, за употреба срещу патогенни микроорганизми. Основните активни съставки, открити в дезинфектантите с-растителен произход, включват алкалоиди, флавоноиди, стероиди, терпени, танини, етерични масла, терпеноиди, сапонини, кумарини, лигнани, стилбени, полизахариди, феноли, хинони, естери и органични киселини. При включването на дезинфектанти с-растителен произход във формулите на детергентите възникват две основни предизвикателства: първо, определяне на оптималната дозировка; и второ, управление на получения цвят на системата за перилен препарат. Въпреки че дезинфектантите с-растителен произход обикновено притежават ограничена антимикробна сила и водят до по-високи производствени разходи, техният нисък профил на дразнене е довел до все по-широко разпространеното им приложение в домакински детергенти.
② Биоциди-от животински произход
Вещества, извлечени от животни-като лизозим, антимикробни пептиди и антимикробни протеини-всички притежават различна степен на антимикробна ефикасност. В момента хитозанът е най-широко използваният агент с-животински произход в сектора на детергентите; обаче, приложението му в детергенти е значително ограничено от слабата му разтворимост във вода и повечето органични разтворители, както и от присъщата му лека антимикробна сила. За да се справят с тези ограничения, изследователските усилия са насочени към подобряване на антимикробните способности на хитозана чрез химическа модификация за разработване на серия от производни на хитозан или чрез включване на силно мощни антимикробни фактори в матрицата на хитозана.
③ Биоциди-извлечени от микроби
Биоцидите,-получени от микроби, могат да бъдат широко категоризирани в два типа: първият включва директно прилагане на микроорганизми-като бактериофаги, вируси, бактерии и гъби-за постигане на антимикробни ефекти; вторият използва метаболитните странични продукти на микроорганизмите за антимикробни цели. Към днешна дата изследванията относно приложението на този специфичен клас биоциди във формулировките на детергенти остават относително ограничени.
Избор и включване на биоциди в домакински детергенти
Дизайнът на формулата на антимикробните детергенти изисква внимателно отчитане на специфичните характеристики на повърхностите или предметите, които се почистват. Това налага избор на подходящи биоциди и повърхностно активни вещества, както и оценка на синергичната съвместимост на различните компоненти в сместа. Да вземем за пример препарати за почистване на подове и мебели: биоцидите на базата на хлор- обикновено се избягват, защото причиняват обезцветяване на дървото; катионните кватернерни амониеви соли са относително леки и притежават ниска токсичност, въпреки че тяхната антимикробна ефикасност е сравнително по-слаба; полихексаметилен бигуанид (PHMB), обратно, е ефективен срещу Грам-положителни и Грам-отрицателни бактерии. Освен това, той не е-токсичен, не-дразни и е ефективен срещу гъбички и плесени-като *Candida albicans*. Благодарение на своята полимерна молекулярна структура, PHMB се адсорбира върху подови и мебелни повърхности след многократна употреба, като по този начин осигурява продължителен антимикробен ефект. Въз основа на тези всеобхватни съображения, избраната формула използва смесена биоцидна система, включваща 20% кватернерна амониева сол на полихексаметилен бигуанид, 45% додецил диметил бензил амониев хлорид и кватернерна амониева сол на диалкил за използване в продукти за почистване на подове и мебели. Като се има предвид изборът на катионни биоциди, трябва да се обърне специално внимание при избора на повърхностноактивни вещества, които да се смесват с тях, за да се осигури съвместимост и оптимална производителност. В крайна сметка формулировката използва полиоксиетиленови етери на мастни алкохоли, додецил диметил бетаин, полиоксиетиленови етери на мастни алкохоли с разклонена -верига, алкил глюкозиди и аминооксиди като първични повърхностноактивни компоненти. По-конкретно, полиоксиетиленовите етери на мастен алкохол значително намаляват повърхностното напрежение, като по този начин улесняват миграцията на биоцидите към повърхностите на бактериалните клетки и последващото им проникване във вътрешността на клетката, като по този начин повишават тяхната бактерицидна ефикасност. Додецил диметил бетаинът и аминооксидите притежават присъщи бактерицидни свойства и проявяват синергичен ефект по отношение на почистващата способност. Алкил глюкозидите са меки по природа и притежават отлични способности за разпръскване, като ефективно намаляват усещането за лепкавост, останало върху повърхностите на подовете и мебелите.
По отношение на метода на включване на биоциди, повечето биоциди се добавят директно към съставите на детергенти като суровини по време на процеса на смесване. Докато този подход е прост и лесен за изпълнение, той осигурява антимикробни или бактериостатични ползи за почиствания предмет само по време на действителния цикъл на пране; предлага ограничено запазване на тези предимства, след като процесът на почистване приключи. Това ограничение е особено изразено при продукти като перилни препарати, които изискват продължително изплакване с големи обеми вода по време на последните етапи от цикъла на пране, което прави продължително поддържане на антимикробни или бактериостатични ползи още по-предизвикателно. Следователно, някои изследователски усилия са фокусирани върху разработването на алтернативни методи за включване-като използването на микрокапсулиране-за постигане на свойства за продължително-освобождаване на тези полезни агенти.
