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1、抗菌剂（杀菌剂）成分分析，配方技术开发 导读：本文详细介绍了抗菌剂的研究背景，种类特点，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 禾川化学专业从事抗菌剂（杀菌剂）成分分析、配方还原、研发外包服务，为抗菌剂（杀菌剂）相关企业提供一整套配方技术解决方案。1.背景微生物是存在于自然界的一群体形细小、构造简单、肉眼无法直接看到，必须借助显微镜等设备才能观察到的微小生物。微生物的种类有很多，主要有：细菌，真菌，病毒等。微生物虽然个体微小，但仍具有一定的形态结构、生理功能，并能在适宜的条件下迅速繁殖生长。微生物从有益性和有害性两方面影响着人类的生存环境。一方面，绝大多
2、数的微生物对人类和动植物是无害的，甚至是有益和必须的：人们利用微生物进行酿造，食品加工等；空气中的氮气也是依靠固氮菌等作用才能被植物吸收利用。但是另一方面，也有一部分的微生物可以引起对人类和动植物的危害，这些有害微生物的传播和蔓延更严重威胁着人类的健康和安全。如：霍乱、肺炎、疟疾、结核及肝炎等都是由于细菌等微生物的传播引起的。据世界卫生组织(WHO)报道，全世界1995年死亡5200万人，其中因细菌传染引起的死亡人数为1700万，约占1/3。1996年日本发生病原性大肠杆菌O-157引起的全国范围内的食物中毒， 2003年在中国爆发的SARS以及多年以来世界范围内的禽流感，都是微生物危害人类健
3、康的典型例子。此外，微生物容易在材料表面吸附生长，从而引起各种工业材料、化妆品、医药品等的分解、变质和腐败，从而使产品的寿命减短。1965年英国因霉腐造成的棉布损失达到数百万英镑之多，而当年美国因微生物破坏造成的橡胶损失价值超过了2300万美元。1996年国内统计表明因霉变造成的物质损失高达5.6亿元，是同期火灾损失的23倍。因此，控制和消灭有害微生物的生长和繁殖，是一项与人类生活和健康息息相关的重要课题。2.抗菌材料的发展状况沉睡在埃及金字塔中的木乃伊的包裹布可能就是人类有意识地使用的最早的抗菌物品了，当然其所用的植物浸渍液也就成了人类最早使用的抗菌剂。在我国古代也有利用植物浸渍液制成抗菌物
4、品进行抗菌防病的记载。1935年德国人G.Domark采用季胺盐处理军服以防止伤口感染，从此揭开了现在抗菌材料研究和应用的序幕。随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们对卫生和健康的要求越来越高，抗菌产品也逐渐从军用品转变为了民用品而迅速发展起来。抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷等抗菌材料已经应用于各领域。2.1国外抗菌材料发展状况国外抗菌材料的研究始于20世纪60年代抗菌纤维的研究，20世纪80年代初出现了抗菌塑料，90年代开始进入一个大发展时期，化工、纤维、食品、电机、水泥等行业均开发出抗菌产品，几乎覆盖涤纶、丙纶、腈纶、PP、ABS、PE、PVC等所有主要纤维和塑料品种，抗菌制品的生产已经形
5、成一个庞大的产业。欧美开始时主要集中在有机抗菌剂的研究，其主要应用仅集中于普通日用品中，而且总体规模和影响都不是很大。但是由于抗菌材料和制品巨大的健康和社会意义，目前欧美抗菌材料的研制和发展很快，美国的Ciba、Microban、Morton、Acros、ARP、Huels、Ferro、Troy等公司都已经推出有机抗菌剂，而Ciba、Dupont等公司则已经推出了无机抗菌剂6。日本抗菌剂开发与应用居国际领先地位。日本在20世纪80年代开始集中研究银系无机抗菌剂及其在各种材料中的应用，很快取得了进展，到20世纪90年代后，无机化合物为载体的银系抗菌材料已经广泛应用于制备抗菌陶瓷、涂料、塑料、纺织
6、品、钢铁和日用品等领域。到2003年其抗菌塑料几乎覆盖通用和工程塑料所有品种， 抗菌塑料制品产量超过10万t/a。2.2国内抗菌材料发展状况我国抗菌剂研究起步较晚，目前抗菌产品市场还处于启动阶段，以无机抗菌剂为主。随着一批大危害性微生物传播事件如2003年的SARS，2005年的禽流感等极大地促动了国人对于抗菌需求的神经，抗菌制品日益成为国人经常谈论的一个话题。日用产品、卫生洁具、厨房用品、食品储藏容器等产品，以及公用设施如公共座椅、公共电话等都需要采取具有持久抗菌的功能处理。因此有计划地发展具有抗菌功能的公共设施及其他抗菌产品是目前国内抗菌行业的首要任务。同时，要发展有机抗菌剂、高分子抗菌剂
7、等其他种类的抗菌剂，丰富抗菌材料产品的种类。禾川化学是一家专业从事精细化学品以及高分子分析、研发的一家公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。样品分析检测流程：样品确认物理表征前处理大型仪器分析工程师解谱分析结果验证后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！3.抗菌剂的种类和特点抗菌剂是指一些微生物高度敏感、少量添加到材料中即可赋予材料抗微生物性能的化学物质。也就是能
8、使细菌、真菌等微生物不能发育或能抑制微生物生长的物质。抗菌剂、抗菌对象和微生物之间的关系如图1所示。抗菌效果抗菌剂防治对象微生物抗菌对象安全性图1抗菌剂、抗菌对象和微生物关系对抗菌剂的总的要求是：高效性、持久性、耐候性、稳定性、安全性等。抗菌剂按照其抑制微生物生长的程度不同，分为灭菌剂、消毒剂和防菌剂。抗菌的方法可分为物理和化学两种。物理的方法是通过改变温度、压力以及使用电磁波、电子射线等物理手段杀菌。化学方法则是通过调节PH值、进行气体交换、失水、隔离营养源等手段灭菌。到目前为止，抗菌剂已经基本形成了天然抗菌剂、无机抗菌剂、有机抗菌剂等三类。3.1天然抗菌剂天然抗菌剂是指源于自然界的抗菌防腐
9、剂，不少天然物质可直接用作抗菌防腐剂。天然抗菌剂按其来源可分为植物源抗菌防腐剂、动物源抗菌防腐剂及微生物源抗菌防腐剂。3.1.1植物源抗菌防腐剂据不完全统计，目前世界上可用作抗菌防腐剂的植物至少有2000种左右。这些植物都很有希望成为抗菌防腐剂开发的资源。植物源抗菌防腐剂的特点是毒性低、来源丰富和价格低廉。传统的中草药如穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连及黄连素、鱼腥草及鱼腥草素等在抗菌防腐剂应用领域现仍有很强的生命力, 是常用的抗感染药物。研究表明, 很多中草药对乙型肝炎病毒(HBV) 的活性有一定的抑制作用。丁香、肉豆蔻和胡椒等香辛料提取物对多种微生物均有强烈的抑制作用。将茶叶壳榨出物加入床
10、单、尿布和餐巾纸等中, 可赋予这些物品良好的抗菌性。茶叶中含有茶多酚和茶多糖等多种功能成分，茶多酚不光被用作某些心血管疾病药物中的主要成分，而且其有明显的抗菌消毒作用, 可用于牙周炎和痢疾等疾病的辅助治疗。3.2.2动物源抗菌防腐剂从天然物中提取溶菌酶、抗菌肽和抗菌蛋白质是目前天然抗菌剂开发的另一个重点。鱼精蛋白是一种简单的球型蛋白, 存在于鱼类的精子中, 在中、碱性条件下对凝结芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌等具较强的抑制作用12。J.M.Park等人从青蛙的皮肤中提取出6种抗菌肽，它们都含有两个不变的半胱氨酸残基, 对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌以及原生生物等多种微生物有抗菌作用
11、, 且无溶血活性, 因此可用作控制病原性微生物的治疗剂。溶菌酶有防腐、消炎、抗感染、消肿和增强免疫机能等多种作用,可用于医学、食品等领域。另外，壳聚糖是最近被广泛关注的一种天然抗菌剂，成为了研究的一个热点。它带有正电荷，有良好的生物活性，与生物体能亲和相容，可对多种菌类表现出抗菌性。壳聚糖质量分数为0.4%的水溶液, 对大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。如：日本开发了可抑制不良霉菌滋长的添加壳聚糖约达210-4的火腿。3.1.3微生物源抗菌防腐剂源于微生物的抗菌防腐剂往往称为生物抗菌剂，可分为两类: 一类是直接用微生物如噬菌体、病毒、细菌及真菌等来抗菌防腐；另一
12、类为利用微生物的代谢产物进行抗菌防腐。这种微生物多由代谢物中分离而得,有的也可人工合成或半合成。自从1928年发现了青霉素以后，链霉素等多种抗生素被陆续发现或报道。到1975年为止，发现的抗生素已达5000种以上。临床上常用的抗生素有青霉素、链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、红霉素、林可霉素等等。抗生素的滥用现象在国内外均十分严重, 由此产生了严重的耐药性菌问题。为了克服耐药性菌的问题，一要合理使用抗菌剂，二还要研制新型抗菌剂。目前天然抗菌剂由于受到抑菌效果、稳定性及价格等方面的限制，其应用尚不能完全取代化学防腐剂，但如果将天然防腐剂与其他杀菌剂复配使用以减少化学防腐剂的用量，从而使安全性提高,
13、这是目前应用的一个重要技术。3.2无机抗菌剂无机抗菌剂，一种是银、铜、锌的抗菌金属离子引入到无机载体上而制成的抗菌剂；另一种是利用陶瓷本身的特性，如以氧化钛为中心的氧化物光催化系和氧化物陶瓷本身具有的催化活性(含天然矿石、贝壳等)而实现抗菌的无机抗菌剂。 其分类如图2所示无机抗菌剂金属系(银铜锌)硅酸盐：沸石、黏土矿、硅胶、硅铝酸镁磷酸盐：磷酸钛盐、磷酸锆、磷酸钙其他：活性炭、络盐、可溶性玻璃氧化物光催化系：氧化钛氧化物/天然系：氧化镁、氧化钙、氧化锌、钙制剂、天然矿石图2 无机抗菌剂的分类3.2.1.金属离子系金属离子系抗菌剂通常是以陶瓷为载体，以银、铜、锌等金属离子为抗菌活性剂，由于此类抗
14、菌剂多以银离子或银加铜等金属离子为抗菌活性剂，故这类抗菌剂也称银系无机抗菌剂。按其载体来分有磷酸盐系、硅酸盐系等。此外还有活性炭等。引入抗菌成分的方法有离子交换法、熔融法和吸附法等。磷酸盐系抗菌剂主要指磷酸钛盐抗菌剂和磷酸锆盐抗菌剂，这两类磷酸盐具有Nasicon型晶体结构或离子交换性能良好的层状晶体结构,具有较强的Ag+交换能力。由离子交换而得到的载银磷酸复盐通过缓释Ag+或产生活性氧而具有抗菌作用。硅酸盐种类很多，既有人工合成的，也有天然的，而作为无机抗菌剂载体多采用硅铝酸盐、硅胶等。此外还有可溶性玻璃、抗菌活性炭等其他物质作为载体的金属离子系抗菌剂。金属离子抗菌性能的体现主要是通过金属离子与细菌蛋白质、核酸接触，并与蛋白质、核酸分子中的巯基(一SH)、氨基(一NH )等含
