V současné době, uprostřed měnících se podmínek životního prostředí a vzniku různých krizí veřejného zdraví, kladou spotřebitelé větší důraz na hygienu a zdraví domácností. Současně se funkcionalizace objevila jako klíčový vývojový trend v sektoru detergentů pro domácnost; spotřebitelé již nejsou spokojeni s detergenty, které nabízejí pouze standardní čisticí schopnosti, ale hledají také další vlastnosti, jako je sterilizace a vůně. Široké zavádění plně automatických praček navíc vedlo spotřebitele k tomu, že stále více preferují praní různých typů oděvů v kombinované náplni. Tyto faktory způsobily rychlý nárůst spotřebitelské poptávky po domácích detergentech s dezinfekčními a dezinfekčními vlastnostmi.
V posledních letech se také výrazně rozšířila řada dezinfekčních a dezinfekčních prostředků a vyvinula se z jednoúčelových dezinfekčních prostředků na multifunkční{1}funkční směsné produkty, které kombinují jak čisticí, tak sterilizační schopnosti. Rozsah použití se navíc rozšířil ze samotného textilu na širokou škálu čisticích prostředků pro domácnost-, jako jsou prostředky na mytí nádobí, čističe podlah a povrchů a čističe záchodových mís.
Podle příslušných ustanovení normy QB/T 2850-2007, *Antibakteriální a bakteriostatické detergenty*, jsou produkty označované v tomto odvětví jako „antibakteriální a bakteriostatické detergenty“ formulovány za použití povrchově aktivních látek v kombinaci se specifickými baktericidy nebo bakteriostatiky; jedná se o denní-chemické čisticí prostředky, které mají jak antibakteriální/bakteriostatické vlastnosti, tak i funkce čištění/odstraňování skvrn-. Formulace takových dezinfekčních a dezinfekčních detergentů představuje několik technických problémů: Za prvé, výběr vhodných baktericidů; za druhé, vyhodnocení kompatibility a synergického účinku vybraných baktericidů v kombinaci s jinými detergentními složkami; a za třetí, stanovení optimální metody pro začlenění baktericidů do formulace. Tento dokument se zaměřuje na tyto tři aspekty, systematicky přezkoumává ingredience zodpovědné za poskytování sterilizačních a bakteriostatických účinků v domácích detergentech – konkrétně zkoumá jejich charakteristiky kompatibility a způsoby začlenění.
1. Typy baktericidů v domácích pracích prostředcích
Na základě jejich původu lze baktericidy široce rozdělit na syntetické baktericidy a přírodní baktericidy. Na základě jejich chemického složení je lze rozdělit na halogenové-založené, kyslík{2}}založené, aldehydové-založené, fenol{4}}založené, kvartérní amoniové soli, guanidinové-sloučeniny, tradiční bylinné extrakty a další typy. V kontextu každodenního-chemických detergentů jsou primárními cílovými mikroorganismy pro tyto baktericidy *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) a *Candida albicans*. Baktericidy používané v domácích pracích prostředcích by měly splňovat následující kritéria: ① Vysoká bezpečnost-netoxická-pro člověka a nízká dráždivost; ② Vysoká účinnost{12}}účinná i při přidání v malých množstvích; ③ Dobrá kompatibilita s povrchově aktivními látkami a dalšími pomocnými detergenty; ④ Dobrá rozpustnost a dispergovatelnost-, aniž by došlo ke snížení základního výkonu nebo vůně produktu.
Agenti na bázi halogenu-
Mezi baktericidy na bázi halogenu patří -chlor-obsahující, brom-obsahující a jod-obsahující činidla. Protože halogenové prvky mají ze své podstaty silné oxidační vlastnosti, sloučeniny obsahující tyto prvky typicky vykazují silné baktericidní a bělící schopnosti.
① Baktericidy{0}}obsahující chlór
Baktericidy-obsahující chlor mají silnou baktericidní sílu a jsou schopné eliminovat různé mikroorganismy-včetně bakteriálních spor. Kromě toho nabízejí výhody, jako je široká dostupnost a nízké náklady; jejich silná dráždivost a citlivost na pH však omezují rozsah jejich použití. Mezi běžné baktericidy obsahující chlór- používané v domácích detergentech patří především chlornan sodný a dichlorisokyanurát sodný. Průmyslově vyráběný chlornan sodný typicky obsahuje obsah aktivního chloru přibližně 10 % až 20 %; působí jako silné oxidační činidlo se silnými baktericidními a bělícími účinky, ačkoli je korozivní pro kovy a náchylné k rozkladu. Pokud jde o kompatibilitu, chlornan sodný může poškodit některá barviva a nepříznivě reaguje s vůněmi, enzymy a fluorescenčními bělícími činidly; v důsledku toho se často používá nezávisle v dezinfekčních roztocích a bělících produktech. Dichlorisokyanurát sodný{10}}také známý jako dichlor-je širokospektrální{12}}baktericid; zatímco jeho suchá prášková forma je stabilní během skladování, jeho vodný roztok vykazuje špatnou stabilitu. Dichlorisokyanurát sodný nevykazuje žádnou kumulativní toxicitu ani mutagenní účinky, nabízí vysoký bezpečnostní profil, a je proto vhodný pro použití v detergentech pro domácnost. Pokud jde o kompatibilitu, látky, jako jsou diethanolamidy mastných kyselin, alkylfenolpolyoxyethylenethery, borax a uhličitan sodný, mají rozkladný účinek na dichlorisokyanurát sodný; naopak látky, jako je alkylbenzensulfonát sodný, ethersulfát sodný mastných alkoholů, polyoxyethylenethery mastných alkoholů, síran sodný a chlorid sodný zvyšují stabilitu dichlorisokyanurátu sodného.
② Baktericidy-na bázi bromu
Mezi běžné druhy bromových-baktericidů patří především bromchlordimethylhydantoin a dibromdimethylhydantoin; tyto prostředky jsou po použití šetrné k životnímu prostředí. Ve srovnání s baktericidními-baktericidy na bázi chlóru-prokazují činidla na bázi bromu vynikající účinnost zabíjení mikrobů v alkalickém prostředí a rychleji se rozkládají. Vzhledem ke své vyšší ceně se však baktericidy na bázi brómu -používají převážně k dezinfekci v nemocnicích a oblastech zasažených epidemií-, zatímco jejich použití v domácích pracích prostředcích zůstává relativně omezené.
③ Baktericidy-na bázi jódu
Baktericidy-na bázi jódu-jako je elementární jód a jodofory-se široce používají v oblasti lékařství a veřejného zdraví; v posledních letech našly uplatnění také v průmyslu detergentů. Elementární jód má vynikající permeabilitu, což mu umožňuje rychle pronikat buněčnými stěnami a indukovat denaturaci a inaktivaci proteinů. Studie prokázaly, že složením směsi 0,5% jódu s dvanácti různými povrchově aktivními látkami-včetně polyoxyethylenethersulfátu sodného mastného alkoholu (AES)-výsledný antimikrobiální detergent na bázi jódu- dosahuje vysoce uspokojivé úrovně detergenční i baktericidní účinnosti.
Peroxidy
Po rozpuštění ve vodě se baktericidy na bázi peroxidu-disociují a vytvářejí volné radikály s vysokým redoxním potenciálem. Tyto radikály následně narušují bariéry propustnosti mikroorganismů-nebo napadají jejich proteiny, DNA a další buněčné složky-v konečném důsledku vede k mikrobiální smrti.
① Kapalné peroxidy
Primárními kapalnými peroxidy používanými v této souvislosti jsou peroxid vodíku a kyselina peroctová. Tyto látky jsou svou povahou vysoce korozivní a mají bělicí účinek na tkaniny. V současnosti se peroxid vodíku primárně používá ve formulacích barevně-bezpečných bělidel. Zatímco některé výzkumy zkoumaly jeho použití v prostředcích na mytí nádobí, jeho začlenění do takových formulací představuje řadu problémů s kompatibilitou, protože jeho rozklad může být spuštěn faktory, jako jsou těžké kovy, alkalické prostředí a vystavení světlu.
② Pevné peroxidy
Pevné peroxidy-konkrétně perboritan sodný a peroxouhličitan sodný-se používají převážně v práškových detergentech. Je pozoruhodné, že jak perboritan sodný, tak peruhličitan sodný vyžadují zvýšené teploty, aby se uvolnil kyslík; v důsledku toho nevykazují svou baktericidní účinnost, dokud teplota nepřekročí 40 stupňů. Navíc stabilita sloučenin, jako je peroxouhličitan sodný, je relativně špatná. Na základě těchto vlastností se tato třída biocidů primárně používá ve formulacích pro čističe van praček, otvírače odpadů a podobné produkty.
③ Stabilizovaný oxid chloričitý
Oxid chloričitý je klasifikován Světovou zdravotnickou organizací jako vysoce účinný a bezpečný biocid třídy A1. Při pokojové teplotě existuje jako nažloutlý-zelený plyn vyznačující se vysokou chemickou reaktivitou a jeho dezinfekční účinnost je pětkrát vyšší než u elementárního chlóru.
Deriváty guanidinu
Biocidy na bázi guanidinu-se široce dělí na biguanidy a monoguanidy. Kategorie biguanidů zahrnuje mimo jiné chlorhexidin a jeho deriváty, soli polyhexamethylenbiguanidu a polyaminopropylbiguanid. Kategorie monoguanidů sestává primárně z polyhexamethylenmonoguanidu, dostupného v různých formách solí, jako je hydrochlorid, stearát a propionát. Studie ukázaly, že forma hydrochloridu vykazuje silnější baktericidní účinnost ve srovnání s jinými formami soli.
Chlorhexidin (také známý jako Hibitane) je dostupný převážně ve dvou formách: acetát a glukonát. Má široké-spektrální bakteriostatické vlastnosti; ve vysokých koncentracích vykazuje jak baktericidní, tak bakteriostatické účinky, zatímco při nízkých koncentracích je jeho působení primárně bakteriostatické. Chlorhexidin je však neúčinný proti bakteriálním sporám a plísním. V oblasti každodenních chemických produktů se běžně používá jako konzervační prostředek v dezinfekčních prostředcích na ruce, zubních pastách a výrobcích péče o pleť.
Polyhexamethylenguanidin hydrochlorid je klasifikován jako látka s nízkou -toxicitou; není-korozivní pro kovy a nevyvolává bělící účinek na tkaniny. Tato třída biocidů vykazuje vynikající rozpustnost ve vodě a tepelnou stabilitu; vytvářejí minimální pěnu, snadno se oplachují a jsou necitlivé na kolísání pH. Ve srovnání s biocidy na bázi chloru-nebo peroxidu- mají biocidy polyhexamethylenguanidin (PHMG) nižší toxicitu a dráždivost, díky čemuž jsou bezpečnější pro použití; v důsledku toho jsou široce začleněny do detergentů pro domácnost. Studie prokázaly, že aplikace biocidů PHMG po dobu kontaktu pouhých 5 až 10 minut je dostatečná ke snížení celkového počtu bakterií a úrovní koliformních bakterií na površích nádobí na úroveň odpovídající příslušným národním hygienickým normám. Velcí výrobci detergentů následně uvedli na trh rozmanitou řadu čisticích prostředků pro domácnost s PHMG jako aktivní biocidní složkou. Pokud jde o kompatibilitu, protože biocidy na bázi guanidinu{11}}jsou kationtová činidla, je třeba se jejich použití vyhnout ve spojení s mýdly, aniontovými povrchově aktivními látkami a podobnými látkami; navíc některé neiontové povrchově aktivní látky mohou také ohrozit jejich biocidní účinnost. Kromě toho je PHMG používaný jako samostatná složka ve formulaci klasifikován jako biocid s nízkou účinností; proto v aplikacích vyžadujících vysokou-intenzitu nebo prodloužené dezinfekční účinky by měl být používán synergicky s jinými biocidními činidly.
Kvartérní amonné soli
Kvartérní amoniové soli jsou třídou kationtových povrchově aktivních látek. Mezi nimi jsou jako biocidy nejrozšířenější kvartérní amoniové soli na bázi alkyl--konkrétně rozdělené do jednořetězcových a dvouřetězcových-variant-. K dnešnímu dni se tato třída vyvinula prostřednictvím sedmi generací produktů. První a druhá generace jsou typické benzalkoniumchloridem a benzalkoniumbromidem, zatímco sedmá generace sestává ze směsí obsahujících polymerní kvartérní amoniové soli kombinované s alkyldimethylbenzylamoniumchloridem a alkyldimethylethylbenzylamoniumchloridem. Přestože jsou kvartérní amoniové soli neúčinné proti houbám, *Mycobacterium tuberculosis* a bakteriálním sporám, mají silné bakteriostatické vlastnosti, které jsou schopné inhibovat růst a reprodukci bakterií i při extrémně nízkých koncentracích.
Pokud jde o kompatibilitu, všechny kvartérní amoniové biocidy fungují jako kationtové povrchově aktivní látky. I když dvouřetězcové kvartérní amoniové soli vykazují určitý stupeň odolnosti vůči nepříznivým účinkům aniontových povrchově aktivních látek a tvrdé vody, je třeba se jejich společné formulaci nebo současnému použití s aniontovými povrchově aktivními látkami vyhnout. Dále látky, jako je jód, jodid draselný, kyselina salicylová a peroxidy, vykazují antagonistické účinky, když jsou kombinovány s kvartérními amoniovými dezinfekčními prostředky; proto je třeba se při aplikaci vyvarovat přimíchávání těchto látek. V posledních letech se stále více rozšiřuje použití kvartérních amoniových dezinfekčních prostředků v domácích pracích prostředcích.
Jiné syntetické dezinfekční prostředky
Syntetické dezinfekční prostředky také zahrnují kategorie, jako jsou aldehydy a fenoly. Mezi dezinfekčními prostředky na bázi aldehydu- je formaldehyd vysoce dráždivý, působí pomalu a představuje potenciální karcinogenní riziko. Pokud jde o dezinfekční prostředky-na bázi fenolu, potenciální rizika spojená s běžně používanými činidly-jako je triclosan a triclocarban-jsou neustále vystavena; vzhledem k těmto bezpečnostním obavám vyžaduje jejich zahrnutí do přípravků pečlivé a obezřetné zvážení.
Přírodní dezinfekční prostředky
Na základě původu lze přírodní dezinfekční prostředky obecně rozdělit do kategorií -od rostlin, zvířat- a mikroorganismů-. Vzhledem k jejich nízké toxicitě a minimální dráždivosti mají přírodní dezinfekční prostředky tendenci být spotřebiteli snadněji přijímány, což vede k neustálému nárůstu zájmu o výzkum v této oblasti. Současné výzkumné úsilí se zaměřuje především na rostlinné-dezinfekční prostředky, i když omezený počet studií také zkoumal začlenění dezinfekčních prostředků- nebo mikroorganismů-do přípravků pro domácnost.
① Rostlinné{0}}dezinfekční prostředky
Rostlinné-dezinfekční prostředky jsou definovány jako antimikrobiální přípravky vyrobené extrakcí složek-majících baktericidní nebo bakteriostatickou aktivitu-z různých částí rostlin, jako jsou kořeny, stonky, listy a květy, pro použití proti patogenním mikroorganismům. Mezi primární aktivní složky nacházející se v dezinfekčních prostředcích rostlinného-odvozu patří alkaloidy, flavonoidy, steroidy, terpeny, třísloviny, silice, terpenoidy, saponiny, kumariny, lignany, stilbeny, polysacharidy, fenoly, chinony, estery a organické kyseliny. Při začleňování dezinfekčních prostředků rostlinného-do složení detergentů vyvstávají dva hlavní problémy: zaprvé stanovení optimálního dávkování; a za druhé, řízení výsledné barvy detergentního systému. Přestože dezinfekční prostředky rostlinného-pocházejícího z rostlin mají obecně omezenou antimikrobiální účinnost a vyžadují vyšší výrobní náklady, jejich nízký profil dráždivosti vedl k jejich stále rozšířenějšímu použití v detergentech pro domácnost.
② Biocidy-pocházející ze zvířat
Látky extrahované ze zvířat,-jako je lysozym, antimikrobiální peptidy a antimikrobiální proteiny,-všechny mají různé stupně antimikrobiální účinnosti. V současné době je chitosan nejpoužívanějším činidlem-pocházejícím ze zvířat v sektoru detergentů; jeho použití v detergentech je však významně omezeno jeho špatnou rozpustností ve vodě a většině organických rozpouštědel, stejně jako jeho přirozeně mírnou antimikrobiální účinností. Aby se tato omezení vyřešila, výzkumné úsilí se zaměřilo na zvýšení antimikrobiálních schopností chitosanu prostřednictvím chemické modifikace za účelem vývoje řady derivátů chitosanu nebo začleněním vysoce účinných antimikrobiálních faktorů do matrice chitosanu.
③ Biocidy-odvozené od mikrobů
Biocidy-odvozené od mikrobů lze obecně rozdělit do dvou typů: první zahrnuje přímou aplikaci mikroorganismů,-jako jsou bakteriofágy, viry, bakterie a houby,-k dosažení antimikrobiálních účinků; druhý využívá metabolické vedlejší produkty mikroorganismů pro antimikrobiální účely. Dosavadní výzkum týkající se aplikace této specifické třídy biocidů ve formulacích detergentů zůstává relativně omezený.
Výběr a začlenění biocidů do detergentů pro domácnost
Návrh složení antimikrobiálních detergentů vyžaduje pečlivé zvážení specifických vlastností čištěných povrchů nebo předmětů. To vyžaduje výběr vhodných biocidů a povrchově aktivních látek, jakož i vyhodnocení synergické kompatibility různých složek ve směsi. Vezměme si jako příklad čističe podlah a nábytku: biocidům na bázi chlóru- se obecně vyhýbají, protože způsobují změnu barvy dřeva; kationtové kvartérní amoniové soli jsou relativně mírné a mají nízkou toxicitu, ačkoli jejich antimikrobiální účinnost je poměrně slabší; polyhexamethylenbiguanid (PHMB) je naopak účinný proti gram-pozitivním i gram{4}}negativním bakteriím. Kromě toho je ne-toxický,-nedráždivý a účinný proti houbám a plísním-jako je *Candida albicans*. Díky své polymerní molekulární struktuře se PHMB po opakovaném použití adsorbuje na povrchy podlah a nábytku, čímž poskytuje trvalý antimikrobiální účinek. Na základě těchto komplexních úvah používá vybraná formulace směsný biocidní systém obsahující 20 % polyhexamethylenbiguanidové kvartérní amoniové soli, 45 % dodecyldimethylbenzylamoniumchloridu a dialkyl kvartérní amoniové soli pro použití v prostředcích na čištění podlah a nábytku. Vzhledem k výběru kationtových biocidů je třeba věnovat zvláštní pozornost výběru povrchově aktivních látek, které se s nimi mají míchat, aby byla zajištěna kompatibilita a optimální výkon. Nakonec formulace využívá polyoxyethylenethery mastných alkoholů, dodecyldimethylbetain, polyoxyethylenethery mastných alkoholů s rozvětveným{15}}řetězcem, alkylglukosidy a aminoxidy jako primární povrchově aktivní složky. Konkrétně polyoxyethylenethery mastných alkoholů významně snižují povrchové napětí, čímž usnadňují migraci biocidů na povrchy bakteriálních buněk a jejich následné pronikání do nitra buňky, čímž se zvyšuje jejich baktericidní účinnost. Dodecyldimethylbetain a aminoxidy mají vlastní baktericidní vlastnosti a vykazují synergický účinek s ohledem na detergent. Alkylglukosidy jsou mírné povahy a mají vynikající rozšiřovací schopnosti, čímž účinně snižují pocit lepivosti na površích podlah a nábytku.
Pokud jde o způsob začlenění biocidů, většina biocidů se přidává přímo do detergentních přípravků jako suroviny během procesu mísení. I když je tento přístup jednoduchý a snadno proveditelný, poskytuje čištěnému předmětu antimikrobiální nebo bakteriostatické výhody pouze během vlastního mycího cyklu; nabízí omezené zachování těchto výhod, jakmile je proces čištění dokončen. Toto omezení je zvláště výrazné u produktů, jako jsou prací prostředky, které vyžadují rozsáhlé máchání velkým objemem vody během závěrečných fází pracího cyklu, což činí trvalé udržení antimikrobiálních nebo bakteriostatických výhod ještě náročnější. V důsledku toho se některé výzkumné úsilí zaměřilo na vývoj alternativních metod začleňování,-jako je použití mikroenkapsulace-k dosažení vlastností trvalého-uvolňování těchto prospěšných látek.
