Obecnie, w obliczu zmieniających się warunków środowiskowych i pojawiania się różnych kryzysów zdrowia publicznego, konsumenci kładą większy nacisk na higienę i zdrowie w gospodarstwie domowym. Jednocześnie funkcjonalizacja stała się kluczowym trendem rozwojowym w sektorze detergentów gospodarstwa domowego; konsumenci nie są już zadowoleni z detergentów, które oferują jedynie standardowe możliwości czyszczenia, ale poszukują także dodatkowych atrybutów, takich jak sterylizacja i zapach. Co więcej, powszechne zastosowanie w pełni automatycznych pralek sprawiło, że konsumenci coraz częściej preferują pranie różnych rodzajów odzieży w łączonym wsadzie. Czynniki te spowodowały gwałtowny wzrost zapotrzebowania konsumentów na detergenty do użytku domowego o właściwościach dezynfekujących i odkażających.
W ostatnich latach znacznie poszerzyła się także różnorodność produktów do dezynfekcji i odkażania, przechodząc od-jednofunkcyjnych środków dezynfekcyjnych do wielofunkcyjnych-produktów złożonych, które łączą w sobie możliwości czyszczenia i sterylizacji. Co więcej, zakres zastosowania rozszerzył się z samych tekstyliów i obejmuje szeroką gamę domowych produktów czyszczących,-takich jak detergenty do mycia naczyń, środki do czyszczenia podłóg i powierzchni oraz środki do czyszczenia muszli klozetowych.
Zgodnie z odpowiednimi postanowieniami normy QB/T 2850-2007, *Detergenty antybakteryjne i bakteriostatyczne*, produkty określane w tej branży jako „detergenty antybakteryjne i bakteriostatyczne” są formułowane przy użyciu środków powierzchniowo czynnych w połączeniu z określonymi środkami bakteriobójczymi lub bakteriostatycznymi; są to chemiczne produkty czyszczące-do codziennego użytku, które posiadają zarówno właściwości antybakteryjne/bakteriostatyczne, jak i czyszczenie/usuwanie-plam. Formuła takich detergentów odkażających i dezynfekujących stwarza kilka wyzwań technicznych: Po pierwsze, wybór odpowiednich środków bakteriobójczych; po drugie, ocena kompatybilności i działania synergistycznego wybranych środków bakteriobójczych w połączeniu z innymi składnikami detergentów; i po trzecie, określenie optymalnej metody włączania środków bakteriobójczych do preparatu. W artykule skupiono się na tych trzech aspektach, dokonując systematycznego przeglądu składników odpowiedzialnych za działanie sterylizujące i bakteriostatyczne w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym, ze szczególnym uwzględnieniem ich charakterystyki zgodności i metod dodawania.
1. Rodzaje środków bakteriobójczych w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym
Ze względu na pochodzenie środki bakteriobójcze można ogólnie podzielić na syntetyczne i naturalne. Na podstawie ich składu chemicznego można je podzielić na oparte na halogenach-, tlenie-, aldehydach-, fenolu-, czwartorzędowe sole amoniowe, związki na bazie guanidyny-, tradycyjne ekstrakty ziołowe i inne typy. W kontekście-codziennie stosowanych detergentów chemicznych, głównymi mikroorganizmami docelowymi tych środków bakteriobójczych są *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) i *Candida albicans*. Środki bakteriobójcze stosowane w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym powinny spełniać następujące kryteria: ① Wysokie bezpieczeństwo-nie-toksyczność dla ludzi i niski poziom działania drażniącego; ② Wysoka skuteczność-nawet przy dodawaniu małych ilości; ③ Dobra kompatybilność ze środkami powierzchniowo czynnymi i innymi środkami pomocniczymi do detergentów; ④ Dobra rozpuszczalność i dyspergowalność-bez uszczerbku dla podstawowych właściwości i zapachu produktu.
Środki na bazie halogenów-
Do środków bakteriobójczych na bazie-halogenów zaliczają się środki-zawierające chlor, brom-i jod-zawierające środki. Ponieważ pierwiastki halogenowe z natury posiadają silne właściwości utleniające, związki zawierające te pierwiastki zazwyczaj wykazują silne właściwości bakteriobójcze i wybielające.
① Chlor-zawierający środki bakteriobójcze
Środki bakteriobójcze zawierające chlor-mają silne działanie bakteriobójcze, zdolne do eliminacji różnych mikroorganizmów,-w tym zarodników bakterii. Ponadto oferują takie korzyści, jak szeroka dostępność i niski koszt; jednakże ich silne działanie drażniące i wrażliwość na pH ograniczają zakres ich stosowania. Powszechnie stosowane środki bakteriobójcze zawierające chlor-, stosowane w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym, obejmują przede wszystkim podchloryn sodu i dichloroizocyjanuran sodu. Produkowany przemysłowo podchloryn sodu zazwyczaj zawiera zawartość aktywnego chloru w przybliżeniu od 10% do 20%; działa jako silny środek utleniający o silnym działaniu bakteriobójczym i wybielającym, chociaż powoduje korozję metali i jest podatny na rozkład. Jeśli chodzi o kompatybilność, podchloryn sodu może uszkadzać niektóre barwniki i reagować niekorzystnie z substancjami zapachowymi, enzymami i fluorescencyjnymi środkami wybielającymi; w związku z tym często jest stosowany niezależnie w roztworach dezynfekcyjnych i produktach wybielających. Dichloroizocyjanuran sodu-znany również jako dichlor-to środek bakteriobójczy-o szerokim spektrum działania; podczas gdy jego postać suchego proszku jest stabilna podczas przechowywania, jego roztwór wodny wykazuje słabą stabilność. Dichloroizocyjanuran sodu nie wykazuje kumulującej się toksyczności ani skutków mutagennych, zapewnia wysoki profil bezpieczeństwa i dlatego nadaje się do stosowania w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym. Pod względem kompatybilności substancje takie jak dietanoloamidy kwasów tłuszczowych, etery alkilofenolowo-polioksyetylenowe, boraks i soda kalcynowana wywierają wpływ na rozkład dichloroizocyjanuranu sodu; i odwrotnie, substancje takie jak alkilobenzenosulfonian sodu, siarczan eteru alkoholu tłuszczowego, polioksyetylenowane etery alkoholi tłuszczowych, siarczan sodu i chlorek sodu zwiększają stabilność dichloroizocyjanuranu sodu.
② Środki bakteriobójcze na bazie-bromu
Typowe odmiany środków bakteriobójczych na bazie bromu- obejmują przede wszystkim bromochlorodimetylohydantoinę i dibromodimetylohydantoinę; środki te po użyciu są przyjazne dla środowiska. W porównaniu ze środkami bakteriobójczymi-na bazie chloru, środki na bazie bromu- wykazują większą skuteczność zabijania drobnoustrojów w środowiskach zasadowych i ulegają szybszemu rozkładowi. Jednak ze względu na wyższy koszt środki bakteriobójcze na bazie bromu-stosuje się głównie do dezynfekcji w szpitalach i obszarach- dotkniętych epidemią, podczas gdy ich zastosowanie w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym pozostaje stosunkowo ograniczone.
③ Środki bakteriobójcze na bazie-jodu
Jod-Środki bakteriobójcze na bazie jodu-takie jak jod pierwiastkowy i jodofory-są szeroko stosowane w medycynie i zdrowiu publicznym; w ostatnich latach znalazły zastosowanie także w przemyśle detergentowym. Jod pierwiastkowy charakteryzuje się doskonałą przepuszczalnością, umożliwiającą szybką penetrację ścian komórkowych i indukowanie denaturacji i inaktywacji białek. Badania wykazały, że dzięki mieszance 0,5% jodu z dwunastoma różnymi środkami powierzchniowo czynnymi,-w tym siarczanem eteru polioksyetylenowego alkoholu tłuszczowego i sodowego (AES),-w powstałym antybakteryjnym detergencie na bazie jodu-osiągnięto wysoce zadowalający poziom zarówno detergentu, jak i skuteczności bakteriobójczej.
Nadtlenki
Po rozpuszczeniu w wodzie środki bakteriobójcze na bazie nadtlenku- ulegają dysocjacji, tworząc wolne rodniki o wysokim potencjale redoks. Rodniki te następnie zakłócają bariery przepuszczalności mikroorganizmów-lub atakują ich białka, DNA i inne składniki komórkowe-w ostateczności prowadząc do śmierci drobnoustrojów.
① Płynne nadtlenki
Podstawowymi ciekłymi nadtlenkami stosowanymi w tym kontekście są nadtlenek wodoru i kwas nadoctowy. Substancje te mają charakter silnie żrący i powodują wybielanie tkanin. Obecnie nadtlenek wodoru wykorzystuje się głównie w recepturach wybielaczy-bezpiecznych dla kolorów. Chociaż w niektórych badaniach badano jego zastosowanie w detergentach do mycia naczyń, jego włączenie do takich preparatów stwarza liczne wyzwania związane ze zgodnością, ponieważ jego rozkład może być wywołany takimi czynnikami, jak metale ciężkie, środowisko zasadowe i ekspozycja na światło.
② Stałe nadtlenki
Stałe nadtlenki,-zwłaszcza nadboran sodu i nadwęglan sodu-są głównie stosowane w detergentach w proszku. Warto zauważyć, że zarówno nadboran sodu, jak i nadwęglan sodu wymagają podwyższonych temperatur, aby uwolnić tlen; w związku z tym nie wykazują one działania bakteriobójczego, dopóki temperatura nie przekroczy 40 stopni. Ponadto trwałość związków takich jak nadwęglan sodu jest stosunkowo słaba. Ze względu na te cechy ta klasa biocydów jest wykorzystywana głównie w preparatach do czyszczenia wanien pralek, otwieraczy do odpływów i podobnych produktach.
③ Stabilizowany dwutlenek chloru
Dwutlenek chloru został sklasyfikowany przez Światową Organizację Zdrowia jako wysoce skuteczny i bezpieczny środek biobójczy klasy A1. W temperaturze pokojowej występuje w postaci żółtawego-zielonego gazu, charakteryzującego się wysoką reaktywnością chemiczną, a jego skuteczność dezynfekcyjna jest pięciokrotnie większa niż chloru pierwiastkowego.
Pochodne guanidyny
Biocydy na bazie-guanidyny dzieli się ogólnie na biguanidy i monoguanidy. Kategoria biguanidów obejmuje między innymi chlorheksydynę i jej pochodne, sole poliheksametylenobiguanidu i biguanid poliaminopropylu. Kategoria monoguanidów składa się głównie z monoguanidu poliheksametylenu, dostępnego w różnych postaciach soli, takich jak chlorowodorek, stearynian i propionian. Badania wykazały, że forma chlorowodorkowa wykazuje silniejszą skuteczność bakteriobójczą w porównaniu do innych postaci soli.
Chlorheksydyna (znana również jako Hibitan) jest dostępna głównie w dwóch postaciach: octanu i glukonianu. Ma szerokie-właściwości bakteriostatyczne; w wysokich stężeniach wykazuje działanie zarówno bakteriobójcze, jak i bakteriostatyczne, natomiast w niskich stężeniach działa przede wszystkim bakteriostatycznie. Jednakże chlorheksydyna jest nieskuteczna wobec zarodników bakterii i grzybów. W dziedzinie codziennych produktów chemicznych jest powszechnie stosowany jako środek konserwujący w środkach do dezynfekcji rąk, pastach do zębów i produktach do pielęgnacji skóry.
Chlorowodorek poliheksametylenoguanidyny jest klasyfikowany jako substancja o niskiej-toksyczności; nie powoduje korozji metali i nie powoduje wybielania tkanin. Ta klasa biocydów wykazuje doskonałą rozpuszczalność w wodzie i stabilność termiczną; wytwarzają minimalną pianę, łatwo się spłukują i są niewrażliwe na wahania pH. W porównaniu do biocydów na bazie chloru-lub nadtlenku-biocydy poliheksametylenoguanidyny (PHMG) charakteryzują się niższą toksycznością i działaniem drażniącym, dzięki czemu są bezpieczniejsze w użyciu; w związku z tym są szeroko stosowane w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym. Badania wykazały, że zastosowanie biocydów PHMG na czas kontaktu wynoszący zaledwie 5 do 10 minut jest wystarczające, aby zmniejszyć całkowitą liczbę bakterii i poziom bakterii z grupy coli na powierzchniach zastawy stołowej do poziomów zgodnych z odpowiednimi krajowymi normami higieny. Główni producenci detergentów wprowadzili następnie na rynek różnorodną gamę domowych środków czyszczących zawierających PHMG jako aktywny składnik biobójczy. Jeśli chodzi o kompatybilność, ponieważ biocydy na bazie-guanidyny są środkami kationowymi, należy unikać ich stosowania w połączeniu z mydłami, anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi i podobnymi substancjami; ponadto niektóre niejonowe środki powierzchniowo czynne mogą również zmniejszać ich skuteczność biobójczą. Ponadto PHMG stosowany jako samodzielny składnik preparatu jest klasyfikowany jako biocyd o niskiej-skuteczności; dlatego w zastosowaniach wymagających-intensywnych lub długotrwałych efektów dezynfekcji należy go stosować synergistycznie z innymi środkami biobójczymi.
Czwartorzędowe sole amoniowe
Czwartorzędowe sole amoniowe stanowią klasę kationowych środków powierzchniowo czynnych. Wśród nich najczęściej stosowane jako biocydy są czwartorzędowe sole amoniowe-pochodne alkilu-, podzielone konkretnie na warianty jedno-łańcuchowe i dwułańcuchowe-. Do chwili obecnej klasa ta ewoluowała poprzez siedem generacji produktów. Pierwszą i drugą generację charakteryzują chlorek benzalkoniowy i bromek benzalkoniowy, natomiast siódmą generację stanowią mieszaniny zawierające polimerowe czwartorzędowe sole amoniowe połączone z chlorkiem alkilodimetylobenzyloamoniowym i chlorkiem alkilodimetyloetylobenzyloamoniowym. Chociaż czwartorzędowe sole amoniowe są nieskuteczne wobec grzybów, *Mycobacterium tuberculosis* i zarodników bakterii, posiadają silne właściwości bakteriostatyczne, zdolne do hamowania wzrostu i reprodukcji bakterii nawet przy bardzo niskich stężeniach.
Pod względem kompatybilności wszystkie czwartorzędowe biocydy amoniowe działają jako kationowe środki powierzchniowo czynne. Chociaż czwartorzędowe sole amoniowe o podwójnym-łańcuchu wykazują pewien stopień odporności na niekorzystne działanie anionowych środków powierzchniowo czynnych i twardej wody, należy jednak unikać ich wspólnego-tworzenia lub jednoczesnego stosowania z anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi. Ponadto substancje takie jak jod, jodek potasu, kwas salicylowy i nadtlenki wykazują działanie antagonistyczne w połączeniu z czwartorzędowymi amoniowymi środkami dezynfekcyjnymi; dlatego należy unikać domieszki tych substancji podczas stosowania. W ostatnich latach coraz powszechniejsze staje się stosowanie czwartorzędowych amoniowych środków dezynfekcyjnych w domowych detergentach.
Inne syntetyczne środki dezynfekcyjne
Syntetyczne środki dezynfekcyjne obejmują również takie kategorie, jak aldehydy i fenole. Wśród środków dezynfekcyjnych na bazie-aldehydów formaldehyd jest silnie drażniący, działa powoli i stwarza potencjalne ryzyko raka. Jeśli chodzi o środki dezynfekcyjne na bazie fenolu,- stale ujawniają się potencjalne zagrożenia związane z powszechnie stosowanymi środkami,-takimi jak triklosan i triklokarban-; biorąc pod uwagę te obawy dotyczące bezpieczeństwa, włączenie ich do składu produktu wymaga starannego i ostrożnego rozważenia.
Naturalne środki dezynfekcyjne
Ze względu na pochodzenie naturalne środki dezynfekcyjne można ogólnie podzielić na kategorie:-roślinne,-zwierzęce i-pochodzące od mikroorganizmów. Ze względu na niską toksyczność i minimalne działanie drażniące, naturalne środki dezynfekcyjne są zwykle łatwiej akceptowane przez konsumentów, co prowadzi do ciągłego wzrostu zainteresowania badaniami w tej dziedzinie. Obecne wysiłki badawcze koncentrują się głównie na środkach dezynfekcyjnych pochodzenia-roślinnego, chociaż w ograniczonej liczbie badań badano także włączenie środków dezynfekcyjnych pochodzenia- zwierzęcego lub-mikroorganizmów do receptur detergentów stosowanych w gospodarstwie domowym.
① Roślinne-środki dezynfekcyjne
Roślinne-środki dezynfekcyjne definiuje się jako preparaty przeciwdrobnoustrojowe wytwarzane przez ekstrakcję składników-posiadających działanie bakteriobójcze lub bakteriostatyczne-z różnych części roślin, takich jak korzenie, łodygi, liście i kwiaty, do stosowania przeciwko mikroorganizmom chorobotwórczym. Do głównych składników aktywnych występujących w środkach dezynfekcyjnych pochodzenia roślinnego-należą alkaloidy, flawonoidy, steroidy, terpeny, garbniki, olejki eteryczne, terpenoidy, saponiny, kumaryny, lignany, stylbeny, polisacharydy, fenole, chinony, estry i kwasy organiczne. Dodając środki dezynfekcyjne pochodzenia roślinnego do receptur detergentów, pojawiają się dwa główne wyzwania: po pierwsze, określenie optymalnej dawki; a po drugie, zarządzanie uzyskanym kolorem układu detergentu. Chociaż środki dezynfekcyjne pochodzenia roślinnego mają zazwyczaj ograniczoną skuteczność przeciwdrobnoustrojową i wiążą się z wyższymi kosztami produkcji, ich niski profil działania drażniącego doprowadził do ich coraz szerszego stosowania w detergentach stosowanych w gospodarstwie domowym.
② Biocydy-pochodzące od zwierząt
Substancje ekstrahowane od zwierząt,-takie jak lizozym, peptydy przeciwdrobnoustrojowe i białka przeciwdrobnoustrojowe-mają różny stopień skuteczności przeciwdrobnoustrojowej. Obecnie chitozan jest najszerzej stosowanym-środkiem pochodzenia zwierzęcego w sektorze detergentów; jednakże jego zastosowanie w detergentach jest znacznie ograniczone ze względu na jego słabą rozpuszczalność w wodzie i większości rozpuszczalników organicznych, a także jego z natury łagodną siłę przeciwdrobnoustrojową. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, wysiłki badawcze skupiły się na zwiększeniu właściwości przeciwdrobnoustrojowych chitozanu poprzez modyfikację chemiczną w celu opracowania szeregu pochodnych chitozanu lub poprzez włączenie do matrycy chitozanu bardzo silnych czynników przeciwdrobnoustrojowych.
③ Biocydy-pochodzące z drobnoustrojów
Biocydy-pochodzące od drobnoustrojów można ogólnie podzielić na dwa typy: pierwszy polega na bezpośrednim zastosowaniu mikroorganizmów,-takich jak bakteriofagi, wirusy, bakterie i grzyby-w celu uzyskania efektu przeciwdrobnoustrojowego; drugi wykorzystuje metaboliczne produkty uboczne mikroorganizmów do celów przeciwdrobnoustrojowych. Dotychczas badania dotyczące zastosowania tej specyficznej klasy biocydów w preparatach detergentowych są stosunkowo ograniczone.
Wybór i włączanie biocydów do detergentów stosowanych w gospodarstwie domowym
Projekt receptury detergentów antybakteryjnych wymaga dokładnego rozważenia specyficznych właściwości czyszczonych powierzchni lub przedmiotów. Wiąże się to z wyborem odpowiednich biocydów i środków powierzchniowo czynnych, a także oceną synergistycznej kompatybilności różnych składników mieszanki. Biorąc za przykład środki do czyszczenia podłóg i mebli:-z reguły unika się środków biobójczych na bazie chloru, ponieważ powodują one odbarwienia drewna; kationowe czwartorzędowe sole amoniowe są stosunkowo łagodne i mają niską toksyczność, chociaż ich skuteczność przeciwdrobnoustrojowa jest stosunkowo słabsza; Z drugiej strony biguanid poliheksametylenowy (PHMB) jest skuteczny zarówno przeciwko bakteriom Gram-dodatnim, jak i Gram-ujemnym. Ponadto jest nie-toksyczny,-niedrażniący i skuteczny wobec grzybów i pleśni,-takich jak *Candida albicans*. Ze względu na swoją polimerową strukturę molekularną, PHMB adsorbuje się na powierzchniach podłóg i mebli po wielokrotnym użyciu, zapewniając w ten sposób trwałe działanie przeciwdrobnoustrojowe. W oparciu o te wszechstronne rozważania, w wybranym preparacie zastosowano mieszany system biocydów składający się z 20% czwartorzędowej soli amoniowej poliheksametylenobiguanidu, 45% chlorku dodecylodimetylobenzyloamoniowego i czwartorzędowej soli amoniowej dialkilu, do stosowania w produktach do czyszczenia podłóg i mebli. Biorąc pod uwagę wybór biocydów kationowych, należy zachować szczególną ostrożność przy wyborze środków powierzchniowo czynnych, które mają być z nimi zmieszane, aby zapewnić kompatybilność i optymalne działanie. Ostatecznie w preparacie jako główne składniki środka powierzchniowo czynnego zastosowano etery polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych, dodecylodimetylobetainę,-rozgałęzione etery alkoholi tłuszczowych i polioksyetylenowych, alkiloglukozydy i tlenki amin. W szczególności etery polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych znacząco zmniejszają napięcie powierzchniowe, ułatwiając w ten sposób migrację biocydów na powierzchnie komórek bakteryjnych i ich późniejszą penetrację do wnętrza komórki, zwiększając w ten sposób ich skuteczność bakteriobójczą. Dodecylodimetylobetaina i tlenki amin posiadają nieodłączne właściwości bakteriobójcze i wykazują działanie synergistyczne pod względem detergentowym. Alkiloglukozydy mają łagodny charakter i posiadają doskonałe właściwości rozprowadzające, skutecznie redukując uczucie lepkości pozostawione na powierzchniach podłóg i mebli.
Jeśli chodzi o metodę włączania biocydów, większość biocydów dodaje się bezpośrednio do preparatów detergentowych jako surowce w procesie mieszania. Chociaż podejście to jest proste i łatwe do wykonania, zapewnia ono działanie przeciwdrobnoustrojowe lub bakteriostatyczne czyszczonemu przedmiotowi tylko podczas faktycznego cyklu mycia; zapewnia ograniczone zachowanie tych korzyści po zakończeniu procesu czyszczenia. To ograniczenie jest szczególnie wyraźne w przypadku produktów takich jak detergenty do prania, które wymagają intensywnego płukania dużymi ilościami wody podczas końcowych etapów cyklu prania, co sprawia, że trwałe utrzymanie właściwości antybakteryjnych lub bakteriostatycznych staje się jeszcze większym wyzwaniem. W związku z tym niektóre wysiłki badawcze skupiły się na opracowaniu alternatywnych metod włączania,-takich jak zastosowanie mikrokapsułkowania,-w celu uzyskania właściwości o przedłużonym-uwalnianiu tych korzystnych środków.
