2.3　抗菌杀菌剂

概述 抗菌方法可分为物理方法和化学方法两类。物理方法是通过温度、压力以及使用环境的电磁波、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。而目前在材料领域使用的方法主要是通过添加抗菌剂的办法来达到抗菌的效果,这种方法均有适用面广、效率高、有效期长的特点。

抗菌剂是一类具有抑菌和杀菌性能的新型助剂,能够在一定时间内使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。专用于杀灭细菌的称杀细菌剂；只对病原菌的生长起抑制作用的有时特称抑菌剂；防止农产品、食品变腐和轻工业品发霉的分别称为防腐剂和防霉剂。

抗菌剂应具有以下特点:①抗菌能力和广谱抗菌性；②特效性,易耐洗涤、耐磨损、寿命长；③耐候性,易耐热、耐日照,不易分解失效；④与基材的相容性或可加工性好,即易添加到基材中、不变色、不降低产品使用价值或美感；⑤安全性好,对健康无害,不造成对环境的污染；⑥细胞不易产生耐药性。

2.3.1　天然抗菌剂

天然抗菌剂主要来自天然植物的提取,如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等,使用简便,但抗菌作用有限,耐热性较差,杀菌率低,不能广谱长效使用且数量很少。

天然抗菌剂主要来自天然物质的提取物,大致可分为动物类、植物类、矿物类三大类。

(1)动物类抗菌剂　天然抗菌剂中属动物类的主要有甲壳质、壳聚糖和昆虫抗菌性蛋白质等。

(2)植物类抗菌剂　天然抗菌剂中属植物类的有桧柏、艾蒿、芦荟等。

(3)矿物类抗菌剂　天然抗菌剂中属矿物质中提取的抗菌剂,如胆矾、雄黄等。

源于微生物的抗菌剂通常称为生物抗菌剂,可分为两类:一类是直接用微生物生物如噬菌体、病毒、细菌及真菌等来抗菌防腐；另一类为利用微生物的代谢产物即抗生素进行抗菌防腐,井冈霉素、多抗霉素、春雷霉素、农用链霉素、抗霉菌素120等。

甲壳质、壳聚糖

胆矾

雄黄

井冈霉素

多抗霉素B

2.3.2　无机抗菌杀菌剂

(1)金属抗菌杀菌剂　利用银、铜、锌等金属的抗菌能力,通过物理吸附离子交换等方法,将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂,然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力,但对人体有害；铜、镍、钴等离子带有颜色,将影响产品的美观；锌有一定的抗菌性,但其抗菌强度仅为银离子的1/1000。因此,银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位,银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂,呈白色细粉末状,耐热温度可达270℃以上。银离子类抗菌剂的载体有沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用,再添加一些铜离子、锌离子。

此外还有氧化锌、氧化铜、氧化亚铜、磷酸二氢铵、碳酸锂、硫黄粉、石硫合剂、硫酸铜、升汞、石灰波尔多液、氢氧化铜等无机抗菌剂。

氧化铜、氧化亚铜

碳酸锂

硫黄

氯化汞

(2)光催化系　目前的光催化型抗菌剂主要是TiO2,在光作用下能使各种微生物发生有机分解,因而具有抗菌性能。

2.3.3　有机抗菌剂

有机抗菌剂初始杀菌力强、杀菌即效和抗菌广谱性好,无论是粉状或液态,都能比较容易地分散使用。加上已开发几十年,技术成熟,价格也相对便宜。有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,常用于聚乙烯类食品包装膜中,起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些,容易水解、有效期短。

常用有机抗氧剂如下:

3-甲基-4-异丙基苯酚、二氯苯氧氯酚

过氧乙酸

环氧乙烷

噻菌灵

4，5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮