В настоящее время, на фоне изменения условий окружающей среды и возникновения различных кризисов в области общественного здравоохранения, потребители уделяют больше внимания бытовой гигиене и здоровью. Одновременно функционализация стала ключевой тенденцией развития в секторе бытовых моющих средств; потребителей больше не удовлетворяют моющие средства, которые просто предлагают стандартные моющие свойства, им также нужны дополнительные свойства, такие как стерилизация и ароматизация. Кроме того, широкое распространение полностью автоматических стиральных машин привело к тому, что потребители все чаще отдают предпочтение стирке различных типов одежды в комбинированной загрузке. Эти факторы привели к быстрому росту потребительского спроса на бытовые моющие средства с дезинфицирующими и дезинфицирующими свойствами.
В последние годы ассортимент дезинфицирующих средств также значительно расширился: от одноцелевых дезинфицирующих средств они превратились в многофункциональные-комплексные продукты, сочетающие в себе как очищающие, так и стерилизующие свойства. Более того, сфера применения расширилась от текстиля и теперь включает широкий спектр бытовых чистящих средств,-таких как средства для мытья посуды, средства для чистки полов и поверхностей, а также средства для чистки унитазов.
Согласно соответствующим положениям стандарта QB/T 2850-2007, *Антибактериальные и бактериостатические моющие средства*, продукты, называемые в этой отрасли «антибактериальными и бактериостатическими моющими средствами», изготавливаются с использованием поверхностно-активных веществ в сочетании со специфическими бактерицидами или бактериостатами; это ежедневные-химические чистящие средства, которые обладают как антибактериальными/бактериостатическими свойствами, так и функциями очистки/пятен-удаления. Разработка таких дезинфицирующих и дезинфицирующих средств сопряжена с рядом технических проблем: во-первых, выбор подходящих бактерицидов; во-вторых, оценка совместимости и синергетического действия выбранных бактерицидов в сочетании с другими компонентами моющих средств; и в-третьих, определение оптимального способа включения бактерицидов в состав. В данной статье основное внимание уделяется этим трем аспектам, систематически рассматриваются ингредиенты, обеспечивающие стерилизующее и бактериостатическое действие в бытовых моющих средствах, с особым вниманием к их характеристикам совместимости и методам введения.
1. Виды бактерицидов в бытовых моющих средствах
По происхождению бактерициды можно разделить на синтетические бактерициды и природные бактерициды. В зависимости от химического состава их можно разделить на галогенные-, кислородные-, альдегидные-, фенольные-соли, соли четвертичного аммония, соединения на основе гуанидина-, традиционные растительные экстракты и другие типы. При ежедневном-использовании химических моющих средств основными микроорганизмами-мишенями для этих бактерицидов являются *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) и *Candida albicans*. Бактерициды, используемые в бытовых моющих средствах, должны соответствовать следующим критериям: ① Высокая безопасность, -не-токсичность для человека и низкая раздражаемость; ② Высокая эффективность-эффективна даже при добавлении в небольших количествах; ③ Хорошая совместимость с поверхностно-активными веществами и другими вспомогательными средствами моющих средств; ④ Хорошая растворимость и диспергируемость-без ущерба для основных характеристик и аромата продукта.
Агенты на основе галогенов-
Галогенные-бактерициды включают хлор-содержащие, бром-содержащие и йод-содержащие агенты. Поскольку галогенные элементы по своей природе обладают сильными окислительными свойствами, соединения, содержащие эти элементы, обычно обладают сильными бактерицидными и отбеливающими свойствами.
① Хлор-содержащие бактерициды
Хлор-содержащие бактерициды обладают сильным бактерицидным действием и способны уничтожать различные микроорганизмы,-в том числе бактериальные споры. Кроме того, они предлагают такие преимущества, как широкая доступность и низкая стоимость; однако их сильное раздражающее действие и чувствительность к pH ограничивают сферу их применения. Обычные хлор-содержащие бактерициды, используемые в бытовых моющих средствах, в основном включают гипохлорит натрия и дихлоризоцианурат натрия. Промышленно производимый гипохлорит натрия обычно содержит содержание активного хлора примерно от 10% до 20%; он действует как сильный окислитель с сильным бактерицидным и отбеливающим действием, хотя он вызывает коррозию металлов и склонен к разложению. С точки зрения совместимости гипохлорит натрия может повредить некоторые красители и отрицательно вступить в реакцию с ароматизаторами, ферментами и флуоресцентными отбеливающими веществами; следовательно, его часто используют отдельно в дезинфицирующих растворах и отбеливателях. Дихлоризоцианурат натрия,-также известный как дихлор,-представляет собой бактерицид широкого-спектра действия; хотя его сухая порошковая форма стабильна при хранении, его водный раствор демонстрирует плохую стабильность. Дихлоризоцианурат натрия не обладает кумулятивной токсичностью или мутагенным действием, имеет высокий профиль безопасности и поэтому пригоден для использования в бытовых моющих средствах. С точки зрения совместимости такие вещества, как диэтаноламиды жирных кислот, эфиры алкилфенолполиоксиэтилена, бура и кальцинированная сода, оказывают разлагающее действие на дихлоризоцианурат натрия; и наоборот, такие вещества, как алкилбензолсульфонат натрия, сульфат эфира жирного спирта натрия, полиоксиэтиленовые эфиры жирного спирта, сульфат натрия и хлорид натрия, повышают стабильность дихлоризоцианурата натрия.
② Бактерициды на основе брома-
Распространенные разновидности бактерицидов на основе брома- в основном включают бромхлордиметилгидантоин и дибромдиметилгидантоин; эти агенты экологически безопасны после использования. По сравнению с бактерицидами на основе хлора, средства на основе брома- демонстрируют более высокую эффективность уничтожения микроорганизмов в щелочной среде и разлагаются быстрее. Однако из-за своей более высокой стоимости бактерициды на основе брома-преимущественно используются для дезинфекции в больницах и районах,-охваченных эпидемиями, тогда как их применение в бытовых моющих средствах остается относительно ограниченным.
③ Бактерициды на основе йода-
Бактерициды на основе йода--такие как элементарный йод и йодофоры-широко используются в области медицины и общественного здравоохранения; в последние годы они также нашли применение в промышленности моющих средств. Элементарный йод обладает превосходной проницаемостью, что позволяет ему быстро проникать через клеточные стенки и вызывать денатурацию и инактивацию белков. Исследования показали, что при составлении смеси 0,5 % йода с двенадцатью различными поверхностно-активными веществами,-включая сульфат полиоксиэтиленового эфира жирного спирта натрия (AES),-полученное противомикробное моющее средство на основе йода- достигает весьма удовлетворительных уровней как моющих, так и бактерицидных свойств.
Пероксиды
При растворении в воде бактерициды на основе пероксида-диссоциируют с образованием свободных радикалов, обладающих высоким окислительно-восстановительным потенциалом. Эти радикалы впоследствии разрушают барьеры проницаемости микроорганизмов-или атакуют их белки, ДНК и другие клеточные компоненты-, что в конечном итоге приводит к гибели микроорганизмов.
① Жидкие пероксиды
Основными жидкими пероксидами, используемыми в этом контексте, являются пероксид водорода и надуксусная кислота. Эти вещества имеют сильную коррозионную природу и оказывают отбеливающее действие на ткани. В настоящее время перекись водорода в основном используется в составах отбеливателей,-безопасных для цвета. Хотя в некоторых исследованиях изучалось его применение в моющих средствах для мытья посуды, его включение в такие составы создает многочисленные проблемы совместимости, поскольку его разложение может быть вызвано такими факторами, как тяжелые металлы, щелочная среда и воздействие света.
② Твердые пероксиды
Твердые пероксиды-особенно перборат натрия и перкарбонат натрия-преимущественно используются в порошкообразных моющих средствах. Примечательно, что как перборат натрия, так и перкарбонат натрия требуют повышенных температур для выделения кислорода; следовательно, они не проявляют своей бактерицидной эффективности до тех пор, пока температура не превысит 40 градусов. Кроме того, стабильность таких соединений, как перкарбонат натрия, относительно низкая. Основываясь на этих характеристиках, этот класс биоцидов в основном используется в составах средств для чистки баков стиральных машин, открывателей сливных труб и подобных продуктов.
③ Стабилизированный диоксид хлора
Диоксид хлора классифицируется Всемирной организацией здравоохранения как высокоэффективный и безопасный биоцид класса А1. При комнатной температуре он существует в виде желтоватого-зеленого газа, характеризующегося высокой химической активностью, а его дезинфицирующая эффективность в пять раз выше, чем у элементарного хлора.
Производные гуанидина
Биоциды на основе гуанидина- в целом делятся на бигуаниды и моногуаниды. Категория бигуанидов включает, среди прочего, хлоргексидин и его производные, соли полигексаметиленбигуанида и полиаминопропилбигуанид. Категория моногуанидов состоит в основном из полигексаметиленмоногуанида, доступного в различных формах солей, таких как гидрохлорид, стеарат и пропионат. Исследования показали, что гидрохлоридная форма проявляет более сильную бактерицидную эффективность по сравнению с другими солевыми формами.
Хлоргексидин (также известный как гибитан) преимущественно доступен в двух формах: ацетат и глюконат. Обладает бактериостатическими свойствами широкого-спектра; в высоких концентрациях он проявляет как бактерицидное, так и бактериостатическое действие, тогда как в низких концентрациях его действие преимущественно бактериостатическое. Однако хлоргексидин неэффективен против спор бактерий и грибов. В области бытовой химии его обычно используют в качестве консерванта в дезинфицирующих средствах для рук, зубных пастах и средствах по уходу за кожей.
Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид отнесен к веществам малой-токсичности; он не-неагрессивен к металлам и не оказывает отбеливающего эффекта на ткани. Этот класс биоцидов демонстрирует превосходную растворимость в воде и термическую стабильность; они образуют минимальное количество пены, легко смываются и нечувствительны к колебаниям pH. По сравнению с биоцидами на основе хлора-или пероксида-биоциды полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) обладают меньшей токсичностью и раздражающим действием, что делает их более безопасными в использовании; следовательно, они широко включаются в бытовые моющие средства. Исследования показали, что применение биоцидов PHMG в течение всего 5–10 минут достаточно для снижения общего количества бактерий и уровня колиформ на поверхностях посуды до уровней, соответствующих соответствующим национальным гигиеническим стандартам. Крупные производители моющих средств впоследствии выпустили разнообразную линейку бытовых чистящих средств, в которых PHMG является активным биоцидным ингредиентом. Что касается совместимости, поскольку биоциды на основе гуанидина- являются катионными агентами, следует избегать их использования в сочетании с мылом, анионными поверхностно-активными веществами и подобными веществами; кроме того, некоторые не-поверхностно-активные вещества также могут снижать их биоцидную эффективность. Кроме того, ПГМГ, используемый в качестве отдельного ингредиента в составе, классифицируется как биоцид низкой-эффективности; поэтому в приложениях, требующих высокой-интенсивности или продолжительного воздействия дезинфекции, его следует использовать синергетически с другими биоцидными агентами.
Четвертичные аммониевые соли
Четвертичные аммониевые соли представляют собой класс катионных поверхностно-активных веществ. Среди них в качестве биоцидов наиболее широко используются четвертичные аммониевые соли-на основе алкила-, которые подразделяются на одно-и двух-цепные варианты-. На сегодняшний день этот класс эволюционировал через семь поколений продуктов. К первому и второму поколениям относятся хлорид бензалкония и бромид бензалкония, а к седьмому поколению относятся смеси, содержащие полимерные соли четвертичного аммония в сочетании с хлоридом алкилдиметилбензиламмония и хлоридом алкилдиметилэтилбензиламмония. Хотя соли четвертичного аммония неэффективны против грибов, *микобактерий туберкулеза* и бактериальных спор, они обладают мощными бактериостатическими свойствами, способными подавлять рост и размножение бактерий даже в чрезвычайно низких концентрациях.
С точки зрения совместимости все биоциды четвертичного аммония действуют как катионные поверхностно-активные вещества. Хотя соли четвертичного аммония с двойной-цепью демонстрируют определенную степень устойчивости к неблагоприятному воздействию анионных поверхностно-активных веществ и жесткой воды, тем не менее следует избегать их совместного-составления или одновременного использования с анионными поверхностно-активными веществами. Кроме того, такие вещества, как йод, йодид калия, салициловая кислота и пероксиды, проявляют антагонистическое действие в сочетании с дезинфицирующими средствами на основе четвертичного аммония; поэтому при применении следует избегать примеси этих веществ. В последние годы использование дезинфицирующих средств на основе четвертичного аммония в бытовых моющих средствах становится все более распространенным.
Другие синтетические дезинфицирующие средства
Синтетические дезинфицирующие средства также включают такие категории, как альдегиды и фенолы. Среди дезинфицирующих средств на основе альдегидов- формальдегид сильно раздражает, действует медленно и представляет собой потенциальный канцерогенный риск. Что касается дезинфицирующих средств на основе фенола-, то потенциальные опасности, связанные с широко используемыми агентами,-такими как триклозан и триклокарбан-, постоянно подвергаются воздействию; учитывая эти проблемы безопасности, их включение в рецептуры продуктов требует тщательного и осмотрительного рассмотрения.
Натуральные дезинфицирующие средства
В зависимости от происхождения природные дезинфицирующие средства можно разделить на категории растительного-, животного- и микроорганизмов-. Благодаря своей низкой токсичности и минимальному раздражающему действию природные дезинфицирующие средства, как правило, более охотно принимаются потребителями, что приводит к постоянному росту исследовательского интереса в этой области. Текущие исследования сосредоточены в основном на дезинфицирующих средствах-производного растительного происхождения, хотя в ограниченном количестве исследований также изучалось включение дезинфицирующих средств животного- или микроорганизмов-полученных в рецептуры бытовых моющих средств.
① Дезинфицирующие средства-растительного происхождения
Дезинфицирующие средства растительного-производства определяются как противомикробные препараты, полученные путем экстракции компонентов, -обладающих бактерицидной или бактериостатической активностью-из различных частей растений, таких как корни, стебли, листья и цветы, для использования против патогенных микроорганизмов. Основные активные компоненты, обнаруженные в дезинфицирующих средствах растительного-производства, включают алкалоиды, флавоноиды, стероиды, терпены, дубильные вещества, эфирные масла, терпеноиды, сапонины, кумарины, лигнаны, стильбены, полисахариды, фенолы, хиноны, сложные эфиры и органические кислоты. При включении дезинфицирующих средств растительного-производства в составы моющих средств возникают две основные проблемы: во-первых, определение оптимальной дозировки; и, во-вторых, управление конечным цветом моющей системы. Хотя дезинфицирующие средства-производного растительного происхождения обычно обладают ограниченной антимикробной активностью и требуют более высоких производственных затрат, их низкий профиль раздражающего воздействия привел к их все более широкому применению в бытовых моющих средствах.
② Биоциды животного-производства
Вещества, полученные из животных,-такие как лизоцим, антимикробные пептиды и антимикробные белки-все обладают разной степенью противомикробной эффективности. В настоящее время хитозан является наиболее широко используемым веществом-животного происхождения в секторе моющих средств; однако его применение в моющих средствах существенно ограничено из-за его плохой растворимости в воде и большинстве органических растворителей, а также из-за его слабой антимикробной активности. Чтобы устранить эти ограничения, исследовательские усилия были сосредоточены на усилении антимикробных свойств хитозана путем химической модификации с целью разработки ряда производных хитозана или путем включения высокоэффективных противомикробных факторов в матрицу хитозана.
③ Биоциды микробного-производства
Биоциды,-полученные из микроорганизмов, можно условно разделить на два типа: первый предполагает прямое применение микроорганизмов,-таких как бактериофаги, вирусы, бактерии и грибы-, для достижения антимикробного эффекта; второй использует побочные продукты метаболизма микроорганизмов в противомикробных целях. На сегодняшний день исследования, касающиеся применения этого конкретного класса биоцидов в рецептурах моющих средств, остаются относительно ограниченными.
Выбор и включение биоцидов в бытовые моющие средства
Разработка рецептуры антимикробных моющих средств требует тщательного учета особенностей очищаемых поверхностей или предметов. Это влечет за собой выбор подходящих биоцидов и поверхностно-активных веществ, а также оценку синергетической совместимости различных компонентов смеси. Возьмем, к примеру, средства для чистки полов и мебели: биоциды на основе хлора- обычно избегают, поскольку они вызывают обесцвечивание древесины; катионные соли четвертичного аммония относительно мягкие и малотоксичные, однако их противомикробная эффективность сравнительно слабее; полигексаметиленбигуанид (ПГМБ), наоборот, эффективен как против грам-положительных, так и против грамотрицательных бактерий. Кроме того, он не-токсичен, не-раздражает и эффективен против грибков и плесени,-таких как *Candida albicans*. Благодаря своей полимерной молекулярной структуре ПОМБ адсорбируется на поверхности пола и мебели после многократного использования, обеспечивая тем самым устойчивый противомикробный эффект. Основываясь на этих всесторонних соображениях, в выбранном составе используется смешанная биоцидная система, содержащая 20% четвертичной аммониевой соли полигексаметиленбигуанида, 45% хлорида додецилдиметилбензиламмония и четвертичной диалкиламмониевой соли для использования в средствах для чистки пола и мебели. Учитывая выбор катионных биоцидов, необходимо проявлять особую осторожность при выборе поверхностно-активных веществ, которые будут смешиваться с ними, чтобы обеспечить совместимость и оптимальные характеристики. В конечном счете, в составе в качестве основных поверхностно-активных компонентов используются полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов, додецилдиметилбетаин, полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов с разветвленной цепью, алкилглюкозиды и аминооксиды. В частности, полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов значительно снижают поверхностное натяжение, тем самым облегчая миграцию биоцидов к поверхности бактериальных клеток и их последующее проникновение внутрь клетки, тем самым повышая их бактерицидную эффективность. Додецилдиметилбетаин и оксиды аминов обладают присущими им бактерицидными свойствами и проявляют синергетический эффект в отношении моющих свойств. Алкилглюкозиды мягкие по своей природе и обладают превосходной способностью к растеканию, эффективно уменьшая ощущение липкости, остающееся на поверхностях полов и мебели.
Что касается метода введения биоцидов, то большинство биоцидов добавляются непосредственно в составы моющих средств в качестве сырья в процессе составления рецептуры. Хотя этот подход прост и удобен в реализации, он обеспечивает антимикробное или бактериостатическое действие очищаемого объекта только во время фактического цикла стирки; он обеспечивает ограниченное сохранение этих преимуществ после завершения процесса очистки. Это ограничение особенно выражено в таких продуктах, как стиральные порошки, которые требуют интенсивного полоскания большими объемами воды на заключительных этапах цикла стирки, что еще больше затрудняет устойчивое поддержание антимикробного или бактериостатического эффекта. Следовательно, некоторые исследовательские усилия были сосредоточены на разработке альтернативных методов включения,-таких как использование микрокапсулирования-для достижения свойств замедленного-высвобождения этих полезных агентов.
