V súčasnosti, uprostred meniacich sa environmentálnych podmienok a vzniku rôznych kríz verejného zdravia, spotrebitelia kladú väčší dôraz na hygienu a zdravie v domácnosti. Súčasne sa funkcionalizácia objavila ako kľúčový vývojový trend v sektore detergentov pre domácnosť; spotrebitelia už nie sú spokojní s čistiacimi prostriedkami, ktoré ponúkajú iba štandardné čistiace schopnosti, ale hľadajú aj ďalšie atribúty, ako je sterilizácia a vôňa. Okrem toho rozšírené používanie plnoautomatických práčok viedlo spotrebiteľov k tomu, že čoraz viac uprednostňujú pranie rôznych druhov odevov v kombinovanej náplni. Tieto faktory spôsobili rýchly nárast dopytu spotrebiteľov po čistiacich prostriedkoch pre domácnosť s dezinfekčnými a dezinfekčnými vlastnosťami.
V posledných rokoch sa výrazne rozšírila aj škála dezinfekčných a dezinfekčných produktov, pričom sa z jednoúčelových dezinfekčných prostriedkov vyvinuli na multifunkčné zložené produkty, ktoré kombinujú čistiace a sterilizačné schopnosti. Okrem toho sa rozsah použitia rozšíril zo samotného textilu na širokú škálu čistiacich prostriedkov pre domácnosť-, ako sú prostriedky na umývanie riadu, čističe podláh a povrchov a čističe záchodových mís.
Podľa príslušných ustanovení normy QB/T 2850-2007, *Antibakteriálne a bakteriostatické detergenty*, sú produkty označované ako „antibakteriálne a bakteriostatické detergenty“ v tomto odvetví formulované s použitím povrchovo aktívnych látok v kombinácii so špecifickými baktericídmi alebo bakteriostatikami; ide o každodenné-chemické čistiace prostriedky, ktoré majú antibakteriálne/bakteriostatické vlastnosti aj čistiace/odstraňovacie{5}}škvrny. Formulácia takýchto dezinfekčných a dezinfekčných detergentov predstavuje niekoľko technických problémov: Po prvé, výber vhodných baktericídov; po druhé, vyhodnotenie kompatibility a synergického účinku vybraných baktericídov v kombinácii s inými detergentnými zložkami; a po tretie, určenie optimálneho spôsobu začlenenia baktericídov do formulácie. Tento dokument sa zameriava na tieto tri aspekty, systematicky skúma zložky zodpovedné za poskytovanie sterilizačných a bakteriostatických účinkov v detergentoch pre domácnosť – konkrétne skúma ich charakteristiky kompatibility a spôsoby začlenenia.
1. Typy baktericídov v čistiacich prostriedkoch pre domácnosť
Baktericídy možno na základe ich pôvodu rozdeliť na syntetické baktericídy a prírodné baktericídy. Na základe chemického zloženia ich možno rozdeliť do kategórií na báze halogénu, -kyslíka{2}}, aldehydu-, fenolu-, kvartérnych amóniových solí, zlúčenín na báze guanidínu-, tradičných bylinných extraktov a ďalších typov. V kontexte denno{7}}používaných chemických čistiacich prostriedkov sú primárnymi cieľovými mikroorganizmami pre tieto baktericídy *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) a *Candida albicans*. Baktericídy používané v čistiacich prostriedkoch pre domácnosť by mali spĺňať nasledujúce kritériá: ① Vysoká bezpečnosť-netoxická{11}}pre ľudí a nízka dráždivosť; ② Vysoká účinnosť{12}}účinná aj vtedy, keď sa pridáva v malých množstvách; ③ Dobrá kompatibilita s povrchovo aktívnymi látkami a inými čistiacimi prostriedkami; ④ Dobrá rozpustnosť a dispergovateľnosť{13}}bez ohrozenia základného výkonu alebo vône produktu.
Agenti na báze halogénu-
Baktericídy na{0}}halogénovej báze zahŕňajú činidlá-obsahujúce chlór,{2}}bróm a-jód. Pretože halogénové prvky majú vo svojej podstate silné oxidačné vlastnosti, zlúčeniny obsahujúce tieto prvky typicky vykazujú silné baktericídne a bieliace schopnosti.
① Baktericídy-obsahujúce chlór
Baktericídy obsahujúce chlór-majú silnú baktericídnu silu a sú schopné eliminovať rôzne mikroorganizmy-vrátane bakteriálnych spór. Okrem toho ponúkajú výhody, ako je široká dostupnosť a nízke náklady; avšak ich silná dráždivosť a citlivosť na pH obmedzujú rozsah ich použitia. Bežné baktericídy- obsahujúce chlór používané v domácich čistiacich prostriedkoch zahŕňajú predovšetkým chlórnan sodný a dichlórizokyanurát sodný. Priemyselne vyrábaný chlórnan sodný typicky obsahuje obsah aktívneho chlóru približne 10 % až 20 %; pôsobí ako silné oxidačné činidlo so silnými baktericídnymi a bieliacimi účinkami, hoci je korozívne pre kovy a náchylné na rozklad. Čo sa týka kompatibility, chlórnan sodný môže poškodiť niektoré farbivá a nepriaznivo reaguje s vonnými látkami, enzýmami a fluorescenčnými bieliacimi činidlami; v dôsledku toho sa často používa nezávisle v dezinfekčných roztokoch a bieliacich výrobkoch. Dichlórizokyanurát sodný{10}}tiež známy ako dichlór-je širokospektrálny{12}}baktericíd; zatiaľ čo jeho suchá prášková forma je stabilná počas skladovania, jeho vodný roztok vykazuje slabú stabilitu. Dichlórizokyanurát sodný nevykazuje žiadnu kumulatívnu toxicitu ani mutagénne účinky, ponúka vysoký bezpečnostný profil, a preto je vhodný na použitie v domácich detergentoch. Pokiaľ ide o kompatibilitu, látky, ako sú dietanolamidy mastných kyselín, alkylfenolpolyoxyetylénétery, bórax a sóda, majú rozkladný účinok na dichlórizokyanurát sodný; naopak, látky, ako je alkylbenzénsulfonát sodný, étersulfát sodný mastného alkoholu, polyoxyetylénétery mastných alkoholov, síran sodný a chlorid sodný, zvyšujú stabilitu dichlórizokyanurátu sodného.
② Baktericídy-na báze brómu
Bežné druhy brómových-baktericídov zahŕňajú predovšetkým brómchlórdimetylhydantoín a dibrómdimetylhydantoín; tieto prostriedky sú po použití šetrné k životnému prostrediu. V porovnaní s baktericídmi na báze chlóru -vykazujú činidlá na báze brómu- vyššiu účinnosť zabíjania mikróbov v alkalickom prostredí a rýchlejšie sa rozkladajú. Vzhľadom na ich vyššiu cenu sa však baktericídy na báze brómu -používajú prevažne na dezinfekciu v nemocniciach a epidémiou-zasiahnutých oblastiach, zatiaľ čo ich aplikácia v čistiacich prostriedkoch pre domácnosť zostáva relatívne obmedzená.
③ Baktericídy-na báze jódu
Baktericídy-na báze jódu-ako elementárny jód a jodofory-sú široko používané v oblasti medicíny a verejného zdravia; v posledných rokoch našli uplatnenie aj v priemysle čistiacich prostriedkov. Elementárny jód má vynikajúcu permeabilitu, ktorá mu umožňuje rýchlo preniknúť cez bunkové steny a vyvolať denaturáciu a inaktiváciu proteínov. Štúdie preukázali, že zložením zmesi 0,5 % jódu s dvanástimi rôznymi povrchovo aktívnymi látkami-vrátane polyoxyetylénétersulfátu sodného a mastného alkoholu (AES)-výsledný antimikrobiálny detergent na báze jódu- dosahuje vysoko uspokojivé úrovne detergenčnej aj baktericídnej účinnosti.
Peroxidy
Po rozpustení vo vode sa baktericídy-na báze peroxidu disociujú a vytvárajú voľné radikály s vysokým redoxným potenciálom. Tieto radikály následne narušia bariéry permeability mikroorganizmov-alebo napadnú ich proteíny, DNA a ďalšie bunkové zložky-v konečnom dôsledku vedú k smrti mikróbov.
① Kvapalné peroxidy
Primárne kvapalné peroxidy používané v tomto kontexte sú peroxid vodíka a kyselina peroctová. Tieto látky sú svojou povahou vysoko korozívne a majú bieliaci účinok na tkaniny. V súčasnosti sa peroxid vodíka primárne používa vo formuláciách bielidiel bezpečných pre farebnosť-. Zatiaľ čo niektoré výskumy skúmali jeho použitie v čistiacich prostriedkoch na umývanie riadu, jeho začlenenie do takýchto formulácií predstavuje množstvo problémov s kompatibilitou, pretože jeho rozklad môže byť spustený faktormi, ako sú ťažké kovy, alkalické prostredie a vystavenie svetlu.
② Pevné peroxidy
Pevné peroxidy-konkrétne perboritan sodný a peroxouhličitan sodný-sú prevažne používané v práškových detergentoch. Predovšetkým perboritan sodný aj peruhličitan sodný vyžadujú zvýšené teploty na uvoľnenie kyslíka; v dôsledku toho nevykazujú svoju baktericídnu účinnosť, kým teplota nepresiahne 40 stupňov. Okrem toho je stabilita zlúčenín, ako je peroxouhličitan sodný, relatívne nízka. Na základe týchto charakteristík sa táto trieda biocídov primárne používa v prípravkoch na čistenie vaní práčok, otváračov odtokov a podobných produktov.
③ Stabilizovaný oxid chloričitý
Oxid chloričitý je Svetovou zdravotníckou organizáciou klasifikovaný ako vysoko účinný a bezpečný biocíd triedy A1. Pri izbovej teplote existuje ako žltkastý-zelený plyn, ktorý sa vyznačuje vysokou chemickou reaktivitou a jeho dezinfekčná účinnosť je päťkrát väčšia ako u elementárneho chlóru.
Deriváty guanidínu
Biocídy na báze guanidínu-sú všeobecne kategorizované na biguanidy a monoguanidy. Kategória biguanidov zahŕňa okrem iného chlórhexidín a jeho deriváty, soli polyhexametylénbiguanidu a polyaminopropylbiguanid. Kategória monoguanidov pozostáva predovšetkým z polyhexametylénmonoguanidu, ktorý je dostupný v rôznych formách solí, ako je hydrochlorid, stearát a propionát. Štúdie ukázali, že forma hydrochloridu vykazuje silnejšiu baktericídnu účinnosť v porovnaní s inými formami solí.
Chlórhexidín (tiež známy ako Hibitane) je dostupný prevažne v dvoch formách: acetát a glukonát. Má široké-spektrálne bakteriostatické vlastnosti; vo vysokých koncentráciách vykazuje baktericídne aj bakteriostatické účinky, zatiaľ čo pri nízkych koncentráciách je jeho účinok primárne bakteriostatický. Chlórhexidín je však neúčinný proti bakteriálnym spóram a plesniam. V oblasti denných chemických produktov sa bežne používa ako konzervačná látka v dezinfekčných prostriedkoch na ruky, zubných pastách a výrobkoch starostlivosti o pleť.
Polyhexametylénguanidín hydrochlorid je klasifikovaný ako látka s nízkou{0}}toxicitou; nie je-korozívna pre kovy a nemá bieliaci účinok na tkaniny. Táto trieda biocídov vykazuje vynikajúcu rozpustnosť vo vode a tepelnú stabilitu; vytvárajú minimálnu penu, ľahko sa oplachujú a sú necitlivé na kolísanie pH. V porovnaní s biocídmi na báze chlóru-alebo peroxidu{5}} majú biocídy na báze polyhexametylénguanidínu (PHMG) nižšiu toxicitu a dráždivosť, vďaka čomu sú bezpečnejšie na použitie; v dôsledku toho sú široko začlenené do domácich detergentov. Štúdie preukázali, že aplikácia biocídov PHMG po dobu kontaktu iba 5 až 10 minút je dostatočná na zníženie celkového počtu baktérií a hladín koliformných baktérií na povrchoch riadu na úrovne v súlade s príslušnými národnými hygienickými normami. Významní výrobcovia čistiacich prostriedkov následne uviedli na trh pestrú škálu čistiacich prostriedkov pre domácnosť s PHMG ako aktívnou biocídnou zložkou. Pokiaľ ide o kompatibilitu, keďže biocídy na báze guanidínu{11}}sú katiónové činidlá, malo by sa zabrániť ich použitiu v spojení s mydlami, aniónovými povrchovo aktívnymi látkami a podobnými látkami; okrem toho niektoré neiónové povrchovo aktívne látky môžu tiež ohroziť ich biocídnu účinnosť. Okrem toho je PHMG používaný ako samostatná zložka vo formulácii klasifikovaný ako biocíd s nízkou{14}}účinnosťou; preto v aplikáciách vyžadujúcich vysokú-intenzitu alebo predĺžené dezinfekčné účinky by sa mal používať synergicky s inými biocídnymi činidlami.
Kvartérne amónne soli
Kvartérne amónne soli sú triedou katiónových povrchovo aktívnych látok. Spomedzi nich sa ako biocídy najčastejšie používajú kvartérne amóniové soli na báze alkyl{1}}-špecificky rozdelené do jednoreťazcových a dvojreťazcových{4}}variantov-. K dnešnému dňu sa táto trieda vyvinula prostredníctvom siedmich generácií produktov. Pre prvú a druhú generáciu sú typické benzalkóniumchlorid a benzalkóniumbromid, zatiaľ čo siedma generácia pozostáva zo zmesí obsahujúcich polymérne kvartérne amóniové soli kombinované s alkyldimetylbenzylamóniumchloridom a alkyldimetyletylbenzylamóniumchloridom. Aj keď sú kvartérne amóniové soli neúčinné proti hubám, *Mycobacterium tuberculosis* a bakteriálnym spóram, majú silné bakteriostatické vlastnosti, ktoré sú schopné inhibovať rast a reprodukciu baktérií aj pri extrémne nízkych koncentráciách.
Pokiaľ ide o kompatibilitu, všetky kvartérne amóniové biocídy fungujú ako katiónové povrchovo aktívne látky. Hoci dvojreťazcové kvartérne amóniové soli vykazujú určitý stupeň odolnosti voči nepriaznivým účinkom aniónových povrchovo aktívnych látok a tvrdej vody, napriek tomu by sme sa mali vyhnúť ich spoločnému-použitiu s aniónovými povrchovo aktívnymi látkami alebo ich súčasnému použitiu. Okrem toho látky ako jód, jodid draselný, kyselina salicylová a peroxidy vykazujú antagonistické účinky v kombinácii s kvartérnymi amóniovými dezinfekčnými prostriedkami; preto sa treba vyhnúť primiešaniu týchto látok počas aplikácie. V posledných rokoch sa používanie kvartérnych amóniových dezinfekčných prostriedkov v čistiacich prostriedkoch pre domácnosť čoraz viac rozširuje.
Iné syntetické dezinfekčné prostriedky
Syntetické dezinfekčné prostriedky tiež zahŕňajú kategórie, ako sú aldehydy a fenoly. Medzi dezinfekčnými-prostriedkami na báze aldehydu je formaldehyd veľmi dráždivý, pôsobí pomaly a predstavuje potenciálne karcinogénne riziko. Čo sa týka dezinfekčných prostriedkov-na báze fenolu, potenciálne riziká spojené s bežne používanými látkami-ako triclosan a triklocarban-sú neustále vystavené; vzhľadom na tieto bezpečnostné obavy si ich zahrnutie do zloženia produktu vyžaduje starostlivé a obozretné zváženie.
Prírodné dezinfekčné prostriedky
Na základe ich pôvodu možno prírodné dezinfekčné prostriedky rozdeliť do kategórií -odvodených z rastlín, zo zvierat- a z mikroorganizmov-. Kvôli ich nízkej toxicite a minimálnej dráždivosti sú prírodné dezinfekčné prostriedky skôr prijímané spotrebiteľmi, čo vedie k neustálemu nárastu záujmu o výskum v tejto oblasti. Súčasné výskumné úsilie sa zameriava predovšetkým na dezinfekčné prostriedky-rastlinného pôvodu, hoci obmedzený počet štúdií skúmal aj začlenenie dezinfekčných prostriedkov- alebo mikroorganizmov-do formulácií domácich detergentov.
① Rastlinné{0}}dezinfekčné prostriedky
Dezinfekčné prostriedky-rastlinného pôvodu sú definované ako antimikrobiálne prípravky vyrábané extrakciou zložiek-s baktericídnym alebo bakteriostatickým účinkom-z rôznych častí rastlín, ako sú korene, stonky, listy a kvety, na použitie proti patogénnym mikroorganizmom. Medzi primárne aktívne zložky nachádzajúce sa v-dezinfekčných prostriedkoch rastlinného pôvodu patria alkaloidy, flavonoidy, steroidy, terpény, taníny, éterické oleje, terpenoidy, saponíny, kumaríny, lignany, stilbény, polysacharidy, fenoly, chinóny, estery a organické kyseliny. Pri zapracovaní-dezinfekčných prostriedkov rastlinného pôvodu do čistiacich prostriedkov vznikajú dve hlavné výzvy: po prvé, určiť optimálnu dávku; a po druhé, riadenie výslednej farby čistiaceho systému. Hoci dezinfekčné-prostriedky rastlinného pôvodu majú vo všeobecnosti obmedzenú antimikrobiálnu účinnosť a majú za následok vyššie výrobné náklady, ich nízky profil dráždivosti viedol k ich čoraz rozšírenejšiemu používaniu v čistiacich prostriedkoch pre domácnosť.
② Biocídy-odvodené od zvierat
Látky extrahované zo zvierat-ako lyzozým, antimikrobiálne peptidy a antimikrobiálne proteíny-majú rôzny stupeň antimikrobiálnej účinnosti. V súčasnosti je chitosan najpoužívanejším živočíšnym-činidlom v sektore detergentov; avšak jeho použitie v detergentoch je výrazne obmedzené jeho slabou rozpustnosťou vo vode a väčšine organických rozpúšťadiel, ako aj jeho prirodzene miernym antimikrobiálnym účinkom. Na riešenie týchto obmedzení sa výskumné úsilie zameralo na zvýšenie antimikrobiálnych schopností chitosanu prostredníctvom chemickej modifikácie s cieľom vyvinúť sériu derivátov chitosanu alebo začlenením vysoko účinných antimikrobiálnych faktorov do matrice chitosanu.
③ Biocídy-odvodené od mikróbov
Biocídy-odvodené od mikróbov možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch typov: prvý zahŕňa priamu aplikáciu mikroorganizmov,-ako sú bakteriofágy, vírusy, baktérie a huby,-na dosiahnutie antimikrobiálnych účinkov; druhá využíva metabolické vedľajšie produkty mikroorganizmov na antimikrobiálne účely. Doposiaľ zostáva výskum týkajúci sa aplikácie tejto špecifickej triedy biocídov v detergentných prípravkoch relatívne obmedzený.
Výber a začlenenie biocídov do domácich detergentov
Návrh formulácie antimikrobiálnych detergentov vyžaduje starostlivé zváženie špecifických vlastností čistených povrchov alebo predmetov. To si vyžaduje výber vhodných biocídov a povrchovo aktívnych látok, ako aj vyhodnotenie synergickej kompatibility rôznych zložiek v zmesi. Ako príklad uvedieme čistiace prostriedky na podlahy a nábytok: biocídom na-chlórovej báze sa vo všeobecnosti vyhýbame, pretože spôsobujú zmenu farby dreva; katiónové kvartérne amóniové soli sú relatívne mierne a majú nízku toxicitu, hoci ich antimikrobiálna účinnosť je porovnateľne slabšia; polyhexametylénbiguanid (PHMB), naopak, je účinný proti gram-pozitívnym aj gram{4}}negatívnym baktériám. Okrem toho je ne-toxický,-dráždivý a účinný proti hubám a plesniam-ako je *Candida albicans*. Vďaka svojej polymérnej molekulárnej štruktúre sa PHMB po opakovanom použití adsorbuje na povrchy podlahy a nábytku, čím poskytuje trvalý antimikrobiálny účinok. Na základe týchto komplexných úvah používa vybraná formulácia zmiešaný biocídny systém obsahujúci 20 % polyhexametylénbiguanidovej kvartérnej amóniovej soli, 45 % dodecyldimetylbenzylamóniumchloridu a dialkyl kvartérnej amóniovej soli na použitie v produktoch na čistenie podláh a nábytku. Vzhľadom na výber katiónových biocídov je potrebné venovať osobitnú pozornosť výberu povrchovo aktívnych látok, ktoré sa s nimi majú zmiešať, aby sa zabezpečila kompatibilita a optimálny výkon. V konečnom dôsledku prípravok využíva polyoxyetylénétery mastných alkoholov, dodecyldimetylbetaín, polyoxyetylénétery mastných alkoholov s rozvetveným{15}}reťazcom, alkylglukozidy a amínoxidy ako primárne zložky povrchovo aktívnych látok. Konkrétne polyoxyetylénétery mastných alkoholov výrazne znižujú povrchové napätie, čím uľahčujú migráciu biocídov na povrchy bakteriálnych buniek a ich následné prenikanie do vnútra bunky, čím sa zvyšuje ich baktericídna účinnosť. Dodecyldimetylbetaín a aminoxidy majú vlastné baktericídne vlastnosti a vykazujú synergický účinok s ohľadom na detergenty. Alkylglukozidy sú miernej povahy a majú vynikajúce roztieracie schopnosti, čím účinne znižujú pocit lepkavosti na povrchoch podláh a nábytku.
Čo sa týka spôsobu zabudovania biocídu, väčšina biocídov sa pridáva priamo do detergentných prípravkov ako suroviny počas procesu zmiešavania. Aj keď je tento prístup jednoduchý a ľahko realizovateľný, poskytuje čistenému predmetu antimikrobiálne alebo bakteriostatické výhody iba počas samotného umývacieho cyklu; ponúka obmedzené zachovanie týchto výhod po dokončení procesu čistenia. Toto obmedzenie je obzvlášť výrazné v produktoch, ako sú pracie prostriedky, ktoré vyžadujú rozsiahle oplachovanie veľkým objemom vody počas záverečných fáz pracieho cyklu, čím je trvalé udržiavanie antimikrobiálnych alebo bakteriostatických výhod ešte náročnejšie. V dôsledku toho sa niektoré výskumné snahy zamerali na vývoj alternatívnych metód začleňovania-ako je použitie mikroenkapsulácie-na dosiahnutie trvalých-vlastností uvoľňovania týchto prospešných látok.
