无机抗菌剂及其应用

《无机抗菌剂及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、无机抗菌剂及其应用蔡晓峰(广东佛陶集团股份有限公司佛山528031)摘要要文概要介绍了无机抗菌剂的主要品种、特性、抗菌机理、技术指标以及无机抗菌剂在陶瓷、涂料、塑料、合成纤维等领域的应用，对国内外无机抗菌剂的产业化情况作了阐述。关键词抗菌无机抗菌剂银系抗菌剂抗菌制品l抗菌概念所谓抗菌，一般是指包括灭菌、杀菌、抑菌、防霉、消毒等广义名称。我们知道细菌在适宜的条件下(温度、水分和养分等)，会以惊人的速度繁殖，但是如果使用一些抗菌方法，则可以达到抑菌(较初期菌数不变)、杀菌(较初期菌数减少)和灭菌(菌数降为零)的目的。我们在日常生活中使用的各种抑制细菌增长的技术手段有：(1)降低环境温度(冰箱及冷

2、冻食品)，(2)减少水分(风干制品、干燥食品)，(3)调节渗透压(盐糖等腌制品)，(4)限制氧气供应(罐头、真空包装)，(5)控制PH值(寿司、西洋咸菜)，(6)使用抗菌剂。其中，使用抗菌剂、特别是无机抗菌剂的抗菌技术近年来发展很快，显示出广泛的应用前景。2抗菌剂抗菌剂是指能够在一定时间内，使某些微生物(细菌)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。根据成分的不同，抗菌剂可以分为天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂三大类。(1)天然抗菌剂主要来自天然植物的提取物质，如绿芥末精油、芥末提取液、日柏醇和甲壳素等，受到原料加工条件的制约，目前尚不能实现大规模市场化。(2)有机抗菌剂包括杀菌剂(乙醇

3、、四价铵盐、三氯生等)、防腐剂(早醛、有机卤素化合物等)以及防霉、防藻剂(吡啶、卤代烷等)。有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌范围广等优点，但也存在耐热性差、易渗出、溶出物毒性、不耐洗涤、作用寿命短等问题，因此其使用有很大的局限性。(3)无机抗菌剂主要是利用银、铜、锌、钛等金属的抗菌能力，通过物理吸附、离子交换和多层包覆等技术手段，将银、铜、钛等金属(或其离子)固定在沸石、硅胶、磷盐等多孔材料或层状晶体材料中，再通过一定加工工艺制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的料。此外，某些远红外材料通过处理亦可作为无机抗菌剂使用。无机抗菌剂的特点是安全性、耐热性、耐久性较好，是目前纤维

4、、塑料、建材中使用较多的抗菌剂。不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性，不能像有机抗菌剂那样迅速杀灭细菌，而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果。无机抗菌剂与高分子材料相容性差，在基体树脂中易于团聚，会给材料的纺丝、拉膜等加工带来很大困难，也容易影响制品外观。三类抗菌剂特性比较参见表1。表1天然、有机、无机抗菌剂的特性对比虽然无机抗菌剂存在一些不足之处，但因其在缓释长效性、耐热性、安全性、广谱性和可加工性等方面较天然、有机抗菌剂有明显优势，因此无机抗菌剂已成为目前抗菌材料及技术中研究应用最多的一类抗菌剂。3、无机抗拒菌剂在无机抗菌剂中，主要有银系列、铜系列、锌系列和钛系列，它们之间的特性比较参见表2。

5、表2四种无机抗菌剂特性对比此外，在此基础上还有银锌复合体系、银锌铜复合系、无机有机复合体系、负离子体系等。在化学元素中，汞、铅、镉等金属也具有抗菌能力，但因其对人体有害而不被采用。铜、钴、镍等离子带有颜色，会影响产品的美观。锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的千分之一。因此，银系抗菌剂在目前无机抗菌剂中应用最广。无机抗菌剂的抗菌机理因抗菌无素和载体材料的不同各异。以银系为代表的抗菌剂属接触反应抗菌机理，当微量的银离子到达微生物细胞时，因后者带负电荷，依靠库仑引力使两者牢固吸附，进而破坏其电解质平衡，导致微生物由于细胞壁受损而被杀灭。另一种观点认为，银离子穿透细胞壁进入细胞内部并与SH基

6、反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而达到抗菌的作用。此外，由于银离子的催化作用，将空气和水中溶解的氧变成了活性氧，它能损坏细胞表面结构从而达到抗菌作用。以氧化钛为代表的抗菌剂属光触媒抗菌机理，当含有紫外线的光照射到抗菌剂时，抗菌剂产生电子和空穴，产生的电子和空气中的组分反应生成过氧化氢，空穴和抗菌剂表面的微量水分反应生成氢氧自由基，可将有机物分解成CO，和水，从而具有抗菌自洁的作用。针对不同的应用领域，可以设计出不同抗菌效果与时效的无机抗菌剂，其技术指标也因此而有所差异。以某公司生产的银系无机抗菌剂为例，其产品技术指标如表3所示。在技术指标中，含银量表明抗菌剂中含

7、抗菌成分的数量，抗菌效果除了与银离子数量有关外，更与银离子在载体中存在状态有关。银的抗菌作用与自身的化合价态有关，这种能力按下列顺序递减：Ag’>Ag’>Ag。高价态银的还原势极高，并能使体系产生原子氧，具有高效抗菌作用，但制备较难，稳定性较差。银系抗菌剂按载体性质可分为离子交换型(如银——沸石、银——磷酸铜)、吸附型(如银——硅胶、银——活性碳、银——磷酸钙)和玻璃型(如银一一溶出性玻璃)，其中以离子交换型