În prezent, pe fondul schimbărilor condițiilor de mediu și al apariției diferitelor crize de sănătate publică, consumatorii pun un accent mai mare pe igiena și sănătatea gospodăriei. În același timp, funcționalizarea a apărut ca o tendință cheie de dezvoltare în sectorul detergenților de uz casnic; consumatorii nu mai sunt mulțumiți de detergenții care oferă doar capacități standard de curățare, ci caută și atribute suplimentare, cum ar fi sterilizarea și parfumul. În plus, adoptarea pe scară largă a mașinilor de spălat complet automate a determinat consumatorii să prefere spălarea diferitelor tipuri de îmbrăcăminte în încărcături combinate. Acești factori au determinat o creștere rapidă a cererii consumatorilor pentru produse detergenți de uz casnic cu proprietăți dezinfectante și dezinfectante.
În ultimii ani, varietatea de produse de igienizare și dezinfectare s-a extins, de asemenea, în mod semnificativ, evoluând de la dezinfectanți cu un singur scop în produse compuse multi-funcționale care combină atât capacitățile de curățare, cât și de sterilizare. În plus, domeniul de aplicare s-a extins de la textile doar pentru a cuprinde o gamă largă de produse de curățare pentru uz casnic-cum ar fi detergenți de spălat vase, produse de curățat podele și suprafețe și produse de curățat vase de toaletă.
În conformitate cu prevederile relevante ale standardului QB/T 2850-2007, *Detergenți antibacterieni și bacteriostatici*, produsele denumite „detergenți antibacterieni și bacteriostatici” din această industrie sunt formulate folosind agenți tensioactivi în combinație cu bactericide sau bacteriostate specifici; acestea sunt produse de curățare chimice cu utilizare zilnică-care posedă atât proprietăți antibacteriene/bacteriostatice, cât și funcții de curățare/înlăturare-petele. Formularea unor astfel de detergenți de igienizare și dezinfecție prezintă câteva provocări tehnice: În primul rând, selectarea bactericidelor adecvate; în al doilea rând, evaluarea compatibilității și performanței sinergice a bactericidelor selectate atunci când sunt combinate cu alte componente de detergent; și în al treilea rând, determinarea metodei optime pentru încorporarea bactericidelor în formulare. Această lucrare se concentrează pe aceste trei aspecte, revizuind sistematic ingredientele responsabile pentru furnizarea de efecte sterilizante și bacteriostatice în detergenții de uz casnic - examinând în mod specific caracteristicile de compatibilitate și metodele de încorporare ale acestora.
1. Tipuri de bactericide în detergenții de uz casnic
Pe baza originii lor, bactericidele pot fi clasificate pe scară largă în bactericide sintetice și bactericide naturale. Pe baza compoziției lor chimice, acestea pot fi clasificate în săruri cuaternare de amoniu, compuși pe bază de-halogen-, oxigen-, aldehidă-, fenol-, compuși pe bază de-guanidină, extracte tradiționale din plante și alte tipuri. În contextul utilizării zilnice-detergenților chimici, microorganismele țintă principale pentru aceste bactericide sunt *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) și *Candida albicans*. Bactericidele utilizate în detergenții de uz casnic trebuie să îndeplinească următoarele criterii: ① Siguranță ridicată-non-toxice pentru oameni și cu conținut scăzut de iritație; ② Eficiență ridicată-eficientă chiar și atunci când este adăugată în cantități mici; ③ Compatibilitate bună cu agenții tensioactivi și alți auxiliari de detergent; ④ Solubilitate și dispersibilitate bune-fără a compromite performanța fundamentală sau parfumul produsului.
Agenți pe{0}}halogen
Bactericidele pe bază de halogen-includ agenții care conțin-clor, brom-și iod-. Deoarece elementele cu halogen posedă în mod inerent proprietăți oxidante puternice, compușii care conțin aceste elemente prezintă de obicei capacități bactericide și de albire puternice.
① Bactericide care-conțin clor
Bactericidele care conțin clor-au putere bactericidă puternică, capabile să elimine diferite microorganisme-inclusiv sporii bacterieni. În plus, oferă avantaje precum disponibilitate largă și costuri reduse; cu toate acestea, iritația lor puternică și sensibilitatea la pH le limitează domeniul de aplicare. Bactericidele obișnuite care conțin clor-utilizate în detergenții de uz casnic includ în principal hipocloritul de sodiu și dicloroizocianuratul de sodiu. Hipocloritul de sodiu produs industrial conține de obicei un conținut de clor activ de aproximativ 10% până la 20%; acționează ca un agent oxidant puternic cu efecte bactericide și de albire puternice, deși este coroziv pentru metale și predispus la descompunere. În ceea ce privește compatibilitatea, hipocloritul de sodiu poate deteriora anumiți coloranți și reacționează negativ cu parfumurile, enzimele și agenții de albire fluorescenți; în consecință, este adesea utilizat independent în soluții dezinfectante și produse de înălbire. Dicloroizocianuratul de sodiu-cunoscut și ca diclor-este un bactericid cu spectru-larg; în timp ce forma sa de pulbere uscată este stabilă în timpul depozitării, soluția sa apoasă prezintă o stabilitate slabă. Dicloroizocianuratul de sodiu nu prezintă toxicitate cumulativă sau efecte mutagenice, oferă un profil ridicat de siguranță și, prin urmare, este potrivit pentru utilizarea în detergenții de uz casnic. În ceea ce privește compatibilitatea, substanțe precum dietanolamidele acizilor grași, alchilfenol polioxietilenteteri, boraxul și soda carbonică exercită un efect de descompunere asupra dicloroizocianuratului de sodiu; dimpotrivă, substanțe cum ar fi alchilbenzensulfonatul de sodiu, sulfatul de eter al alcoolului gras de sodiu, eteri polioxietilen al alcoolului gras, sulfatul de sodiu și clorura de sodiu sporesc stabilitatea dicloroizocianuratului de sodiu.
② Bactericide pe bază de-brom
Varietățile obișnuite de bactericide pe bază de-brom includ în principal bromoclorodimetilhidantoina și dibromodimetilhidantoina; acești agenți sunt ecologici după utilizare. În comparație cu bactericidele pe bază de-clor, agenții pe bază de-brom prezintă o eficacitate superioară în distrugerea microbilor în medii alcaline și se degradează mai rapid. Cu toate acestea, datorită costului lor mai mare, bactericidele pe bază de brom-sînt utilizate în principal pentru dezinfecție în spitale și zone afectate-de epidemii, în timp ce aplicarea lor în detergenții de uz casnic rămâne relativ limitată.
③ Bactericide-pe bază de iod
Bactericidele-pe bază de iod-cum ar fi iodul elementar și iodoforii-sînt utilizate pe scară largă în domeniile medicinei și sănătății publice; în ultimii ani și-au găsit aplicație și în industria detergenților. Iodul elementar posedă o permeabilitate excelentă, permițându-i să pătrundă rapid în pereții celulari și să inducă denaturarea și inactivarea proteinelor. Studiile au demonstrat că prin formularea unui amestec de 0,5% iod cu doisprezece agenți tensioactivi diferiți-inclusiv alcool gras polioxietilen eter sulfat de sodiu (AES)-detergentul antimicrobian pe bază de iod- rezultat atinge niveluri foarte satisfăcătoare atât de detergenție, cât și de eficacitate bactericidă.
Peroxizii
După dizolvarea în apă, bactericidele pe bază de-peroxid se disociază pentru a genera radicali liberi cu potențial redox ridicat. Acești radicali perturbă ulterior barierele de permeabilitate ale microorganismelor-sau le atacă proteinele, ADN-ul și alte componente celulare-ducând în cele din urmă la moartea microbiană.
① Peroxizi lichizi
Peroxizii lichizi primari utilizați în acest context sunt peroxidul de hidrogen și acidul peracetic. Aceste substanțe sunt foarte corozive în natură și exercită un efect de albire asupra țesăturilor. În prezent, peroxidul de hidrogen este utilizat în principal în formulările de înălbitori siguri pentru culoare-. În timp ce unele cercetări au explorat aplicarea sa în detergenții de spălat vase, încorporarea sa în astfel de formulări prezintă numeroase provocări de compatibilitate, deoarece descompunerea sa poate fi declanșată de factori precum metalele grele, mediile alcaline și expunerea la lumină.
② Peroxizi solizi
Peroxizii solizi-în special perboratul de sodiu și percarbonatul de sodiu-sunt folosiți în mod predominant în formulările de detergent sub formă de pudră. În special, atât perboratul de sodiu, cât și percarbonatul de sodiu necesită temperaturi ridicate pentru a elibera oxigen; în consecință, nu își exercită eficacitatea bactericidă până când temperatura nu depășește 40 de grade. Mai mult, stabilitatea compușilor cum ar fi percarbonatul de sodiu este relativ slabă. Pe baza acestor caracteristici, această clasă de biocide este utilizată în principal în formulări pentru curățarea cuvei pentru mașini de spălat, dispozitive de deschidere a scurgerilor și produse similare.
③ Dioxid de clor stabilizat
Dioxidul de clor este clasificat de Organizația Mondială a Sănătății ca fiind un biocid de clasa A1 foarte eficient și sigur. La temperatura camerei, există ca un gaz verde-gălbui, caracterizat printr-o reactivitate chimică ridicată, iar eficacitatea sa de dezinfecție este de cinci ori mai mare decât cea a clorului elementar.
Derivați de guanidină
Biocidele pe bază de-guanidină sunt clasificate în general în biguanide și monoguanide. Categoria biguanidelor include clorhexidina și derivații săi, săruri de polihexametilen biguanidă și poliaminopropil biguanidă, printre altele. Categoria monoguanidelor constă în principal din polihexametilen monoguanidă, disponibilă în diferite forme de sare, cum ar fi clorhidrat, stearat și propionat. Studiile au indicat că forma de clorhidrat prezintă o eficacitate bactericidă mai puternică în comparație cu alte forme de sare.
Clorhexidina (cunoscută și sub numele de Hibitane) este disponibilă predominant în două forme: acetat și gluconat. Posedă proprietăți bacteriostatice cu spectru larg-; la concentrații mari, demonstrează atât efecte bactericide, cât și bacteriostatice, în timp ce la concentrații mici, acțiunea sa este în primul rând bacteriostatică. Cu toate acestea, clorhexidina este ineficientă împotriva sporilor bacterieni și a ciupercilor. În domeniul produselor chimice de zi cu zi, este utilizat în mod obișnuit ca conservant în dezinfectanții pentru mâini, paste de dinți și produse de îngrijire a pielii.
Clorhidratul de polihexametilen guanidină este clasificat ca o substanță cu-toxicitate scăzută; nu este-coroziv pentru metale și nu exercită un efect de albire asupra țesăturilor. Această clasă de biocide prezintă o excelentă solubilitate în apă și stabilitate termică; produc spumă minimă, sunt ușor de clătit și sunt insensibile la fluctuațiile pH-ului. În comparație cu biocidele pe bază de clor-sau peroxid-, biocidele cu polihexametilen guanidină (PHMG) au o toxicitate și iritație mai scăzute, ceea ce le face mai sigure pentru utilizare; în consecință, sunt încorporați pe scară largă în detergenții de uz casnic. Studiile au demonstrat că aplicarea biocidelor PHMG pentru un timp de contact de doar 5 până la 10 minute este suficientă pentru a reduce numărul total de bacterii și nivelurile de coliformi de pe suprafețele de masă la niveluri conforme cu standardele naționale relevante de igienă. Producătorii importanți de detergenți au lansat ulterior o gamă diversă de produse de curățare pentru uz casnic cu PHMG ca ingredient activ biocid. În ceea ce privește compatibilitatea, deoarece biocidele pe bază de guanidină{11}}sînt agenți cationici, utilizarea lor trebuie evitată împreună cu săpunuri, agenți tensioactivi anionici și substanțe similare; în plus, anumiți agenți tensioactivi ne-ionici își pot compromite și eficacitatea biocidă. În plus, PHMG utilizat ca ingredient de sine stătător într-o formulare este clasificat ca un biocid cu eficiență scăzută-; prin urmare, în aplicațiile care necesită efecte de dezinfecție de mare-intensitate sau prelungite, ar trebui să fie utilizat sinergic cu alți agenți biocizi.
Săruri cuaternare de amoniu
Sărurile cuaternare de amoniu sunt o clasă de surfactanți cationici. Dintre acestea, sărurile de amoniu cuaternar pe bază de alchil--clasificate în mod specific în variante cu catenă simplă-și catenă dublă{--sunt cele mai utilizate ca biocide. Până în prezent, această clasă a evoluat prin șapte generații de produse. Prima și a doua generație sunt caracterizate prin clorură de benzalconiu și bromură de benzalconiu, în timp ce a șaptea generație constă din amestecuri cuprinzând săruri polimerice de amoniu cuaternar combinate cu clorură de alchil dimetil benzil amoniu și clorură de alchil dimetil etil benzii amoniu. Deși sărurile de amoniu cuaternar sunt ineficiente împotriva ciupercilor, *Mycobacterium tuberculosis* și sporilor bacterieni, ele posedă proprietăți bacteriostatice puternice, capabile să inhibe creșterea și reproducerea bacteriilor chiar și la concentrații extrem de scăzute.
În ceea ce privește compatibilitatea, toate biocidele cuaternare de amoniu funcționează ca agenți tensioactivi cationici. În timp ce sărurile cuaternare de amoniu cuaternare cu lanț dublu demonstrează un anumit grad de rezistență la efectele adverse ale agenților tensioactivi anionici și ale apei dure, co-formularea sau utilizarea simultană a acestora cu agenți tensioactivi anionici ar trebui totuși evitată. Mai mult, substanţe precum iodul, iodura de potasiu, acidul salicilic şi peroxizii prezintă efecte antagoniste atunci când sunt combinate cu dezinfectanţi cu amoniu cuaternar; prin urmare, amestecul acestor substanțe trebuie evitat în timpul aplicării. În ultimii ani, utilizarea dezinfectanților cu amoniu cuaternar în detergenții de uz casnic a devenit din ce în ce mai răspândită.
Alți dezinfectanți sintetici
Dezinfectanții sintetici cuprind, de asemenea, categorii precum aldehidele și fenolii. Printre dezinfectanții pe bază de-aldehide, formaldehida este foarte iritantă, acționează lent și prezintă potențiale riscuri cancerigene. În ceea ce privește dezinfectanții pe bază de fenol-, pericolele potențiale asociate agenților utilizați în mod obișnuit-cum ar fi triclosanul și triclocarbanul-sunt expuse continuu; având în vedere aceste preocupări legate de siguranță, includerea lor în formulările de produse necesită o atenție atentă și prudentă.
Dezinfectanti naturali
Pe baza originii lor, dezinfectanții naturali pot fi clasificați pe larg în categorii-derivate de plante, -derivate de animale și derivate-de microorganisme. Datorită toxicității lor scăzute și iritației minime, dezinfectanții naturali tind să fie mai ușor acceptați de consumatori, ceea ce duce la o creștere continuă a interesului de cercetare în acest domeniu. Eforturile actuale de cercetare se concentrează în principal pe dezinfectanții-derivați de plante, deși un număr limitat de studii au explorat, de asemenea, încorporarea dezinfectanților derivați de animale- sau de microorganisme-în formulările de detergent de uz casnic.
① Dezinfectanți -derivați de plante
Dezinfectanții-derivați de plante sunt definiți ca preparate antimicrobiene produse prin extragerea componentelor-care posedă activitate bactericidă sau bacteriostatică-din diferite părți ale plantelor, cum ar fi rădăcini, tulpini, frunze și flori, pentru utilizare împotriva microorganismelor patogene. Principalii constituenți activi găsiți în dezinfectanții -derivați de plante includ alcaloizi, flavonoizi, steroizi, terpene, taninuri, uleiuri esențiale, terpenoide, saponine, cumarine, lignani, stilbene, polizaharide, fenoli, chinone, esteri și acizi organici. Când se încorporează dezinfectanți derivați de plante-în formulările de detergent, apar două provocări principale: în primul rând, determinarea dozei optime; și în al doilea rând, gestionarea culorii rezultată a sistemului de detergent. Deși dezinfectanții derivati din plante au în general o potență antimicrobiană limitată și implică costuri de producție mai mari, profilul lor scăzut de iritație a dus la aplicarea lor din ce în ce mai răspândită în produsele detergente de uz casnic.
② Biocide -de origine animală
Substanțele extrase din animale-cum ar fi lizozima, peptidele antimicrobiene și proteinele antimicrobiene-toate au grade diferite de eficacitate antimicrobiană. În prezent, chitosanul este cel mai utilizat agent de origine animală-în sectorul detergenților; cu toate acestea, aplicarea sa în detergenți este în mod semnificativ limitată de solubilitatea sa slabă în apă și majoritatea solvenților organici, precum și de potența sa antimicrobiană inerent ușoară. Pentru a aborda aceste limitări, eforturile de cercetare s-au concentrat pe îmbunătățirea capacităților antimicrobiene ale chitosanului prin modificarea chimică pentru a dezvolta o serie de derivați de chitosan sau prin încorporarea unor factori antimicrobieni foarte puternici în matricea chitosanului.
③ Biocide derivate-de microbi
Biocidele derivate-de microbi pot fi clasificate în general în două tipuri: primul implică aplicarea directă a microorganismelor-cum ar fi bacteriofagi, viruși, bacterii și ciuperci-pentru a obține efecte antimicrobiene; al doilea utilizează produsele secundare metabolice ale microorganismelor în scopuri antimicrobiene. Până în prezent, cercetările privind aplicarea acestei clase specifice de biocide în formulările de detergenți rămân relativ limitate.
Selectarea și încorporarea biocidelor în detergenții de uz casnic
Proiectarea formulării detergenților antimicrobieni necesită o luare în considerare atentă a caracteristicilor specifice ale suprafețelor sau obiectelor care sunt curățate. Aceasta presupune selectarea biocidelor și agenților tensioactivi adecvați, precum și evaluarea compatibilității sinergice a diferitelor componente din amestec. Luând ca exemplu agenți de curățare a podelei și a mobilierului: biocidele pe bază de clor-sunt în general evitate, deoarece provoacă decolorarea lemnului; sărurile de amoniu cuaternar cationic sunt relativ blânde și posedă toxicitate scăzută, deși eficacitatea lor antimicrobiană este comparativ mai slabă; polihexametilenbiguanida (PHMB), dimpotrivă, este eficientă împotriva bacteriilor Gram-pozitive și Gram-negative. În plus, este ne-toxic, non-iritant și eficient împotriva ciupercilor și mucegaiurilor-cum ar fi *Candida albicans*. Datorită structurii sale moleculare polimerice, PHMB se absoarbe pe podea și suprafețele mobilei după utilizare repetată, oferind astfel un efect antimicrobian susținut. Pe baza acestor considerații cuprinzătoare, formula selectată folosește un sistem biocid amestecat care cuprinde 20% sare de amoniu cuaternară de polihexametilen biguanid, 45% clorură de dodecil dimetil benzil amoniu și o sare de dialchil amoniu cuaternar pentru utilizare în produse de curățare a podelelor și a mobilierului. Având în vedere selecția biocidelor cationice, trebuie acordată o atenție deosebită la alegerea surfactanților care urmează a fi amestecați cu aceștia pentru a asigura compatibilitatea și performanța optimă. În cele din urmă, formula utilizează eteri polioxietilenici de alcool gras, dodecil dimetil betaină, eteri polioxietilenici de alcool gras cu catenă ramificată, alchil glucozide și oxizi de amină ca componente primare a tensioactivilor. Mai exact, eterii polioxietilenici de alcool gras reduc semnificativ tensiunea superficială, facilitând astfel migrarea biocidelor pe suprafețele celulelor bacteriene și pătrunderea ulterioară a acestora în interiorul celulei, sporind astfel eficacitatea bactericidă a acestora. Dodecil dimetil betaină și oxizii de amină posedă proprietăți bactericide inerente și prezintă un efect sinergic în ceea ce privește detergenția. Alchil-glucozidele sunt de natură blândă și posedă capacități excelente de răspândire, reducând în mod eficient senzația de lipicioasă lăsată pe suprafețele podelelor și mobilierului.
În ceea ce privește metoda de încorporare a biocidelor, majoritatea biocidelor sunt adăugate direct la formulările de detergent ca materii prime în timpul procesului de amestecare. Deși această abordare este simplă și ușor de executat, oferă beneficii antimicrobiene sau bacteriostatice obiectului curățat numai în timpul ciclului propriu-zis de spălare; oferă păstrarea limitată a acestor beneficii odată ce procesul de curățare este finalizat. Această limitare este deosebit de pronunțată la produse precum detergenții de rufe, care necesită o clătire extinsă cu cantități mari de apă în timpul etapelor finale ale ciclului de spălare, făcând și mai dificilă menținerea susținută a beneficiilor antimicrobiene sau bacteriostatice. În consecință, unele eforturi de cercetare s-au concentrat pe dezvoltarea unor metode alternative de încorporare-cum ar fi utilizarea microîncapsulării-pentru a obține proprietăți de eliberare susținută-pentru acești agenți benefici.
