抗菌剂的分类及应用

发布时间:2021-09-21 05:17:48


  抗菌剂的分类及应用 王小娟 【摘 要】摘 要 综述了抗菌剂的概念、分类及应用,分析了不同类别抗菌整理 剂的抗菌机理及特点,重点分析了抗菌剂在纺织品、塑料上的应用。 【期刊名称】染整技术 【年(卷),期】2018(040)007 【总页数】5 【关键词】关键词 抗菌剂;纺织品;应用 文献标识号:A 投稿日期:2017-03-24 微生物在自然界中的分布极其广泛,为生产、生活带来了很多益处;但也造成 不少危害。由细菌、霉菌和酵母菌等导致的微生物危害,如动植物的病变;另 外,饲料、木材、纸张、纺织品、皮革、化妆品、涂料以及某些塑料等营养源 在环境条件适宜的情况下会令微生物迅速生长和繁殖,从而破坏材料的物质结 构,使其劣化、腐蚀、破坏和变质,致使造成了巨大的经济损失。因此,抗菌 一直是全人类共同关注的课题[1]。 抗菌的方法可以分为物理法、化学法和生物法三类。物理方法主要通过改变温 度、压力、水分含量(干燥),或使用滤菌器、电磁波、电子射线等物理手段杀 菌。化学方法则通过调节 pH、利用化学药剂等手段灭菌。生物方法包括控制 营养源、改变材料抗微生物性能及应用抗微生物的生物体,如乳酸菌等。其中, 使用抗菌防腐剂防止微生物生长是迄今采用最广泛的方法。从古埃及、古巴比 仑、古代中国到 21 世纪的美国,从战国时代的“流赭以涂牛马之病,熏草佩 之可以己疠”到 1996 年日本在全国范围掀起的“抗菌潮”,这些都表明抗菌 剂已引起人们的高度重视并被应用于各个领域,以消灭病菌和抑制菌体的滋生 [2]。 1 抗菌剂的概念 自然界存在的微生物至少在 10 万种以上,常见的微生物主要是病毒、细菌、 真菌等。根据杀灭微生物种类的不同,抗菌剂通常可分为杀(抗)病毒剂、抗 (细)菌剂、杀真菌剂、防霉剂、杀粘液菌剂、杀孢子剂、杀念珠菌剂、灭藻 剂等,若按照抗微生物作用程度和方式的不同,则可分为杀菌剂、抑菌剂和治 疗剂。可以直接导致微生物死亡的杀菌剂又称铲除剂、杀灭剂。抑菌剂又称防 御剂、保存剂,其主要作用是保护物体不受微生物等外界条件的损害,抑制微 生物的生长、繁殖,包括防腐剂、防霉剂、保鲜剂等。治疗剂是指用于治疗人、 畜、禽类等因微生物感染产生异常病症的医用抗生素、抗菌消炎药以及农药。 但杀菌或抑菌常常不易严格区分,一般可统称为抗菌剂。抗菌剂按化学结构分 类又可以分为有机类、无机类和自然生物类[3]。对于抗菌剂的概念如果作进一 步的明确,则可以得到以下结果:杀菌剂指可有效杀死微生物的化学物质;抑 菌剂指能够抑制微生物的生长繁殖或孢子萌发而对病毒作用小的物质;抗菌剂 指能够有效抑制微生物生长繁殖或可杀死病菌的物质,包括杀菌剂和抑菌剂; 防腐剂主要是指可以防止、减缓有机质(包括蛋白质、糖类、脂类等)腐败变 质的物质;防霉剂指防止物体长霉变质的物质;消毒剂指杀灭繁殖状态的微生 物,或对芽孢、病毒有杀灭、抑制作用的物质,主要用于人体皮肤、粘膜腔道、 医疗器械、病室、环境等;保鲜剂指用于防止水果、蔬菜、鱼肉、食品、花卉 等鲜活物因外界条件(微生物、O2 等)而腐败变质的化学物质。 2 抗菌剂的分类 抗菌剂主要分为天然抗菌剂、无机抗菌剂及有机抗菌剂三大类。 2.1 天然抗菌剂 天然有机抗菌剂是人类使用最早的抗菌剂,是从某些动植物体内提取的具有抗 菌活性的有机物质,使用安全,无毒副作用;主要有壳聚糖、鱼精蛋白、桂皮 油、罗汉柏油和大蒜素等。其中,壳聚糖主要是从虾、蟹的壳中提取,分子内 含有活性基团,可对多种细菌表现出良好的抑制作用,是目前广泛研究、使用 的天然抗菌剂。 壳聚糖的抗菌机制是由两步反应完成的。首先,在酸性条件下,活性基团与微 生物细胞壁中所含的阴离子结合,使微生物自由活动受阻;然后,壳聚糖进一 步低分子化,通过微生物细胞壁进入细胞内,使遗传因子转变过程受阻,导致 微生物无法繁殖,从而达到抗菌作用[4]。 大蒜提取液中所含的巯基化合物可与亚硝酸盐生成硫代亚硝酸酯类化合物,从 而抵消亚硝酸盐的毒性。大蒜水溶液对几十种常见的、污染食品的真菌(霉菌 和酵母菌)的抗真菌作用强度相当于化学防腐剂苯甲酸和山梨酸,是目前抗菌 作用最强的一种。这为提高食品质量、延长食品保质期找到了一条途径。 2.2 无机抗菌剂 无机抗菌剂按照抗菌机理分为金属型无机抗菌剂和光催化型无机抗菌剂,这类 试剂具有安全、稳定性好等优点,较适用于塑料、建材、纤维等制品;其不足 之处是价格较高、抗菌迟效性及对霉菌无效。 金属类抗菌剂主要是将银、铜、锌等金属或金属离子负载于无机载体(如沸石、 硅胶等多孔材料)表面上;其抗菌机理是金属离子接触微生物,破坏微生物蛋 白质结构,导致微生物产生功能障碍或死亡 [5]。当微量金属离子接触到微生物 的细胞膜时,因细胞膜带负电荷,与金属离子发生库仑吸引,使两者牢固结合, 即微动力效应,导致金属离子穿透细胞膜,进入微生物体内,与微生物体内蛋 白质上的巯基发生反应,反应式如下: 此反应会使蛋白质凝固,破坏微生物合成酶的活性,并可能干扰微生物 DNA 的合成,导致微生物丧失分裂增殖能力而死亡。金属类抗菌剂,尤其是含银的 抗菌剂,具有良好的抗菌性。 光催化型无机抗菌剂是一类能被光子激活的半导体氧化物,包括 TiO2、ZnO、 ZrO2 等。光催化型抗菌剂大都属于宽禁带的 n 型半导体氧化物。半导体的能 带结构通常是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成。价带和导 带之间存在禁带,当以能量大于或等于半导体带隙能的光波辐射此半导体时, 处于价带的电子会被激发到导带上,价带生成空穴,从而在半导体表面产生具 有高活性的空穴电子对。光催化抗菌剂的作用机制是加入抗菌剂后,材料表面 分布着微量的金属元素,起到催化活性中心的作用,活性中心吸收环境的能量, 激活吸附在材料表面的空气或水中的氧气,产生羟自由基(·OH)和活性氧中 心(O2-),其具有很强的氧化还原能力,能够破坏细菌细胞的增殖能力,抑制 或杀灭细菌,产生抗菌性能。以上机理可简单表示为: 2.3 有机