Trenutno, usred promjenjivih uvjeta okoliša i pojave raznih javnozdravstvenih kriza, potrošači stavljaju veći naglasak na higijenu i zdravlje domaćinstva. Istovremeno, funkcionalizacija se pojavila kao ključni razvojni trend u sektoru deterdženata za domaćinstvo; potrošači više nisu zadovoljni deterdžentima koji samo nude standardne mogućnosti čišćenja, već traže i dodatne atribute kao što su sterilizacija i miris. Nadalje, široka primjena potpuno automatskih mašina za pranje rublja dovela je do toga da potrošači sve više preferiraju pranje različitih vrsta odjeće u kombiniranom punjenju. Ovi faktori su doveli do brzog porasta potražnje potrošača za proizvodima za kućne deterdžente sa svojstvima dezinfekcije i dezinfekcije.
Posljednjih godina, raznovrsnost proizvoda za dezinfekciju i dezinfekciju također se značajno proširila, evoluirajući od jednonamjenskih dezinficijensa u više-funkcionalne složene proizvode koji kombinuju i sposobnost čišćenja i sterilizacije. Štoviše, opseg primjene se proširio samo od tekstila kako bi obuhvatio široku lepezu proizvoda za čišćenje u domaćinstvu-kao što su deterdženti za pranje posuđa, sredstva za čišćenje podova i površina i sredstva za čišćenje WC školjke.
U skladu sa relevantnim odredbama standarda QB/T 2850-2007, *Antibakterijski i bakteriostatski deterdženti*, proizvodi koji se nazivaju "antibakterijski i bakteriostatski deterdženti" u ovoj industriji su formulisani korišćenjem surfaktanata u kombinaciji sa specifičnim baktericidima ili bakteriostaticima; ovo su proizvodi za svakodnevno-hemijsko čišćenje koji posjeduju i antibakterijska/bakteriostatska svojstva i funkcije čišćenja/uklanjanja mrlja-. Formulacija takvih deterdženata za dezinfekciju i dezinfekciju predstavlja nekoliko tehničkih izazova: Prvo, odabir odgovarajućih baktericida; drugo, ocjenjivanje kompatibilnosti i sinergijskog učinka odabranih baktericida u kombinaciji s drugim komponentama deterdženta; i treće, određivanje optimalne metode za ugradnju baktericida u formulaciju. Ovaj rad se fokusira na ova tri aspekta, sistematski razmatrajući sastojke odgovorne za obezbeđivanje sterilizacionih i bakteriostatskih efekata u deterdžentima za domaćinstvo – posebno ispitujući njihove karakteristike kompatibilnosti i metode ugradnje.
1. Vrste baktericida u kućnim deterdžentima
Baktericidi se prema svom porijeklu mogu široko klasificirati na sintetičke baktericide i prirodne baktericide. Na osnovu njihovog hemijskog sastava, mogu se kategorizirati na halogen-bazirane, na bazi kiseonika-, na bazi aldehida-, na bazi fenola-, kvaternarne amonijumove soli, jedinjenja na bazi gvanidina{5}}, tradicionalne biljne ekstrakte i druge vrste. U kontekstu svakodnevne-upotrebe hemijskih deterdženata, primarni ciljni mikroorganizmi za ove baktericide su *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) i *Candida albicans*. Baktericidi koji se koriste u deterdžentima za domaćinstvo trebaju ispunjavati sljedeće kriterije: ① Visoka sigurnost-netoksični-za ljude i niska iritacija; ② Visoka efikasnost-efikasna čak i kada se dodaje u malim količinama; ③ Dobra kompatibilnost sa surfaktantima i drugim pomoćnim deterdžentima; ④ Dobra rastvorljivost i disperzibilnost-bez ugrožavanja osnovnih performansi ili mirisa proizvoda.
Agenti na bazi halogena{0}}a
Baktericidi na bazi halogena-uključuju agense koji sadrže hlor-, koji sadrže brom-i jod{3}}. Budući da halogeni elementi inherentno posjeduju jaka oksidirajuća svojstva, spojevi koji sadrže ove elemente obično pokazuju snažne baktericidne i izbjeljujuće sposobnosti.
① Baktericidi{0}}koji sadrže hlor
Baktericidi koji sadrže hlor- posjeduju jaku baktericidnu moć, sposobnu eliminirati različite mikroorganizme-uključujući bakterijske spore. Nadalje, oni nude prednosti kao što su široka dostupnost i niska cijena; međutim, njihova jaka iritacija i osjetljivost na pH ograničavaju njihov opseg primjene. Uobičajeni baktericidi koji sadrže hlor- koji se koriste u kućnim deterdžentima prvenstveno uključuju natrijum hipohlorit i natrijum dihloroizocijanurat. Industrijski proizvedeni natrijum hipohlorit obično sadrži sadržaj aktivnog hlora od približno 10% do 20%; djeluje kao jak oksidacijski agens sa snažnim baktericidnim i izbjeljujućim efektima, iako je korozivan za metale i sklon razgradnji. U pogledu kompatibilnosti, natrijum hipohlorit može oštetiti određene boje i negativno reaguje sa mirisima, enzimima i fluorescentnim izbeljivačima; shodno tome, često se koristi samostalno u dezinfekcijskim otopinama i proizvodima za izbjeljivanje. Natrijum dihloroizocijanurat-također poznat kao dihlor{11}}je baktericid -širokog spektra; dok je njegov suvi praškasti oblik stabilan tokom skladištenja, njegov vodeni rastvor pokazuje slabu stabilnost. Natrijum dihloroizocijanurat ne predstavlja kumulativnu toksičnost ili mutagene efekte, nudi visok bezbednosni profil i stoga je pogodan za upotrebu u deterdžentima za domaćinstvo. U pogledu kompatibilnosti, supstance kao što su dietanolamidi masnih kiselina, alkilfenol polioksietilen eteri, boraks i soda pepeo imaju efekat razgradnje na natrijum dikloroizocijanurat; obrnuto, supstance kao što su natrijum alkilbenzensulfonat, eter sulfat natrijum masnog alkohola, polioksietilen eteri masnog alkohola, natrijum sulfat i natrijum hlorid poboljšavaju stabilnost natrijum dihloroizocijanurata.
② Baktericidi na{0}} bazi broma
Uobičajene vrste baktericida na bazi broma{0}} prvenstveno uključuju bromohlorodimetilhidantoin i dibromodimetilhidantoin; ovi agensi su ekološki prihvatljivi nakon upotrebe. U poređenju sa baktericidima na bazi hlora-agensi na bazi broma{3}} pokazuju superiornu efikasnost ubijanja mikroba u alkalnim sredinama i brže se razgrađuju. Međutim, zbog svoje veće cijene, baktericidi na bazi broma- se uglavnom koriste za dezinfekciju u bolnicama i epidemijama{6}}zahvaćenim područjima, dok je njihova primjena u deterdžentima za domaćinstvo i dalje relativno ograničena.
③ Baktericidi na bazi joda{0}}
Baktericidi na bazi joda-kao što su elementarni jod i jodofori-su široko korišteni u oblastima medicine i javnog zdravlja; poslednjih godina su takođe našli primenu u industriji deterdženata. Elementarni jod ima odličnu propusnost, što mu omogućava da brzo prodre u ćelijske zidove i izazove denaturaciju i inaktivaciju proteina. Studije su pokazale da formulisanjem mješavine od 0,5% joda sa dvanaest različitih površinski aktivnih tvari-uključujući natrijum masni alkohol polioksietilen eter sulfat (AES)-rezultirajući antimikrobni deterdžent na bazi joda-postiže vrlo zadovoljavajuće nivoe detekcije i baktericidnosti.
Peroksidi
Nakon rastvaranja u vodi, baktericidi na bazi peroksida- disociraju i stvaraju slobodne radikale s visokim redoks potencijalom. Ovi radikali naknadno narušavaju barijere propusnosti mikroorganizama-ili napadaju njihove proteine, DNK i druge ćelijske komponente-što na kraju dovodi do mikrobne smrti.
① Tečni peroksidi
Primarni tekući peroksidi koji se koriste u ovom kontekstu su vodikov peroksid i peroctena kiselina. Ove supstance su veoma korozivne prirode i imaju efekat izbeljivanja na tkaninama. Trenutno se vodonik peroksid prvenstveno koristi u formulacijama-bezbjednika sigurnih u boju. Dok su neka istraživanja istraživala njegovu primjenu u deterdžentima za pranje posuđa, njegovo ugrađivanje u takve formulacije predstavlja brojne izazove kompatibilnosti, jer njegovu razgradnju mogu potaknuti faktori kao što su teški metali, alkalna okruženja i izlaganje svjetlu.
② Čvrsti peroksidi
Čvrsti peroksidi-posebno natrijum perborat i natrijum perkarbonat- se uglavnom koriste u formulacijama deterdženta u prahu. Značajno je da i natrijum perborat i natrijum perkarbonat zahtevaju povišene temperature za oslobađanje kiseonika; shodno tome, ne ispoljavaju svoju baktericidnu efikasnost sve dok temperatura ne pređe 40 stepeni. Nadalje, stabilnost spojeva kao što je natrijum perkarbonat je relativno loša. Na osnovu ovih karakteristika, ova klasa biocida prvenstveno se koristi u formulacijama za čišćenje kade u mašinama za pranje veša, otvarače odvoda i slične proizvode.
③ Stabilizirani hlor dioksid
Svjetska zdravstvena organizacija klasifikuje hlor dioksid kao visoko efikasan i siguran biocid klase A1. Na sobnoj temperaturi postoji kao žućkasto-zeleni gas koji karakteriše visoka hemijska reaktivnost, a njegova dezinfekciona efikasnost je pet puta veća od elementarnog hlora.
Derivati gvanidina
Biocidi na bazi gvanidina- široko su kategorizirani u bigvanide i monogvanide. Kategorija bigvanida uključuje hlorheksidin i njegove derivate, poliheksametilen bigvanidne soli i poliaminopropil bigvanid, između ostalih. Kategorija monogvanida sastoji se prvenstveno od poliheksametilen monogvanida, dostupnog u različitim oblicima soli kao što su hidrohlorid, stearat i propionat. Studije su pokazale da hidrohloridni oblik pokazuje jaču baktericidnu efikasnost u poređenju sa drugim oblicima soli.
Klorheksidin (također poznat kao Hibitan) je uglavnom dostupan u dva oblika: acetat i glukonat. Posjeduje -bakteriostatska svojstva širokog spektra; u visokim koncentracijama pokazuje i baktericidno i bakteriostatsko djelovanje, dok je u niskim koncentracijama njegovo djelovanje prvenstveno bakteriostatsko. Međutim, klorheksidin je neučinkovit protiv bakterijskih spora i gljivica. U oblasti svakodnevnih hemijskih proizvoda, obično se koristi kao konzervans u sredstvima za dezinfekciju ruku, pastama za zube i proizvodima za njegu kože.
Poliheksametilen gvanidin hidrohlorid je klasifikovan kao supstanca niske -toksičnosti; nije-korozivan za metale i nema efekt izbjeljivanja na tkaninama. Ova klasa biocida pokazuje odličnu topljivost u vodi i termičku stabilnost; proizvode minimalnu pjenu, lako se ispiru i neosjetljivi su na fluktuacije pH vrijednosti. U poređenju sa biocidima na bazi hlora-ili peroksida-, biocidi poliheksametilen gvanidina (PHMG) imaju nižu toksičnost i iritaciju, što ih čini sigurnijim za upotrebu; shodno tome, oni su široko uključeni u kućne deterdžente. Studije su pokazale da je primjena PHMG biocida za vrijeme kontakta od samo 5 do 10 minuta dovoljna za smanjenje ukupnog broja bakterija i koliformnih razina na površinama posuđa na razine u skladu s relevantnim nacionalnim higijenskim standardima. Glavni proizvođači deterdženata su potom lansirali raznoliku paletu proizvoda za čišćenje u domaćinstvu koji sadrže PHMG kao aktivni biocidni sastojak. Što se tiče kompatibilnosti, budući da su biocidi na bazi gvanidina{11}} kationski agensi, njihovu upotrebu treba izbjegavati u kombinaciji sa sapunima, anjonskim surfaktantima i sličnim supstancama; osim toga, određeni ne{12}}nejonski surfaktanti također mogu ugroziti njihovu biocidnu efikasnost. Dodatno, PHMG koji se koristi kao samostalni sastojak u formulaciji je klasifikovan kao biocid niske{14}}e efikasnosti; stoga, u aplikacijama koje zahtijevaju visok-intenzitet ili produžene efekte dezinfekcije, treba ga koristiti sinergijski s drugim biocidnim agensima.
Kvartarne amonijumove soli
Kvaternarne amonijeve soli su klasa kationskih surfaktanata. Među njima, kvaternarne amonijeve soli na bazi alkil-posebno kategorizirane u jednolančane-i dvolančane-varijante-su najviše korištene kao biocidi. Do danas, ova klasa je evoluirala kroz sedam generacija proizvoda. Za prvu i drugu generaciju tipični su benzalkonijum hlorid i benzalkonijum bromid, dok se sedma generacija sastoji od mešavina koje se sastoje od polimernih kvaternarnih amonijum soli kombinovanih sa alkil dimetil benzil amonijum hloridom i alkil dimetil etil benzil amonijum hloridom. Iako su kvaternarne amonijeve soli neefikasne protiv gljivica, *Mycobacterium tuberculosis* i bakterijskih spora, one posjeduju snažna bakteriostatska svojstva, sposobna da inhibiraju rast i reprodukciju bakterija čak i pri ekstremno niskim koncentracijama.
U smislu kompatibilnosti, svi kvaternarni amonijum biocidi funkcionišu kao kationski surfaktanti. Dok dvolančane kvaternarne amonijumove soli pokazuju određeni stepen otpornosti na štetne efekte anjonskih tenzida i tvrde vode, njihovu ko-formulaciju ili istovremenu upotrebu sa anjonskim surfaktantima ipak treba izbjegavati. Nadalje, supstance kao što su jod, kalijum jodid, salicilna kiselina i peroksidi pokazuju antagonističke efekte kada se kombinuju sa kvaternarnim amonijum dezinfekcionim sredstvima; stoga, mešanje ovih supstanci treba izbegavati tokom primene. Posljednjih godina sve je raširenija upotreba kvaternarnih amonijumskih dezinficijensa u deterdžentima za domaćinstvo.
Ostala sintetička dezinfekciona sredstva
Sintetička sredstva za dezinfekciju takođe obuhvataju kategorije kao što su aldehidi i fenoli. Među dezinficijensima na bazi aldehida{1}} formaldehid je jako iritantan, djeluje sporo i predstavlja potencijalne kancerogene rizike. Što se tiče dezinficijensa na bazi fenola-, potencijalne opasnosti povezane sa često korištenim agensima-kao što su triklosan i triklokarban-su kontinuirano izloženi; s obzirom na ove sigurnosne probleme, njihovo uključivanje u formulacije proizvoda zahtijeva pažljivo i razborito razmatranje.
Prirodna dezinfekciona sredstva
Na osnovu njihovog porijekla, prirodna dezinfekciona sredstva se mogu široko klasificirati u kategorije biljnog{0}}izvođača, životinjskog-izvoda i mikroorganizama{2}}. Zbog svoje niske toksičnosti i minimalne iritacije, prirodna dezinfekciona sredstva su lakše prihvaćena od strane potrošača, što dovodi do kontinuiranog porasta istraživačkog interesa u ovoj oblasti. Trenutni istraživački napori se prvenstveno fokusiraju na dezinficijense biljnog{5}}izvedena, iako je ograničen broj studija također istraživao uključivanje dezinficijensa- ili mikroorganizama-izvedenih od životinja u formulacije deterdženta za domaćinstvo.
① Dezinficijensi{0}}izvedeni iz biljaka
Dezinficijensi{0}}biljnog porijekla su definirani kao antimikrobni preparati proizvedeni ekstrakcijom komponenti-koji posjeduju baktericidno ili bakteriostatsko djelovanje-iz različitih dijelova biljaka, kao što su korijenje, stabljika, lišće i cvijeće, za upotrebu protiv patogenih mikroorganizama. Primarni aktivni sastojci koji se nalaze u dezinficijensima biljnog porijekla uključuju alkaloide, flavonoide, steroide, terpene, tanine, eterična ulja, terpenoide, saponine, kumarine, lignane, stilbene, polisaharide, fenole, kinone, kisele estre i organske estre. Kada se dezinficijensi dobijeni iz biljaka-ugrađuju u formulacije deterdženata, javljaju se dva primarna izazova: prvo, određivanje optimalne doze; i drugo, upravljanje rezultujućom bojom sistema deterdženta. Iako dezinficijensi-izvedeni iz biljaka općenito posjeduju ograničenu antimikrobnu moć i zahtijevaju veće troškove proizvodnje, njihov nizak profil iritacije doveo je do njihove sve raširene primjene u proizvodima za deterdžente za domaćinstvo.
② Biocidi{0}}životinjskog porijekla
Supstance ekstrahirane iz životinja-kao što su lizozim, antimikrobni peptidi i antimikrobni proteini-sve posjeduju različite stepene antimikrobne efikasnosti. Trenutno, hitozan je najšire korišteni agens životinjskog-izvoda u sektoru deterdženata; međutim, njegova primjena u deterdžentima je značajno ograničena njegovom slabom rastvorljivošću u vodi i većini organskih rastvarača, kao i njegovom inherentno blagom antimikrobnom potencijom. Da bi se odgovorilo na ova ograničenja, istraživački napori su se fokusirali na poboljšanje antimikrobnih sposobnosti hitozana kroz hemijsku modifikaciju kako bi se razvio niz derivata hitozana, ili ugrađivanjem visoko moćnih antimikrobnih faktora u matriks hitozana.
③ Biocidi -izvedeni od mikroba
Biocidi{0}}izvedeni od mikroba mogu se široko kategorizirati u dvije vrste: prva uključuje direktnu primjenu mikroorganizama-kao što su bakteriofagi, virusi, bakterije i gljivice-za postizanje antimikrobnih efekata; drugi koristi metaboličke nusproizvode mikroorganizama u antimikrobne svrhe. Do danas su istraživanja u vezi s primjenom ove specifične klase biocida u formulacijama deterdženata ostala relativno ograničena.
Izbor i ugradnja biocida u deterdžente za domaćinstvo
Dizajn formulacije antimikrobnih deterdženata zahtijeva pažljivo razmatranje specifičnih karakteristika površina ili predmeta koji se čiste. To podrazumijeva odabir odgovarajućih biocida i surfaktanata, kao i procjenu sinergističke kompatibilnosti različitih komponenti unutar mješavine. Uzmimo sredstva za čišćenje podova i namještaja kao primjer: biocidi na bazi hlora- se općenito izbjegavaju jer uzrokuju promjenu boje u drvetu; kationske kvaternarne amonijeve soli su relativno blage i imaju nisku toksičnost, iako je njihova antimikrobna efikasnost relativno slabija; poliheksametilen bigvanid (PHMB), obrnuto, efikasan je i protiv Gram-pozitivnih i Gram-negativnih bakterija. Štaviše, nije-toksičan, ne-iritantan i efikasan protiv gljivica i plijesni-kao što je *Candida albicans*. Zbog svoje polimerne molekularne strukture, PHMB se adsorbira na podove i površine namještaja nakon višekratne upotrebe, pružajući tako trajni antimikrobni učinak. Na osnovu ovih sveobuhvatnih razmatranja, odabrana formulacija koristi miješani biocidni sistem koji se sastoji od 20% poliheksametilen bigvanid kvaternarne amonijum soli, 45% dodecil dimetil benzil amonijum hlorida i dialkil kvaternarne amonijum soli za upotrebu u proizvodima za čišćenje podova i nameštaja. S obzirom na izbor kationskih biocida, posebna pažnja se mora posvetiti odabiru surfaktanata koji će se pomiješati s njima kako bi se osigurala kompatibilnost i optimalni učinak. Konačno, formulacija koristi polioksietilen etere masnog alkohola, dodecil dimetil betain, razgranate- polioksietilen etere masnog alkohola razgranatog lanca, alkil glukozide i amin okside kao primarne surfaktantne komponente. Konkretno, polioksietilen eteri masnog alkohola značajno smanjuju površinsku napetost, čime se olakšava migracija biocida na površine bakterijskih ćelija i njihovo naknadno prodiranje u unutrašnjost ćelije, čime se povećava njihova baktericidna efikasnost. Dodecil dimetil betain i amin oksidi posjeduju inherentna baktericidna svojstva i pokazuju sinergistički učinak u pogledu deterdženta. Alkil glukozidi su blage prirode i posjeduju izvrsnu sposobnost širenja, efikasno smanjujući osjećaj ljepljivosti ostavljen na površinama podova i namještaja.
Što se tiče metode ugradnje biocida, većina biocida se dodaje direktno u formulacije deterdženta kao sirovine tokom procesa mešanja. Iako je ovaj pristup jednostavan i lak za izvođenje, on pruža antimikrobne ili bakteriostatske prednosti očišćenom predmetu samo tokom stvarnog ciklusa pranja; nudi ograničeno zadržavanje ovih prednosti nakon što je proces čišćenja završen. Ovo ograničenje je posebno izraženo kod proizvoda kao što su deterdženti za pranje rublja, koji zahtijevaju opsežno ispiranje velikom količinom vode tokom završnih faza ciklusa pranja, što čini kontinuirano održavanje antimikrobnih ili bakteriostatskih prednosti još izazovnijim. Shodno tome, neki istraživački napori su se fokusirali na razvoj alternativnih metoda inkorporacije-kao što je korištenje mikrokapsulacije-da bi se postigla svojstva odgođenog{5}}oslobađanja ovih korisnih agenasa.
