Тренутно, усред промена услова животне средине и појаве различитих криза јавног здравља, потрошачи стављају већи нагласак на хигијену и здравље домаћинства. Истовремено, функционализација се појавила као кључни развојни тренд у сектору детерџената за домаћинство; потрошачи више нису задовољни детерџентима који само нуде стандардне могућности чишћења, већ траже и додатне атрибуте као што су стерилизација и мирис. Штавише, широко распрострањено усвајање потпуно аутоматских машина за прање веша довело је до тога да потрошачи све више преферирају прање различитих врста одеће у комбинованом пуњењу. Ови фактори су довели до брзог пораста потражње потрошача за производима за кућне детерџенте са својствима дезинфекције и дезинфекције.
Последњих година, разноврсност производа за дезинфекцију и дезинфекцију се такође значајно проширила, еволуирајући од једнонаменских дезинфекционих средстава у-вишефункционалне сложене производе који комбинују и могућности чишћења и стерилизације. Штавише, обим примене се проширио само од текстила и обухвата широк спектар производа за чишћење у домаћинству-као што су детерџенти за прање судова, средства за чишћење подова и површина и средства за чишћење тоалет шоље.
У складу са релевантним одредбама стандарда КБ/Т 2850-2007, *Антибактеријски и бактериостатски детерџенти*, производи који се називају „антибактеријски и бактериостатски детерџенти“ у овој индустрији су формулисани коришћењем сурфактаната у комбинацији са специфичним бактерицидима или бактериостатицима; ово су производи за хемијско чишћење свакодневно-који поседују и антибактеријска/бактериостатска својства и функције чишћења/уклањања мрља-. Формулација таквих детерџената за дезинфекцију и дезинфекцију представља неколико техничких изазова: Прво, одабир одговарајућих бактерицида; друго, процена компатибилности и синергијских перформанси одабраних бактерицида када се комбинују са другим компонентама детерџента; и треће, одређивање оптималне методе за уградњу бактерицида у формулацију. Овај рад се фокусира на ова три аспекта, систематски разматрајући састојке одговорне за обезбеђивање стерилизационих и бактериостатских ефеката у детерџентима за домаћинство – посебно испитујући њихове карактеристике компатибилности и методе уградње.
1. Врсте бактерицида у детерџентима за домаћинство
На основу њиховог порекла, бактерициди се могу широко класификовати на синтетичке бактерициде и природне бактерициде. На основу свог хемијског састава, могу се категорисати на халоген-базирану, на кисеоник-, на бази алдехида-, на бази фенола-, кватернарне амонијум соли, једињења на бази гванидина{5}}, традиционалне биљне екстракте и друге врсте. У контексту свакодневне-употребе хемијских детерџената, примарни циљни микроорганизми за ове бактерициде су *Стапхилоцоццус ауреус*, *Есцхерицхиа цоли* (Е. цоли) и *Цандида албицанс*. Бактерициди који се користе у детерџентима за домаћинство треба да испуњавају следеће критеријуме: ① Висока безбедност-нетоксични-за људе и ниска иритација; ② Висока ефикасност-ефикасна чак и када се додаје у малим количинама; ③ Добра компатибилност са сурфактантима и другим помоћним детерџентима; ④ Добра растворљивост и дисперзибилност-без угрожавања основних перформанси или мириса производа.
Средства на бази халогена{0}}а
Бактерициди на бази халогена{0}} укључују агенсе који садрже хлор-, који садрже бром-и јод-. Пошто халогени елементи инхерентно поседују јака оксидациона својства, једињења која садрже ове елементе обично показују снажне бактерицидне и избељујуће способности.
① Бактерициди{0}}који садрже хлор
Бактерициди који садрже хлор{0}}поседују јаку бактерицидну моћ, способну да елиминишу различите микроорганизме-укључујући бактеријске споре. Штавише, они нуде предности као што су широка доступност и ниска цена; међутим, њихова јака иритација и осетљивост на пХ ограничавају њихов обим примене. Уобичајени бактерициди који садрже хлор- који се користе у детерџентима за домаћинство првенствено укључују натријум хипохлорит и натријум дихлороизоцијанурат. Индустријски произведени натријум хипохлорит обично садржи садржај активног хлора од приближно 10% до 20%; делује као јако оксидационо средство са снажним бактерицидним и избељавајућим ефектима, иако је корозивно за метале и склоно распадању. У погледу компатибилности, натријум хипохлорит може оштетити одређене боје и негативно реагује са мирисима, ензимима и флуоресцентним агенсима за избељивање; сходно томе, често се користи самостално у дезинфекционим растворима и производима за избељивање. Натријум дихлороизоцијанурат-такође познат као дихлор-је бактерицид -широког спектра; док је његов суви прашкасти облик стабилан током складиштења, његов водени раствор показује слабу стабилност. Натријум дихлороизоцијанурат не представља кумулативну токсичност или мутагене ефекте, нуди висок безбедносни профил и стога је погодан за употребу у детерџентима за домаћинство. У погледу компатибилности, супстанце као што су диетаноламиди масних киселина, алкилфенол полиоксиетилен етри, боракс и сода пепео имају ефекат разлагања на натријум дихлороизоцијанурат; обрнуто, супстанце као што су натријум алкилбензенсулфонат, етар сулфат натријум масног алкохола, полиоксиетилен етри масног алкохола, натријум сулфат и натријум хлорид побољшавају стабилност натријум дихлороизоцијанурата.
② Бактерициди на бази брома{0}}
Уобичајене варијанте бактерицида на бази брома- првенствено укључују бромохлородиметилхидантоин и дибромодиметилхидантоин; ови агенси су еколошки прихватљиви након употребе. У поређењу са бактерицидима на бази хлора-агенси на бази брома{3}} показују супериорну ефикасност убијања микроба у алкалним срединама и брже се разграђују. Међутим, због њихове веће цене, бактерициди на бази брома{5}}се углавном користе за дезинфекцију у болницама и епидемијама{6}}огроженим подручјима, док је њихова примена у детерџентима за домаћинство и даље релативно ограничена.
③ Бактерициди на бази јода{0}}
Бактерициди на бази јода-као што су елементарни јод и јодофори-су широко коришћени у области медицине и јавног здравља; последњих година нашле су примену и у оквиру индустрије детерџената. Елементарни јод поседује одличну пропустљивост, што му омогућава да брзо продре у ћелијске зидове и изазове денатурацију и инактивацију протеина. Студије су показале да формулисањем мешавине од 0,5% јода са дванаест различитих површински активних материја-укључујући натријум масни алкохол полиоксиетилен етар сулфат (АЕС)-резултујући антимикробни детерџент на бази јода-постиже веома задовољавајуће нивое детекције и бактеријске детекције.
Пероксиди
Након растварања у води, бактерициди на бази-пероксида се дисоцирају и стварају слободне радикале са високим редокс потенцијалом. Ови радикали накнадно нарушавају баријере пропусности микроорганизама-или нападају њихове протеине, ДНК и друге ћелијске компоненте-што на крају доводи до микробне смрти.
① Течни пероксиди
Примарни течни пероксиди који се користе у овом контексту су водоник пероксид и персирћетна киселина. Ове супстанце су веома корозивне природе и имају ефекат избељивања на тканинама. Тренутно се водоник-пероксид првенствено користи у формулацијама-безбедних избељивача. Док су нека истраживања истраживала његову примену у детерџентима за прање судова, његово укључивање у такве формулације представља бројне изазове компатибилности, јер његово распадање може бити изазвано факторима као што су тешки метали, алкална средина и излагање светлости.
② Чврсти пероксиди
Чврсти пероксиди-посебно натријум перборат и натријум перкарбонат- се претежно користе у формулацијама детерџента у праху. Значајно је да и натријум перборат и натријум перкарбонат захтевају повишене температуре да би се ослободио кисеоник; сходно томе, не испољавају своју бактерицидну ефикасност све док температура не пређе 40 степени. Штавише, стабилност једињења као што је натријум перкарбонат је релативно лоша. На основу ових карактеристика, ова класа биоцида се првенствено користи у формулацијама за средства за чишћење каде у веш машинама, отвараче одвода и сличне производе.
③ Стабилизовани хлор диоксид
Светска здравствена организација класификује хлор диоксид као високо ефикасан и безбедан биоцид класе А1. На собној температури постоји као жућкасто-зелени гас који карактерише висока хемијска реактивност, а његова дезинфекциона ефикасност је пет пута већа од елементарног хлора.
Деривати гванидина
Биоциди на бази гванидина{0}} су широко категорисани у бигваниде и моногваниде. Категорија бигванида укључује хлорхексидин и његове деривате, полихексаметилен бигванидне соли и полиаминопропил бигванид, између осталог. Категорија моногванида се првенствено састоји од полихексаметилен моногванида, доступног у различитим облицима соли као што су хидрохлорид, стеарат и пропионат. Студије су показале да хидрохлоридни облик показује јачу бактерицидну ефикасност у поређењу са другим облицима соли.
Хлорхексидин (такође познат као Хибитан) је претежно доступан у два облика: ацетат и глуконат. Поседује -бактериостатска својства широког спектра; у високим концентрацијама показује и бактерицидно и бактериостатско дејство, док је у ниским концентрацијама његово дејство првенствено бактериостатско. Међутим, хлорхексидин је неефикасан против бактеријских спора и гљивица. У области свакодневних хемијских производа, обично се користи као конзерванс у средствима за дезинфекцију руку, пастама за зубе и производима за негу коже.
Полихексаметилен гванидин хидрохлорид је класификован као супстанца ниске -токсичности; није-корозивна за метале и нема ефекат бељења на тканинама. Ова класа биоцида показује одличну растворљивост у води и термичку стабилност; производе минималну пену, лако се испиру и неосетљиви су на флуктуације пХ вредности. У поређењу са биоцидима на бази хлора-или пероксида-, биоциди полихексаметилен гванидина (ПХМГ) поседују нижу токсичност и иритацију, што их чини безбеднијим за употребу; сходно томе, они су широко укључени у детерџенте за домаћинство. Студије су показале да је примена ПХМГ биоцида за време контакта од само 5 до 10 минута довољна да смањи укупан број бактерија и колиформних нивоа на површинама посуђа на нивое који су у складу са релевантним националним хигијенским стандардима. Главни произвођачи детерџената су касније лансирали разноврсну палету производа за чишћење у домаћинству који садрже ПХМГ као активни биоцидни састојак. Што се тиче компатибилности, пошто су биоциди на бази гванидина{11}}катјонски агенси, њихову употребу треба избегавати у комбинацији са сапунима, ањонским сурфактантима и сличним супстанцама; штавише, одређени не{12}}нејонски сурфактанти такође могу да угрозе њихову биоцидну ефикасност. Поред тога, ПХМГ који се користи као самостални састојак у формулацији је класификован као биоцид ниске{14}}е ефикасности; стога, у апликацијама које захтевају висок-интензитет или продужене ефекте дезинфекције, требало би да се користи синергистички са другим биоцидним агенсима.
Квартарне амонијумове соли
Квартарне амонијумове соли су класа катјонских сурфактаната. Међу њима, алкил-кватернарне амонијумове соли-посебно категорисане у једноланчане-и дволанчане-варијанте-су најшире коришћене као биоциди. До данас, ова класа је еволуирала кроз седам генерација производа. Прву и другу генерацију карактеришу бензалконијум хлорид и бензалконијум бромид, док се седма генерација састоји од смеша које се састоје од полимерних кватернарних амонијум соли комбинованих са алкил диметил бензил амонијум хлоридом и алкил диметил етил бензил амонијум хлоридом. Иако су кватернарне амонијумове соли неефикасне против гљивица, *Мицобацтериум туберцулосис* и бактеријских спора, оне поседују снажна бактериостатска својства, способна да инхибирају раст и репродукцију бактерија чак и при екстремно ниским концентрацијама.
У погледу компатибилности, сви кватернарни амонијум биоциди функционишу као катјонски сурфактанти. Док дволанчане -кватернарне амонијумове соли показују одређени степен отпорности на штетне ефекте ањонских површински активних материја и тврде воде, њихову ко-формулацију или истовремену употребу са ањонским сурфактантима ипак треба избегавати. Штавише, супстанце као што су јод, калијум јодид, салицилна киселина и пероксиди испољавају антагонистичке ефекте када се комбинују са кватернарним амонијум дезинфекционим средствима; стога треба избегавати мешање ових супстанци током примене. Последњих година све је распрострањенија употреба кватернарних амонијумских дезинфекционих средстава у детерџентима за домаћинство.
Друга синтетичка дезинфекциона средства
Синтетичка дезинфекциона средства такође обухватају категорије као што су алдехиди и феноли. Међу дезинфекционим средствима на бази алдехида{1}} формалдехид је веома иритантан, делује споро и представља потенцијалне канцерогене ризике. Што се тиче дезинфекционих средстава на бази фенола-, потенцијалне опасности повезане са често коришћеним агенсима-као што су триклосан и триклокарбан-су стално изложени; с обзиром на ове безбедносне бриге, њихово укључивање у формулације производа захтева пажљиво и разборито разматрање.
Природна дезинфекциона средства
На основу свог порекла, природна дезинфекциона средства се могу широко класификовати у категорије биљног{0}}извода, животињског-извода и микроорганизама{2}}. Због своје ниске токсичности и минималне иритације, природна дезинфекциона средства имају тенденцију да буду лакше прихваћена од стране потрошача, што доводи до континуираног пораста интересовања за истраживање у овој области. Тренутни истраживачки напори се фокусирају првенствено на дезинфекциона средства биљног порекла, иако је ограничен број студија такође истраживао укључивање дезинфекционих средстава животињског порекла- или микроорганизама-у формулације детерџента за домаћинство.
① Средства за дезинфекцију{0}}биљки
Дезинфекциона средства-биљног порекла се дефинишу као антимикробни препарати произведени екстракцијом компоненти-који поседују бактерицидно или бактериостатско деловање-из различитих делова биљака, као што су корени, стабљике, листови и цветови, за употребу против патогених микроорганизама. Примарни активни састојци који се налазе у дезинфекционим средствима биљног порекла укључују алкалоиде, флавоноиде, стероиде, терпене, танине, етерична уља, терпеноиде, сапонине, кумарине, лигнане, стилбене, полисахариде, феноле, киноне, естре киселина и органске естре. Када се дезинфекциона средства добијена од биљака-уграђују у формулације детерџената, јављају се два главна изазова: прво, одређивање оптималне дозе; и друго, управљање резултујућом бојом система детерџента. Иако дезинфекциона средства биљног порекла углавном поседују ограничену антимикробну моћ и подразумевају веће трошкове производње, њихов низак профил иритације је довео до њихове све распрострањеније примене у производима за детерџенте за домаћинство.
② Биоциди{0}}животињског порекла
Супстанце екстраховане из животиња-као што су лизозим, антимикробни пептиди и антимикробни протеини-све поседују различите степене антимикробне ефикасности. Тренутно је хитозан најшире коришћени агенс животињског-извода у сектору детерџената; међутим, његова примена у детерџентима је значајно ограничена његовом слабом растворљивошћу у води и већини органских растварача, као и његовом инхерентно благом антимикробном потенцијом. Да би се одговорило на ова ограничења, истраживачки напори су се фокусирали на побољшање антимикробних способности хитозана кроз хемијску модификацију како би се развила серија деривата хитозана, или уграђивањем веома моћних антимикробних фактора у матрикс хитозана.
③ Биоциди -изведени од микроба
Биоциди{0}}изведени од микроба могу се широко категорисати у два типа: први укључује директну примену микроорганизама-као што су бактериофаги, вируси, бактерије и гљивице-да би се постигли антимикробни ефекти; други користи метаболичке нуспроизводе микроорганизама у антимикробне сврхе. До данас, истраживања у вези са применом ове специфичне класе биоцида у формулацијама детерџената остају релативно ограничена.
Избор и уградња биоцида у детерџенте за домаћинство
Дизајн формулације антимикробних детерџената захтева пажљиво разматрање специфичних карактеристика површина или предмета који се чисте. Ово подразумева одабир одговарајућих биоцида и сурфактаната, као и процену синергистичке компатибилности различитих компоненти у мешавини. Узмимо средства за чишћење подова и намештаја као пример: биоциди на бази хлора- се генерално избегавају јер изазивају промену боје у дрвету; катјонске кватернарне амонијумове соли су релативно благе и поседују ниску токсичност, иако је њихова антимикробна ефикасност релативно слабија; полихексаметилен бигванид (ПХМБ), обрнуто, ефикасан је и против грам-позитивних и грам-негативних бактерија. Штавише, није-токсичан, не-иритантан и ефикасан против гљивица и плесни-као што је *Цандида албицанс*. Због своје полимерне молекуларне структуре, ПХМБ се адсорбује на подове и површине намештаја након вишеструке употребе, обезбеђујући тако трајни антимикробни ефекат. На основу ових свеобухватних разматрања, одабрана формулација користи мешани биоцидни систем који се састоји од 20% полихексаметилен бигванида кватернарне амонијум соли, 45% додецил диметил бензил амонијум хлорида и диалкил кватернарне амонијумове соли за употребу у производима за чишћење подова и намештаја. С обзиром на избор катјонских биоцида, посебна пажња се мора посветити одабиру сурфактаната који ће се мешати са њима како би се обезбедила компатибилност и оптимални учинак. Коначно, формулација користи полиоксиетилен етре масног алкохола, додецил диметил бетаин, полиоксиетилен етре разгранатог - ланца масног алкохола, алкил глукозиде и амин оксиде као примарне компоненте сурфактанта. Конкретно, полиоксиетилен етри масног алкохола значајно смањују површински напон, чиме се олакшава миграција биоцида на површине бактеријских ћелија и њихово накнадно продирање у унутрашњост ћелије, чиме се повећава њихова бактерицидна ефикасност. Додецил диметил бетаин и амин оксиди поседују инхерентна бактерицидна својства и показују синергистички ефекат у погледу детерџента. Алкил глукозиди су благе природе и поседују одличне способности ширења, ефикасно смањујући осећај лепљивости који остаје на површинама подова и намештаја.
Што се тиче методе уградње биоцида, већина биоцида се додаје директно у формулације детерџента као сировине током процеса мешања. Иако је овај приступ једноставан и лак за извођење, он пружа антимикробне или бактериостатске предности очишћеном предмету само током стварног циклуса прања; нуди ограничено задржавање ових предности када се процес чишћења заврши. Ово ограничење је посебно изражено код производа као што су детерџенти за прање веша, који захтевају опсежно испирање великом количином воде током завршних фаза циклуса прања, што чини континуирано одржавање антимикробних или бактериостатских предности још изазовнијим. Сходно томе, неки истраживачки напори су се фокусирали на развој алтернативних метода инкорпорације-као што је употреба микрокапсулације-да би се постигла својства одложеног-ослобађања ових корисних агенаса.
