陶阳 陈启早

【摘 要】文章在研究抗菌剂的分类及国内外发展现状的基础上，研究无机抗菌剂二氧化钛、有机抗菌剂苯甲酸钠、天然抗菌剂山梨酸钾、稀土镧三元配位抗菌剂及胍类高分子型抗菌劑应用在塑料（PP；PE）餐饮具中的抗菌效果，得出稀土镧三元配位抗菌剂和胍类高分子型抗菌剂抗菌效果显著，抗菌性能也较为持久，热稳定性好且稳定易储存，使用成本相对较低。

【关键词】抗菌剂；稀土镧；高分子型抗菌剂；餐饮具

【中图分类号】TB484.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）01-0102-03

0 引言

自然界的病毒和微生物的存在，给人类的健康带来影响。2003年，一种特殊的疾病——严重急性呼吸道综合症（SARS）成为21世纪首例威胁人类生命健康的新型传染病。它的发生，导致全球大约29个国家近万人患病，死亡人数比例约11%。该疾病和类似的流感病毒及2009年在墨西哥爆发的猪流感病毒，引起了世界卫生组织的高度重视。这些病毒的出现引起了人们对预防流感病毒的全新研究[1]。其中，病毒传染最重要途径之一是通过餐饮具传播，研究与制造抗菌餐饮具，能有效地切断人与细菌的接触，可以有效地断绝细菌的“污染源”和“传播源，减少疾病的转播，对改善人们的生活品质具有重大意义。因此，抗菌剂作为高分子材料添加助剂也就成为研究热点。

1 抗菌剂的分类及国内外发展现状

1.1 无机抗菌剂

无机抗菌剂具有耐热性好、部分安全性高、无挥发性、耐药性强的优点，在加工温度较高的材料中，能够发挥其良好的抗菌性能。正是因为无机抗菌剂的这种特性，它可以应用在银沸石、银活性炭、磷酸钛盐、二氧化钛等材料中。但是，银系抗菌剂很容易变色，它在基材中的相容性较差。这种无机抗菌剂的制造工艺较为复杂，但在塑料中的使用工艺简单，难以达到食品级要求，因此难以大批量地推广生产。

1.2 有机抗菌剂

有机抗菌剂在国外的应用比较普遍，很多年前，欧美国家已经开始研制有机抗菌剂。有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌能力强、加工也较方便、颜色稳定性好的特点。有机抗菌剂的热稳定性差，但在溶剂环境中容易析出，非常容易产生耐药性，它分解出的产物具有毒性，会给使用者的健康带来巨大的威胁。有机抗菌剂可以分为天然有机抗菌剂与合成有机抗菌剂2种，有机抗菌剂主要用于苯酚类、异噻吩类、苯甲酸钠类、酚醚类、砒啶类药物中。

1.3 天然抗菌剂

天然抗菌剂抗菌效率好，安全无毒。天然抗菌剂不宜加工，热稳定性差。由于这种抗菌剂的研制技术较为复杂，很难大量地进行工业化生产，所以市场上很难见到这类抗菌剂药品。天然抗菌剂主要存在于很多水果中，比如山梨中的山梨酸就是一种很好的抗菌剂，如果进一步合成山梨酸钾或山梨酸钠，则抗菌效果更好。

1.4 复合抗菌剂

复合抗菌剂的抗菌能力应用较为广泛，它的耐热性好，但是缺点是加工难度较大，不容易批量加工。比较常见的复合抗菌剂主要有Ag+复合抗菌剂、Cu2+复合抗菌剂、Zn2+复合抗菌剂、季磷盐抗菌剂[2]。

1.5 高分子抗菌剂

高分子抗菌剂具有广谱抗菌、药效长久、安全无毒、热稳定性强等特点，高分子抗菌剂容易加工，便于实现大批量工业化生产。高分子抗菌剂在聚苯乙烯酰脲、聚吡啶、聚噻唑等药物中的应用比较广泛，高分子抗菌剂的合成和应用已经成为当前抗菌剂开发的热点[3-4]。

2 PE、PP材料在餐饮具中的应用

2.1 原材料

二氧化钛：潍坊恒泽化工有限公司；苯甲酸钠：滕州市腾龙化工有限责任公司；山梨酸钾：郑州天顺食品添加剂有限公司；稀土镧三元配位抗菌剂：自制；胍类高分子型抗菌剂：自制；PE（聚乙烯）牌号：222WT，沙伯基础创新塑料（原GE）；PP（聚丙烯）：H110MA，印度信诚工业股份有限公司；微生物培养基：广东环凯微生物科技有限公司。

2.2 仪器与设备

双螺杆挤出机：长径比为42∶1，螺杆直径为75 mm，南京永腾化工装备有限公司；注塑机：JN -55E型，海天机械有限公司；电子拉力试验机：TLD型，石家庄中实检测设备有限公司；简支梁冲击实验机：XJJ-5，承德市金建检测仪器有限公司；真空干燥箱：DZF-6020，宁波江南仪器厂生产；压力蒸汽灭菌器：YX-18LM，江阴滨江医疗设备有限公司；紫外老化箱：ZWX，温州东诚环境试验设备有限公司；均质器：BILON-08，北京比朗实验设备有限公司；生化培养箱：160 A，金坛市开发区吉特实验仪器厂；霉菌培养箱：MJX-80，金坛市开发区吉特实验仪器厂；ATP荧光检测仪：System Sure II，Hygiena；显微镜：XTB-01，产自英国；菌落计数器：XK-97A，上海昂尼仪器仪表有限公司。

2.3 试样制备

本文将无机抗菌剂二氧化钛、有机抗菌剂苯甲酸钠、天然抗菌剂山梨酸、稀土镧三元配位抗菌剂和胍类高分子型抗菌剂分别与食品级塑料PE、PP共混改性、造粒挤出或注塑成餐饮具，对抗菌剂是否具有高效、广谱的抗菌性能，抗菌持续性的好坏；是否具有无毒性与异味，对餐饮无污染；同餐饮具塑料的相容性、配伍的好坏，对餐具的性能有无不良影响；颜色与稳定性在保存和使用过程中是否变色；化学稳定性、成本高低等问题进行实验和研究，同时考虑到PE、PP材料加工过程中受高温、高热、强剪切等苛刻条件对抗菌剂的热稳定性的影响。

3 结果与讨论

（1）无机抗菌剂二氧化钛：它的氧化活性较高，加工时热稳定性最好，能达到食品级要求，具有一定的广谱抗菌能效，但用量大，颜色不好调。

（2）有机抗菌剂苯甲酸钠：苯甲酸钠亲油性较大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，具有广谱抗菌能效，加工时热稳定性较好，但使用最大允许量为0.15%～0.25%。例如：在美国，苯甲酸钠的最大允许量为0.1%，在英联邦，根据1979年制定的食品防腐剂条例，苯甲酸和苯酸盐允许量的范围较宽，用量少效果不明显，用量大会产生某些毒性，现在正在研究代替品。

（3）天然抗菌剂山梨酸：山梨酸钾能抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性，还能有效防止肉毒杆菌、葡萄 球菌、沙门氏菌等有害微生物的生长和繁殖，但对厌氧性芽孢菌与嗜酸乳杆菌等有益微生物无效[5]，本品低毒，符合食品级的要求，为国际粮农组织和卫生组织推荐的高效安全的防腐剂，在塑料PE中用量较大才能发挥显著效果，但成本相对较高。

（4）稀土元素：稀土化合物本身的抗菌活性有限，但是稀土化合物可以和其他抗菌物质产生协同效应，因此将稀土化合物与其他抗菌物质以合适的比例共同添加到抗菌材料中，往往可以获得更好的抗菌活性。在将树脂与 Ce4+/ZnO复合抗菌剂结合制备出PE抗菌餐饮具，明显提高了单独使用纳米 ZnO的抗菌能力，而且具有优异、长效的抗菌性能，对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抗菌率均达到97%以上。目前， 关于稀土的加入能够提高无机抗菌剂抗菌性能的机理还没有定论，有人认为是稀土的催化作用所导致，也有人认为是稀土化合物本身的抗菌活性和无机抗菌剂之间的协同作用所导致[6]。

（5）胍高分子型抗菌剂：本实验对高分子型抗菌剂在聚丙烯中的应用的抗菌效果进行研究，研究发现，它的抗菌性能较好，尤其对于金黄色葡萄球菌及大腸杆菌等细菌具有较强的作用，能够很好地抑制它们的繁殖。并且，这一抗菌物对于金黄色葡萄球菌的抑制效果相对小于大肠杆菌，主要原因是胍主要存在于天然产物之中，其稳定的正电性可以适应较大的pH值范围，经过氢键、静电作用等可以产生相互作用，形成较强的生理活性。经实验，添加量对其抗菌性能、氧指数、熔体流动速率、拉伸强度等会产生影响，当其含量为3%时，效果最佳[7]。

4 结论

综上所述，本文对无机抗菌剂二氧化钛、有机抗菌剂苯甲酸钠、天然抗菌剂山梨酸、稀土镧三元配位抗菌剂和胍类高分子型抗菌剂应用在塑料（PP、PE）餐饮具中的抗菌效果进行研究，得到稀土镧三元配位抗菌剂和胍类高分子型抗菌剂的抗菌效果显著，抗菌性能也较为持久，热稳定性好且稳定易储存，使用成本相对较低。当抗菌剂添加量为3%时，可以获得较好的抗菌能力，同时也保证了材料具有较好的强度和韧性等力学性能。

参 考 文 献

[1]徐瑞芬，张鹏，胡伟康.纳米TiO2在塑料中的抗菌性能研究[J].上海塑料，2012（2）.

[2]高艳玲，刘熙，王宗贤.纳米金属氧化物对食品污染菌的杀、抑能力研究[J].食品科学，2015（4）.

[3]孙洪，夏英，陈莉，等.国内外抗菌剂的研究现状及发展趋势[J].塑料工业，2011（9）.

[4]张昌辉，谢瑜徐旋.抗菌剂的研究进展[J].化工进展，2011（9）.

[5]腾菲，郭桂萍，赵勇，等.革兰氏阳性菌和阴性菌对山梨酸钾的耐受差异性[J].食品与生物技术学报，2012（31）.

[6]李风艳，汪夔卿，陈拥军，等.交联结构对水不溶性聚季铵盐类杀菌性能的影响[J].应用化学，2010（5）.

[7]江山，王立，俞豪杰.新型有机高分子抗菌剂[J].高分

子通报，2002（6）.

[责任编辑：陈泽琦]