抗菌劑分類

2024年3月15日發(作者：交叉作業)

有機系抗菌劑

有機系抗菌劑的優點是：初始殺菌力強、 殺菌即效和抗菌廣譜性好，無論是粉

狀或液態，都能比較容易地分散使用。加上已開發幾十年，技術成熟，價格也相

對便宜。但是它也有諸多致命弱點：如化學穩定 性差，不耐熱。遇熱、光或水

等容易揮發，難以實現長效；在許多高聚物的高溫、高壓、高剪切加工條件下易

分解失效，甚至產生有毒的分解產物。特別是在塑料中 使用時易遷移，導致抗

菌壽命短（使用壽命只有2-3年），成本高。

有機系抗菌劑的分類

有機系抗菌劑可分為化學合成抗菌劑和天然抗菌劑兩大類。

1.化學合成抗菌劑（見下表）：

類 別 主 要 產 品

醇 系

酚 系

醛 系

有機酸系

酯 系

醚 系

如異丙醇、乙醇等

如3-甲基-4-異丙基苯酚、甲酚等

如甲醛

如丙酸、山梨酸鉀

如對羥基苯甲酸酯類

如2，4，4-三氯-2’-羥基二苯醚（三氯新）

過氧化物、環氧化

如過氧乙酸、環氧乙烷

物系

鹵素系

咪唑系

噻唑系

腈 系

吡啶系

三嗪系

季銨鹽系

有機金屬系

雙胍類

其 它

如N-( 氟二氯甲基硫)鈦酰亞胺

如2-（4-噻唑基）苯并咪唑（TBZ）

如2-正辛基-4-異噻唑啉-3酮-

如2，3，5，6-四氯異肽腈，亞甲基氰酸脂

如2-吡啶酚-1-氧化鈉

如N,N＇N” –三羥基六氫三嗪

如芐基二甲基十二烷基氯化銨（新潔而滅）

如8-羥基喹啉銅

如1，1-六亞甲基雙[5-(4-氯苯基)雙胍]二葡萄糖

酸酯

如環狀氫化合物、鹽酰基苯胺化合物、氧代雙苯氧

基砷等

2. 天然抗菌劑：主要來自天然物質的提取物，如殼聚糖由來自于天然貝殼、蟹

殼、蝦殼、魚骨及昆蟲等動物殼體的非常堅硬的部分，經脫去N-乙酰基獲得。

類 別 主 要 產 品

殼聚糖

如β-1，4-聚葡萄糖胺（脫乙酰殼聚糖多糖）、O-羥甲基殼

聚糖（O-CMCh）

日柏醇 如UNIKA MCAS-25（微膠囊化的日柏醇）、檜醇等

酸性物

質

堿性物

質

油 脂 如蓖麻油、椿樹油、食用油等

天然抗菌劑的優點是，不屬化學制品，完全是從天然食物 或植物中提取，或直

接使用的，在生產和使用過程中，對人畜或環境一般不產生污染危害，生物相容

性好，因而受到青睞。但其缺點也是明顯的：抗菌功能有限，做 不到廣譜長效。

使用這種抗菌劑后，會使食品、用品產生異味或變色，特別是天然類抗菌劑在

150~180℃就開始炭化分解，使應用范圍受到極大限制。

有機系抗菌劑的滅菌機理

有 機抗菌劑因品種繁多，滅菌原理不盡相同。天然抗菌劑：酸堿性物質是通過

其破壞微生物的細胞壁、細胞膜，進而使細胞蛋白質凝固，實現滅菌；各種醇類

是使細胞 蛋白質變性，干擾細胞代謝，完成滅菌的；脫乙酰殼多糖類天然抗菌

劑，其滅菌原理是，本身含有氨基酸，屬陽離子，而微生物細胞壁是由酸和磷脂

陰離子等組成 的。兩者結合后，阻礙微生物的發育和繁殖。化學合成抗菌劑有

的是阻礙微生物細胞的能量代謝，有的是阻礙微生物細胞的蛋白質合成（DNA合

成），有的是阻礙 微生物細胞壁的合成等。

無機系抗菌劑:

無機系抗菌劑可分為4類：

1. 含金屬離子的抗菌劑；

2. TiO2光催化（或叫光觸媒）抗菌劑；

3. 金屬氧化物抗菌劑

4. 具有遠紅外輻射功能的抗菌劑。

含金屬離子的抗菌劑

含金屬離子的無機鹽或絡合物的無機抗菌劑品種最多，用途也最多，產量也最大。

其特點是抗菌性和安全性高，耐熱性好，抗菌范圍廣，有效期長。

制法：通過物理吸收或離子交換等方法將無機抗菌成分（各類無機氧化物和無機

金屬鹽類的金屬離子）固定在載體上而制成的抗菌劑。

抗菌成分：主要有銀、銅、鋅及其化合物；其中銀及其化合物用得最多。

載體材料：主要有：沸石系、硅膠系、玻璃系、磷酸鈣系、磷酸鋯系、硅酸鹽系、

氧化鈦系、晶須系等。

抗菌機理：①重金屬離子通過與蛋白質的巰基(-SH)反應，破壞細菌的細胞合成

酶的活性使細胞喪失分裂繁殖能力而死亡。②金屬陰離子與細菌結合，破壞細菌

正常代謝，導致微生物死亡或抑制其繁殖。

無 機系抗菌材料（劑）研究是20世紀80年代中期才開發成功的新型抗菌制劑。

它的盛行是20世紀80年代后期的事情。由此形成了新型無機抗菌劑的開發和抗

菌 加工技術的革新。由于其獨特的優點，現在已成為抗菌劑研究的熱點。它代

表了抗菌劑的發展方向，有巨大的開發應用潛力和良好的發展前途。

TiO2光催化（或叫光觸媒）抗菌劑

TiO2等氧化物半導體，其光催化作用，可應用于利用水產生氫、氧，水處理，

除臭、脫臭、氧化除去NOx等大氣污染物等，是一種多功能型抗菌劑。其特點是

在沒有光照射的狀態下，不產生抗菌效果，即氧化物光催化劑為了產生活性氧，

光照是必不可少的。

作 用機理：主要的抗殺菌機理在于TiO2被光照后產生電子空穴對，并與其表面

吸附的OH－和O2作用生成羥基自由基和超氧化物陰離子自由基O2－·,這兩種

自由基均非常活躍，當遇到細菌時直接攻擊細菌的細胞，抽取有機物的H原子或

攻擊其不飽和鍵，導致細菌蛋白質變異和脂類分解，以此殺滅細菌并使之分解，

得到 殺菌、防霉、除臭的作用。

積極利用抗菌活性不同于依賴于溶出金屬離子的銀系抗菌劑的TiO2的特點，開

發即使在暗時也有抗菌活性的光催化系抗菌劑是目前人們感興趣的課題。

金屬氧化物抗菌劑

具有抗菌活性的氧化物有氧化鎂（MgO）、氧化鈣（CaO）、氧化鋅（ZnO）和鈣

制劑，其可在陶瓷、牡蠣、扇具等燒成粉末和天然礦石等中發現。其抗菌機制是

細菌因受到外力作用而受傷直至死亡。與抗生物質和抗生劑的作用相似。

具有遠紅外輻射功能的抗菌劑

這 類抗菌劑有Mg-Al-Si-Zr-稀土系（白色）和Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Cr系（黑色）

等，是一種光熱轉換功能材料。它從環境種吸收光和熱 后，以遠紅外輻射能量

形式輸出。常溫下能發射出2～18微米波長的遠紅外線，能激活空氣和水，產生

羥基自由基和活性氧，從而殺死細菌。

復合型抗菌劑:

無機系抗菌劑中的銀系抗菌劑，耐溫高（550 oC以上），抗菌長效性好（10-15

年）。雖然抗菌效果突出，但銀成本高而且化學性質活潑，易轉變為棕色的氧化

銀或經紫外線光催化還原成黑色的單質銀。這樣不僅降低了抗菌性，而且還使白

色或淺色制品無法應用。因此，制約了它在更大范圍的應用。鋅系抗菌劑雖無變

色問題，價格便宜，但其抗菌性低，不能滿足抗菌要求。國際上，日本經過20

多年的研究，在改善銀抗菌劑變色問題上取得了長足的進步，使這個問題得到了

初步的解決，但成本卻高居不下。歐美地區以使用有機抗菌劑為主，使用無機抗

菌劑也只是近幾年的事。

近十幾年來，我國科研人員在跟蹤國際無機抗菌劑發展方向上進行了卓有成效的

探索。為了使所用抗菌劑能更有效地抑制微生物，使用二種以上的藥劑，利用離

子交換和多層包覆等技術研制出無機－有機復合型抗菌劑。其特點：

a. 克服了藥劑效果的極限與范圍，使抗菌廣譜；

b. 克服了微生物對藥劑的抗藥性；

c. 可延長抗菌劑的時效，即延長添加周期；

d. 在低濃度的添加下即產生抗菌效果。

e. 具有較大的比表面積，易于與高分子材料進行均勻混合。