季铵盐杀菌机理

1.1 季铵盐化合物

1.1.1 结构与性质

季铵盐（又称四级铵盐）是中的4个都被取代后形成的的[3]。季铵盐有4个碳原子通过共价键直接与氮原子相连，阴离子在烃基化试剂作用下通过离子键与氮原子相连，其分子通式为:

结构中4个烃基R可以相同，也可以不相同。取代的或非取代的，饱和的或不饱和的，可以有分支或没有分支，可以为环状结构或直链结构，可以包含醚、酯、酰胺，也可以是芳香族或芳香族取代物。通过离子键与氮原子相连的多为阴离子（F－、Cl－、Br－、I－）或酸根（HSO4－、RCOO－等），以氯和溴最为常见[4]。

1.1.2 合成与分析方法

1.1.3 应用研究概况

季铵盐化合物特有的分子结构赋予其乳化、分散、增溶、洗涤、润湿、润滑、发泡、消泡、杀菌、柔软、凝聚、减摩、匀染、防腐和抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用[8]，这些独特性能使其在造纸、纺织、涂料、染色、医药、农药、道路建设、洗化与个人护理用品和高新技术等领域均显示出了良好的应用前景。

1.2 季铵盐杀生剂研究进展

在季铵盐化合物的诸多独特性能及相应的实际应用中，优异的杀生性能是其中发现最早、应用最广的性能。目前，具有广谱高效、低毒安全、长效稳定等优点的季铵盐杀生剂已在工业、农业、建筑、医疗、食品、日常生活等众多领域得到广泛应用。例如，水处理[43]、造纸[44]、皮革[45]、纺织[46]、印染[47]、采油[48]、涂料[49]等行业的杀菌灭藻、防腐防霉、清洗消毒；农产品和农作物的防霉防病[50]；养殖和畜牧的防病杀菌[51]；木材和建材的防虫防腐[52]；外科手术和医疗器械的杀菌消毒[53]；禽蛋肉类和食品加工的清洗个人家庭和公共卫生的洗涤消毒[55]等均要用到季铵盐杀生剂。

1.2.1 发展历程

人们对季铵盐化合物的认识是从其所具有的杀菌作用上开始的，该类化合物在发展初期主要就是用作杀菌剂[13]。Jacobs W A等于1915年首次合成了季铵盐化合物，并指出这类化合物具有一定的杀菌能力，翻开了季铵盐杀生剂的历史篇章。然而，该研究成果一直未被人们所重视。此后直到1935年，Domagk G[56]发现了烷基二甲基氯化铵的杀菌作用，进一步研究了杀菌性能与化学结构的关系，并利用其处理军服以防止伤口感染之后，季铵盐杀生剂才逐渐引起人们的极大兴趣。同年，Wetzel R即将季铵盐杀生剂用于临床消毒实践[57]。随后，对季铵盐杀生剂的研究与开发一直是应用研究领域关注的重点。

季铵盐类杀菌剂及其应用研究进展

摘要：2020年一场突如其来的疫情为湖北武汉按下了“暂停键”，此后更是席卷全国，为了实现对新冠病毒的有效控制，防止其继续出现大范围的传播，相关医疗人员对其病株结构进行了严密的研究，由于其传染性较强，为了尽可能将感染人数降到最低，除了人们出行要佩戴口罩，各类用于消毒防疫的杀菌剂也开始受到人们的广泛关注。而季铵盐类杀菌剂由于具有低毒高效、安全快捷等优势，更是在市场上受到了人们的高度信赖，而它在现代社会的应用更是具有广泛性和普遍性，因此本文在研究中将主要围绕着季铵盐类杀菌剂展开，对其杀菌机理和发展趋势进行研究和分析的基础上，为其在社会中的深度应用提供一定的发展条件，解决其在应用中存在的问题，以此为相关研究人员提供可行性参考。

关键词：季铵盐类杀菌剂；应用研究；发展现状；具体分析

引用：

在人们的生产生活中，出于对消毒杀菌的实际需要，促进了杀菌药物的生产，市面上的杀菌剂种类繁多，主要有氧化型杀菌剂如次氯酸钠、次氯酸、双氧水等，有机溶剂型如乙醇、乙醚等，同时还包括阳离子型的杀菌剂，例如季铵盐等。从其实际的应用情况来看，氧化型杀菌剂在进行杀菌的时候速度快，效率高，但是在进行储存的时候却不够稳定，甚至容易在一定的环境影响下产生有毒气体，具有刺激性，有机溶剂型杀菌剂易挥发易燃，然而阳离子型杀菌剂的化学性质相对则比较稳定，可以实现光谱杀菌，因此在应用中逐渐受到人们的普遍重视，在医疗、纺织以及水处理等领域都实现了广泛的应用。以下将主要是对其中的季铵盐类杀菌剂的详细介绍。

一、季铵盐类杀菌剂的化学结构

季铵盐一般由烷基叔胺制备而来，它的化学结构通常如图一所示。在这个图式中，R指的是甲基、苄基以及其他有机基团。X-则是酸根离子的象征，通常情况下为F- 、I-以及其他有机或无机酸根离子。正是这四个基团和N原子在相互作用和影响的情况下，形成了阳离子基团，而这个新组成的基团就是制成杀菌剂的重要成分。在R1-R4之间，必须在数量上存在至少一个长链烷基，这样季铵盐在制造完成之后，才可以正确的发挥其功能和作用，具有良好的杀菌效果，而且通常来说，在不受到其他因素的影响下，长链烷基的链长为 C8-C18。当图式中R只存在一个长链烷基，那么它就是单链季铵盐，而当R存在有两个长链时，自然就变成了双链季铵盐；除此之外，当长链烷基在数量上含有2个N+时为双季铵盐；当含N+ 数大于2时就是聚季铵盐。

二氧化氯的在食品中的应用及杀菌保鲜机理

在常温下，二氧化氯是一种气体，而实际生产中我们应用的都是液态或固态的二氧化氯，都是需要即时反应（还原）产生二氧化氯气体才能消毒杀菌，故从严格上应称之为二氧化氯制剂比较科学。目前，食品用二氧化氯只有液体的两个行业标准：HG/T2777—1996稳定性二氧化氯溶液和HG3669—2000食品添加剂 稳定态二氧化氯溶液。而固体产品有吸附型、有反应型；有一元包装，有二元包装，有的甚至为三元包装。规格形式比较杂乱，没有国家行业标准，只有企业标准。

二氧化氯在食品行业中的应用

（1）对水的消毒处理。生活饮用水卫生标准GB 5749—2006中规定，饮用水消毒剂新增加了二氧化氯（ClO2），其要求二氧化氯在饮用水消毒中，与水接触时间至少30min，出厂水中限值0.8 mg/L，出厂水中余量≥0.1 mg/L，管网末梢水中余量≥0.02 mg/L；食品厂的生产工艺用水或无菌水，添加0.2—1.0 mg/L的二氧化氯既能满足杀菌的要求，同时起到软化、除臭和脱色的作用，特别对某些铁、锰含量高的水有更有效的用途。高浓度的二氧化氯可以处理生产污水，对消除生物耗氧量和化学耗氧量以及脱色、除臭有非常好的效果。

（2）生产设备及一般物体表面、织物及手等的消毒。用不同浓度的二氧化氯溶液对食品生产的管道、容器、设备、生产线等或浸泡、或冲洗、或擦拭、或喷洒都可起到良好的杀菌效果，既改善工厂的工艺卫生，又降低了成本。二氧化氯作为杀菌剂，用50—80mg/L的溶液对工作服、抹布等进行浸泡消毒，然后直接晾干或烘干，减少细菌的二次污染和传播；在生产前或生产中，经常用80—100mg/L二氧化氯水溶液清洗手部或工作靴，对保持其清洁卫生，有其重要的意义。二氧化氯还可对加工的物料的表面进行消毒杀菌，以减少接触污染，防止于未然，如对糕点店用的鸡蛋进行浸泡消毒，大大降低后序的污染可能。

（3）食品防腐保鲜剂。二氧化氯作防腐剂在GB2760种规定10mg/L浓度用于果蔬的保鲜；50mg/L的浓度用于鱼类的加工。在其他有关文献中，有报道二氧化氯对原料奶的保鲜有很好的效果；二氧化氯溶液通过对肉、禽类的浸泡或喷淋能有效控制微生物的生长，延长储藏期，并能保持鲜美的口味。

第５９卷第６期　２００８年６月　化　工　学　报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）　Ｖｏ１．５９　Ｊｕｎｅ　Ｎｏ．６　２００８　

氧化电位水的稳定性和杀菌机理　

任占冬　，朱玉婵　，张智勇　，张　奇。　

（　武汉工业学院化学与环境工程系，湖北武汉４３００２３；　武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉４３００７２；　

。武汉丽辉新技术有限公司，湖北武汉４３００２３）　

摘要：考察了保存方式、搅拌和温度对氧化电位水（ＥＯＷ）稳定性的影响。结果表明，三者对ＥＯＷ的ｐＨ值　和氧化还原电位（ＯＲＰ）影响均不大，但对有效氯值（ＡＣＣ）影响很大。在敞口见光的保存方式下，有效氯值　呈现出有规律的衰减；闭口见光保存时有效氯减少变慢，闭口避光时有效氯保存最为稳定。搅拌（１００　ｒ・　ｍｉｎ　）会使有效氯减少速率常数ｋ值增加５倍。温度升高对有效氯减少影响很大，当温度为５０￣Ｃ时，５　ｍｉｎ内　有效氯值下降４６．０ｇ　，其反应活化能为７６．７６　ｋＪ・ｍｏｌ＿。。另外，通过测试不同有效氯值的ＥＯＷ杀菌能力，　发现有效氯值对ＥＯＷ杀菌能力影响很大，当有效氯值大于３８　ｍｇ・Ｌ　时，杀菌效率可达９９　；当有效氯值为　２Ｏ．５７　ｍｇ・Ｉ　时，杀菌效率为９２．７３　；而当有效氯值为６．８２　ｍｇ・Ｌ一　时，杀菌效率仅为８３．３Ｏ　。所以保持　

Ｅ０Ｗ的稳定性有利于Ｅ０Ｗ的杀菌作用。　关键词：氧化电位水；稳定性；杀菌机理；保存方式　中国分类号：Ｏ　０６４　文献标识码：Ａ　文章编号：０４３８—１１５７（２００８）０６—１５１５—０７　

Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｄ　ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　

ＲＥＮ　Ｚｈａｎｄｏｎｇ　。ＺＨＵ　Ｙｕｃｈａｎ　，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉｙｏｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉ　

（　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｗｕｈａｎ　４３００２３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７２，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；