技术干货|季铵盐类消毒剂消毒效果影响因素

文章来源:http://www.xiaodulab.com 发布时间:2021-07-15

季铵盐(quatemary ammonium salt,QAS)是铵离子(NH4+)中氮原子所连接的四个氢原子都被烃基取代形成的化合物。此类化合物常有叔胺和卤代烃反应得到。季铵盐为离子型化合物,一般为白色晶体,具有盐的性质,溶于水,而不溶于非极性有机溶剂。

R3N + RX  R4N+X-

季铵盐类消毒剂(quatemary ammonium salt disinfectant)是指具有消毒作用的季铵盐类化合物为有效成分制成的消毒剂。包括单链季铵盐和双链季铵盐两类,前者以苯扎溴铵(新洁尔灭)为代表,临床上使用的还有度米芬(十二烷基二甲基苯氧溴化铵)和消毒净(十四烷基二甲基吡啶溴化铵),均属于低效消毒剂,作为常用的消毒剂不能杀灭芽孢,通常不能杀灭结核分枝杆菌或者亲水性病毒。对革兰氏阳性菌杀灭效果较强,对革兰氏阴性菌杀灭效果较差。后者以百毒杀(双十烷基二甲基氯化铵)为代表,可以杀灭各种微生物,包括细菌芽孢,属于高效消毒剂(但不是灭菌剂)。

单链和双链季铵盐的分子通式如下:

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结构中烷基R1~R4可以相同或不同,氮原子与烷基相连形成带正电荷的阳离子基团,是杀菌的有效部分。通过离子键与氮原子相连的可以是任意一种阴离子。

季铵盐类消毒剂在水中水解后带正电荷,吸附于微生物表面,形成离子微团,逐步渗入细胞质的类脂层和蛋白层,从而改变细胞膜的通透性,使细胞内容物外渗,导致微生物死亡,从而起到消毒作用。同时又可使细胞蛋白质凝固,使酶及其结构蛋白变性,破坏微生物的代谢和使胞浆蛋白、胞膜沉淀,将微生物杀死。

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季铵盐类消毒剂的杀菌效果受外界影响较大,主要有以下因素:温度、pH、拮抗物质、水质硬度、有机物、吸附作用等。


1. PH

酸碱度对单链季铵盐类的消毒效果影响十分明显,季铵盐类消毒剂在碱性溶液中,杀菌效果较强。pH越高,杀菌作用越好,反之越差。pH值为9时杀菌作用是pH 值为3时的10倍。

双链季铵盐消毒剂受酸碱度的影响不大,有研究表明百毒杀在pH值7.0时,杀菌效果最好。随着pH值的升高或降低,对其杀菌效果稍有影响,但要小于单长链季铵盐类消毒剂(如苯扎溴铵)。pH值8.5时所需的杀菌时间是pH值5.5时的1倍。


2. 温度

温度对单链季铵盐类消毒剂的杀菌作用有明显的影响,温度高杀菌效果好,反之则差。有研究表明,在16~18℃时用0.03%的苯扎溴铵对布片上的白色葡萄球菌进行消毒,均达合格指标,而在3~5℃时用5%溶液进行同样的消毒试验,浓度已提高166.7倍,却不能达到消毒要求。以0.1%苯扎溴铵进行试验,其溶液温度与杀灭布片上绿脓杆菌所需的作用时间呈对数曲线负相关,在50℃时是作用3 min可将绿脓杆菌全部杀灭,而10℃时则需1 5min达到同样效果,其Q10值(每降低10℃,作用时间变化的比例)为1.47亦即从理论上讲,在10~50摄氏度内,温度每降低10℃,作用时间延长1.47倍。

双链季铵盐消毒剂的杀菌作用随着温度的升高而增强,并且不受高温、低温的影响。有研究表明在4~34范围内,观察百毒杀(双十烷基二甲基氯化铵)在0.05%有效浓度下杀灭大肠杆菌的效果,结果发现,温度与杀灭指数呈直线正相关,回归方程为Y=5.7490+0.0458X(r=0.9856, P<0.01)。


3. 水质硬度

苯扎溴铵可与金属钙、镁、铝产生白色沉淀,而减低其杀菌作用,尤其是对革兰氏阴性菌的影响更为明显,故不能用硬度较高的水配制,也不能用铝制容器盛装该类消毒剂。如无其他办法解决配制水而用硬水配制时,应增加0.5~1倍的浓度,才可以达到有效消毒的目的

双链季铵盐类消毒剂带有1个亲水基和2个亲油基,具有很好的成胶性和更强的降低表面张力的能力,能增强其水溶性,因此在水的硬度较大的情况下也呈现出较好的溶解性,具有较好的稳定性,其杀菌效力受水的硬度影响较小。


4. 有机物

有机物可减弱季铵盐类消毒剂的杀菌作用,如血清等能降低其的杀菌浓度,严重者可降低其浓度95%以上。有研究发现用200 mg/L苯扎溴铵杀灭布片上的大肠杆菌,需50 min,用含20%小牛血清的菌悬液制备菌片,杀灭时间则需>70min。在菌液中加入小牛血清对杀灭率有明显的影响。


5. 拮抗物质

某些银离子表面活性剂对阳离子季铵盐类有拮抗作用。如肥皂、卵磷脂、洗衣粉、吐温-80、牛奶、牛胆汁等物质。主要是阴、阳离子相互吸引,使阳离子季铵盐类与细菌等微生物结合收到影响而大大降低了杀菌作用。对季铵盐类有拮抗作用的物质还有碘、碘化钾、硫酸锌、硝酸银、蛋白银、枸橼酸、水杨酸、硼酸(5%以上),升汞、过氧化物、磺胺类药物、以及钙、镁、铁、铝等金属离子。


6. 吸附作用

季铵盐类消毒剂易被各种物体表面所吸附,如针头、纱布、棉花球。玻璃器材和微生物都能降低季铵盐类消毒剂的有效浓度。1g棉球浸入0.1%~0.2%的季铵盐溶液中,可吸附此类药剂1.58 g,对纤维本身消毒效果好,溶液中药物浓度则大大降低。由于吸附作用,进行高浓度消毒液杀微生物试验,无法用稀释法降低其对微生物的抑制作用。
由于织物对季铵盐等杀菌剂有较强吸附作用,主要成分会被载体吸附,因此以季铵盐为有效成分的湿巾类产品,如用挤出液进行测定杀灭微生物会减弱湿巾的实际消毒效果,针对此类产品可采用生产用液进行微生物学指标、杀灭微生物指标的测定。

参考文献:

1.《有机化学》张玉军主编

2.《现代消毒学》薛广波 主编

3.《消毒剂》陈昭斌 主编

4.《现代消毒学进展 第一卷》薛广波 主编

5.《灭菌消毒防腐保藏 2版》 薛广波 主编

6.《医院消毒技术与应用》岳荣喜,冯继贞 主编

7. T/WSJD 001-2019《载体消毒剂》

8.《医学消毒学最新进展》张流波,杨华明主编


文:张显勇  叶俊豪


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