隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們的健康意識不斷增強，對日常用品尤其是食品的健康化和環(huán)境的清潔化給予更高的重視。然而在人們的日常生活環(huán)境中，細(xì)菌等致病性微生物無處不在，威脅著人類的健康�？咕�材料的研制與應(yīng)用，可有效地降低或避免細(xì)菌的交叉?zhèn)魅竞图膊〉膫鞑ァ?br>
　　抗菌材料的發(fā)展現(xiàn)狀

　　抗菌材料是指自身具有殺滅或抑制微生物功能的一類新型功能材料。在自然界中有許多物質(zhì)本身就具有良好的殺菌或抑制微生物的功能，如部分帶有特定基團的有機化合物?一些無機金屬材料及其化合物?部分礦物質(zhì)和天然物質(zhì)。但目前抗菌材料更多的是指通過添加一定的抗菌物質(zhì)(稱為抗菌劑)，從而使材料具有抑制或殺滅表面細(xì)菌能力的一類新型功能材料，如抗菌塑料?抗菌纖維和織物?抗菌陶瓷?抗菌金屬材料等。

　　現(xiàn)代抗菌材料的大規(guī)模應(yīng)用始于第二次世界大戰(zhàn)時期，德軍曾穿用經(jīng)抗菌整理加工的軍服，減少了傷員的細(xì)菌感染和傷病減員。20世紀(jì)60年代后，抗菌衛(wèi)生織物開始在民用產(chǎn)品中推廣。用于抗菌整理的抗菌劑主要是添加有機錫和氯代酚等強抗菌性化學(xué)物質(zhì)。到了80年代，抗菌纖維的開發(fā)成功使抗菌紡織品的長效性得到更好的保證。隨著石油化工的迅速發(fā)展，塑料制品已成為日常生活中不可或缺的必需品。據(jù)報道，1997年全世界塑料產(chǎn)量高達(dá)1.35億噸，且每年遞增5%。80年代以來，抗菌塑料的開發(fā)及其在家電?廚衛(wèi)設(shè)施?通訊?日用品?汽車?建材?玩具等產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使抗菌材料進入了一個飛速發(fā)展階段。其中，歐美國家主要用于日用品?玩具等終端產(chǎn)品上�？咕�材料研制和應(yīng)用最為發(fā)達(dá)的是日本，目前主要應(yīng)用在家庭用品?家用電器?玩具及其他一些領(lǐng)域。家庭用品主要集中于浴衛(wèi)用品?室內(nèi)用品等。家用電器是目前抗菌材料應(yīng)用最廣泛和使用量最大的行業(yè)之一，抗菌電話?抗菌洗衣機?抗菌電飯鍋?抗菌電風(fēng)扇?抗菌冰箱?抗菌空調(diào)等的生產(chǎn)在日本國內(nèi)市場占有相當(dāng)大的份額。

　　在我國，抗菌材料的研制和生產(chǎn)較晚，直到20世紀(jì)90年代中期，我國的抗菌材料除了在涂料防腐等極少數(shù)領(lǐng)域有所應(yīng)用外，其他幾乎全是空白。

　　幾年來跟蹤研究國際無機抗菌劑發(fā)展，我國在該領(lǐng)域已卓有成效，一個抗菌材料相關(guān)行業(yè)已初具規(guī)模。到了90年代中后期，抗菌劑?抗菌塑料在我國進入了一個飛速發(fā)展的時期。據(jù)估算，我國1999年抗菌劑產(chǎn)量達(dá)到150噸，銷售額l200萬元，抗菌制品產(chǎn)值l00億元。預(yù)計2005年抗菌劑產(chǎn)量將達(dá)500噸，抗菌制品產(chǎn)值400億元。一大批企業(yè)和大專院校?科研機構(gòu)密切合作，在無機抗菌劑?有機抗菌劑?光催化型抗菌劑及抗菌材料的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用開發(fā)等各個領(lǐng)域都取得了飛速發(fā)展。中科院和海爾集團合作項目“抗菌系列家電及抗菌塑料研制應(yīng)用”榮獲2000年度國家科技進步二等獎，標(biāo)志著我國抗菌材料研制和應(yīng)用技術(shù)已跨入了國際先進行列。西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在成功研制出ZnO晶態(tài)復(fù)合抗菌劑的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于塑料包裝材料中，研制開發(fā)出抗菌率達(dá)99%以上的抗菌包裝袋。由于ZnO晶態(tài)復(fù)合抗菌劑獨有的無色特性，加入基材中不會改變基材的顏色，因此可制成透明的聚碳酸酯?聚乙烯抗菌材料。除此之外，由于ZnO晶態(tài)本身的多功能特性，加入ZnO晶態(tài)復(fù)合抗菌劑后的塑料包裝材料還具有強度高?保鮮性好等特性。除塑料包裝外，還可用于紙類包裝及金屬包裝物的表面涂刷。該類抗菌包裝材料受到用戶的廣泛關(guān)注。

　　抗菌劑分類及特點

　　抗菌劑是指一些微生物高度敏感，少量添加到材料中即可賦予材料抗微生物性能的化學(xué)物質(zhì)。也就是說，抗菌劑是能使細(xì)菌?真菌等微生物不能發(fā)育或抑制微生物生長的物質(zhì)。

　　1.有機抗菌劑

　　有機抗菌劑已達(dá)500種，但常用的僅幾十種。主要品種有:季胺鹽類?雙胍類?醇類?酚類?有機金屬類?吡啶類?咪唑類?噻吩類等。有機抗菌劑是通過化學(xué)反應(yīng)破壞細(xì)胞膜，使蛋白質(zhì)變性?代謝受阻，從而起到殺菌?防腐及防霉等作用。有機抗菌劑作用速度快，可操作性好，穩(wěn)定性強，對微生物的抑制作用具有一定的特異性。因此，有機抗菌劑又可以細(xì)分為防細(xì)菌劑?防腐劑?防霉劑?防藻劑等。

　　2.無機抗菌劑

　　無機抗菌劑是通過物理吸附?離子交換等方法，將銀?銅?鋅等金屬或金屬離子負(fù)載于沸石?硅膠?二氧化鈦?磷酸鋯等多孔材料的表面得到的。其中，載銀抗菌劑抗菌能力最強，故已商品化的抗菌劑多是銀系抗菌劑。無機抗菌劑根據(jù)載體不同，可分為硅酸鹽系?磷酸鹽系?氧化物系和其它(如活性炭?絡(luò)合物等)。根據(jù)抗菌劑的有效成分不同，可分為銀系(含Ag+?Cu2+?Zn2+等金屬離子)和鈦系(具有光催化作用的TiO2等)抗菌劑。無機抗菌劑的優(yōu)點是具有安全性?耐熱性?耐久性;不足之處是價格較高和抗菌的遲效性，不能像有機抗菌劑那樣能迅速殺死細(xì)菌。另外，銀離子易生成氧化銀或經(jīng)光催化還原成金屬銀，故存在使制品變色的缺點。無機抗菌劑適合塑料加工工藝，被廣泛用于抗菌塑料中。

　　3.天然抗菌劑

　　天然抗菌劑主要是從動植物中提煉精制而成的，例如山崳?孟宗竹?薄荷?檸檬葉等的提取物，以及從蟹和蝦中提煉的殼聚糖等。殼聚糖是一種帶正電荷的單體物質(zhì)，具有良好的生物活性，與生物體能親和相容;可對多種菌類表現(xiàn)出抗菌性。以天然原材料作為抗菌劑，受到安全性和加工條件的制約，還不能實現(xiàn)大規(guī)模市場化，目前在合成樹脂中很少使用。

　　4.高分子抗菌劑

　　Kawabata和Nishiguchi首先發(fā)現(xiàn)合成的吡啶型主鏈的高分子具有殺滅細(xì)菌的功能，并證實了吡啶高分子的殺菌機制也是通過分子鏈吸附微生物的功能捕捉細(xì)菌，并通過分子鏈所帶的電荷與微生物起作用，從而使微生物失去活性，完成殺菌過程。Li和SHEN等人在此基礎(chǔ)上合成了帶吡啶側(cè)基的聚烯烴材料，同樣也發(fā)現(xiàn)具有明顯的殺菌功能。具有殺菌功能的合成高分子材料的發(fā)現(xiàn)預(yù)示了應(yīng)用高分子抗菌劑制備抗菌塑料的美好未來，因為合成高分子抗菌劑可以克服天然抗菌劑耐熱性差的缺點，又可以直接通過合成得到具有不同力學(xué)性能和生物性能的新型抗菌材料。

　　5.光催化型無機抗菌劑

　　研究表明，可用作光催化型抗菌劑的材料主要為n型半導(dǎo)體材料，如TiO2?ZnO?CdS?WO3?SnO2?ZrO2等。其中，TiO2是目前最常見的光催化型抗菌劑，尤其是銳鈦型TiO2。該材料毒性低，對人體安全，對皮膚無刺激，抗菌能力強，抗菌譜廣，具有即效的抗菌效果。光催化型抗菌劑無毒?無特殊氣味?無刺激性?本身為白色，而且顏色穩(wěn)定性好，高溫下不變色?不分解，價格低廉，資源豐富，因此光催化型抗菌劑也成為抗菌材料研究熱點之一。

　　抗菌材料在包裝中的應(yīng)用

　　包裝材料經(jīng)常被用來直接接觸包裝物，當(dāng)包裝熟食?糖果等營養(yǎng)豐富的物品時容易引起包裝材料上微生物的生長繁殖。另外，由于商品倉儲過程中一般是集中堆放，空氣流通性差，環(huán)境濕度大，也容易引起包裝材料感染微生物。因此，抗菌包裝材料在熟食品?生鮮食品?糖果?蔬菜等營養(yǎng)豐富的物品包裝領(lǐng)域應(yīng)用十分適宜。

　　1.抗菌塑料在包裝中的應(yīng)用

　　抗菌塑料在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，抗菌包裝薄膜是抗菌塑料的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。在我國，抗菌薄膜包裝袋?抗菌食品保鮮膜，尤其是用于新鮮蔬菜包裝的抗菌保鮮膜材料在市場上已經(jīng)屢見不鮮。用于肉制品的抗菌包裝薄膜就是將天然或人工合成的抑菌成分涂在包裝膜表面或注入包裝膜中，這些成分包括:酶?有機酸?EDTA和其他金屬鰲合劑?月桂酸和其他短鏈脂肪酸?乙醇銀和鋅與沸石的化合成分等。包裝不同品種的肉制食品，應(yīng)采用添加不同抑制劑的材料。由于加入的抑菌成分濃度很低，所以不會對人體健康產(chǎn)生影響。中空容器也是塑料包裝材料的重要組成部分，目前中空容器主要用于食品?化妝品及藥品等的包裝，容器表面營養(yǎng)豐富，適宜微生物生長繁衍。加入抗菌劑或抗菌母料后制備的抗菌容器可有效抑制微生物的繁殖，促使中空包裝容器向健康化?衛(wèi)生化進一步發(fā)展。

　　2.抗菌玻璃容器在包裝中的應(yīng)用

　　新型抗菌玻璃包裝容器則是一種自身具有抗菌作用的玻璃容器，它既保持了玻璃包裝容器的優(yōu)點，清潔衛(wèi)生，又具有穩(wěn)定的?持久的抗菌?抑菌作用，是一種玻璃容器的升級換代產(chǎn)品。含有不同添加劑的特種抗菌玻璃，在水?酸?鹽?光等綜合作用下，適量釋放出具有抗菌作用的原子及離子，以達(dá)到殺菌滅菌的效果。然后以這種玻璃容器為抗菌劑的載體，使其均勻地附著在成型的各種各樣的玻璃容器的內(nèi)表面，在使用過程中載體適量?均勻地釋放出某些抗菌金屬離子，利用其氧化性阻礙細(xì)菌的新陳代謝，吸引細(xì)菌細(xì)胞中的負(fù)離子，達(dá)到滅菌防腐的目的。

　　3.抗菌紙或箱紙板在包裝中的應(yīng)用

　　具有抗菌防霉功能的紙張稱為抗菌紙，這是一個綜合的概念，是指各種具有抑制細(xì)菌?霉菌及危害紙品的蠹蟲能力的功能性紙張。黃油?奶酪?肉?熏魚和烤制食品等需長期儲存的食品包裝多使用抗菌包裝紙。用于包裝和長期儲存水果?蔬菜?禽蛋和其它食品的包裝紙或箱紙板，也十分需要具有抗菌防霉功能。盛裝牛奶用的紙質(zhì)包裝容器對抗菌防霉性能也有明確的要求。制造具有抗菌防霉性能的包裝紙袋也具有重要的意義�？咕�防霉紙袋可以用于保存面粉?大米?白糖等物品，同時具有濕強度和抗菌防霉功能的紙袋是包裝含濕物品和易發(fā)霉物質(zhì)的理想包裝材料，可以用于包裝肥皂?洗衣粉和其它在潮濕地方存放易吸潮發(fā)霉的物品。

　　新型抗菌包裝材料的探索與研究新型抗菌包裝材料必須具備三大特點:一是對多種病原細(xì)菌有抗菌效果;二是抗菌效果持續(xù)時間長，抗菌率高;三是穩(wěn)定性好，在包裝加工過程中，熱穩(wěn)定性高，濃度穩(wěn)定，對作業(yè)環(huán)境無不良影響。為了適應(yīng)市場需求，世界上一些大的助劑廠商和包裝生產(chǎn)企業(yè)正在開發(fā)一些新型活性抗菌包裝材料。加入抗菌劑的高分子材料將成為抗菌包裝材料的發(fā)展主流，抗菌高分子包裝材料可選用的材料很多，有可產(chǎn)生過氧化物的薄膜，還有可釋放二氧化氯的高分子材料等。生物活性包裝可應(yīng)用于食品風(fēng)味?色澤的改進以及貨架期的延長。研究表明，將抗菌劑結(jié)合于聚苯乙烯樹脂材料中，具有抑制大腸桿菌生長的作用，且可以減少病原菌的生存。其抑菌能力隨PH值的變化而變化，PH值愈低，病原菌量愈少。抗菌高分子材料對許多微生物如沙門氏菌?葡萄球菌及大腸桿菌等污染皆能有效控制，其抑菌效能可重復(fù)使用5次以上。未來的抗菌包裝材料亦可配合GMP作為食品包裝技術(shù)的抑菌因子之一。

　　抗菌材料在包裝中的應(yīng)用是包裝領(lǐng)域中的一場革命，新型活性抗菌包裝材料的市場將不斷擴大。新的抗菌物和抗菌材料的研究開發(fā)與先進的包裝技術(shù)相結(jié)合，賦予包裝材料持久?長效的抗菌?殺菌性能，使被包裝產(chǎn)品獲得更好的保質(zhì)?提質(zhì)效果，使包裝的功能性發(fā)揮得更加淋漓盡致。