一．無機類抗菌劑

利用銀、銅、鋅等金屬的抗菌能力，通過物理吸附離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在氟石、硅膠等多孔材料的表面制成抗菌劑，然后將其加入到相應的制品中即獲得具有抗菌能力的材料。水銀、鎘、鉛等金屬也具有抗菌能力，但對人體有害；銅、鎳、鉆等離子帶有顏色，將影響產品的美觀，鋅有一定的抗菌性，但其抗菌強度僅為銀離子的1/1000。因此，銀離子抗菌劑在無機抗菌劑中占有主導地位。銀離子類抗菌劑是常用的抗菌劑，呈白色細粉末狀，耐熱溫度可達1300℃以上。。銀離子類抗菌劑的載體有玻璃、磷酸鋯、沸石、陶瓷、活性炭等。有時為了提高協(xié)同作用，再添加一些銅離子、鋅離子。此外還有氧化鋅、氧化銅、磷酸二氫銨、碳酸鋰等無機抗菌劑。

抗菌劑作用原理
以銀離子及其化合物的抗菌機理為例：接觸反應抗菌機理：銀離子接觸反應，造成微生物共有成分破壞或產生功能障礙。當微量的銀離子到達微生物細胞膜時，因后者帶負電荷，依靠庫侖引力，使兩者牢固吸附，銀離于穿透細胞壁進入胞內，并與SH基反應，使蛋白質凝固，破壞細胞合成酶的活性，細胞喪失分裂增殖能力而死亡。銀離子還能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和物質傳輸系統(tǒng)。

二．有機類抗菌劑

有機抗菌劑的主要品種有香草醛或乙基香草醛類化合物，常用于聚乙烯類食品包裝膜中，起抗菌作用。另外還有?；桨奉?、咪唑類、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙呱類、酚類等。目前有機抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來說有機抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。

一般認為有機抗菌劑的作用機理可歸納以下3個方面:

1、是作用于細胞壁和細胞膜系統(tǒng);

2、是作用于生化反應酶或其他活性物質;

3、是作用于遺傳物質或遺傳微粒結構

拿季銨鹽類抗菌劑為例：季銨鹽類可吸附帶負電荷的細菌,引起胞壁結構損害,使內容物漏出。醇類殺菌機制是去除細菌胞膜中的脂類,并使菌體蛋白質變性,其中乙醇常用,其濃度為70%～75%時殺菌力強,濃度過高時能使菌體表面蛋白質迅速凝固,殺菌效力反而下降。雙胍類殺菌劑常用的有氯已啶,其濃度低時破壞菌細胞膜,使胞質內容物漏出;濃度高時使菌體蛋白質凝固。此外,季銨鹽也具有抑制細菌脫氫酶、氧化酶等作用。

三．天然抗菌劑

天然抗菌劑主要來自天然植物的提取，如甲殼素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用簡便，但抗菌作用有限，耐熱性較差，殺菌率低，不能廣譜長效使用且數(shù)量很少。

植物源天然抗菌劑及其抗菌機理：

目前,植物源抗菌劑是研究多的一類天然抗菌劑。我國傳統(tǒng)的中草藥有著悠久的歷史,這一類抗菌劑資源開發(fā)潛力巨大,如穿心蓮、大蒜、金蕎麥、苦木、黃連及黃連素、魚腥草及魚腥草素等,都是常用的抗菌藥物。國外對植物抗菌劑的相關研究報道很多(見表1)。目前對植物天然抗菌劑的開發(fā)還剛剛起步,對其抗菌機理的研究有待深入。

微生物源天然抗菌劑及其抗菌機理

微生物自身也可用作抗菌劑。其抑菌機制有如下幾種:一是分泌抗菌素。Y.Ouhdouch等報道了從在摩洛哥分離出的幾種放線菌的菌株中提取的非聚烯抗生素,對酵母、霉菌和細菌有很強的抑制作用。G.M.Thorne等通過研究發(fā)現(xiàn)鏈霉菌roseosporus的發(fā)酵產物daptomycin為脂肽類抗生素,幾乎能夠抑制所有的革蘭陽性病原菌,不會產生交叉抗藥性[40];M.Morita等淀粉芽孢桿菌胞內溶素的抗革蘭氏陰性菌活性與結構關系,實驗證實這種內溶素分子鏈的C2端和N2端都與抗菌活性有關。H.Tsubery等研究了多菌粘素B(PMB)的脫酰氨基衍生物(PMBN)的抗菌性,雖然PMBN的抗菌性比PMB的抗菌性弱,但它可以滲透過革蘭氏陰性菌的外膜而中和脂多糖(LPS)毒性。二是參與營養(yǎng)和生存空間的競爭。通過占有生存空間、消耗氧氣等削弱以至消除同一生存環(huán)境中的某些病原物。三是誘導寄主產生抗病性。微生物可以誘導寄主產生防御反應或對病原菌直接寄生而抑制病原菌。四是對病原菌直接作用。L.L.Wilson等發(fā)現(xiàn)木霉和酵母能寄生在病原菌上,并分泌一種能破壞真菌細胞壁的酶。因此,對微生物抗菌作用的研究為開發(fā)新的天然高分子抗菌劑提供了重要的理論基礎和實踐指導。

動物源天然抗菌劑及其抗菌機理

此類抗菌劑大多作用于細菌的細胞壁而達到抗菌抑菌效果。此處拿具代表性的殼聚糖類抗菌劑來做講解。殼聚糖是甲殼質的脫乙酰產物,可以溶解在許多稀酸中。殼聚糖相對分子質量越小、脫乙酰度越大,溶解度越大。殼聚糖具有較強的抗菌活性,其對大腸桿菌、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC值達到(250～500)×10-6。此外,殼聚糖對植物病原菌也有抑制作用,如1%殼聚糖對尖鐮菌(F.Solani)和腐皮鐮菌(F.oxysporumcepae)有完全抑制的作用。殼聚糖的抗菌作用,認為有以下2種機理:一種是殼聚糖分子中的-NH3+帶正電性,吸附在細胞表面,一方面可能形成一層高分子膜,阻止營養(yǎng)物質向細胞內運輸,另一方面使細胞壁和細胞膜上的負電荷分布不均,破壞細胞壁的合成與溶解平衡,溶解細胞壁,從而起到抑菌殺菌作用;另一種是通過滲透進入細胞內,吸附細胞體內帶有陰離子的物質,擾亂細胞正常的生理活動,從而殺滅細菌。對于細胞壁結構不同的革蘭氏陽性與革蘭氏陰性細菌,殼聚糖的作用機理不同。革蘭氏陽性細菌,有較厚的細胞壁結構,殼聚糖主要作用于其細胞表面,因此前一種機理是殺滅此類細菌的主導作用;革蘭氏陰性細菌,細胞壁較薄,小分子的殼聚糖可以進入其細胞內作用,因此后一種機理起主導作用。研究結果表明,隨著脫乙酰度和濃度的提高,殼聚糖的抗菌活性增強。而對于相對分子質量的影響,目前還未有一致的結論,其原因一方面是對殼聚糖相對分子質量在生產過程中不能很好控制,另一方面是因為不同相對分子質量的殼聚糖對于不同的菌種有不同的作用效果。一般認為,隨著殼聚糖相對分子質量的降低,對大腸桿菌抑制性增強,而對金黃色葡萄球菌的抑制性減弱。此外,一些生物堿也可用作抗菌劑,如Y.R.Torres等發(fā)現(xiàn)從一種海綿無脊椎動物提取的生物堿對革蘭氏陰性和革蘭氏陽性菌都有很強的抗菌效果。

作為一種理想的抗菌劑,應該具有即效、廣譜、長效、穩(wěn)定及安全的抗菌效果。然而,現(xiàn)有的抗菌劑,無論是無機的、有機的,還是天然生物的,都沒有達到理想的要求?，F(xiàn)有的各類抗菌劑,都具有特有的抗菌機理,只有在抗菌機理上作出全面、深層次的研究,綜合各類抗菌劑的特點,才能進一步改善抗菌劑的有效性。

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