一．無機(jī)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(yīng)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(chǎn)品的美觀，鋅有一定的抗菌性，但其抗菌強(qiáng)度僅為銀離子的1/1000。因此，銀離子抗菌劑在無機(jī)抗菌劑中占有主導(dǎo)地位。銀離子類抗菌劑是常用的抗菌劑，呈白色細(xì)粉末狀，耐熱溫度可達(dá)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(jī)抗菌劑。

抗菌劑作用原理
以銀離子及其化合物的抗菌機(jī)理為例：接觸反應(yīng)抗菌機(jī)理：銀離子接觸反應(yīng)，造成微生物共有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙。當(dāng)微量的銀離子到達(dá)微生物細(xì)胞膜時，因后者帶負(fù)電荷，依靠庫侖引力，使兩者牢固吸附，銀離于穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi)，并與SH基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)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(zhì)傳輸系統(tǒng)。

二．有機(jī)類抗菌劑

有機(jī)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(jī)抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來說有機(jī)抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。

一般認(rèn)為有機(jī)抗菌劑的作用機(jī)理可歸納以下3個方面:

1、是作用于細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng);

2、是作用于生化反應(yīng)酶或其他活性物質(zhì);

3、是作用于遺傳物質(zhì)或遺傳微粒結(jié)構(gòu)

拿季銨鹽類抗菌劑為例：季銨鹽類可吸附帶負(fù)電荷的細(xì)菌,引起胞壁結(jié)構(gòu)損害,使內(nèi)容物漏出。醇類殺菌機(jī)制是去除細(xì)菌胞膜中的脂類,并使菌體蛋白質(zhì)變性,其中乙醇常用,其濃度為70%～75%時殺菌力強(qiáng),濃度過高時能使菌體表面蛋白質(zhì)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(xì)胞膜,使胞質(zhì)內(nèi)容物漏出;濃度高時使菌體蛋白質(zhì)凝固。此外,季銨鹽也具有抑制細(xì)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(jī)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(guān)研究報(bào)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(jī)理的研究有待深入。

微生物源天然抗菌劑及其抗菌機(jī)理

微生物自身也可用作抗菌劑。其抑菌機(jī)制有如下幾種:一是分泌抗菌素。Y.Ouhdouch等報(bào)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(xì)菌有很強(qiáng)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(chǎn)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(chǎn)生交叉抗藥性[40];M.Morita等淀粉芽孢桿菌胞內(nèi)溶素的抗革蘭氏陰性菌活性與結(jié)構(gòu)關(guān)系,實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種內(nèi)溶素分子鏈的C2端和N2端都與抗菌活性有關(guān)。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(dǎo)寄主產(chǎn)生抗病性。微生物可以誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生防御反應(yīng)或?qū)Σ≡苯蛹纳种撇≡Ｋ氖菍Σ≡苯幼饔?。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(xì)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(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

動物源天然抗菌劑及其抗菌機(jī)理

此類抗菌劑大多作用于細(xì)菌的細(xì)胞壁而達(dá)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(zhì)的脫乙酰產(chǎn)物,可以溶解在許多稀酸中。殼聚糖相對分子質(zhì)量越小、脫乙酰度越大,溶解度越大。殼聚糖具有較強(qiáng)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(dá)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(rèn)為有以下2種機(jī)理:一種是殼聚糖分子中的-NH3+帶正電性,吸附在細(xì)胞表面,一方面可能形成一層高分子膜,阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸,另一方面使細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上的負(fù)電荷分布不均,破壞細(xì)胞壁的合成與溶解平衡,溶解細(xì)胞壁,從而起到抑菌殺菌作用;另一種是通過滲透進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),吸附細(xì)胞體內(nèi)帶有陰離子的物質(zhì),擾亂細(xì)胞正常的生理活動,從而殺滅細(xì)菌。對于細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)不同的革蘭氏陽性與革蘭氏陰性細(xì)菌,殼聚糖的作用機(jī)理不同。革蘭氏陽性細(xì)菌,有較厚的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),殼聚糖主要作用于其細(xì)胞表面,因此前一種機(jī)理是殺滅此類細(xì)菌的主導(dǎo)作用;革蘭氏陰性細(xì)菌,細(xì)胞壁較薄,小分子的殼聚糖可以進(jìn)入其細(xì)胞內(nèi)作用,因此后一種機(jī)理起主導(dǎo)作用。研究結(jié)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(qiáng)。而對于相對分子質(zhì)量的影響,目前還未有一致的結(jié)論,其原因一方面是對殼聚糖相對分子質(zhì)量在生產(chǎn)過程中不能很好控制,另一方面是因?yàn)椴煌鄬Ψ肿淤|(zhì)量的殼聚糖對于不同的菌種有不同的作用效果。一般認(rèn)為,隨著殼聚糖相對分子質(zhì)量的降低,對大腸桿菌抑制性增強(qiáng),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(qiáng)的抗菌效果。

作為一種理想的抗菌劑,應(yīng)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(jī)的、有機(jī)的,還是天然生物的,都沒有達(dá)到理想的要求?，F(xiàn)有的各類抗菌劑,都具有特有的抗菌機(jī)理,只有在抗菌機(jī)理上作出全面、深層次的研究,綜合各類抗菌劑的特點(diǎn),才能進(jìn)一步改善抗菌劑的有效性。

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