纸是人们生活中不可缺少的日常用品，抗菌纸的研究具有重要的意义，尤其是流通领域用纸，例如作业本、扑克牌、病历纸、检验单、菜谱、钞票纸等。这些纸或纸制品的频繁流通，容易造成细菌传播或交叉感染。因此，抗菌功能纸的开发与应用，具有诱人的前景和广阔的市场。抗菌纸之所以具有抗菌效果是因为在其内部含有抗菌剂，抗菌纸的抗菌性能主要由抗菌剂的抗菌性能决定。因而，研制高效、环保和多功能的纸张抗菌剂具有十分重要的意义。
 

1 纸张抗菌剂的分类及抗菌机理

抗菌纸的核心成分是抗菌剂。抗菌剂是一些细菌、霉菌等微生物高度敏感的化学成分。极少量的抗菌剂添加至普通纸张中，可制成抗菌纸。抗菌剂按化学成分大致可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂等。

1．1 无机抗菌剂

无机抗菌剂按抗菌成分可分为：光催化抗菌剂、含金属离子抗菌剂、金属氧化物抗菌剂和稀土激活抗菌剂等.。利用银、铜、锌等金属本身所具有的抗菌能力，通过物理吸附或离子交换等方法，将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面即可制成无机抗菌剂。按载体来分类，无机抗菌剂可分为沸石型、磷酸复盐型、硅酸型、膨润土型、可溶性玻璃型和包覆型等。无机抗菌剂的优点是具有安全性、耐热性、耐久性、持续性，是纤维、塑料、建材等生活制品最适宜的抗菌剂品种。不足之处是价格较高和抗菌的迟效性，不能像有机系

抗菌剂那样能迅速杀死细菌，且容易变色。无机抗菌剂抗菌机理主要有光催化抗菌、接触反应抗菌和活性氧抗菌。

1．1．1 光催化抗茵机理

光催化抗菌剂的原料包括TiO ，ZrO 等，其原理是TiO 在一定光照条件下还原、并发生氧化反应，使细菌分解，从而达到抑菌的目的。由于这种抗菌剂受环境的影响较大，因此其适用的范围有限。

1．1．2 接触反应抗菌机理

金属离子接触细菌，使细菌蛋白质结构破坏，造成细菌死亡或产生功能障碍，当微量的金属离子接触到细菌的细胞膜时，因细胞膜带负电而与金属离子发生库仑吸引，二者牢固结合，即所谓的微动力效应，导致金属离子穿透细胞膜，进入细菌内，与细菌体内的蛋白质发生反应。此反应使蛋白质凝固，破坏细菌合成酶的活性，并可能干扰细菌DNA的合成，造成细菌丧失分裂增殖能力而灭亡。另外，金属离子和蛋白质的结合还破坏了细菌的电子传输系统、呼吸系统和物质传输

系统。金属离子一般负载在缓释性载体上，在使用过程中，具有抗菌性能的金属离子逐渐释放，而在低浓度下金属离子就具有较好的抗菌效果，因此通过金属离子的不断释放，无机抗菌剂可以发挥持久的抗菌效果。金属离子抑制细菌的活性由强到弱的顺序为：Ag >Hg >Cu >Cd >Ni >Pb >Co >Zn >Fe。相比较而言，银等金属离子抗菌剂是使用最广泛的一类无机抗菌剂，由于银离子的毒性小，抗菌能

力强，在人体中难以累积，所以在抗菌加工中得到广泛应用。

1．1．3 活性氧抗茵机理

活性氧抗菌机理认为，加入抗菌剂后，材料表面分布着微量的金属元素，能起到活性中心的作用，可以吸收环境中的能量，激活吸附在材料表面的空气或水中的氧产生羟自由基(·OH)和活性氧离子(·O 一)，例如金属银和环境中的H O和O 的反应产生自基，起到抗菌效果。·OH和·O 一具有很强的氧化还原能力，能破坏细菌细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌，从而起到抗菌效果。

1．2 有机抗菌剂

根据有机抗菌剂的化学分子结构，人们将其分为20余个大类，包括季铵盐类、酚类、卤素类、有机氮类、醛基水溶液类、异噻唑及咪唑类等。其抗菌机理主要是与细菌的细胞膜表面阴离子相结合，或与巯基反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，从而抑制细菌和霉菌的繁殖，起到杀菌、防腐及防霉等作用 。

有机抗菌剂对细菌的毒杀和抑制性能一方面由该抗菌化合物所带的能够挥发的毒性基团决定，另一方面由该化合物的取代基特性(如亲油性和亲水等)、分子中各原子及基团的排列、空间排布、分子反应性能等密切相关。有机抗菌剂的毒性反应约有75％在细胞内进行，而细菌细胞外膜一般是半透明的，因此除了需要有机化合物需要有化学毒性基团外，还需对细菌细胞有一定的渗透能力。有机抗

菌剂的用量相对较少，一般在l0 I6甚至l0 就具有明显的抗菌效果。

有机抗菌剂具有杀菌力强、效果迅速、来源广泛、价格便宜等优点，曾经得到广泛应用；但在使用过程中，人们发现这类抗菌剂具有一定的挥发性、耐热性较差、易析出和毒性较大等缺点。为了改善抗菌剂的性能，降低它对环境、人畜的刺激和毒害，研制具有缓释、长效、高效、低毒安全的有机抗菌剂十分必要。

1．3 天然抗菌剂

天然抗菌剂包括从动植物体内提取及微生物发酵生产的抗菌剂，主要有壳聚糖、山梨酸、姜黄根醇、孟宗竹提取物和日柏醇等。天然抗菌剂具有无毒、无害、环保等优点，但受到加工条件的制约，目前还未能大规模市场化。壳聚糖是从虾蟹壳中提炼出的一种物质，具有优良的生物活性和生物相溶性，且可生物降解，抗菌作用明显。其抗菌机理是由于壳聚糖分子带正电荷，与带负电荷的细菌类微生物相互接触时，细菌表面的电荷被中和，从而使细菌的活动受到抑制，失去活性。

姜黄根醇是一种萜类化合物，从印度尼西亚一种传统药用植物的块茎中提取得到，其抗菌机理尚不清楚，但由于其具有良好的抗菌性能和安全性，被人们称为是新一代抗菌剂。孟宗竹提取物是通过阻碍细菌DNA的合成而起到抗菌作用。日柏醇是由二啮配位体的氧螯合作用，使细菌蛋白质变性，从而起到抗菌效果。

2 纸张抗菌剂的研究现状

抗菌剂是抗菌纸的核心成分，抗菌剂的性能、类型、价格、用量、稳定性、使用便利性等因素对抗菌性能都有较大影响，开发出适用于不同纸张类别的专用抗菌剂尤其重要。国内外学者对无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂在纸张中的应用效果进行了较为广泛的研究，开发出了许多高效的纸张抗菌剂。

2．1 无机抗菌剂的研究现状

无机抗菌剂有着耐高温性能强、抗菌作用持久的特点，优于天然抗菌剂和有机抗菌剂，使之得到广泛应用。刘秉钺等采用CuSO 、Na S 0 和Na S对聚丙烯腈进行改性处理，得到了铜系抗菌剂，然后将抗菌剂配入植物纤维抄纸，对大肠杆菌、米曲霉菌及天然杂菌均有良好的抑菌效果。林润惠等采用银系抗菌粉与水制成一定浓度的混合液，然后将抗菌混合液均匀地喷在纸页的表面上，结果表明，这种

银系抗菌纸有一定抑菌的效果。王正顺等探讨了二氧化钛光触媒空气过滤纸的加工工艺及杀菌消毒除臭性能实验，结果表明TiO 光触媒空气过滤纸具有明显的抗菌杀毒除臭的功效。柳清菊等以磷酸盐系、硅酸盐系、氧化物系无机材料为载体，银、铜、锌等金属离子为抗菌成分，制得一种纸币专用抗菌剂 l 。华子昂等制备了一种生物抗菌剂，主要组成及其质量配比为：多胺多糖6o～8O、阳离子聚丙烯酰胺2～5、二氧化钛5～lO、氧化锌1～3、铜离子1～3、碘离子0．2～0．6、日柏醇0．4～0．8 。丁浩将沸石按一定比例与去离子水加入助磨剂，放入湿式搅拌磨研磨，将研磨的矿物质沸石粉产物粒度达到2 Ixm，且含量大于总沸石粉的90％以上，然后加入硝酸银溶液，再加入添加剂，使固液分离，将固体物质烘干制得纳米组装无机抗菌剂，可用作纸张抗菌剂。

2．2 有机抗菌剂的研究现状

近年来，科研人员致力于发展高效、低毒、环境友好、缓释、长效的有机抗菌剂。李柯等研究了有机硅抗菌剂CTU一1，在滤纸上的抑菌效果表明，当CTU—l抗菌剂在体积分数为0．5％ ～2．5％时，具有较好的抑菌效果ll 。王瑾玲等通过分子设计，合成了2种吡唑啉一B一二酮抗菌剂，并研究了其抗菌性能 。乔永锋等从4一甲氧苯甲酰基一(1一苯基一3一甲基吡唑啉．5一酮)出发，分别合成了9个席夫碱类配合物，对配体和新配合物进行表征，并采用纸碟法测定了配合物的广谱抗菌活性，效果良好¨ 。邱树毅等利用具有抗菌功能基团的纳米粉体，采用共价修饰的方法，将季铵盐或季磷盐聚合物抗菌剂共价连接到纳米粉体上而得到的纳米抗菌剂，将其添加到纸浆中，抄纸得到抗菌纸¨ 。王雪平等将羟基树脂、工业用戊二醛、溴水、蒸馏水按质量比1-1：2：40—200，并经加成和取代反应后制得一种抗菌剂，可以用作纸币抗菌剂¨ 。Sun Gang等人用苯乙烯和丙烯乙内酰脲通过悬浮共聚合制备多孔聚苯乙烯乙内酰脲，用丁二烯作交联剂，它是一种长久的、可再生的抗菌剂Kin，Young—Min等用乳链菌肽(nisin)分别与聚丙烯酸和醋酸盐一乙烯聚合物共聚合，制得高效抗菌剂 。Matsuoka Hiroshi等将噻苯咪唑和金属银掺杂制备了一种抗菌剂，将其添加到医用滤纸中，具有较好的抗菌效果l2 。2．3 天然抗菌剂的研究现状天然抗菌剂来源于自然，具有无毒、无污染，且易降解等优点，在抗菌纸的生产中具有较大的市场。祁国平以自制的羧甲基壳聚糖为抗菌剂，采用浸渍加工法研制湿纸巾，并检测其对大肠杆菌及葡萄球菌的抗菌性能。Lindberg L E等研究了18种树木提取物对3种纸浆细菌的抗菌性能。LeeHoChan等将壳聚糖和nisin混合，以醋酸盐一乙烯聚合物为载体，制得了一种性能优异的纸张抗菌剂 。Nakajima Masakazu等将水溶性壳聚糖、水溶性聚合物等和水不溶壳聚糖乳化混合制得一种抗菌剂，用其制备的抗菌纸不但有较好抗菌效果，且废弃纸张抗菌剂易被土壤吸收，从而降低了环境污染 。

3 结束语

近年来，随着抗菌技术的研究不断深入，应用的抗菌剂品种和数量增加较快。抗菌剂的热稳定性、抗菌性、毒性、与材料的相容性、制成的抗菌纸的抗菌长效性等方面都是我们应用时选择纸张抗菌剂时需要认真考虑的内容。随着抗菌技术及造纸工业的不断发展，抗菌剂在造纸行业的应用必然会逐步扩大；这对于提高造纸产品的质量，增进造纸产品的卫生性能，提高造纸产品的档次，改善人们的生活质量具有重大的社会效益和经济效益。