Actuellement, face à l’évolution des conditions environnementales et à l’émergence de diverses crises de santé publique, les consommateurs accordent davantage d’importance à l’hygiène et à la santé des ménages. Parallèlement, la fonctionnalisation est devenue une tendance de développement clé dans le secteur des détergents ménagers ; les consommateurs ne se contentent plus de détergents qui offrent simplement des capacités de nettoyage standard, mais recherchent également des attributs supplémentaires tels que la stérilisation et le parfum. En outre, l’adoption généralisée de machines à laver entièrement automatiques a conduit les consommateurs à préférer de plus en plus laver différents types de vêtements en charges combinées. Ces facteurs ont entraîné une augmentation rapide de la demande des consommateurs pour des produits détergents ménagers dotés de propriétés désinfectantes et assainissantes.
Ces dernières années, la variété des produits d'assainissement et de désinfection s'est également considérablement élargie, passant de désinfectants-à usage unique à des produits composés multifonctionnels-qui combinent à la fois des capacités de nettoyage et de stérilisation. De plus, le champ d'application s'est élargi des seuls textiles pour englober un large éventail de produits d'entretien ménager-tels que les détergents à vaisselle, les nettoyants pour sols et surfaces et les nettoyants pour cuvettes de toilettes.
Selon les dispositions pertinentes de la norme QB/T 2850-2007, *Détergents antibactériens et bactériostatiques*, les produits appelés « détergents antibactériens et bactériostatiques » au sein de cette industrie sont formulés à partir de tensioactifs en association avec des bactéricides ou bactériostatiques spécifiques ; ce sont des produits de nettoyage chimiques à usage quotidien-qui possèdent à la fois des propriétés antibactériennes/bactériostatiques et des fonctions de nettoyage/élimination des taches-. La formulation de tels détergents assainissants et désinfectants présente plusieurs défis techniques : Premièrement, sélectionner les bactéricides appropriés ; deuxièmement, évaluer la compatibilité et les performances synergiques des bactéricides sélectionnés lorsqu'ils sont combinés avec d'autres composants détergents ; et troisièmement, déterminer la méthode optimale pour incorporer les bactéricides dans la formulation. Cet article se concentre sur ces trois aspects, en examinant systématiquement les ingrédients responsables des effets stérilisants et bactériostatiques dans les détergents ménagers, en examinant spécifiquement leurs caractéristiques de compatibilité et leurs méthodes d'incorporation.
1. Types de bactéricides dans les détergents ménagers
En fonction de leur origine, les bactéricides peuvent être largement classés en bactéricides synthétiques et bactéricides naturels. En fonction de leur composition chimique, ils peuvent être classés en sels d'halogène-, d'oxygène -, d'aldéhyde -, de phénol -, de sels d'ammonium quaternaire, de composés à base de guanidine -, d'extraits de plantes traditionnels et d'autres types. Dans le contexte de l'utilisation quotidienne de détergents chimiques-, les principaux micro-organismes cibles de ces bactéricides sont *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli* (E. coli) et *Candida albicans*. Les bactéricides utilisés dans les détergents ménagers doivent répondre aux critères suivants : ① Haute sécurité-non-toxique pour les humains et faiblement irritant ; ② Haute efficacité-efficace même lorsqu'il est ajouté en petites quantités ; ③ Bonne compatibilité avec les tensioactifs et autres auxiliaires détergents ; ④ Bonne solubilité et dispersibilité-sans compromettre les performances fondamentales ou le parfum du produit.
Agents à base d'halogène-
Les bactéricides à base d'halogène-incluent des agents contenant du chlore-, du brome-et de l'iode-. Étant donné que les éléments halogènes possèdent intrinsèquement de fortes propriétés oxydantes, les composés contenant ces éléments présentent généralement de puissantes capacités bactéricides et blanchissantes.
① Bactéricides contenant du chlore-
Les bactéricides contenant du chlore-possèdent un fort pouvoir bactéricide, capable d'éliminer divers micro-organismes-y compris les spores bactériennes. En outre, ils offrent des avantages tels qu'une large disponibilité et un faible coût ; cependant, leur fort pouvoir irritant et leur sensibilité au pH limitent leur champ d'application. Les bactéricides courants contenant du chlore-utilisés dans les détergents ménagers comprennent principalement l'hypochlorite de sodium et le dichloroisocyanurate de sodium. L'hypochlorite de sodium produit industriellement contient généralement une teneur en chlore actif d'environ 10 à 20 % ; il agit comme un agent oxydant puissant avec de puissants effets bactéricides et blanchissants, bien qu'il soit corrosif pour les métaux et sujet à la décomposition. En termes de compatibilité, l'hypochlorite de sodium peut endommager certains colorants et réagir négativement avec les parfums, les enzymes et les agents blanchissants fluorescents ; par conséquent, il est souvent utilisé indépendamment dans les solutions désinfectantes et les produits de blanchiment. Le dichloroisocyanurate de sodium-également connu sous le nom de Dichlor-est un bactéricide à large-spectre ; alors que sa forme de poudre sèche est stable pendant le stockage, sa solution aqueuse présente une faible stabilité. Le dichloroisocyanurate de sodium ne présente aucune toxicité cumulative ni effet mutagène, offre un profil de sécurité élevé et convient donc pour une utilisation dans les détergents ménagers. En termes de compatibilité, des substances telles que les diéthanolamides d'acides gras, les éthers d'alkylphénol polyoxyéthylène, le borax et le carbonate de sodium exercent un effet de décomposition sur le dichloroisocyanurate de sodium ; à l'inverse, des substances telles que l'alkylbenzènesulfonate de sodium, l'éther sulfate d'alcool gras de sodium, les éthers de polyoxyéthylène d'alcool gras, le sulfate de sodium et le chlorure de sodium améliorent la stabilité du dichloroisocyanurate de sodium.
② Bactéricides à base de brome-
Les variétés courantes de bactéricides à base de brome- comprennent principalement la bromochlorodiméthylhydantoïne et la dibromodiméthylhydantoïne ; ces agents sont respectueux de l'environnement après utilisation. Comparés aux bactéricides à base de chlore-, les agents à base de brome- présentent une efficacité de destruction microbienne supérieure dans les environnements alcalins et se dégradent plus rapidement. Cependant, en raison de leur coût plus élevé, les bactéricides à base de brome-sont principalement utilisés pour la désinfection des hôpitaux et des zones touchées par une épidémie-, tandis que leur application dans les détergents ménagers reste relativement limitée.
③ Bactéricides à base d'iode-
Les-bactéricides à base d'iode-tels que l'iode élémentaire et les iodophores-sont largement utilisés dans les domaines de la médecine et de la santé publique ; ces dernières années, ils ont également trouvé des applications dans l’industrie des détergents. L'iode élémentaire possède une excellente perméabilité, lui permettant de pénétrer rapidement dans les parois cellulaires et d'induire la dénaturation et l'inactivation des protéines. Des études ont démontré qu'en formulant un mélange de 0,5 % d'iode avec douze tensioactifs différents-y compris le sulfate d'éther polyoxyéthylène d'alcool gras de sodium (AES)-le détergent antimicrobien à base d'iode-qui en résulte atteint des niveaux très satisfaisants d'efficacité détergente et bactéricide.
Peroxydes
Lors de leur dissolution dans l'eau, les bactéricides à base de peroxyde-se dissocient pour générer des radicaux libres possédant des potentiels rédox élevés. Ces radicaux perturbent ensuite les barrières de perméabilité des micro-organismes-ou attaquent leurs protéines, leur ADN et d'autres composants cellulaires-conduisant finalement à la mort microbienne.
① Peroxydes liquides
Les principaux peroxydes liquides utilisés dans ce contexte sont le peroxyde d'hydrogène et l'acide peracétique. Ces substances sont de nature très corrosive et exercent un effet blanchissant sur les tissus. Actuellement, le peroxyde d'hydrogène est principalement utilisé dans les formulations d'agents de blanchiment sans danger pour les couleurs. Bien que certaines recherches aient exploré son application dans les détergents à vaisselle, son incorporation dans de telles formulations présente de nombreux problèmes de compatibilité, car sa décomposition peut être déclenchée par des facteurs tels que les métaux lourds, les environnements alcalins et l'exposition à la lumière.
② Peroxydes solides
Les peroxydes solides-en particulier le perborate de sodium et le percarbonate de sodium-sont principalement utilisés dans les formulations de détergents en poudre. Notamment, le perborate de sodium et le percarbonate de sodium nécessitent des températures élevées pour libérer de l'oxygène ; par conséquent, ils n'exercent leur efficacité bactéricide que lorsque la température dépasse 40 degrés . De plus, la stabilité de composés tels que le percarbonate de sodium est relativement mauvaise. Sur la base de ces caractéristiques, cette classe de biocides est principalement utilisée dans les formulations de nettoyants pour cuves de machines à laver, de déboucheurs de canalisations et de produits similaires.
③ Dioxyde de chlore stabilisé
Le dioxyde de chlore est classé par l'Organisation mondiale de la santé comme biocide de classe A1 hautement efficace et sûr. À température ambiante, il existe sous la forme d'un gaz vert jaunâtre- caractérisé par une réactivité chimique élevée et son efficacité désinfectante est cinq fois supérieure à celle du chlore élémentaire.
Dérivés de guanidine
Les biocides à base de guanidine-sont largement classés en biguanides et monoguanides. La catégorie des biguanides comprend, entre autres, la chlorhexidine et ses dérivés, les sels de polyhexaméthylène biguanide et le polyaminopropyl biguanide. La catégorie des monoguanides comprend principalement le monoguanide de polyhexaméthylène, disponible sous diverses formes de sel telles que le chlorhydrate, le stéarate et le propionate. Des études ont indiqué que la forme chlorhydrate présente une efficacité bactéricide plus forte que les autres formes de sel.
La chlorhexidine (également connue sous le nom d'hibitane) est principalement disponible sous deux formes : l'acétate et le gluconate. Il possède des propriétés bactériostatiques à large -spectre ; à des concentrations élevées, il présente des effets à la fois bactéricides et bactériostatiques, tandis qu'à faibles concentrations, son action est principalement bactériostatique. Cependant, la chlorhexidine est inefficace contre les spores bactériennes et les champignons. Dans le domaine des produits chimiques quotidiens, il est couramment utilisé comme conservateur dans les désinfectants pour les mains, les dentifrices et les produits de soin de la peau.
Le chlorhydrate de polyhexaméthylène guanidine est classé comme une substance à faible -toxicité ; il n'est pas-corrosif pour les métaux et n'exerce pas d'effet blanchissant sur les tissus. Cette classe de biocides présente une excellente solubilité dans l’eau et une excellente stabilité thermique ; ils produisent peu de mousse, sont faciles à rincer et sont insensibles aux fluctuations de pH. Comparés aux biocides à base de chlore-ou de peroxyde-, les biocides à base de polyhexaméthylène guanidine (PHMG) possèdent une toxicité et un pouvoir irritant moindres, ce qui les rend plus sûrs à utiliser ; par conséquent, ils sont largement incorporés dans les détergents ménagers. Des études ont démontré que l'application de biocides PHMG pendant un temps de contact de seulement 5 à 10 minutes est suffisante pour réduire le nombre total de bactéries et les niveaux de coliformes sur les surfaces de la vaisselle à des niveaux conformes aux normes d'hygiène nationales en vigueur. Les principaux fabricants de détergents ont ensuite lancé une gamme diversifiée de produits d’entretien ménager contenant du PHMG comme ingrédient biocide actif. Concernant la compatibilité, étant donné que les biocides à base de guanidine-sont des agents cationiques, leur utilisation doit être évitée en conjonction avec des savons, des tensioactifs anioniques et des substances similaires ; de plus, certains tensioactifs non-ioniques peuvent également compromettre leur efficacité biocide. De plus, le PHMG utilisé comme ingrédient autonome dans une formulation est classé comme biocide à faible -efficacité ; par conséquent, dans les applications nécessitant des effets de désinfection de haute-intensité ou prolongés, il doit être utilisé en synergie avec d'autres agents biocides.
Sels d'ammonium quaternaire
Les sels d'ammonium quaternaire sont une classe de tensioactifs cationiques. Parmi eux, les -sels d'ammonium quaternaire à base d'alkyle-spécifiquement classés en variantes à simple-chaîne et double-chaîne-sont les plus largement utilisés comme biocides. À ce jour, cette classe a évolué à travers sept générations de produits. Les première et deuxième générations sont caractérisées par le chlorure de benzalkonium et le bromure de benzalkonium, tandis que la septième génération est constituée de mélanges comprenant des sels d'ammonium quaternaire polymères combinés avec du chlorure d'alkyl diméthyl benzyl ammonium et du chlorure d'alkyl diméthyl éthyl benzyl ammonium. Bien que les sels d'ammonium quaternaire soient inefficaces contre les champignons, *Mycobacterium tuberculosis* et les spores bactériennes, ils possèdent de puissantes propriétés bactériostatiques, capables d'inhiber la croissance et la reproduction bactériennes même à des concentrations extrêmement faibles.
En termes de compatibilité, tous les biocides à base d'ammonium quaternaire fonctionnent comme des tensioactifs cationiques. Si les sels d'ammonium quaternaire à double-chaîne démontrent un certain degré de résistance aux effets néfastes des tensioactifs anioniques et de l'eau dure, leur co-formulation ou leur utilisation simultanée avec des tensioactifs anioniques doivent néanmoins être évitées. De plus, des substances telles que l'iode, l'iodure de potassium, l'acide salicylique et les peroxydes présentent des effets antagonistes lorsqu'elles sont combinées avec des désinfectants à base d'ammonium quaternaire ; par conséquent, le mélange de ces substances doit être évité pendant l’application. Ces dernières années, l’utilisation de désinfectants à base d’ammonium quaternaire dans les détergents ménagers est devenue de plus en plus répandue.
Autres désinfectants synthétiques
Les désinfectants synthétiques englobent également des catégories telles que les aldéhydes et les phénols. Parmi les désinfectants à base d'aldéhyde-, le formaldéhyde est très irritant, agit lentement et présente des risques cancérigènes potentiels. Concernant les désinfectants à base de phénol-, les dangers potentiels associés aux agents couramment utilisés-tels que le triclosan et le triclocarban-sont continuellement exposés ; compte tenu de ces problèmes de sécurité, leur inclusion dans les formulations des produits nécessite un examen attentif et prudent.
Désinfectants naturels
En fonction de leur origine, les désinfectants naturels peuvent être largement classés en catégories d'origine végétale -, d'origine animale - et d'origine microbienne -. En raison de leur faible toxicité et de leur pouvoir irritant minime, les désinfectants naturels ont tendance à être plus facilement acceptés par les consommateurs, ce qui entraîne un regain continu d’intérêt pour la recherche dans ce domaine. Les efforts de recherche actuels se concentrent principalement sur les désinfectants d'origine végétale-, bien qu'un nombre limité d'études aient également exploré l'incorporation de désinfectants d'origine animale- ou de micro-organismes-dans les formulations de détergents ménagers.
① Désinfectants-dérivés de plantes
Les désinfectants d'origine végétale-sont définis comme des préparations antimicrobiennes produites en extrayant des composants-possédant une activité bactéricide ou bactériostatique-de diverses parties de plantes, telles que des racines, des tiges, des feuilles et des fleurs, pour une utilisation contre les micro-organismes pathogènes. Les principaux constituants actifs présents dans les désinfectants d'origine végétale comprennent les alcaloïdes, les flavonoïdes, les stéroïdes, les terpènes, les tanins, les huiles essentielles, les terpénoïdes, les saponines, les coumarines, les lignanes, les stilbènes, les polysaccharides, les phénols, les quinones, les esters et les acides organiques. Lors de l'incorporation de désinfectants d'origine végétale dans des formulations de détergents, deux principaux défis se posent : premièrement, déterminer le dosage optimal ; et deuxièmement, gérer la couleur résultante du système détergent. Bien que les désinfectants d'origine végétale-possèdent généralement un pouvoir antimicrobien limité et entraînent des coûts de production plus élevés, leur faible profil d'irritation a conduit à leur application de plus en plus répandue dans les produits détergents ménagers.
② Biocides d'origine animale-
Les substances extraites d'animaux-telles que le lysozyme, les peptides antimicrobiens et les protéines antimicrobiennes-possèdent toutes différents degrés d'efficacité antimicrobienne. Actuellement, le chitosane est l'agent d'origine animale-le plus largement utilisé dans le secteur des détergents ; cependant, son application dans les détergents est considérablement limitée par sa faible solubilité dans l’eau et la plupart des solvants organiques, ainsi que par son pouvoir antimicrobien intrinsèquement doux. Pour remédier à ces limitations, les efforts de recherche se sont concentrés sur l'amélioration des capacités antimicrobiennes du chitosane grâce à une modification chimique pour développer une série de dérivés de chitosane, ou en incorporant des facteurs antimicrobiens très puissants dans la matrice de chitosane.
③ Biocides dérivés de microbes-
Les biocides dérivés de microbes-peuvent être globalement classés en deux types : le premier implique l'application directe de micro-organismes-tels que des bactériophages, des virus, des bactéries et des champignons-pour obtenir des effets antimicrobiens ; la seconde utilise les sous-produits métaboliques des micro-organismes à des fins antimicrobiennes. À ce jour, les recherches concernant l’application de cette classe spécifique de biocides dans les formulations de détergents restent relativement limitées.
Sélection et incorporation de biocides dans les détergents ménagers
La conception de la formulation des détergents antimicrobiens nécessite un examen attentif des caractéristiques spécifiques des surfaces ou des objets à nettoyer. Cela implique de sélectionner des biocides et des tensioactifs appropriés, ainsi que d'évaluer la compatibilité synergique des différents composants du mélange. Prenons l'exemple des nettoyants pour sols et meubles : les biocides à base de chlore-sont généralement évités car ils provoquent une décoloration du bois ; les sels d'ammonium quaternaire cationiques sont relativement doux et possèdent une faible toxicité, bien que leur efficacité antimicrobienne soit comparativement plus faible ; le polyhexaméthylène biguanide (PHMB), à l'inverse, est efficace contre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. De plus, il est non-toxique, non-irritant et efficace contre les champignons et les moisissures-comme le *Candida albicans*. En raison de sa structure moléculaire polymère, le PHMB s'adsorbe sur les surfaces des sols et des meubles après une utilisation répétée, fournissant ainsi un effet antimicrobien durable. Sur la base de ces considérations globales, la formulation sélectionnée utilise un système biocide mélangé comprenant 20 % de sel d'ammonium quaternaire de polyhexaméthylène biguanide, 45 % de chlorure de dodécyl diméthyl benzyl ammonium et un sel d'ammonium quaternaire de dialkyle pour une utilisation dans les produits de nettoyage des sols et des meubles. Compte tenu de la sélection des biocides cationiques, un soin particulier doit être apporté au choix des tensioactifs à mélanger avec eux afin de garantir une compatibilité et des performances optimales. En fin de compte, la formulation utilise des éthers de polyoxyéthylène d'alcool gras, de la dodécyl diméthylbétaïne, des éthers de polyoxyéthylène d'alcool gras à chaîne ramifiée -, des glucosides d'alkyle et des oxydes d'amine comme composants tensioactifs principaux. Plus précisément, les éthers de polyoxyéthylène d'alcool gras réduisent considérablement la tension superficielle, facilitant ainsi la migration des biocides vers les surfaces des cellules bactériennes et leur pénétration ultérieure à l'intérieur des cellules, améliorant ainsi leur efficacité bactéricide. La dodécyl diméthylbétaïne et les oxydes d'amine possèdent des propriétés bactéricides inhérentes et présentent un effet synergique en matière de détergence. Les alkylglucosides sont de nature douce et possèdent d'excellentes capacités d'étalement, réduisant efficacement la sensation collante laissée sur les surfaces des sols et des meubles.
Concernant la méthode d'incorporation des biocides, la plupart des biocides sont ajoutés directement aux formulations de détergents en tant que matières premières au cours du processus de préparation. Bien que cette approche soit simple et facile à mettre en œuvre, elle apporte des avantages antimicrobiens ou bactériostatiques à l'objet nettoyé uniquement pendant le cycle de lavage lui-même ; il offre une conservation limitée de ces avantages une fois le processus de nettoyage terminé. Cette limitation est particulièrement prononcée dans les produits tels que les détergents à lessive, qui nécessitent un rinçage approfondi avec de grands volumes d'eau pendant les étapes finales du cycle de lavage, ce qui rend le maintien durable des avantages antimicrobiens ou bactériostatiques encore plus difficile. Par conséquent, certains efforts de recherche se sont concentrés sur le développement de méthodes d'incorporation alternatives-telles que l'utilisation de la microencapsulation-pour obtenir des propriétés de libération prolongée-de ces agents bénéfiques.
