1750天前
银离子是一种天然消毒剂，使用银碗、银盘、银筷吃饭，可以预防食物变质引起的中毒
新冠肺炎疫情的发展，使得日常的消毒杀菌工作成为了重中之重。家用电器作为人们居室中不可或缺的产品，对于满足消费者的家居消毒杀菌需求起到了至关重要的作用。
银离子是一种天然消毒剂，使用银碗、银盘、银筷吃饭，可以预防食物变质引起的中毒；在银花瓶中插花，花可久开不败，枝叶不易腐烂，这都是因为银所释放出的银离子在这其中起到了消毒杀菌的作用。银在各种价态下均有较强的杀菌能力，并且其杀菌能力随着价态的不同而不同。银离子在不同价态的抗菌能力的顺序是：Ag4O4＞Ag3+＞Ag2+＞Ag+[1]。本文针对银离子消毒杀菌技术的原理、优缺点及应用该技术的家电产品和家庭场景进行概述。
（1）对微生物体内酶和氨基酸的作用
银离子杀菌的过程为，首先吸附于细胞壁表面，此时细菌虽有某些生理功能被破坏，但仍然具有一定的生命力，即抑菌作用；待银离子聚集量达到一定限度后，即穿透细胞壁进入内部，滞留在胞浆膜上，抑制胞浆膜内酶的活性，从而导致细菌的死亡，即杀菌作用[2]。
根据银对酶作用的试验，认为银离子能破坏细菌体内可分解葡萄糖、蔗糖、尿素的酶，主要是破坏其-COOH（羧基）与-SH（硫氢基）而使细菌死亡。银对微生物体内含-SH酶的亲和力较强，可形成不可逆的硫银化合物，束缚了-SH，干扰微生物的呼吸作用，导致细菌死亡[3]。其反应模式是[4]:
（2）破坏细菌等微生物的屏障结构
细菌的通透屏障为维持其正常结构和进行生理代谢所必需。细菌结构破坏所造成的细胞渗透压及通透性改变，可导致细胞死亡[5]。研究发现银离子可穿入细菌细胞内与原生质作用使之变暗，原生质进而收缩凝集脱出[3]。
沙夫罗克通过显微镜观察，发现银电解液可以极大地破坏细胞膜，使细胞膜松散、轮廓不清、胞膜破裂、胞质外漏，菌体随之被破坏[6]。有研究发现，银离子可以穿入细胞内与原生质作用，使原生质收缩凝集而脱出。原生质细胞（无壁细胞）与完整的细胞一样能够很快与银结合，但原生质细胞比有壁的细胞要死得更快。另外，细胞在接触银离子消毒剂时，有超微结构改变，包括变形、碎裂乃至死亡[6]。
（3）破坏细菌等微生物的DNA分子
银离子、铜离子等金属离子对细菌、病毒、藻类等多种微生物均有抑制和杀灭作用[5]，其机制除了作用于酶类，干扰细胞内呼吸外，还可作用于细菌DNA分子上特定位点，破坏其DNA分子结构[7]。Thurman和Gerba等人的研究指出，银离子可以凝固核酸，导致DNA分子产生交联，或者催化形成自由基，导致DNA分子上的化学键断裂；同时他们根据银对酶作用的试验还认为，银离子可以通过凝固病毒蛋白质分子和束缚DNA分子上的供电子体，引起DNA核苷酸链的断裂而导致病毒死亡[8]。例如，银、铜可以通过Fenton反应，产生-OH（羟自由基），后者可损伤病毒的蛋白衣壳及DNA分子，引起DNA核苷酸链的断裂，以致死亡[5]。
银离子消毒杀菌技术的优点与局限性
优点：银离子具有高效和广谱杀菌的能力，突破了传统杀菌消毒所采取的“以毒攻毒”的方法[9]，且具有持久性。同时，其具有非常优秀的抗菌性能，对绿脓杆菌、链球菌、青霉菌、黑曲霉和肺炎杆菌等均有良好的抑制作用。是一种无毒、无味、无刺激，减少环境污染的“绿色杀菌剂”[10]。
局限性：要控制银离子释放浓度，避免重金属污染的隐患。其中，GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定，银离子限量为0.1mg/L；GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中规定，饮用水中银离子限量为0.05mg/L。另外，银离子抗菌消毒剂在使用一定时间后可能不再有除菌效果。
如表1所示，列出了银离子抗菌消毒剂和一般有机抗菌消毒剂的性能比较。从表中可以看出，银离子抗菌消毒剂和一般的有机抗菌消毒剂相比具有很多的优点，但同时也具有易变色、易光老化的缺点[9]。
表1 银离子抗菌消毒剂同有机抗菌消毒剂的性能比较[9]
银离子消毒杀菌技术在家庭环境中的应用
3.1 在饮用水中的应用
国外利用银作为消毒剂应用于饮用水已有多年的历史。80年代初，由于发现在消毒饮用水中普遍使用的氯可以与水中有机物生成有机卤化物等致癌物，许多科学家致力于寻找新的更有效、更安全的饮用水消毒剂[5]。
含银消毒剂分为银水和载体银两类。银水可通过电解银制备，以银为电极，当电流为10mA时，每小时产生的银离子可供4000L以上的水消毒。含银载体有载银活性炭和含银沸石，如银交换沸石、涂银沸石[11]。
载银活性炭通过银的缓释、控释技术，可以实现持久高效的消毒效果，其相比氯类消毒剂在水处理方面有无毒、效果持久等优点[12]。载银活性炭包括：涂银活性炭、浸银活性炭、吸附银盐活性炭、渗银活性炭、载碘化银活性炭、载氯化银活性炭等。其中，涂银活性炭是利用银镜反应在活性炭表面涂极薄的银层，银溶出量极少可保持长久杀菌作用。如当活性炭量为300g、涂银后银含量为1mg/g时，可供四口之家半年用水量的消毒。当溶出的银离子浓度小于0.01mg/L时，即产生消毒作用，消毒水经储存1年后未检出细菌，说明残存银离子有持续消毒效果[11]。
另外，银离子用于饮水消毒时必须注意水中银离子的含量应保持在合适的水平，否则可能造成肠道菌群失调等问题。应符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用水中银离子含量的限值要求，为0.05mg/L。
3.2 在生活卫生中的应用
（1）在洗衣机中的应用
GB 21551.5-2010《家用和类似用途电器抗菌、除菌、净化功能洗衣机的特殊要求》中规定，具有除菌功能的电动洗衣机的除菌率应不小于96.0%。目前，在洗衣机中应用的银离子除菌技术主要有普通银离子除菌、光动银除菌和纳米银除菌等。经过银离子除菌程序洗涤后的衣物，表面会残留一部分银离子，从而使衣物具有抗菌性[13]。
普通银离子除菌技术是利用银离子的杀菌特性，在洗衣机内设置含纯度99.9%银片的银离子发生器，通电后，会电解释放出银离子。随着洗衣机进水，这些银离子进入洗衣桶内，渗入到洗涤物的纤维中，对洗涤物进行深层穿透，破坏衣物污渍中细菌的细胞壁，从而将细菌杀灭[14]。
光动银除菌技术是在齐聚银、水和光三种物质的情况下，银离子溶液能够有效杀灭细菌和真菌，克服了银离子除菌技术对细胞壁厚菌种去除效果不佳的缺点。光动银除菌洗衣机除了内置银离子发生器，还增加了蓝光发射装置。受到光线照射后，银离子会被催化，在水中形成-OH（羟基），对衣物上的细菌和真菌有较好的杀灭效果，尤其是对洗衣机内常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等致病菌去除效果显著[13]。
要想达到理想的杀菌效果，洗涤过程中的银离子需要达到一定的浓度。但是，银离子作为一种重金属，还需要考虑应用的安全性，因此浓度的选择要平衡杀菌的效果和安全性两方面[14]。
（2）在衣物及相关用品中的应用
将银离子抗菌剂引入布料纤维中，便可以制成具有持久抗菌性的抗菌布料。抗菌布料主要应用于生活和卫生方面。随着人们生活水平的提高，消毒、抗菌、除臭等已经成为日常生活中的要点。用载银抗菌布料制成的衣物及相关用品，具有持久消毒除臭的特点。
在卫生及医疗领域，对抗菌布料的应用也很广泛。由于抗生素的广泛应用，使得细菌的耐药性越来越强，因此需要一种更为有效的消毒抗菌材料出现。银离子独特的杀菌机理，使得它不会受细菌抗药性的影响，同时它的耐久性强，洗涤对其杀菌消毒能力的影响很小[15]。目前，抗菌布料目前已经应用于手术服、绷带、卫生巾、鞋袜和内裤等用品中。
（3）在卫生洁具中的应用
卫生间是家居生活中容易滋生、聚集细菌和病毒，产生交叉感染的场所。对于卫生洁具的消毒和杀菌是十分必要且重要的。将银离子抗菌剂引入陶瓷的面釉中，把其施于卫生陶瓷表面，便得到了表面抗菌陶瓷。抗菌陶瓷可以应用于瓷砖和陶瓷洁具，令其具有良好的抗菌性和耐久性，给人们生活中的卫生健康增添了保障[15]。
总结
银离子消毒杀菌技术作为当前较为先进的一种杀菌技术，其适用范围广泛，杀菌能力强，性质稳定，无残留毒性，无刺激、无污染，对环境保护有重要意义，在环境消毒、水消毒及抗菌材料等方面都具有广泛的应用前景。目前银离子消毒杀菌技术已经在饮用水消毒、日用品、家用电器、陶瓷、纤维制品和建筑材料等方面得到了应用。对于家电行业来讲，在应用银离子技术进行消毒杀菌时，如何对银的用量开展进一步的研究，平衡消毒杀菌的效果和安全性，制定相关技术标准规范，推动健康家电的持续发展，是相关研究人员未来可关注的重点。
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家电科技介绍
《家电科技》期刊创刊于1981年，是由中国轻工业联合会主管、中国家用电器研究院主办的国家级学术期刊，被《中国核心期刊（遴选）数据库》收录，是家电及相关行业公认的权威科技期刊。
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期刊：1年6期
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期刊：1年6期
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期刊：1年6期
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期刊：1年6期
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