當前，隨著世界人口的增加和生態環境的惡化，各種細菌、病毒對人類的危害越來越嚴重，它們不僅給人類帶來疾病，甚至使人致命，對社會造成極大的危害。據世界衛生組織（WHO）統計，1995年，全世界因細菌感染引起死亡的人為1 700萬人，約占全球死亡人數的1/3。1996年日本發生的致病性大腸桿菌0-157全國性感染事件，2000年日本、韓國、蒙古等國家發生的口蹄疫，2003年SARS的出現，這一系列事件都引起了全球性的恐慌。因此，近年來如何控制和消滅病菌及病毒傳播引起的傳染病已被提上日程。此外，這類微生物還會引起各種工業材料、化妝品、醫藥品等的分解、變質和腐敗，從而使產品的壽命減短。因此，控制和消滅有害細菌的生長和繁殖，是一項與人類健康息息相關的重要課題。由于抗菌制品能從根本上杜絕人與人、人與物、物與物之間的細菌交叉感染，所以在全世界受到了普遍歡迎。在日本以及歐美發達國家，抗菌材料已廣泛應用于醫藥、紡織、服裝、食品包裝等領域。

1  抗菌方法

    微生物是種類繁多，人類肉眼無法看見的，非常小的一類生物。在生物學的分類上，既不屬于動物界，也不屬于植物界，而是屬于原生生物界。通常，抗菌的對象是指那些對人類健康有害以及給人類生活帶來不便的細菌等。

    “抗菌”的含義非常廣泛，包括滅菌、殺菌、消毒和防菌等多種含義�？咕�的方法可分為物理和化學兩類。物理的方法是通過改變溫度、壓力以及使用電磁波、電子射線等物理手段殺菌。化學方法則是通過調節pH值、進行氣體交換、失水、隔離營養源等手段滅菌。此外，還可利用化學藥劑—抗菌劑來達到抗菌的目的。
根據不同的使用目的和抗菌處理對象，可選用不同的抗菌方法。目前使用抗菌劑是進行抗菌加工的主要方法，具有適用面廣、效率高、有效期長等特點。

2  抗菌劑的分類
2.1  有機抗菌劑

    根據有機抗菌劑的化學分子結構，人們將其分為20余個大類，包括季胺鹽類、酚類、鹵素類、有機氮類、醛基水溶液類、異噻唑及咪唑類等。其抗菌機理主要是與細菌和霉菌的細胞膜表面陰離子相結合，或與硫基反應，破壞蛋白質和細胞膜的合成系統，從而抑制細菌和霉菌的繁殖，起到殺菌、防腐及防霉等作用。
    由于有機抗菌劑具有殺菌力強、效果迅速、來源廣泛、價格便宜等優點，曾經得到廣泛應用；但在使用過程中，人們又發現這類抗菌劑具有一定的揮發性，且耐熱性較差，難以與纖維熔紡，并且當長期使用時有析出現象，尤其是將水溶性的小分子和高分子抗菌劑用于水處理、食品、醫療衛生及包裝材料等領域時，往往存在毒性和余毒問題。為了改善抗菌劑的性能，降低它對環境，人畜的刺激和毒害，研制具有緩釋、長效、高效、低毒安全的抗菌劑，人們正設法通過抗菌劑單體化合物的聚合或將抗菌劑分子固定在高載體上制成聚合物抗菌劑。

2.2  無機抗菌劑

    利用銀、銅、鋅等金屬本身所具有的抗菌能力，通過物理吸附或離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬（或其離子）固定在沸石、硅膠等多孔材料的表面即可制成無機抗菌劑。按載體來分類，無機抗菌劑可分為沸石型、磷酸復鹽型、硅酸型、膨潤土型、可溶性玻璃型和包覆型等。根據有效成分來細分，無機抗菌劑又可分為銀系、鈦系、銅系和鋅系等。   

    欽系的原料包括TiO2,ZrO2等，其原理是TiO2在一定光照條件下還原、并發生氧化反應，使細菌分解，從而達到抑菌的目的，主要發生的化學反應為：
H_v＋T_iO₂→h⁺＋e^-      H₂O＋h⁺→·OH＋H⁺      O2＋e^-→·O2^- 

    其中：h⁺為帶正電的空穴，e^-為帶負電的高活性電子，OH和O2^-為可用于使細菌降解的高活性基團。

    由于這種抗菌劑受環境的影響較大，因此其適用的范圍有限：相比較而言，銀系抗菌劑是使用最廣泛的一類無機抗菌劑。由于銀離子的毒性小，抗菌能力強，在人體中難以累積，所以在抗菌加工中應用的無機抗菌劑大部分是銀系抗菌劑。銀離子從載體中溶出后，與細胞體內的蛋白質發生作用，破壞了細菌的細胞膜或細胞原生質活性酶的活性，從而使細菌的代謝受阻，達到抑菌效果。

    與有機類抗菌劑相比，無機抗菌劑的優點是具有安全性、耐熱性、耐久性、持續性，是纖維、塑料、建材等生活制品最適宜的抗菌劑品種。不足之處是價格較高和抗菌的遲效性，不能像有機系抗菌劑那樣能迅速殺死細菌，且容易變色。

2.3  天然抗菌劑

    天然抗菌劑包括從動植物體內提取及微生物發酵生產的抗菌劑，類似薄荷、孟宗竹等提取物，殼聚糖等。殼聚糖是從蝦蟹殼中提煉出的一種物質，具有優良的生物活性和生物相溶性，且可生物降解，抗菌作用明顯。其抗菌機理是由于殼聚糖分子帶正電荷，與帶負電荷的細菌類微生物相互接觸時，細菌表面的電荷被中和，從而使細菌的活動受到抑制，失去活性。同時殼聚糖進一步低分子化，滲透到微生物細胞壁內，阻礙遺傳因子從DNA到RNA的轉移，從而阻止微生物的發育，達到抗菌目的。
天然抗菌劑具有無毒、環保的優點，但受到安全性和加工條件的制約，目前還不能大規模市場化。

3  抗菌技術在造紙行業中的應用
3.1  造紙過程的殺菌防腐

    造紙過程的殺菌防腐應用主要分為紙漿的殺菌防腐和涂料的殺菌防腐兩類。近年來，隨著傳統的酸性抄紙逐漸向中堿性抄紙過渡，各種廢紙（二次纖維）的大量使用，以及紙機采用白水封閉循環系統，造成了生產車間各種設備和管道中沉積物的積累，使得微生物快速生長，引起腐漿障礙，尤其在夏季氣溫偏高的環境下，這一問題尤為突出。一旦混入腐漿的漿料上網，輕者影響紙機網部濾水，污染毛毯，使得出伏輥的濕紙頁干度下降、強度降低，進而提高干燥部干燥負荷；重者造成斷紙，影響紙機生產效率，并且易在成紙表面產生各種顏色的斑點和“孔洞”等紙病，以及紙頁塵埃超標紙品等級下降等問題。為了保證紙機的正常生產，減少清洗次數，提高生產效率，有必要在漿料中加入殺菌防腐劑以減少或基本消除腐漿障礙。

    在涂布加工紙生產過程中，因涂料制備時加入了多種諸如改性淀粉等有機物質，并且涂料和顏料的pH值均在堿性范圍內，涂料在制備過程中由于高速攪拌的作用，使得涂料溫度較高，這些都有利于細菌的生長和繁殖，造成涂料變質或損壞，在涂布過程中引起生產問題，在涂布紙長期貯存過程中發生霉變，造成不必要的損失。
抗菌劑的殺菌和抑菌濃度是對總紙料量或總涂料量而言的，因此，如在紙漿濃度較高處加入可以減少其用量。一般在造紙機抄前池、高位箱或調漿箱及白水池等處加入，也可以加入到廢紙漿中；用于加工紙涂料中，可以在涂料制備后期直接加入到涂料罐中。

3.2  抗菌紙的生產

    當前，很多醫護用品可用紙代替，這些紙品除了要求本身經過消毒保持無菌，還應具備殺菌的功能。包裝紙若能抗菌，則能令被包裝物諸如食品、果蔬等延長使用期而不發生變質。部分生活用紙如卸裝紙、吸油紙等，都要求對皮膚安全，但是沒有滅菌功能的紙張在濕度較大的環境中極易滋長細菌，從而會對使用者產生不良后果。不少具有珍貴價值的文獻，在收藏的過程中易被霉菌所毀，如果紙本身對細菌有抵抗作用，則文獻、書畫、證券等資料的保存就有了更高的保險系數。此外，公眾交換頻繁的紙，包括鈔票、證券、電話本以及飯店使用的菜單等都應考慮增加抗菌的功能，使社會變得更加安全。
目前，抗菌紙的生產方法主要有以下兩種。

3.2.1  殺菌劑的使用

    根據殺菌劑的性質和所用紙張特性，加工方法大體有：濕部添加、表面施膠、噴淋、浸漬和涂布。
    以紙張作為殺菌劑載體，利用殺菌劑的殺菌作用滅除微生物，與其他殺菌物品相比，具有重量輕、易保存、使用方便等特點，現已比較廣泛的使用于醫療衛生、食品包裝、環境保護、工業消毒、餐飲業和日常生活中。
    使用殺菌劑生產抗菌紙加工方便，可供選擇的殺菌劑范圍很廣，然而其缺點是抗菌效果的耐久性不理想，且通常使用的殺菌處理劑都不可避免毒性，對皮膚、眼睛也有刺激，經水洗后抗菌作用會下降，細菌還易產生耐藥性。此外，利用殺菌劑對紙張或纖維進行處理過程中產生的殘留物容易造成環境污染。

3.2.2  抗菌纖維技術

    這種方法主要是通過將化學纖維的高分子結構改性或共混改性的方法，將抗菌劑添加到化纖高聚物中制得抗菌纖維，從而得到抗菌性能持久的紙品，其中又以共混改性的方法為主。

    隨著化纖工業的發展，人們開始嘗試把紙張抗菌處理轉向纖維改性以獲取具有持久抗菌效果的紙張，然而與合成纖維共混改性所使用的抗菌劑部分存在對人體的毒性問題和抗菌潛不廣的缺陷。

    近年來，世界工業發達國家正在積極開發利用甲殼素及其衍生物纖維，甲殼素及其衍生物作為天然抗菌劑通過紡絲而制得的纖維具有優良的抗菌性和生物活性，無靜電且天然無毒，可生物降解，符合新世紀綠色纖維應用的發展趨勢。因而，采用甲殼素纖維作為抗菌材料以賦予紙張抗菌性，對于綜合高效利用自然資源、加強人們日常生活衛生保健都具有現實意義。

4  結語

    隨著抗菌材料的開發，其應用越來越廣泛。化工、纖維、食品、電機、水泥等行業均有了抗菌產品，并已有成熟的技術逐漸得到推廣，而作為具有廣泛用途的紙，其抗菌技術的研究卻遠遠落后于上述領域，應引起相關行業人士的關注。
    抗菌技術的應用必須根據行業自身的特點、應用的目標產品及其使用場合的不同予以設計，這也需要學科交叉知識和跨行業的技術協作，相信隨著抗菌技術及造紙工業的不斷發展，抗菌產品在造紙行業的應用必然會逐步擴大；同時，這對于提高造紙產品的質量，增進造紙產品的衛生性能，提高造紙產品的檔次，改善人們的生活質量具有重大的社會效益和經濟效益。
    然而，由于當前我國尚無統一的行業標準和國家標準對抗菌制品的抗菌性能進行規范，從而導致加工和檢測方法的隨意性較大，抗菌產品市場混亂，嚴重地阻礙了這一新興產業的健康發展。因此，盡快制定國家統一的抗菌性能檢測標準具有十分重要的意義。