L-乳酸在清洁日用品中的抑菌效果研究

陈 逸  冼卓怡  张军  詹结钫

摘要：以L-乳酸作为主要抑菌活性成分，对含L-乳酸的自制洗手液、湿巾样品进行抑菌性能测试。研究L-乳酸在洗手液、湿巾等清洁日用品中的抑菌效果。结果表明：在pH为4.2的洗手液中，1%的L-乳酸添加量，即可满足样品1:1稀释、2 min的测试条件下，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率均大于99.9%；在湿巾中，当pH值为4.1时，1%的L-乳酸即可满足2min测试条件下，湿巾样对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率大于90%。

关键词：乳酸；抑菌；日用品；洗手液；湿巾；有机酸

新冠疫情的爆发和持续蔓延，强烈刺激了消费者的健康消费意识，对清洁日用品的需求不再仅仅满足于产品的基础功能。具有抑菌、除菌的日用品得到更多的消费者青睐。各类具有抑菌、抗菌的凝胶、洗手液、洗衣液、湿巾、除臭喷雾等日用品在各大电商平台争相上市。

在清洁日用消费品的市场上，产品类目及其繁多。而具有抑菌、抗菌性能的产品无外乎依赖于添加季铵盐类、胍类、酚类等具有消毒效果的成分，这些成分的产品在使用时具有潜在的皮肤刺激问题[1]。在清洁日用品更新迭代、开发时，开始出现温和、无刺激的抑菌活性成分，列如乳酸、抗菌肽、植物抑菌剂、银离子[2]等。

1 L-乳酸

1.1 L-乳酸的应用

乳酸是天然小分子有机弱酸，其分子骨架中羧基α位碳原子为不对称碳原子，可形成L(＋)型和D(－)型两种旋光异构体。医学研究表明，人体具有L-乳酸脱氢酶而缺少D-乳酸脱氢酶，当D-乳酸进入人体后，过量的摄入会引起代谢紊乱等不良反应[3]。因此，在食品、饮料、医药、塑料、日用化工等领域使用的多为L-乳酸。

目前，L-乳酸的来源多为经淀粉、蔗糖、乳酸菌等发酵，再采用整合式一体化精制工艺提纯而来[4]。L-乳酸的应用非常广泛，在食品行业，常用于调味、保鲜、防腐等；在医药行业，常用于制剂、助溶、载体、消毒等；在日用品行业，常用于保湿、PH调节等。

1.2 L-乳酸的作用机理

L-乳酸对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有很强的抑制作用，其作用机理是多方面的，如图1，产品中L-乳酸的浓度和pH值对其抑菌效果影响十分明显[5]。

L-乳酸可透过微生物细胞膜，提高细胞内H+的浓度，当H+的供给超过能量供给，细胞能量失衡使细菌无法生存(a)。微生物细胞外高浓度的L-乳酸会阻断细胞内糖酵解产生乳酸的途径，从而抑制细菌生长(b)。L-乳酸分子进入细胞内，降低微生物细胞内的pH值，扰乱细胞膜的呼吸作用，造成细胞氧化应激，使细胞死亡(c)。

abc

图1 乳酸抑菌作用机理

人体皮肤表面的pH值范围为4.0～7.0，大部分为酸性，对于接触皮肤的产品呈酸性（pH<5）更有利于皮肤健康[6]。因此，在产品开发时偏酸性（pH<5.9）的产品更加符合皮肤健康理念，综合洗手液、凝胶、湿巾等清洁日用品的抑菌性能需求，L-乳酸无疑是一个很好的选择。

2 实验部分

2.1 主要试剂、材料和仪器

L-乳酸（HS90，活性物含量≥90%），Corbion；十二烷基苯磺酸（LAS，活性物含量90%±2%）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES-70，活性物含量≥70%），广州共信化工有限公司；烷基糖苷（APG2000，50%～53%），巴斯夫；椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB-35，活性物含量35%）、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（6501，活性物含量85%），广州花之王化工有限公司；月桂酰肌氨酸钠（LS-30，活性物含量29%～31%），广州天赐；1,2-己二醇（活性物含量99.5%），Rickhan；苯甲酸钠（有效物含量99.8%），武汉有机；氢氧化钠（AR试剂）、二水合柠檬酸三钠（AR试剂）、磷酸氢二钾（AR试剂）、磷酸二氢钠（AR试剂），国药试剂。

营养琼脂培养基、孟加拉红营养琼脂培养基，广东环凯生物科技有限公司。

大肠杆菌Escherichia Coli ATCC 25922、金黄色葡萄球菌Staphylococcus Aureus ATCC 6538、白色念珠菌Candida Albicans ATCC 10231，广东省微生物菌种保藏中心。

洁净工作台，苏州净化设备有限公司；恒温培养箱BD260，德国宾得；恒温恒湿培养箱BPS-100CL，一恒科学仪器；数显加热板C-MAG HP 7，德国IKA；pH计FE28-Standard，梅特勒；电子天平BSA223S-CW，德国Sartoriu；1000ul移液枪、200ul移液枪，赛默飞。

2.2 实验方法

2.2.1 洗手液制样和抑菌性能测试

参考市场上常用的洗手液，根据表1的配方比例制作洗手液基料，先将配方80%去离子水和其他成分加入容器内，加热、搅拌使料体溶解、混匀，降温至40℃，再用NaOH溶液（10%）溶液调pH值至相应值，最后用去离子水补至配方100%，继续搅拌至均匀，得到稳定洗手液基料1、2、3、4。

表1 洗手液基料配比

成分	洗手液2	洗手液3	洗手液4
80% 去离子水	80% 去离子水	80% 去离子水	80% 去离子水
2% LAS	2% LAS	2% LAS	6% AES70
6% AES70	6% AES70	6% AES70	4% APG2000
2% APG2000	2% APG2000	2% APG2000	4% CAB35
2% 6501	2% 6501	2% 6501	1.0% HS90
	1.0 % HS90	1.0 % HS90
NaOH溶液调pH至4.2	NaOH溶液调pH至4.2	NaOH溶液调pH至4.6	NaOH溶液调pH至4.2
去离子水补至100%	去离子水补至100%	去离子水补至100%	去离子水补至100%

参照GB/T 15979-2002 一次性卫生用品卫生标准-附录C4，取稀释（1:1）后的样品洗手液1、2、3、4和磷酸盐缓冲体系（PBS）对照组各5.00ml，分别加入预先准备好的菌悬液100ul（大肠杆菌Escherichia Coli ATCC 25922、金黄色葡萄球菌Staphylococcus Aureus ATCC 6538），计时并快速混匀，作用2min后，吸取反应液用PBS做10倍梯度稀释，吸取1ml每个梯度的稀释液置于2个平皿内，倾注预冷（45℃～50℃）的营养琼脂培养基或孟加拉红营养琼脂培养基，待琼脂冷却凝固，将平板置于恒温培养箱（细菌，37℃，48h），做菌落计数，记录实验结果，计算样品洗手液的抑菌率。结果如表2。

表2 洗手液的抑菌效果

样品编号	微生物种类	回收菌落数/(cfu/ml)	抑菌率/%
PBS对照	大肠杆菌	7.3×104	/
	金黄色葡萄球菌	8.9×104	/
洗手液1	大肠杆菌	6.1×104	16.4
	金黄色葡萄球菌	8.7×104	2.2
洗手液2	大肠杆菌	<10	>99.9
	金黄色葡萄球菌	<10	>99.9
洗手液3	大肠杆菌	7.8×102	98.9
	金黄色葡萄球菌	1.3×103	98.5
洗手液4	大肠杆菌	5.8×102	99.2
	金黄色葡萄球菌	<10	>99.9

2.2.2 湿巾制样和抑菌性能测试

根据表3的配方比例制备湿巾液，在容器内加入90%的无菌去离子水，其他成分依次加入，加热搅拌至完全溶解，降温至40℃，用10%含量的柠檬酸三钠调pH至相应值，再以无菌去离子水补至配方100%，继续搅拌至均匀，得到均匀、稳定的湿巾液。以全棉水刺无纺布作为基础布，按照1:4的质量比，将全棉水刺无纺布沉浸在湿巾液中，制得湿巾样品。

表3 湿巾液的成分比例

成分名称	湿巾液1	湿巾液2
去离子水	98.5%	98.5%
1,2-己二醇	0.3%	0.3%
月桂酰肌氨酸钠	0.1%	0.1%
苯甲酸钠	0.1%	0.1%
HS90	1.0%	1.0%
柠檬酸三钠（10%）	调pH至4.1	调pH至4.5

参照WS/T650-2019 抗菌和抑菌效果评价方法5.13-载体抑菌实验，将湿巾样和润湿的全棉水刺无纺布裁剪成0.20 cm *0.30 cm的样片，在样片上均匀滴加预先准备好的菌悬液100ul（大肠杆菌Escherichia Coli ATCC 25922、金黄色葡萄球菌Staphylococcus Aureus ATCC 6538、白色念珠菌Candida Albicans ATCC 10231），计时，作用2min后，将样片转至5.00ml的PBS中，混匀、振荡洗脱，吸取洗脱液用PBS做10倍梯度稀释，吸取1ml每个梯度的稀释液置于2个平皿内，倾注预冷（45℃～50℃）的营养琼脂培养基或孟加拉红营养琼脂培养基，待琼脂冷却凝固，将平板置于恒温培养箱（细菌，37℃，48h）或恒温恒湿培养箱（酵母菌，30℃，72h），做菌落计数，记录实验结果，对比全棉水刺无纺布样计算湿巾样的抑菌率。结果如下表4。

表4 湿巾的抑菌效果

样品标号	微生物种类	回收菌落数/(cfu/片)	抑菌率/%
空白对照组	大肠杆菌	2.8×104	/
	金黄色葡萄球菌	7.6×104	/
	白色念珠菌	2.6×104	/
湿巾1	大肠杆菌	95	99.7%
	金黄色葡萄球菌	1.7×102	99.8%
	白色念珠菌	2.2×104	15.4%
湿巾2	大肠杆菌	4.3×103	84.6%
	金黄色葡萄球菌	7.2×103	90.5%
	白色念珠菌	2.3×104	11.5%

3 结果与讨论

3.1 洗手液抑菌测试结果

如上表2，1.0%的L-乳酸（HS90）添加量，在1:1稀释、2min接触时间的测试条件下，洗手液1对测试菌基本没有抑菌效果，而洗手液2、3、4都有很高的抑菌率，可见洗手液的抑菌效果主要来源于L-乳酸（HS90）。洗手液1对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌率均大于99.9%；洗手液3对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌率分别为98.9%、98.5%；可见洗手液的pH值为4.2时的抑菌率明显高于pH为4.6时的洗手液，pH值对洗手液的抑菌率影响明显，pH值越低抑菌率越高。洗手液4对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌率分别为99.2%、大于99.9%；可见除pH值外，洗手液的表面活性剂成分也会影响其抑菌率。

2.4.2 湿巾抑菌测试结果

如上表4，1.0%添加量的L-乳酸（HS90）湿巾液制成的湿巾，在2min的接触时间条件下，湿巾1（pH=4.1）对大肠杆菌的抑菌率为99.7%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.8%，对白色念珠菌的抑菌率为15.4%；湿巾2（pH=4.5）对大肠杆菌的抑菌率为84.6%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为90.5%，对白色念珠菌的抑菌率为11.5%。可见含L-乳酸的湿巾对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很高的抑菌率，且随着湿巾液的pH升高，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率明显下降。但上表4显示，湿巾对白色念珠菌的抑菌率分别为15.4%、11.5%，没有表现出抑菌效果。

3 总结

L-乳酸作为即时抑菌活性物应用时，有很明显的抗微生物活性，但在实际应用时仍有一定短板。L-乳酸的抑菌活性主要依赖于L-乳酸分子和H+的浓度，所以在实际应用时，L-乳酸的添加量太低或者pH太高都难以发挥L-乳酸应有的抑菌能力；并且L-乳酸具有明显的抗菌选择性，L-乳酸可以表现出对革兰氏阳性、革兰氏阴性菌良好的抑制能力，但是对细胞壁、细胞膜更厚的真菌则难有抑制作用。

在产品开发、应用时，特别是洗涤清洁产品，其低pH的抑菌条件要求可能会使产品遇到洗涤能力降低、难增稠、稳定性等问题。但是，L-乳酸良好的抑菌性能，综合其温和、保湿等性能特效，决定L-乳酸是很好的日用品抑菌基础原材料，在洗手液、沐浴露、洗衣液、洗洁精、湿巾、除味喷剂等产品领域必将迎来更广阔的的应用前景。

参考文献：

[1]曲召辉,吕永博,刘有停等.消毒杀菌类产品的皮肤刺激性及护理研究[J].中国洗涤用品工业,2020(Z1):75-79.

[2]雷敏,于文.市售洗手液用抑菌剂的介绍及其发展[J].中国洗涤用品工业,2021(08):26-31.

[3]Expert Committee on food Additives.Lactic acid[R].WHO Food Add,1967,29;144-148.

[4]汪多仁.L-乳酸的开发与应用进展[J].粮食加工,2009(01):44-47.

[5]汪陈洁.乳酸对常见食源性致病菌的抗菌活性与作用机理[D].湖北：华中农业大学2015.

[6]姜姗姗,李燕,韩婷婷等.皮肤酸性pH值与化妆品研发[J].日用化学品科学,2022(05):48-51.