Łatwa kontrola jakości detergentów i środków do dezynfekcji rąk za pomocą NIRS

Powiedzenie „czystość jest obok pobożności” jest znane od wieków. Oznacza to, że akt utrzymywania w czystości naszych ubrań, przestrzeni życiowej, dobytku i oczywiście naszych własnych ciał wynosi nas ponad inne zwierzęta, a co za tym idzie, nasze własne podstawowe instynkty. Poza tym dobrze wiadomo, że choroby rozwijają się w nieczystych warunkach, a utrzymanie czystości leży w naszym najlepszym interesie społecznym. Dlatego środki czyszczące (np. detergenty i środki odkażające) są stałym elementem naszego codziennego życia.

Wiele środków czyszczących wchodzi w kontakt z naszą skórą i są one zazwyczaj usuwane poprzez płukanie lub suszenie. W związku z tym muszą być testowane ze względów bezpieczeństwa i w celu zapewnienia, że kluczowe składniki są obecne w odpowiednich ilościach do celów kontroli jakości. W tym artykule na blogu wyjaśniono zastosowania detergentów i środków odkażających do rąk, a także sposób przeprowadzania kontroli jakości tych produktów za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS).

Czym są detergenty?

Często słowa detergent i mydło są używane zamiennie, mimo że są to dwa różne produkty. Detergenty definiuje się jako „dowolny z wielu syntetycznych rozpuszczalnych w wodzie lub płynnych preparatów organicznych, które różnią się chemicznie od mydeł, ale są zdolne do emulgowania olejów, zatrzymywania brudu w zawiesinie i działają jako środki zwilżające” [1]. Mydła różnią się tym, że są przygotowywane przy użyciu zasady i składnika tłuszczowego, tworząc sól sodową (lub potasową) kwasu tłuszczowego.

Zgodnie z definicją detergenty to środki czyszczące, które emulgują oleje i brud. Na rynku dostępnych jest kilka rodzajów produktów o różnym przeznaczeniu: detergenty w płynie, proszek, a nawet skoncentrowane kapsułki jednorazowego użytku. Te detergenty generalnie nie są uniwersalne, ale mogą być wyspecjalizowane np. do zmywania naczyń, prania, a nawet jako mikstury o wysokiej skuteczności do trudnych plam i zapachów.

Z czego składają się detergenty?

Receptury detergentów mogą być dość złożone. Składają się głównie z różnych środków powierzchniowo czynnych (jonowych, niejonowych i amfoterycznych), enzymów, konserwantów, czynników chelatujących, wybielających, a także barwników i substancji zapachowych. Nie wszystkie z tych składników znajdują się w każdym detergencie, ale środek powierzchniowo czynny jest kluczowym wymogiem do emulgowania olejów, brudu i innych związków powodujących plamy i zapachy. Enzymy są również niezbędne do rozbijania trudnych związków, takich jak te znajdujące się w moczu zwierząt domowych. Połączenie tych różnych związków zapewnia czyste powierzchnie i inne materiały.

Detergenty hipoalergiczne to produkty specjalistyczne dla osób o wrażliwej skórze. Są to zazwyczaj preparaty bezzapachowe (bezzapachowe), które również nie zawierają barwników. Składniki aktywne pozostają podobne, ale wyeliminowano substancje zapachowe i inne związki, aby ograniczyć ryzyko wystąpienia pokrzywki lub wysypki. Detergenty hipoalergiczne muszą zostać dokładnie przetestowane przed wprowadzeniem na rynek jako tak nazwane. Osoby o wrażliwej skórze powinny rozważyć użycie specjalnego detergentu do prania, ponieważ odzież ma bliski kontakt ze skórą przez wiele godzin. Czyste pranie nie musi wiązać się z ryzykiem podrażnienia skóry.

Co to jest środek do dezynfekcji rąk?

Środek do dezynfekcji rąk, znany również jako środek do dezynfekcji rąk lub środek antyseptyczny do rąk, stał się podstawowym elementem niemal każdego gospodarstwa domowego od początku pandemii COVID-19 na początku 2020 roku. Środek dezynfekujący do rąk to płyn (zwykle żel, pianka lub spray) przeznaczony do szybkiego wysychania po aplikacji, eliminując w ten sposób potrzebę używania mydła, wody i ręczników. Produkty te są nakładane i wcierane w dłonie, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się szkodliwych zarazków poprzez inaktywację mikroorganizmów chorobotwórczych, takich jak wirusy i bakterie. Używanie środka do dezynfekcji rąk nie usunie szkodliwych chemikaliów ani nie zabije niektórych opornych zarazków, dlatego nie należy go stosować jako całkowitego zamiennika mycia rąk.

Jakie składniki znajdują się w płynie do dezynfekcji rąk?

W zależności od użytego składnika aktywnego środki do dezynfekcji rąk można podzielić na dwa rodzaje: te na bazie alkoholu lub bezalkoholowe. Na bazie alkoholu środki do dezynfekcji rąk zazwyczaj zawierają od 60 do 95% alkoholu jako składnika aktywnego, zwykle w postaci etanol (alkohol etylowy), izopropanol (alkohol izopropylowy) lub N-propanol [2]. W takich stężeniach alkohol natychmiast ulega denaturacji białka, skutecznie neutralizujące niektóre rodzaje mikroorganizmów. Glicerol, inne środki nawilżające skórę i niewielka ilość wody stanowią składniki nieaktywne. Światowa Organizacja Zdrowia zaleca podobny skład składników [3]. Środki do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu stały się ważnym narzędziem w walce z COVID-19. Wygoda i mobilność środków do dezynfekcji rąk przyczyniły się do ich powszechnego stosowania od 2020 roku.

Bezalkoholowe środki dezynfekujące do rąk zawierają substancję czynną chlorek benzalkoniowy, zwykle w stężeniu około 0,1%. Chlorek benzalkoniowy jest środkiem przeciwbakteryjnym, o udowodnionym działaniu chroniącym przed bakteriami, wirusami i grzybami [4]. Zarówno środki do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu, jak i bezalkoholowe, mogą również zawierać nadtlenek wodoru (stężenie do 3%), barwniki i substancje zapachowe.

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) — idealne narzędzie do oceny jakości detergentów i środków do dezynfekcji rąk

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) jest od ponad 30 lat uznaną metodą zarówno szybkiej, jak i niezawodnej kontroli jakości produktów higieny osobistej i kosmetyków. Jednak wiele firm nadal nie konsekwentnie rozważa wdrożenie NIRS w swoich laboratoriach QA/QC. Przyczyną może być albo ograniczone doświadczenie w zakresie możliwości aplikacyjnych, albo ogólna niechęć do wdrażania nowych metod.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat NIRS jako techniki dodatkowej, przeczytaj nasze poprzednie wpisy na blogu:

Korzyści ze spektroskopii NIR: Część 1

Korzyści ze spektroskopii NIR: Część 2

Korzyści ze spektroskopii NIR: Część 3

Korzyści ze spektroskopii NIR: Część 4

Jakie parametry i zastosowania są generalnie możliwe do analizy NIRS?

Zazwyczaj kluczowe parametry kontroli jakości detergentów i środków do dezynfekcji rąk, takie jak zawartość alkoholu, środki powierzchniowo czynne, TAED (tetraacetyloetylenodiamina, aktywator wybielania) i enzymy są określane metodami chemicznymi i fizycznymi w laboratorium. Metody te nie tylko wiążą się z wysokimi kosztami eksploatacji, ale są również czasochłonne. Natomiast spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) nie wymaga żadnych środków chemicznych ani przygotowania próbki, co pozwala zaoszczędzić na powiązanych kosztach materiałów eksploatacyjnych i robocizny. NIRS jest również wystarczająco łatwy do użycia przez osoby niebędące chemikami i zapewnia wyniki w mniej niż minutę. Ponadto można jednocześnie określić wiele parametrów chemicznych i fizycznych. Połączone zalety tej technologii sprawiają, że NIRS jest idealnym rozwiązaniem do wielu codziennych pomiarów QA/QC lub doraźnych analiz liniowych.

W poniższych sekcjach określono kluczowe parametry kontroli jakości płynnych detergentów do prania i produktów do dezynfekcji rąk zawierających alkohol za pomocą analizatora cieczy Metrohm NIRS DS2500 (Rysunek 1). Uzyskane widma Vis-NIR wykorzystano do stworzenia modeli prognostycznych odpowiednio dla zawartości środka powierzchniowo czynnego i etanolu. Jakość modeli predykcyjnych oceniono za pomocą diagramu korelacji, który przedstawia korelację między predykcją Vis-NIR a wartościami metody pierwotnej. Odpowiednie liczby zasług (FOM) pokazują oczekiwaną precyzję prognozy podczas rutynowej analizy.

Oznaczanie zawartości surfaktantu w płynnym detergencie piorącym metodą NIRS

Proszki do prania zawierają zmiękczacze tkanin, środki wybielające, środki powierzchniowo czynne, a także enzymy. Spośród nich środek powierzchniowo czynny jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na efekt czyszczenia, ponieważ rozkłada interfejs między związkami polarnymi i niepolarnymi. Dzięki temu detergent skutecznie radzi sobie z olejami i innymi tłuszczami, a także plamami z ziemi czy napojów.

Oznaczanie ilościowe zawartości środków powierzchniowo czynnych w płynnym detergencie piorącym jest najczęściej wykonywany przez dwufazowe miareczkowanie potencjometryczne. Wady tej metody obejmują ręczne etapy przygotowania próbki (np. rozcieńczanie i dostosowanie pH), a samo oznaczanie jest czasochłonne. Natomiast spektroskopia Vis-NIR zapewnia wysokiej jakości wyniki w czasie krótszym niż jedna minuta i nie wymaga żadnego przygotowania próbki ani środków chemicznych. Widma z asortymentu próbek detergentów do prania są pokazane w Rysunek 2 z wykresem korelacji i odpowiednimi liczbami przydatności do przewidywania zawartości surfaktantu podanymi w Rysunek 3.

Oznaczanie zawartości etanolu metodą NIRS w środku do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu

Diagram korelacji i odpowiednie liczby zasług dla przewidywania zawartości etanolu za pomocą spektroskopii NIR przedstawiono w Rysunek 6.

Streszczenie

Detergentów używa się w wielu sytuacjach do czyszczenia naczyń kuchennych, usuwania trudnych plam z odzieży i/lub eliminowania przykrych zapachów. Kontrola jakości tych produktów jest niezbędna dla zapewnienia ich bezpieczeństwa i skuteczności dla konsumentów.

Spray, żel lub pianka do dezynfekcji rąk to świetny sposób na zachowanie higieny, gdy mydło i woda nie są łatwym rozwiązaniem. Siła dezynfekcji zależy jednak od stężenia składników aktywnych (preparaty zawierające alkohol lub bezalkoholowe z chlorkiem benzalkoniowym).

Przykłady zastosowań przedstawione w tym artykule pokazują, że spektroskopia w bliskiej podczerwieni doskonale nadaje się do analizy wielu składników detergentów i środków do dezynfekcji rąk. Wyniki są dostarczane w czasie krótszym niż jedna minuta, bez konieczności przygotowywania próbki. Odczynniki chemiczne nie są wymagane do analizy NIRS, co oznacza mniej odpadów, co prowadzi do niższych kosztów analizy.

Bibliografia

[1] Definicja DETERGENTU. https://www.merriam-webster.com/dictionary/detergent (dostęp 2023-03-14).

[2] Saha, T.; Khadka, P.; Daś, S. C. Środek do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu – skład, prawidłowe stosowanie i środki ostrożności. Zarazki 2021, 11 (3), 408–417. DOI:10.18683/zarodki.2021.1278

[3] Światowa Organizacja Zdrowia. Przewodnik po lokalnej produkcji: Preparaty do odkażania rąk zalecane przez WHO, 2010. https://www.who.int/publications/i/item/WHO-IER-PSP-2010.5

[4] Kovac, B.; Piletić, K.; Kovačević Ganić, N.; i in. Skuteczność chlorku benzalkoniowego jako aktywnego związku na wybrany biofilm patogenów przenoszonych przez żywność. Higiena 2022, 2 (4), 226–235. DOI:10.3390/higiena2040020

Dodatkowa wiedza

Webinar na żądanie: Szybciej i łatwiej: kontrola jakości produktów higieny osobistej za pomocą spektroskopii w bliskiej podczerwieni

Nota aplikacyjna: Środek powierzchniowo czynny w detergencie piorącym metodą spektroskopii Vis-NIR – Szybkie oznaczanie bez użycia środków chemicznych

Nota aplikacyjna: Kontrola jakości środków do dezynfekcji rąk – Szybkie i bezodczynnikowe oznaczanie zawartości etanolu

Nota aplikacyjna: Kontrola jakości środków do dezynfekcji rąk – Wieloparametrowe oznaczanie w ciągu jednej minuty