洗碗机专用洗涤剂的现状及生物酶在配方中的应用

杨 媛

（山西勇宁记科技有限公司，山西太原，030006）

2019年底新冠肺炎疫情爆发，居民的安全理念和健康意识有了显著提升，家庭防范措施明显加强，消费者对洗碗机的需求明显增大，洗碗机专用洗涤剂的发展也日渐火热起来[1]。目前市面上专用餐具洗涤剂产品形式、功能逐渐多样化，消费者可以随心选择洗涤剂剂型及规格[2]。

机洗餐具洗涤剂配方主要包括表面活性剂、助剂、酶制剂、氧化剂[3]。与手洗餐具不同的是机洗餐具过程中，要使用低泡，甚至是无泡的洗涤剂，因此机洗餐具洗涤剂配方中采用酶制剂替代了大部分的表面活性剂成分[4]，避免表面活性剂过多造成的泡沫量大的问题，同时提高去污效果。

1 洗碗机专用洗涤剂发展现状

1.1 洗碗机专用洗涤剂概况

自动洗碗机是利用水的冲刷来去除污渍[5]，但是中国菜的烹饪方式丰富、食材多样、调味品种类繁多，这就造成餐具上污垢成分极其复杂，可能共存多种类型污渍，且使用的餐具材质、形状及大小也会依据菜品来选取，不同的餐饮习惯、餐具样式增添了洗碗机工作难度，单纯依靠机械作用来清除污渍的效果是非常差的。因此，还需要水的热能作用和专用洗涤剂的去污作用加以辅助。

机洗餐具过程中，为了保护水泵、防止溢流等，须使用低泡型洗涤剂。广州立白企业集团有限公司于2018年公开了一种低泡型自动洗碗机专用洗涤剂组合物，专利提出聚硅氧烷类消泡剂与天然油脂直接与聚氧乙烯和聚氧丙烯化物复配能控制洗涤剂起泡性能的同时增强消泡性能，实现自动洗碗机洗涤时候的“无泡化”；同时该发明的自动洗碗机专用洗涤剂组合物包含占组合物重量0.001%～10%的酶稳定体系，其可以和洗涤剂组合物各成分相容。酶稳定体系的重量和用量可以根据洗涤剂组合物的形式和组成以及酶制剂的类型进行调整[6]。

自动洗碗机洗碗后存在残留斑点和膜的问题，

特别是在玻璃器皿上，水蒸发后留下的水痕迹在玻璃器皿上形成斑，矿物沉淀产生的膜遍布玻璃器皿表面。1997年罗姆和哈斯公司公开了用于自动洗碗洗涤剂的聚羧酸盐（CN 1154375A）[7]，专利描述了一种适合用于自动洗碗机专用洗涤剂的聚羧酸盐添加剂，能够有效降低所洗玻璃器皿上的成膜和污迹；2016年罗地亚管理公司公开了具有抗成斑和/或抗成膜效果的洗涤剂组合物（CN 103261389B）[8]中描述了一种适用于自动洗碗机专用洗涤剂组合物的阳离子型多糖，同样能阻止洗涤期间的成膜和/或成斑现象；2017年立白公开了的洗涤剂组合物及其应用（CN107523428A）[9]中描述了氨基酸型螯合剂可以有效控制洗涤时水垢的产生。

1.2 洗碗机专用洗涤剂剂型

20世纪50年代，粉状洗碗机专用洗涤剂上市[10]，之后的三十年独占鳌头。粉状餐具洗涤剂一般为白色粉末颗粒，通常会夹杂着些许彩色粒子[11]，因使用时可以自由控制用量且价格较为便宜，受到消费者的喜爱，但功效单一，洗涤餐具时需与洗涤用专用盐和漂洗剂配套使用。

21世纪初，新型的块状洗碗机专用洗涤剂产品第一次用在洗碗机中[12]。块状餐具洗涤剂外形与糖果类似，规格一般是10～20 g/块，外面包裹着一层水溶性透明薄膜，使用时直接投放即可，无需撕去薄膜。洗碗块具有去污，软化水质，提高碗碟亮度，保护碗碟釉面等多效功能。但其用量无法选择，不论洗多少餐具，哪怕只有一个碗，用洗碗机洗涤时也必须投一颗洗碗块，洗涤成本较高[13]。

目前市面上洗碗机专用洗涤剂以块状和粉状为主，以液态形式存在的产品较少。液体餐具洗碗剂使用方便、溶解迅速、低温洗涤效果好、体系碱性低。如若在洗碗机上安装自动计量泵，省去消费者每次投样的烦琐，液态餐具洗涤剂将成为机洗餐具的主流产品[14]。专用餐具洗涤剂产品形式逐渐多样化，功能也从基本的清洁功能到软化水质、光亮碗碟等多效合一，消费者可以依据碗碟的清洗数量随心选择。

1.3 洗碗机专用洗涤剂配方

洗碗机专用洗涤剂配方一般包括表面活性剂、氧化剂、酶制剂以及助剂等。表面活性剂特有的润湿能力能加速洗涤液的渗透，从而削弱污垢在餐具表面的黏附并最终去除[15]；氧化剂主要分解清除有色污渍，并且兼具杀菌消毒的作用[16]。这类污垢干结在餐具上，很难被洗净，尤其是长期泡茶的茶壶、茶杯；酶制剂主要是对淀粉类、蛋白类及油脂类污渍起催化分解作用[17]；还有对脂肪类污渍起皂化作用的碱性助剂。

目前，机洗餐具洗涤剂配方存在以下缺点：1）市面产品大多添加含氧漂白剂，但其易分解，在水环境中分解速度更快，货架寿命受到限制；2）目前的机洗餐具洗涤剂多为普通配方，用量大，浪费包装和运输资源[18]。

2016年于文等[19]公开了浓缩高效加酶型机洗餐具洗涤剂及其制备方法，该洗涤剂由表面活性剂、增溶剂、助剂、酶制剂、水混合制成，所含聚醚低泡表面活性剂，具有良好的润湿性能，且能彻底去除残留在餐具表面的油渍。本发明特有的生物酶复配技术，提高了污垢的去除率；良好的水软化能力，避免餐具表面斑点、斑纹及条痕的出现；浓缩配方，用量少，洗涤效果好；不含氧化剂，安全无污染。

2 生物酶在洗碗机专用洗涤剂中的应用

洗碗机的专用洗涤剂要求具备较强的洗涤能力，特别是对附着力非常强的蛋白质类、淀粉类以及脂肪类污渍的去污效果要好，这样才能节省水资源和能源[20]。而普通厨房用的餐具洗涤剂只是各种表面活性剂的搭配，很难彻底地将这些顽固污渍从餐具的表面清除，生物酶制剂催化性能专一高效，且作用条件温和、无污染，因此洗碗机专用洗涤剂配方中常添加生物酶制剂，以此来提高去污能力。

生物酶具有特异性催化作用，可以高效水解顽固污渍为更小的污渍片段，从而使之更容易被移除。对于机洗餐具洗涤剂去污性能的提升，生物酶的应用可以提供环保、高效的解决方案[21]。

2.1 碱性蛋白酶

在高温以及机械作用下使用洗涤剂洗涤餐具是有效的，但是血、奶、蛋、果汁、咖啡等蛋白类污渍很难被表面活性剂或其他助剂去除，碱性蛋白酶广泛存在于微生物中，主要由芽孢杆菌属分泌产生，可在碱性环境下催化水解连接氨基酸的肽键，切断长的蛋白质链为短片段，催化蛋白质分解代谢[22-23]。碱性蛋白酶添加到洗涤剂配方中，能提高清洁过程的高效性。

高楠等[21]的研究结果显示，与不含酶制剂的洗涤剂配方相比，碱性蛋白酶能有效去除肉馅污渍，且随着蛋白酶用量的增加，洗涤剂去污能力得到有效提升；但两种洗涤剂添加碱性蛋白酶的去污力有效值不同，这是由于配方中助剂和pH等不同，洗涤剂本身成分和蛋白酶的协同效果也导致酶的剂量响应值在不同测试体系中有一定差异。

杨军于2014年公开了一种改进的洗涤剂，其配方原料包括：非离子表面活性剂、小苏打、硅酸钠、过氧化物酶和蛋白酶的混合物（2%～5%）、葡萄糖酸钙、聚乙二醇、甘油和丙三醇。该发明提供的机洗餐具洗涤剂去污性能强，适用于饭店、酒楼、宾馆等饮食业场所的机洗餐具，也可用作手洗餐具洗涤剂[24]。

2015年巴斯夫欧洲公司公开了具有改善的蛋白酶性能的固体餐具洗涤剂[25]。该发明专利所述的餐具洗涤剂组合物优选实施方案即使在低温和/或甚至在短洗涤周期也展示出良好的去垢能力。同时申请人发现含有蛋白酶的餐具洗涤剂对顽固污渍、尤其是特定程度烧烤过的蛋奶糊污渍展示出非常好的去垢能力。

2.2 淀粉酶

α-淀粉酶能将淀粉中的α-1,4-糖苷键迅速分解成可溶解的含α-1，6-糖苷键的糊精、麦芽糖和低聚糖[26]。高楠等[21]研究的淀粉酶对面条污渍的去污效果中发现随着淀粉酶用量的增加，洗涤剂去污能力得到有效提升，且淀粉酶在不同配方洗涤剂中去污能力相差不大，淀粉酶的剂量响应值在不同的测试体系差别不大。

叶飞燕[27]对液体淀粉酶在洗洁精产品中的应用研究中发现，将十二烷基苯磺酸钠（LAS）与脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9）复配可有效改善淀粉酶的稳定性，随着AEO9含量的增加，淀粉酶的稳定性更好；当LAS与AEO9按7:3的比例进行复配时，洗洁精配方稳定且液体淀粉酶保持活力。螯合剂谷氨酸二乙酸四钠（GLDA）对淀粉酶稳定性影响不大，氯化钙的加入可有效改善洗洁精中液体淀粉酶的稳定性，但GLDA的加入会削弱氯化钙对淀粉酶的稳定作用，配方有待进一步优化改进。

2.3 脂肪酶

酶应用于洗涤剂中可以提高对特定污渍的去污能力，同时减少洗涤剂中表面活性剂及助洗剂的使用量。脂肪酶能将甘油三脂分解为容易去除的脂肪酸和甘油，在洗涤剂中添加脂肪酶可以提高对脂肪污垢的去除效果[28]。

陈志中等[29]于2005年公开了一种禾本植物洗涤剂及其配制方法。该洗涤剂是以稻草或麦秆为原料、通过控制焚烧制得草灰、用水从草灰中提得的提取液为主体成分添加辅料配制的洗涤剂。辅料包括酶制剂、表面活性剂、增稠剂、食盐。餐具用洗涤剂所加入的酶制剂是碱性脂肪酶；所用的表面活性剂通常是烷基葡萄糖苷，生物降解性好，属于环保型材料，具有较强的广谱抗菌活性；所用的增稠剂通常是羧甲基纤维素和食盐，是一种抗再沉积剂和增稠剂。该配方成分独特，安全无污染，洗涤效果好。

2.4 酶复配

餐具上的污渍多为各种污垢的混合物，往往蛋白污垢被脂肪污垢或淀粉污垢所覆盖。将多种酶制剂同时用于配方中可有效发挥其独特的“协同效应”，提高洗涤剂去除混合污垢的能力[30]。

郭晓丹等[31]的研究指出蛋白酶、淀粉酶对特定污垢有清洁作用，清洁指数中等，蛋白酶对鸡蛋污渍、肉污渍、牛奶污渍等蛋白污渍有较强的去污作用，对小部分的麦片有去污效果，对烘干的茶、菜无去污作用。淀粉酶对于麦片、米饭等淀粉污垢有明显针对性去污效果，对茶、菜、肉类无去污作用。因此，为更有效去除餐具表面的蛋白污垢和淀粉污垢，在洗涤剂中建议将蛋白酶和淀粉酶复配使用。

文献[3 2]中指出自动餐具洗涤机用洗涤剂(ADD)中，酶成了重要组分。文章进一步分析了洗涤配方组分对蛋白酶以及淀粉酶稳定性的影响，研究表明：漂白剂含量较高并与四乙酰乙二胺（TAED）结合使用时，蛋白酶与淀粉酶在溶液中稳定性降低；高含量的二硅酸盐能增强蛋白酶贮藏稳定性，但高含量的过硼酸盐却相反；在过硼酸盐和TAED含量高的配方中，α-淀粉酶的贮藏稳定性降低；在磷酸盐配方中，α-淀粉酶的贮藏稳定性优于在柠檬酸盐中的贮藏稳定性。该研究为后续生物酶在自动洗碗机专用洗涤剂配方中的应用提供实验数据支持。

宝洁公司于2003年公开了含有麦芽糖α-淀粉酶的洗涤剂组合物，配方中含有麦芽糖α-淀粉酶和非离子表面活性剂，蛋白酶，漂白剂和/或其混合物的洗涤剂成分。该配方能极好地去除含淀粉的污渍和污垢[33]。

章方君[34]于2014年公开了一种复合酶洗涤剂及其制备方法和用途，发明涉及一种复合酶洗涤剂，所述洗涤剂包含α-淀粉酶，碱性蛋白酶，碱性脂肪酶。该种新型复合酶洗涤剂表现出优良的去除蛋白、油脂等污渍的性能，适用于餐具的清洗，还可用于医疗器械的清洁，具有广泛的工业化应用前景。

任小明等[35]于2017年公开了一种洗碗机专用的餐具洗涤粉剂及其制备方法，配方中添加的酶制剂碱性蛋白酶、碱性脂肪酶、淀粉酶的混合物质量百分比为6∶3∶1，去油率能达到94.6%。该配方具有很强的去污能力，说明酶制剂确实对食物残渣类餐具污渍具有彻底的清除能力，不同酶制剂的配合使用体现出协同作用。

3 结语

液体餐具洗碗剂使用方便、溶解迅速、低温洗涤效果好、体系碱性低，将成为机洗餐具的主流产品。基于节能与环保的因素，洗碗机专用洗涤剂由普通型向浓缩型转变亦将是未来的发展趋势。不同的生物酶之间以及酶与洗涤剂各成分之间均存在着配伍关系，优化复合酶组成以及加酶洗涤剂的配方，能够更好地发挥协同效益，提高洗碗机专用洗涤剂的去污性能。