【争鸣】消毒用的酒精为什么不使用纯酒精而选择75%的酒精溶液?
用酒精消毒,是大家都知道的常识。可奇怪的是,在医疗上所用的消毒酒精是浓度为75%的酒精,纯酒精反而不能杀菌。这是什么原因呢?
酒精的学名叫做乙醇(C2H5OH),它具有很强的渗透力,能够钻入细菌内部,使菌体蛋白质凝固(化学上叫做变性),造成细菌因失去活性而死亡。
不同浓度的医用酒精,它的作用是不同的。25%~50%的酒精,可用于物理退热。40%~50%的酒精,可预防褥疮。70%~75%的酒精,可用于灭菌消毒,包括皮肤消毒、医疗器械消毒、碘酒的脱碘等。这里指的是正常皮肤消毒,不是创面的消毒。95%的酒精,实验室常用作酒精灯的燃料及有机溶剂,例如配制酚酞溶液和碘酒。
乙醇的结构
一般说来,纯酒精会使细菌的蛋白质变性得太快太强,蛋白质在细菌的表面凝固而形成硬膜,阻止酒精进一步渗入细菌内部,造成纯酒精不能消毒杀菌的结果。
但是,还有很重要的一点,单独的纯酒精或纯水都不能使蛋白质变性,只有当水和酒精同时存在时,酒精溶液才显示出使蛋白质变性的能力。
原来,蛋白质是一种十分复杂的大分子结构,由螺旋状的长链拳曲成一定的几何形状。如果蛋白质的立体结构被破坏并且不能还原的话,它就失去了生理活性。
在蛋白质分子中,有许多憎水的基团存在螺旋状的长链内部,还有许多亲水的基团则暴露在外部。所以蛋白分子外围与水十分亲密,有一定的水溶性并形成胶体。蛋白质内部的憎水基团之间和外部的亲水基团之间,都存在着一定的吸引力,这使它显得既稳定又活跃。
要使蛋白质变性,就要让拳曲、螺旋的蛋白质分子长链舒展、松弛,其中关键是破坏形成拳曲和螺旋的各种力。
分子结构图|来源:IntSynth
酒精分子有两个末端,一端是憎水的(-C2H5),可以破坏蛋白质内部憎水基团之间的吸引力;一端是亲水的(-OH),但它难以破坏蛋白质外部的亲水基团之间的吸引力。另一方面,水分子虽然可以松弛蛋白质亲水基团之间的吸引力,但它即使钻进细菌内部,也无法破坏其蛋白质中憎水基团之间的吸引力。所以,纯酒精或水都不足以使细菌内的蛋白质变性,只有酒精和水共同存在,同时使保持蛋白质几何形状的各种吸引力松弛,蛋白质才会失去生理活性。因此,只有一定浓度的酒精溶液,才能达到良好的消毒杀菌目的。
科学家经过大量试验,发现75%的酒精浓度刚刚好,不仅能够让细菌里面的蛋白质凝固,而且又不会在细菌表面形成薄膜,这种浓度的酒精持续渗透到细菌内部,可以起到彻底消毒、杀菌的作用。
相反,浓度较高的酒精,可能会导致菌体表面的蛋白质迅速凝固,从而形成薄膜,这样就阻止酒精继续向菌体内部渗透,不能起到较好的消毒作用。
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来源:化学科讯,有删改动。谨表谢意。