杀菌机理的阐明有助于合理使用消毒剂，并可为寻找或合成新消毒剂提供线索。消毒剂杀菌是药物分子与细菌间发生一系列复杂的物理化学反应的过程，为此消毒剂必须先吸附或穿透菌体，然后才能与其蛋白质、酶、DNA或RNA等重要成分进行不可逆理化反应，从而使细菌死亡。

消毒剂对菌体的吸附与穿透 细菌的细胞壁和细胞膜所含蛋白质、磷脂、磷壁酸及胞壁酸等分子于碱性、中性或弱酸性环境下带阴电荷，故带阳电荷的消毒剂活性基团较带阴电荷者较易吸附于菌体。同样，阳离子表面活性剂如季铵盐较阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠的杀菌效果好。若用酸中和细菌表面阴电荷，则阴离子表面活性剂之杀菌作用亦可获得改进。

消毒剂与细菌的官能基团有亲水基和疏水基之分。亲水基有：-OSO₂Na、-COONa、-SO₂Na、-OSO₂H、-SO2H、-OH、-SH、-O-、=CO、-CHO、-NO2、-NH2、-NHR、-HR2 -CH、-CNS、-COOH、-COOR、-OPO3H₂、-OS₂O₂H、-Cl和—Br等;疏水基有：脂肪族烷链、芳香烷基及多环烃基等。消毒剂的亲水基与细菌表面的亲水基，或消毒剂的疏水基与细菌表面的疏水基较易接近和吸附。有的消毒剂，如季铵盐类，一端为疏水基，另一端为亲水基，具有较强的表面活性，易定向排列或聚集于界面，可使细菌表面吸附的消毒剂浓度大于消毒液本身的浓度。细菌表面的荚膜或污物可妨碍消毒剂直接吸附，从而降低药物的灭菌作用。

细菌细胞壁的蛋白质与脂蛋白分子间虽有微孔，但仅容直径小于1nm的亲水性分子穿透入内，若细胞壁无破损或通透性增强，消毒剂分子仍不易进入。细胞膜主要由双层类脂分子与蛋白质组成，亲脂性物质较易扩散通过，亲水性物质多仅经蛋白质分子间隙进入其内。消毒剂电离后，通过细胞壁或细胞膜就更困难，原因之一为离子与水分子发生水合作用，体积增大;原因之二为带电离子可被细胞壁或细胞膜上带电分子吸附或排斥。如次氯酸盐在水中可水解为HOCl，当pH逐渐增高，HOCl离解为OCl-及H+部分随之增多，因而溶液呈酸性时的杀菌作用较呈碱性时为强。又如氢氧化钠溶液加食盐可使氢氧化钠离解度降低，未离解的分子较易通过细胞壁，由之杀菌作用提高。

消毒剂对菌体的破坏 消毒剂主要作用于细菌的蛋白质与酶系统而将之杀灭。其作用方式随消毒剂种类而异，举例说明如下：

破坏蛋白质立体构象 蛋白质的各化学基团依靠共价键、离子键、疏水键、氢键和范德华力(未带电基团或分子间互相吸引之力) 以及充满基团间的水维持一定的立体构象。消毒剂若将蛋白质或酶分子的电荷中和，或将内部的水分吸去，或使官能基团之间的某些化学键增减，则可使蛋白质或酶的构象及性质改变。如用酸处理蛋白质，带负电离子-COO-可变为不带电的COOH，使离子键或氢键断开; 不带电基团可与氢离子以配价键结合而带正电，使蛋白质变性，如-NH2可变为-NH₂→H^+，-CONH变为-CONH→H⁺;同时，带正电基团增多，互相排斥，亦可使蛋白质构象改变而变性。

蛋白质表面有较多带电荷亲水基团，可吸引水分子形成亲水胶体而不凝集。消毒剂若将其表面电荷中和或水分吸除，则胶体性质消失，其分子因布朗运动互相撞击而使氢键断开，原来朝向内侧的疏水基可转而向外，由之产生凝集、沉淀、甚至凝固。如乙醇吸水性较强，可将细菌菌体蛋白质凝固而使死亡。但95%浓度的乙醇因吸水性过强，细菌表面蛋白质凝固过快，由之阻碍继续渗入，故其杀菌作用反不及70%浓度乙醇。

破坏菌体活性基团 菌体蛋白质或酶的主要活性基团为 -SH、-NH2、-OH和-COOH等，大多数消毒剂可与其中一个或多个发生化学反应。如含氯制剂和过氧化物等消毒剂可与-SH及-NH2作用，重金属消毒剂可与-SH及-COOH作用，酸类消毒剂可与-OH作用，碱类消毒剂可与-COOH作用，而醛类和环氧化物消毒剂可与此四种官能基团中的任一种作用。

(式中R代表蛋白质母体)

破坏DNA与RNA DNA存在于细菌核质中，RNA存在于细菌细胞质及细胞膜中。环氧乙烷可使DNA磷酸二酯键变为磷酸三酯键，或与鸟嘌呤环氮原子作用使DNA裂解。氨基吖啶类消毒剂之分子可插于DNA的两个碱基对之间，其氨基被两磷酸残基离子键固定，吖啶环借范德华力固定于嘌呤或嘧啶分子，使DNA变性。重金属消毒剂可与核苷酸的氨基和亚氨基结合，将维持其螺旋结构的氢键断开。氯于pH5.6条件下可与87%的RNA结合。破坏酶系统 细菌分解代谢和能量产生皆于酶催化下进行。消毒剂若将有关酶破坏，细菌分解代谢和能量产生亦即停止。如氯破坏大肠杆菌的醛缩酶，其葡萄糖氧化即被抑制;洗必太、酚和醇等破坏色素氧化酶，细菌的氧化磷酸化即不能进行，其生命活动亦无法获得必需的能量。酶系统的破坏尚可影响细菌的生物合成。

破坏菌体结构 破坏细菌组织结构，亦可致死。如用次氯酸钠处理细菌芽胞，其外壁先肿胀，芽胞壳与皮质分离，芽胞核心电子密度增高，随之外壁、芽胞壳和皮质全被破坏。季铵盐、洗必太或苯酚等吸附于细胞壁或细胞膜，使蛋白质分子扭曲变形，通透性增强，内含物漏出，甚至留下细胞壁空壳，或因自溶酶的释放而使之完全溶解。细胞壁或细胞膜通透性的增强也有利于消毒剂进入，进一步作用于细胞质。某些消毒剂，如戊二醛和甲醛，其作用正相反，易与细胞壁分子发生交联或形成侧链，从而降低其通透性。在此情况下，营养物质无法吸收，废物不能排出，同样可导致细菌死亡。

总之，杀菌作用强者多为分子小，不电离，易渗透，可溶于水或醇，化学性质活泼的化合物。目前对各类消毒剂杀菌机理的研究尚不够深入，仅将各主要类型消毒剂已知的作用列表于下。

消毒剂对细菌已知的破坏作用