專利名稱：殺生物劑組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于快速凈化和長期保存堿性水性介質(zhì)的殺生物劑組合物和方法。該組合物包括2，2- 二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
背景技術(shù)：
工業(yè)衛(wèi)生在防止成品的細(xì)菌污染和生物變質(zhì)中起重要作用。術(shù)語工業(yè)衛(wèi)生包括良好的家務(wù)管理實(shí)踐，材料和加工設(shè)備的微生物監(jiān)測，和凈化原材料、生產(chǎn)用水、回收材料、成品和加工設(shè)備的模式。為了用于工業(yè)衛(wèi)生應(yīng)用，殺生物劑組合物應(yīng)該至少展示快速凈化功效，從而廣泛適用。例如，在油漆制造過程中的高生產(chǎn)率期間內(nèi)，洗滌水的恒定快速再循環(huán)要求殺生物劑在相對(duì)短的期限(數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí))內(nèi)消除微生物。此外，在大量儲(chǔ)存罐中的剩余原材料尾料(heels)(例如，膠乳、稠化劑、礦物漿、和表面活性劑)普遍變質(zhì)并可以隨后在添加和接觸新鮮原材料時(shí)發(fā)揮污染源的作用。因此，具有快速凈化活性的殺生物劑的應(yīng)用有益于在即將補(bǔ)充儲(chǔ)存罐前衛(wèi)生處理原材料尾料。除快速凈化外，殺生物劑長期保持具有防御進(jìn)一步接種微生物的功能也非常重要。而且，由于需要微生物凈化的水性材料經(jīng)常是堿性的， 所以殺生物劑組合物應(yīng)該能夠在所述堿性條件下提供這種延長的保存。目前，用于凈化的產(chǎn)品分為兩類1)快速作用，并可迅速降解的殺生物劑諸如基于2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)的產(chǎn)品，其中凈化最經(jīng)常發(fā)生在小于1小時(shí)內(nèi)；和 2)較慢作用并持續(xù)較長的殺生物劑，諸如基于CMIT/MIT的產(chǎn)品(5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮和2-甲基-3-異噻唑酮的混合物)，其中凈化發(fā)生在約M小時(shí)后并且該抗菌劑在該系統(tǒng)中穩(wěn)定超過一周。在該第二供給(offerings)家族中，是CMIT/MIT和2-溴-2-硝基-1， 3-丙二醇(BNPD)的混合物。這些混合物受益于BNPD的快速抗菌作用和CMIT/MIT的較長期保存。然而，CMIT/MIT是已知的致敏物。DBNPA是理想的殺生物劑，因?yàn)樗强焖僮饔谩⒌统杀静牧?，其表現(xiàn)出針對(duì)廣譜微生物的功效。然而，已知DBNPA在堿性溶液中經(jīng)歷快速水解降解。例如，Exner等，J. Agr. Food. Chem.(農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)雜志)，1973，21 (5)，838-842 (〃 Exner")教導(dǎo) DBNPA “在酸性條件下穩(wěn)定，但消失速度在從基本中性的PH6變?yōu)槁詨A性的pH 8. 9時(shí)增加至約450倍。 在pH 11. 3時(shí)，DBNPA消失的半衰期(t1/2)是25秒，基本是瞬間的?！?參見Exner，第839 頁，右欄)。在PH8時(shí)，DBNPA的半衰期報(bào)告為2小時(shí)(在25 V )。參見Exner，第839頁， 表1。BNPD在使用水平中表現(xiàn)出針對(duì)廣譜微生物的高度活性、功效和低哺乳動(dòng)物毒性， 并且因此也是高度理想的殺生物劑。然而，已知BNPD在堿性pH下經(jīng)歷一些分解。結(jié)果，BNPD 的供應(yīng)商通常建議使用非堿性或僅稍微堿性的pH范圍。例如，Clariant關(guān)于Nipaguard BNPD的產(chǎn)品文獻(xiàn)建議pH3. 0-7. 0的范圍。陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company)關(guān)于 Bioban BronopoKBNPD產(chǎn)品)的產(chǎn)品文獻(xiàn)教導(dǎo)關(guān)于該材料的最長期化學(xué)穩(wěn)定性在約4_8 之間的PH水平下獲得。DBNPA和BNPD的混合物已經(jīng)在美國專利4，732，913中被報(bào)告有效用于多種應(yīng)用，諸如冷卻水和紙漿和紙張制造。然而，這些應(yīng)用僅需要迅速凈化該系統(tǒng)的快速作用殺生物劑。長期保存，尤其是該系統(tǒng)在最初凈化后再接種微生物，通常不是關(guān)心的問題。市場上存在對(duì)使快速微生物凈化(在1小時(shí)內(nèi)微生物濃度最少有41og1(1減小)和針對(duì)未來微生物危害的至少一周的延長防御相結(jié)合的非致敏殺生物劑的需要。另外，該殺生物劑應(yīng)該在堿性條件下提供這些特征。發(fā)明概述在一方面，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所述介質(zhì)需要快速凈化和長期保存二者。該方法包括使所述水性介質(zhì)包含有效量的殺生物劑混合物，所述殺生物劑混合物包含2，2- 二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)和2-溴-2-硝基-1， 3-丙二醇(BNPD)。在第二方面，本發(fā)明提供組合物，其中短期和長期抑制微生物生長。所述組合物包括2，2- 二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA) ；2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇(BNPD)；和堿性水性介質(zhì)。發(fā)明詳述如上所述，本發(fā)明提供用于在堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法和組合物， 其中所述介質(zhì)需要快速凈化和長期保存二者。用于本文中時(shí)，快速凈化意指1小時(shí)內(nèi)最少 41og1(1微生物濃度減小。用于本文中時(shí)，長期保存意指水性介質(zhì)抵抗在該介質(zhì)中引入殺生物劑混合物后最長1周的任何時(shí)刻發(fā)生的至少一種微生物危害。為了在堿性水性介質(zhì)中提供微生物(例如，細(xì)菌、酵母、真菌和藻類)生長的快速凈化和長期保存，本發(fā)明提供引入所述介質(zhì)中的殺生物劑混合物，其包含2，2_ 二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇(BNPD)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該殺生物劑混合物意外地在堿性基質(zhì)中提供快速凈化和長期保存最長1-2周。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)被微生物污染的堿性水性介質(zhì)通過該殺生物劑混合物迅速凈化，并且被處理的介質(zhì)在例如，3 或7天后進(jìn)一步抵抗所實(shí)施的第二次微生物接種的污染。通過“堿性”意指水性介質(zhì)的PH 高于7。優(yōu)選地，pH為7.5以上，更優(yōu)選8以上。在其他實(shí)施方案中，pH為8. 5以上，或9 以上。本發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)是驚人的，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)，DBNPA和BNPD 二者在堿性 PH下均迅速分解。因此，預(yù)期這些殺生物劑在該pH下不表現(xiàn)出長期功效。如上所述，DBNPA 本身在PH8下具有僅約2小時(shí)的半衰期，且關(guān)于BNPD推薦使用的范圍為pH 3_8。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，DBNPA/BNPD混合物令人驚訝地實(shí)際上在以前認(rèn)為通過這些堿性-不穩(wěn)定分子無法獲得的時(shí)間點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)保存力。在堿性pH下的快速凈化和長期保存在許多領(lǐng)域中非常重要，包括工業(yè)衛(wèi)生和多種其他應(yīng)用，諸如凈化和保存原材料，成品和生產(chǎn)用水/洗滌水，其用于成品制造中，以及設(shè)備和罐清潔中。合適的工業(yè)的實(shí)例包括油漆和涂料，膠乳，礦物漿，粘合劑，去污劑，清潔劑，清潔布，汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品和在這些產(chǎn)品的原材料中。其他合適的工業(yè)包括油氣勘探，壓裂液(fracturefluid)保存，皮革鞣制，和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品。冷卻塔水紙漿和紙張應(yīng)用，以及湖和瀉湖不包括在本發(fā)明人中，因?yàn)檫@些是通常不需要長期保存的工業(yè)。優(yōu)選地，本發(fā)明使用的DBNPA BNPD重量比約為100 1-1 100，更優(yōu)選 16 1-1 16，和甚至更優(yōu)選5 1-1 5。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，該重量比(DBNPA BNPD)為約5 1-2 1，特別優(yōu)選地，該比是約3 1。優(yōu)選地，兩種殺生物劑以以上優(yōu)選的比率預(yù)混合，并作為單一產(chǎn)品施用到水性介質(zhì)中。然而，殺生物劑也可以分別加入水性介質(zhì)，盡管這不太優(yōu)選。該混合物的使用濃度可以容易地由本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員確定。優(yōu)選地，使用濃度為約100ppm-4000ppm，更優(yōu)選約 125-2000ppm，其以基于水性介質(zhì)總重量的重量計(jì)。在某些實(shí)例中，可能需要快速凈化或長期保存(與需要二者相對(duì))。在這些情形中，可以容易地相應(yīng)調(diào)節(jié)所需的殺生物劑的量。優(yōu)選地，殺生物劑在水和二元醇(glycol)或其他合適溶劑中配制在一起作為混合物。關(guān)于該優(yōu)選的實(shí)施方案，該混合物的總活性濃度為優(yōu)選約5% -約90%，更優(yōu)選約 10% -約30%，其以重量計(jì)。可以在水性介質(zhì)中引入其他殺生物劑。然而，優(yōu)選如果存在CMIT/MIT，則其基于水性介質(zhì)總重的濃度小于15ppm，更優(yōu)選小于5ppm。甚至更優(yōu)選地，水性介質(zhì)無CMIT/MIT。 這是因?yàn)镃MIT/MIT是已知的皮膚致敏物。如上所述，DBNPA/BNPD混合物有效用于需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中。該混合物優(yōu)選用于凈化原材料，成品，生產(chǎn)用水/洗滌水和設(shè)備，其用于多種工業(yè)， 包括油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔布和汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品。以下實(shí)施例舉例說明本發(fā)明但不意欲限制其范圍。
實(shí)施例在市售水基膠乳(獲自陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company)的UCAR Latex 626)和無品牌(generic)礦物漿樣品中測試DBNPA，BNPD，和DBNPA-BNPD (3 lw/w)組合的抗菌劑特征。市售膠乳的PH值不同，從微酸性到堿性。為了該研究的目的，選擇具有堿性pH(8. 7)的膠乳，因?yàn)橐阎狟NPD和DBNPA 二者均在堿性pH下具有有限的化學(xué)穩(wěn)定性。礦物漿的PH不同，但是它們通常是堿性的。為了該研究的目的，選擇具有pH 8.35的二氧化鈦漿。膠乳和礦物漿二者在測試前均無污染。在時(shí)間0點(diǎn)，對(duì)測試基質(zhì)接種微生物庫(如下列出)，直到總濃度為&106CFU/ml。將污染的樣品的等分試樣稱重到一系列無菌容器中， 隨后添加獲得理想濃度所需的合適量的殺生物劑。在各評(píng)估中包括對(duì)照樣品，其缺少殺生物劑。在殺生物劑添加后，樣品徹底混合，并取出等分試樣并在不同的時(shí)間點(diǎn)劃線接種于胰胨豆胨瓊脂平板(tryptic soy agar plate)，從而計(jì)數(shù)存活的微生物。全部瓊脂平板在評(píng)估可生存細(xì)菌前在30°C溫育72小時(shí)。在所有產(chǎn)生的結(jié)果中，與對(duì)照樣品相比，最少41og1Q 微生物濃度減小認(rèn)為是顯著功效。微生物 小時(shí)胰胨豆胨肉湯培養(yǎng)物等份混合，從而以^dO6CFUAil的終濃度制劑接種。使用的生物體銅綠假單孢菌(Pseudomonasaeruginosa) (ATCC# 15442)，銅綠假單孢菌(ATCC#10145)，金黃色葡萄球菌 Staphylococcus aureus) (ATCC#6538)， 洋蔥伯克霍爾德氏菌(BurWiolderia cepacia) (ATCC#25416)，熒光假單孢菌 B (PseudomonasfluorescensB)(環(huán)境隔離群)，食油假單孢菌(Pseudomonas oleovorans) (環(huán)境隔離群)，硫磺腸球菌(Enterococcus sulfureus)(環(huán)境隔離群)。為了評(píng)估殺生物劑的快速凈化功效，在最初接種后60分鐘時(shí)取出等分試樣，并劃線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計(jì)數(shù)存活的微生物。將樣品分別保存在環(huán)境條件下3天或7天，在該時(shí)間點(diǎn)實(shí)施第二次接種，以測試殺生物劑的長期保存功效。在第二次接種后4h 和/或24h或48h，取出等分試樣，并劃線接種到胰胨豆胨瓊脂平板上，以計(jì)數(shù)存活的微生物。協(xié)同作用利用公式1測量和計(jì)算本文中報(bào)告的協(xié)同作用指數(shù)。在該方法中，1的協(xié)同作用指數(shù)(Si)表示相加性。如果該協(xié)同作用指數(shù)小于1，則已經(jīng)發(fā)生協(xié)同作用，而大于 1的協(xié)同作用指數(shù)描述對(duì)抗性。協(xié)同作用指數(shù)=CA/Ca+CB/Cb(1)其中Ca =抗菌劑A，單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度Cb =抗菌劑B，單獨(dú)地產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度Ca和Cb =抗菌劑A和B，分別地，在混合物中共同地，產(chǎn)生預(yù)定終點(diǎn)的濃度關(guān)于UCAR Latex 626的功效結(jié)果如預(yù)期地，單獨(dú)的DBNPA，在140ppm活性濃度下，在從最初接種開始Ih后，有效凈化膠乳。BNPD，甚至在最高測試活性濃度(600ppm)下，沒有在1小時(shí)內(nèi)獲得41og1(1細(xì)菌濃度減小。120ppm活性DBNPA和35ppm活性BNPD的組合有效凈化樣品，并且在該時(shí)間點(diǎn)獲得小于0. 92的協(xié)同作用指數(shù)。該組合的真實(shí)值，和非常意外的結(jié)果是三天時(shí)間點(diǎn)時(shí)的第二次接種后的表現(xiàn)。該第二次接種后4小時(shí)，最大測試濃度的各種活性不實(shí)現(xiàn)凈化，而177. 5ppm DBNPA和59. 2ppm BNPD的組合是有效的(Si < 0. 54)。從該第二次接種開始24h后，發(fā)現(xiàn)BNPD (95. 7ppm活性)有效。然而，該組合在非常低濃度的兩種活性條件下有效(Si = 0. 29)。甚至更令人驚訝地，當(dāng)?shù)诙谓臃N在從最初接種時(shí)刻開始7天后進(jìn)行時(shí)，組合中相對(duì)小濃度的兩種活性在M小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈化(80. 9ppm DBNPA和27ppmBNPD)。單獨(dú)的DBNPA 即使在最大測試濃度下也未實(shí)現(xiàn)凈化，而在單獨(dú)使用時(shí)需要95. 7ppm BNPD0基于該數(shù)據(jù)計(jì)算協(xié)同作用指數(shù)0. 48。這的確非常意外，因?yàn)槌Ｒ?guī)常識(shí)預(yù)測這兩種活性成分在該稍后的時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該失活。類似的結(jié)果在礦物漿中觀察到。對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)，在從最初接種開始30分鐘后取出等分試樣，并評(píng)估細(xì)菌含量。發(fā)現(xiàn)DBNPA (處于23. 4ppm)以及DBNPA和BNPD (3 1活性成分wt比)組合(17. 6ppm DBNPA和5. 9ppmBNPD)有效，而BNPD,在最高測試濃度600ppm活性下，在該非常早的時(shí)間點(diǎn)時(shí)無效。關(guān)于該組合的協(xié)同作用指數(shù)為0.76。而且，出乎意料地，該組合有效保護(hù)礦物漿以避免7天后實(shí)施的第二次接種。因此，在第二次接種后48小時(shí)分析的等分試樣中，400ppm DBNPA或35. Ippm BNPD，在單獨(dú)使用時(shí)，有效獲得41og1(1微生物減少。通過比較，26. 4ppm DBNPA和8. 8ppm BNPD的組合獲得所需的41og1(1微生物減少。 顯著的協(xié)同作用(協(xié)同作用指數(shù)0. 32)在該稍后的時(shí)間點(diǎn)觀察到，這支持DBNPA-BNPD組合的效能。比較實(shí)施例。在這兩種基質(zhì)中，單獨(dú)的CMIT/MIT或與BNPD組合的CMIT/MIT(以 Acticide LA銷售)不能實(shí)現(xiàn)如本文中定義的快速凈化。這兩種產(chǎn)品有效長期保存(且在一些實(shí)例中，對(duì)長期保存表現(xiàn)出協(xié)同作用，但是不能一起提供快速凈化和長期保存。注意到這些是非常重要的，即15ppm CMIT濃度是歐洲通過R43施加的皮膚敏化極限(參見指令 67/548/EEC 的附件 I)。盡管本發(fā)明已經(jīng)在上文中根據(jù)其優(yōu)選的實(shí)施方案來描述，但是它可以在本發(fā)明內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)改進(jìn)。本申請(qǐng)因此意欲包括利用本文中公開的一般原理實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的任何變化、應(yīng)用、或適應(yīng)。此外，本申請(qǐng)意欲包括在本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的已知或慣例實(shí)踐范圍內(nèi)并屬于以下權(quán)利要求限定范圍內(nèi)偏離本發(fā)明內(nèi)容的那些。
權(quán)利要求
1.用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的方法，所述方法包括使所述堿性水性介質(zhì)包括有效量的殺生物劑混合物，所述殺生物劑混合物包含 2，2- 二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺與2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的重量比為約100 1-約1 100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2的方法，其中2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1， 3-丙二醇以基于所述水性介質(zhì)總重的總初始濃度約IOOppm-約4000ppm包括在所述水性介質(zhì)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)具有7.5以上的pH。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中所述堿性水性介質(zhì)是原材料，成品和成品制造中使用的生產(chǎn)用水/洗滌水，以及在油漆和涂料、膠乳、礦物漿、粘合劑、去污劑、清潔劑、清潔布、汽車養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品、和在這些產(chǎn)品的原材料、油氣勘探、壓裂液保存、皮革鞣制、和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中的設(shè)備和罐清潔中使用的生產(chǎn)用水/洗滌水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中所述需要長期保存和快速凈化二者的堿性水性介質(zhì)在一周期間內(nèi)僅被所述殺生物劑混合物處理一次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法，其中所述水性介質(zhì)含有小于15ppmCMIT/MIT。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的方法，其中對(duì)所述水性介質(zhì)引入所述的殺生物劑混合物后，接種一種或多種微生物危害。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在所述水性介質(zhì)中引入所述殺生物劑混合物后3天以上時(shí)發(fā)生一次或多次另外的微生物危害。
10.一種組合物，其中微生物生長受到抑制，所述組合物包含2，2- 二溴-3-次氮基丙酰胺(DBNPA)；2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇(BNPD)；和堿性水性介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的組合物，其無CMIT/MIT。
全文摘要
用于在需要快速凈化和長期保存二者的堿性水性介質(zhì)中抑制微生物生長的組合物和方法。所述組合物是2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺和2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇的混合物。
文檔編號(hào)A01N37/34GK102159074SQ200980127264
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者朱迪思·阿德奈特, 約恩·B·雷蒙德, 約阿娜·安妮斯 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司