杀生物剂组合物和处理水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包含杀生物剂和载体的杀生物剂组合物。该载体更特别包含聚乙二醇 酯，如妥尔油脂肪酸聚乙二醇酯。本发明还涉及通过消除微生物和/或预防微生物生长来 处理水和控制生物膜的方法。
[0002] 发明背景 水密集型工艺，如造纸和冷却水工艺，提供了微生物生长的肥沃环境。因此，在各种含 水工艺中常常需要杀生物处理。在工业中杀生物处理的目标通常并非完全灭菌，而是为了 在可接受的和成本有效的水平上找到微生物生长的稳定、动态平衡作出贡献。现有技术涉 及水密集型工业(造纸工业是最大的水密集型工业之一）范围内不同类型应用中多种多样 的杀生物剂。在该领域中，据估计，一部分应用目前采用如果可以找到基于靶向杀生物剂的 更有效的生物膜控制技术的话可以被取代的技术。
[0003] 生物膜是微生物的聚集体，其中细胞在表面上彼此粘附。这些粘附的细胞常常嵌 入在胞外聚合物质（EPS)的自产基质中。生物膜EPS，也称作为黏液，是通常由胞外DNA、蛋 白质和多糖组成的聚合物团块（polymeric conglomeration)。生物膜可以在活的或无生命 的表面上形成，并可以在天然、工业和医院环境中普遍存在。生物膜中的微生物细胞生长在 生理学方面有别于同一生物体的浮游细胞一一与之相反，其是可以在液体介质中漂浮或游 动的单个细胞。
[0004] 生物膜的形成开始于自由漂浮的微生物粘接到表面上。这些第一批定殖的微生物 初始通过经由范德华力的弱的、可逆的附着力粘附到该表面上。如果该定殖微生物没有立 即从表面分离，它们可以使用细胞粘附结构如菌毛更长久地锚定它们自身。一些物种不能 依靠其自身连接到表面上，但是通常能够将其自身锚定到EPS基质上或直接锚定到更早的 定殖微生物上。在该定殖过程中，细胞能够使用此类信号如AHL化合物经由群体感应进行 通信。一旦定殖开始，该生物膜通过细胞分裂和募集的组合来生长。生物膜形成的最后阶 段称为发育，并且是其中生物膜建立并可以仅改变形状和尺寸的阶段。生物膜的发育可能 使得聚集的细胞集落(或多个集落）越来越具有抗生素耐受性。
[0005] 生物膜在含水工业系统如再循环系统，例如造纸机或冷却系统中造成了许多问 题。表面污染物如生物膜的积累会导致诸如传热差、高能耗、腐蚀、维修费用提高、系统寿命 缩短、高运行成本、设备的计划外停机时间等问题。
[0006] 杀生物剂是抗微生物化学物质，其可以阻止、无害化或控制任何有害生物。杀生物 剂通常用于医学、农业、林业和工业。杀生物剂可以进一步分类为杀菌剂、抗生素、抗菌剂、 抗病毒剂、抗真菌剂、抗原生动物剂或抗寄生虫剂。
[0007] 大部分目前的杀生物剂已被开发用于控制浮游细菌。在通常使用的低浓度下，此 类杀生物剂不能非常有效地针对生物膜。由产生EPS的微生物形成的鞘或基质使它们能够 耐受更高剂量的大多数常见杀生物剂。使用高剂量的杀生物剂可能会造成其它问题，如设 备的腐蚀。同样，由于杀生物剂意在杀灭活生物体，提高杀生物剂产品的剂量增加了对人体 健康和福利的风险。
[0008] 需要可用于针对表面上的生物膜的更好的杀生物剂。它们应当能够针对该生物 膜，并还能够有利地渗透该生物膜并杀死生物膜有机体。此类杀生物剂在低剂量下也应当 有效。
[0009] 发明概述 在本发明中，令人惊讶地发现，当使用合适的试剂，如消泡剂组合物作为杀生物剂载体 时，获得了多功能产品。该杀生物剂可以溶解并有效地针对表面上的生物膜。该组合物还 防止对大多数水密集型工业方法不利的起泡。针对表面的能力提供了以与现有技术相比更 低的杀生物活性剂使用量来预防生物膜以及预防或灭活任何预先形成的生物膜的手段。 [0010] 本发明提供了包含杀生物剂和载体的杀生物剂组合物，其中该杀生物剂可溶于该 载体。
[0011] 本发明还提供了通过在水环境中消除和/或阻止微生物来控制生物膜的方法，包 括提供所述杀生物剂组合物并向水环境中定量加入所述杀生物剂组合物。
[0012] 本发明的优点在于该杀生物剂可以针对表面上的生物膜。
[0013] 本发明的另一优点在于该杀生物剂可以穿透该生物膜并攻击生物膜基质中的微 生物。本发明的杀生物剂组合物提供使这一点成为可能的杀生物剂溶解性。
[0014] 本发明的又一优点在于该杀生物剂组合物防止起泡。
[0015] 本发明的又一优点在于该杀生物剂活性是长效的。这使得能够以更可持续的方式 实现有效和提尚的生物I旲控制。
[0016] 本发明的又一优点在于减少了对所用的有毒杀生物剂化合物的总需求，即可以使 用更低的剂量。
[0017] 本发明的又一优点在于该组合物是稳定的。其具有相当长的储存期，例如该杀生 物剂保持其活性至少数周或数月。
[0018] 附图概述 图1显示了剂量为10微升至160微升的组合物1和组合物2的起泡倾向的测试结果， 使用Fennocide Quat 40作为参照。
[0019] 发明详述 本发明提供了包含杀生物剂和载体的杀生物剂组合物，其中该杀生物剂可溶于该载 体。
[0020] 该杀生物剂可以是能够杀死微生物，如形成生物膜的微生物的任何合适的杀生物 剂(抗微生物剂)。该杀生物剂可以是水溶性的，其可以具有低水溶性，或者其可以甚至不溶 于水。但是，该杀生物剂应可溶于该载体。该杀生物剂组合物通常含有至少2重量％的杀 生物剂(抗微生物剂)。在一个实施方案中，该杀生物剂组合物含有约5-50重量％的杀生物 剂。在一个实施方案中，该杀生物剂组合物含有约10-20重量％的杀生物剂，在一个实施方 案中，该杀生物剂组合物含有约13-17重量％的杀生物剂。在一个具体实例中，该杀生物剂 组合物含有约15重量％的杀生物剂。
[0021] 该杀生物剂通常可以分为两类：氧化性和非氧化性(或常规）杀生物剂。非氧化性 杀生物剂包括诸如DNBPA、其它含溴杀生物剂、戊二醛、异噻唑酮等等的杀生物剂。适用于本 发明的组合物的杀生物剂的一个实例包括非氧化性杀生物剂。该杀生物剂还可以通过作用 机制分为若干组。亲电子试剂包括氧化剂，如卤素和过氧化合物，以及亲电子试剂如甲醛、 甲醛释放剂、异噻唑酮、Bronopol和Cu、Hg以及Ag。膜活性杀生物剂包括溶菌杀生物剂，如 季铵化合物类、双胍类、酚类和醇类，以及质子载体，如对羟基苯甲酸酯、弱酸和羟基吡啶硫 酮。
[0022] 非氧化性杀生物剂的实例包括戊二醛、2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)、 2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇（fconopol)、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（CMIT)、2-甲 基-4-异噻唑啉-3-酮（MIT)、CMIT与MIT的混合物、1，2-二溴-2, 4-二氰基丁烷、双（三 氣-甲基）讽、2-漠硝基苯乙條、4, 5- 二氣-1，2- 二硫杂环戊條-3-酬（4, 5-dichloro -1，2-dithiol-3-〇ne)、2-正辛基_4_异噻挫琳_3_酬、1，2_苯并异噻挫琳_3_酬、邻苯二 甲醛、季铵化合物类("quats"）如正烷基二甲基苄基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵（DDAC) 或链烯基二甲基乙基氯化铵、胍类、双胍类、羟基吡啶硫酮类、氨基甲酸酯类、3-碘代丙炔 基-N- 丁基氨基甲酸酯、鱗盐类如四羟甲基硫酸鱗（THPS)、3, 5-二甲基-1，3, 5-噻二嗪 烷-2-硫酮（Daz〇met)、2-(硫氰基甲基硫代）