CN110402082A - 用于抗微生物处理生物膜的效果增强的抗微生物组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组合物用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的用途，所述组合物包含：a)形成胶束的增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水，和b)至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合。

Description

用于抗微生物处理生物膜的效果增强的抗微生物组合物
本发明涉及组合物用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的用途。本发明还涉及用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的效果增强的新型组合物。
本发明还涉及借助本文描述的组合物抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜，特别是控制和预防含水液体中形成生物膜微生物的生长的方法。
存在于液体介质中微生物，如细菌、真菌或原生动物只有5％以浮游形式存在。这些微生物的主要部分以固着形式居住在表面结构上，并在特定环境条件下形成粘滑沉积物形式的生物膜，在该生物膜中它们保持代谢活性并由该生物膜保护它们免受物理和化学有害因素。
生物膜由细菌形成的细胞外聚合物质（EPS）构成，且除微生物本身外还含有水以及有机和无机化合物。生物膜为各微生物提供保护，并使它们能够适应变化的环境条件，例如pH值或温度波动，或由于抗微生物活性成分难以透过生物膜向微生物渗透而防止与对微生物而言毒性的物质进行接触。例如已知为了可比拟的类似高的抗微生物效果，针对嵌入在生物膜中的微生物需要相比于浮游形式而言高达2至3 log10浓度的抗微生物活性成分，并且有时需要长达四倍的作用时间（参见例如，Bridier, A.等, Antimicrob AgentsChemother 2011; 55: 2648-54.）。
在含水体系中经常出现的问题是微生物生长以及由此导致在这些含水体系的界面处形成粘滑生物膜沉积物。生物膜沉积物特别常见地出现在工业、技术、医疗技术或商业含水体系中，例如冷却塔的冷却水体系中或医疗技术设备的导水元件中，而且也在用于休闲目的的含水体系中或观赏喷泉中，并在那里导致不希望的微生物污染物。如果没有用于消除微生物或生物膜的有效和可持续的抗微生物处理，出现诸如冷却塔和冷却设备的工艺冷却变差之类的问题、医疗技术或食品技术设备中的卫生问题或游泳池和观赏喷泉中的美观/卫生问题。由于这一问题，已经开发了多种抗微生物物质或组合物、用于水杀菌的体系和用于消除和控制微生物生长的方法。
DE 10 2005 027 347 A1描述了在技术表面上制备起抗微生物作用的涂层的方法，其中制备聚乙酸乙烯酯、防腐剂和溶剂的溶液，将该溶液施加到技术表面上，并干燥以形成涂层。该防腐剂选自苯甲酸、山梨酸、游霉素、细菌素和植物提取物。但是，该方法不适合于混入含水液体中。
DE 10 2005 032 352 A1公开了具有乳化剂和水的活性成分浓缩物的增溶物，该活性成分浓缩物可以是圣约翰草提取物、木犀草提取物或龙蒿提取物。该增溶物应改进食品中活性成分或非水溶性活性成分的生物利用度。其中未提及在含水液体中的应用。
DE 10 2012 103 767 A1公开了基于胶束化植物提取物的增溶物用于处理室内空气、食品、表面和用于制备涂层材料的用途。其中未提及在含水液体中的应用。
US 2011/0151034 A1描述了基于唇形科提取物的抗革兰氏阳性细菌的抗细菌剂，其中还可以添加乳化剂。
DE 102 13 031 A1公开了橄榄树提取物在洗涤剂、餐具洗涤剂和清洁剂中的用途。
WO 2008/017580 A1涉及用于食品应用的抗微生物胶束。
EP 0 842 606 A1、WO 2015/072988和US 2011/027382 A1各自描述了基于胶束化植物提取物的抗微生物增溶物，但没有描述这些增溶物用于处理存在于含水液体中的生物膜的用途。
许多可用的起抗微生物作用的物质、试剂和防腐剂出于化学纯度的原因是合成制备的、制备昂贵、不可生物降解或被归类为危害生态的，这对使用者而言经常引起毒理或生态考量并面临排斥。因此，对天然、生态和经济上有利的活性成分的需求日益增加。然而，这种天然活性成分通常极其难以溶于水，大多具有强烈的不适气味或不适口味，并且可能在可能应用的浓度下仅仅困难地至甚至不渗透生物膜（参见例如Stewart, P. S. MicrobiolSpectr 2015;3:1-30.）。
本发明的目的是提供效果增强的组合物，其适合用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜，并且对消除和控制存在于含水液体和导水体系中的生物膜中的微生物生长显示出明显改进的作用。同时，所述效果增强的组合物应具有生态和经济优点。
本发明的另一目的在于提供抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的改进的方法。
该目的通过开头提及的组合物的用途来实现，其中该组合物包含：
a) 形成胶束的增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水，和
b) 至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合。
过氧化物，特别是H2O2、次氯酸盐和次氯酸已经以常规方式用于技术设备中的水处理多年。 然而，这些化合物是高挥发性的，仅用这些化合物不可能有效地降解生物膜。
本领域还已知的是形成胶束的抗微生物增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水。例如，在上述出版物DE 10 2012 103 767 A1、US2011/0151034 A1和DE 102 13 031 A1、EP 0 842 606 A1、WO 2015/072988 和US 2011/027382 A1中详细描述了这种形成胶束的增溶物。这些文献都没有描述如上所述的这些增溶物用于处理存在于含水液体中的生物膜的用途。
令人惊讶的是，本申请人或发明人已经可以发现，这类形成胶束的增溶物与选自过氧化物、次氯酸盐和次氯酸的抗微生物活性成分的组合的用途具有针对微生物，特别是针对形成生物膜的微生物和存在于生物膜中的微生物的意外高的增强效用，该效用明显超过各组分的预期相加的抗微生物作用。在随附的实验结果和对比实验中清楚地说明了本文描述的组合物的这种无法预见的增强作用（参见下面的实施例1和实施例2）。
该目的此外通过新型组合物实现，该组合物包含：(a) 形成胶束的增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水，(b) 至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合，和(c) 果酸。该组合物的各组分的特定组合未在本文提及的任何现有出版物中具体公开或以任何方式暗示，并且在实验试验中相比于已知组合物而言表现出意外高的增强的抗微生物效用。
由于本发明，不仅实现了明显改进的抗微生物作用，而且还由于降低的应用浓度和/或作用时间而实现了生态和经济优点。本发明的组合物在其针对形成生物膜的微生物或针对存在于含水液体中的生物膜的抗微生物效用方面是高效的、生态无害且应用便宜，这特别对于技术大规模和工业大规模的含水体系而言是有利的。
不受科学理论的束缚而推测，形成胶束的增溶物和选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合的可生物降解的抗微生物活性成分的组合导致可生物降解的抗微生物活性成分的胶束化，因此该混合物良好地分散在水相中并且还透过生物膜的相应层，由此最终能够实现与微生物良好接触。待处理的微生物或生物膜可以因此以相比于已知措施或方法而言改进的效用与根据本发明使用的可生物降解的抗微生物活性成分接触，并且变得无害。当根据本发明将该组合物用于抑制或减少微生物地处理存在于含水液体中的生物膜时，可通过使用胶束化形式的所述可生物降解的抗微生物活性成分尤其还确保该活性成分在其释放在微生物细胞壁上后可以最佳地渗入细胞室中，这由于该活性成分的化学和物理性质，例如亲脂性在未胶束化的形式的情况下将不能或仅可困难地实现。由此可以在许多应用情况中相比于现有应用而言在可比拟或更高的作用下使用更低浓度的胶束化活性成分或更短的作用时间。
如本文所用的术语“胶束化”或“胶束化”是指通过乳化剂和水而将物质，例如抗微生物活性的原料和活性成分包封到人造胶束/胶束中的方法。该胶束充当所述一种经包封的活性成分或多种经包封的活性成分的载体介质。该方法基本上遵循创建胶束化结构中的天然模板。例如，在鸡蛋或奶中存在直径在两位数的纳米范围内的胶束。而且，人类生物体也在使用例如胆汁时持续制造胶束，以能够吸收和/或代谢体内的脂溶性物质，如维生素A、D、E和K。纳米级胶束的增溶物通常在水中形成澄清的溶液。相比于物质常规的制剂和微胶囊而言，所述胶束在热和机械方面相对稳定并且在微生物学和毒性上无害。它们有利地实现本文描述的对于否则困难或迄今不能运输到作用位点的活性成分的应用。
HLB值（HLB =亲水-亲脂平衡）是本专业领域中的常规参数，并描述了所用乳化剂分子的亲水和亲脂比例。根据本发明，HLB值是通过W. C. Griffin的方法测定的在1至20刻度的值。HLB值为1表示亲脂化合物，HLB值为20的化学化合物具有高的亲水比例。约3至8的值被归入W/O乳化剂，约8至18的值被归入O/W乳化剂。
在将本文描述的组合物用于抑制或减少微生物地处理存在于含水液体中的生物膜时，向其任选地加入其它溶剂，例如柠檬酸，并适宜地以对此合适的应用形式施加到水中或水上。
在本发明的上下文中，术语“含水液体”应理解为是指主要成分为水的各种类型的液体，例如技术工艺用水，如冷却水、循环水、生物技术和食品技术的工艺溶液、河水和海水、废水和净化废水等。
如本文所用的术语“生物膜”是本专业领域中既定的专业术语；在此处参考上述对于含水环境中的生物膜的解释。
所述可生物降解的抗微生物活性成分优选是H2O2（过氧化氢）。H2O2已用于技术设备中的水处理和消毒多年，便宜大量可得，具有明显的氧化和抗微生物效用以及高环境相容性。
在一个有利的改进方案中，所述组合物可以进一步包含果酸，例如乳酸，特别是L-(+)-乳酸、苹果酸、柠檬酸或草酸。然而优选地，该组合物包含L-(+)-乳酸，因为它（与例如D-(-)-乳酸相反）被环境中存在的几乎所有微生物代谢并因此完全降解。
在本发明的一个特别有利的变体中，该组合物包含H2O2 作为可生物降解的抗微生物活性成分且此外包含L-(+)-乳酸。
在本发明组合物的一个优选变体中，所述乳化剂包含至少80重量％的聚山梨醇酯，优选聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单月桂酸酯（聚山梨醇酯20）和/或聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单油酸酯（聚山梨醇酯80）。
优选地，在一个变体中，本发明组合物的形成胶束的增溶物含有5至40重量％的植物提取物、30至85重量％的乳化剂和10至40重量％的水。优选地，该植物提取物与水的重量比为约30:35，该植物提取物与乳化剂的重量比为约30:35。
如果可生物降解的抗微生物活性成分是过氧化氢，则其优选以13至19重量％的量包含在该组合物中。
在另一个子变体中，本发明组合物可含有13至19重量％的H2O2和1至2.5重量％的L-(+)-乳酸。
在另一个有利的变体中，本发明组合物包含具有5至40重量％的植物提取物、30至85重量％的乳化剂和10至40重量％的水的形成胶束的增溶物以及作为可生物降解的抗微生物活性成分的13至19重量％的H2O2和此外还包含1至2.5重量％的L-(+)-乳酸。优选地，该植物提取物与水的重量比为约30:35，该植物提取物与乳化剂的重量比为约30:35。
关于包含在所述组合物中的可生物降解的抗微生物活性成分的量而言，在过低含量时，抗微生物活性成分与载体材料（乳化剂和水）的比率可能过低，以使得不再能确保足够的抗微生物作用。所述组合物中的过高含量的抗微生物活性成分或过低含量的乳化剂可能导致胶束不形成或不稳定。然而，本领域技术人员能够容易地通过简单的常规实验而选择并适当地优化对于特定应用和要求而言本发明组合物的组分的适当量。
如上所述，例如在上述现有出版物DE 10 2012 103 767 A1、US 2011/0151034 A1和DE 102 13 031 A1中已经详细描述了如本发明中所用的形成胶束的增溶物。 特别地，在此参考DE 10 2012 103 767 A1，根据该文献，其中描述的植物提取物也可用于本发明。
因此并且在考虑DE 10 2012 103 767 A1的情况下，本文同义使用的术语“植物提取物”或“植物提取物”在本发明的意义上是指调味植物和/或柑橘类植物或这类植物的部分或天然存在的其它植物的部分的提取物或提取物混合物。术语植物提取物或植物提取物还包括上述提取物的成分或级分，例如通过特定溶剂或通过蒸馏从粗提取物中获得的萃取物或级分。在此还可以使用本身具有一定抗微生物作用的植物提取物。可以根据本发明使用的具有抗微生物作用的植物提取物的概述描述于下列文章中：a) Rios, J.L., Recio,M.C. Medical plants and antimicrobial activity; J Ethnopharmacol 2005;100:80–4；b) Burt, S. Essential Oils: their antibacterial properties and potentialapplications in foods – a review; Int J Food Microbiol 2000;94:223–53；c)Keyal, U., Huang, X, Bhatta, A. K. Antifungal effect of plant extract andessential oil. Chin J Integr Med 2016, DOI: 10.1007/s11655-016-2524-z；d)Bacha, K., Tariki, Y., Gebreyesus, F., Zerihun, S., Mohammed, A., Weiland-Bräuer, N., Schmitz, R. A., Mulat, M. Antimicrobial and anti-Quorum sensingactivities of selected medical plants of Ethiopia: Implication fordevelopment of potent antimicrobial agents. BMC Microbiol 2016;16:139；e)Cascaes, M. M., Guihon, G. M., Andrade, E. H., Zoghbi, M. D., Santos Lda, S.Constituents and pharmacological activities of Myrcia (Myrtaceae): A reviewof an aromatic and medicinal group of plants. Int J Mol Sci 2015;16:23881-904；f) Kramer, A., Assadian, O. (编辑) Wallhäußers Praxis der Sterilisation,Desinfektion und Antiseptik. 第6版, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart. 第70章, 第887-891页。
上述参考文献中提到的植物提取物（植物提取物、植物衍生物）不是可根据本发明使用的植物提取物的排他性表示，而仅仅是合适的植物提取物的实例。本领域技术人员能够从可用的植物提取物中并在利用对于各自的植物提取物公开的研究和性质描述的情况下选择一种或多种适合于各自预计应用的植物提取物。
用于制备在本发明的意义上的植物提取物的植物部分包括但不限于完整植物、根、茎、干、枝、叶、花、花序、种子、果实和果实部分。其它合适的植物部分可以例如在上述参考文献中获知。
所述植物提取物优选选自调味植物或其部分的提取物、柑橘类植物或其部分的提取物以及这些提取物的组合。
用于制备在本发明的意义上的植物提取物的调味植物包括但不限于洋葱、大蒜、橄榄、迷迭香、烹饪草本植物、月桂叶、藏红花、丁香、刺山柑、肉桂、姜、辣根、肉豆蔻、胡椒、辣椒、杜松子、香草、葛缕子、茴芹、可可、石竹属（Nelken）、红辣椒、酸橙、茴香、瓜拉那、可乐果和鼠尾草。其它合适的植物可以例如在上述参考文献中获知。
用于制备在本发明的意义上的植物提取物的柑橘类植物包括但不限于柠檬、青柠、甜柠檬、橙、桔、克莱门氏小柑橘、葡萄柚、佛手柑、金橘、莱姆金桔、美人柑、柚、无核小蜜橘、橘子、橘橙（Orantique）、酸橙（Poneranze）、丑橘。其它合适的植物可以例如在上述参考文献中获知。
用于本发明的类型的调味植物或柑橘类植物的植物提取物是通常已知的。原则上，它们是根据所用植物和植物部分、其生长阶段和所用提取方法而在其组成上变化的物质混合物。因此，包含在植物提取物中的各化合物的具体和决定性命名在本发明的意义上既不可能也不适宜，并且会不满足本发明。在本发明的意义上的植物提取物主要含有亲脂化合物。用于本发明的类型的有用植物、调料植物或柑橘类植物的植物提取物是专业人员已知的并且商购可得，例如来自德国Düsseldorf的Cognis GmbH公司，产品CegemettFresh，或来自德国Illertissen的Procena GmbH公司，产品ProExtract P150。
然而，植物提取物特别优选源自橄榄、大蒜、洋葱和/或柑橘类水果。包含来自橄榄、大蒜、洋葱和柑橘类水果的植物提取物的商购可得植物提取物的实例是来自德国Procena GmbH公司的产品ProExtrakt P150。
在本发明的意义上的植物提取物可通过已知方法制备。制备植物提取物的实例包括但不限于用有机溶剂如乙醇、甲醇、氯仿或丙酮提取。其它合适的提取方法可以例如在上述参考文献和其中的进一步参考物中获知。
有利地，胶束（胶束）的平均直径为1至100nm，优选3至50nm，特别优选5至20nm。如果胶束太大，则可能在各自的应用中任选地无法实现上述优点。相反，如果它们太小，则它们不能吸收或吸收过少的可生物降解的抗微生物活性成分。
本发明的另一主题涉及如开头提及的抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的方法，特别是控制和预防存在于含水液体中的生物膜的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌和/或原生动物的生长的方法，其中该方法根据本发明包括将有效量的本发明组合物引入其中存在待处理的生物膜的含水液体中，该组合物如在本公开内容中所述和定义。“引入含水液体中”被理解为是指例如通过将该组合物加入含水液体中或通过将该组合物施加到含水液体上而使该组合物与含水液体接触的所有可能方式。
表述“有效量的本发明组合物”在本文中用于表示当其与待处理的液体或生物膜接触时针对微生物具有抗微生物和/或抗氧化效用并使得可能控制（以抑制/杀死的形式）或预防生物膜中的微生物，特别是革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌和/或原生动物的生长的各种任意量的组合物。这种量的组合物取决于各自的应用、待处理的导水体系的尺寸和几何结构（例如导水冷却管的布置、直径和长度）、待处理的水（例如工艺用水、废水）的类型、微生物负荷度和存在的微生物的类型和组成。在一些应用中，以适当的时间间隔一次性添加组合物可能是足够的，而在其它应用中，需要经一定的时间段紧密地重复添加。在各种任意情况下，本领域技术人员可以容易地识别合适的量，并借助简单的常规实验进行实验确定和优化。
特别地，该方法可以设置，将所述组合物引入含有生物膜的导水管，特别是冷却水管（例如冷却塔的冷却水管）中。
根据上述说明，本文描述的发明涉及如本公开内容中描述和定义的抗微生物组合物用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的用途。该含水液体不是人或动物体液。
优选地，所述含水液体选自工艺用水、废水、地表水和填充水。
术语“地表水”特别是指但不限于河水和海水，其中出现的微生物的数量应减少或保持稳定，或者其中生物膜的形成应延迟。
术语“废水”不仅包括本身意义上的废水，而且还包括净化废水或经处理的废水（清水），其中出现的生物膜应被处理。
术语“工艺用水”（通常也称为有用水、商业用水或工业用水）主要指用于技术、医疗、工业或商业设备中的水。这包括例如医疗产品，如旋转钻或锯中的冷却水、或用于重症监护患者的外科手术或温度监测期间冷却/加热患者的加热器-冷却单元中的冷却水。
在一个实施方案中，所述工艺用水作为冷却水存在于冷却水体系中，特别是冷却塔的冷却水体系中，或经处理以用于冷却水体系中，特别是冷却塔的冷却水体系中。在更换方法中，清空该体系，然后通过泵将根据本发明的组合物（以与水预混的形式）引入各自设备的根部。在注射方法中，将根据本发明的组合物经由注射部位在应用期间持续地添加到冷却水或工艺用水中。
在另一个实施方案中，所述工艺用水存在于啤酒酿造设备、通流冷却器（Durchlaufkühler）和/或啤酒分配设备（Schankzapfanlage）的导水元件中，或经处理以用于啤酒酿造设备、通流冷却器和/或啤酒分配设备中。
在还另一个实施方案中，所述工艺用水存在于医疗技术设备的导水元件中，或经处理以用于医疗技术设备中。在此，该用途可以是指在例如牙科单元（打钻冷却水和冲洗水，但不是牙科单元的患者饮用水）中的水、旋转医疗仪器的冷却水、或用于重症监护患者的外科手术或温度监测期间冷却/加热患者的加热器-冷却单元的冷却水的抗微生物处理。
术语“填充水”尤其可以是用于水池（例如观赏喷泉、休闲和运动装置，例如浴室、游泳池和水塘）、水箱（例如飞机、火车、房车等中的水箱）、家用水管和加热水循环的填充水。
本发明的组合物可以例如通过包括下列步骤的方法获得：
a)将至少一种植物提取物与水在约45至50℃下混合；
b)将加热至优选约50℃的至少一种HLB值为8至18的乳化剂加入植物提取物和水的混合物中；
c)加热植物提取物、水和乳化剂的混合物，优选加热至约90℃，并使所述混合物均化，直至获得形成胶束的增溶物；
d)加入至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合，优选H2O2；和
e)任选地加入果酸，优选L-(+)-乳酸。
下面参考实施例更详细地解释本发明及其优点，特别是它们的抗微生物（杀生物）效用。
实施例1：使用形成胶束的增溶物制备抗微生物组合物。
使用的植物提取物是来自德国Procena GmbH公司的ProExtrakt P150，其含有来自橄榄、大蒜、洋葱和柑橘类水果的植物提取物以及甘油（E 422）和维生素C（抗坏血酸，E300）的混合物。已知的是，橄榄、大蒜、洋葱和柑橘类水果含有除了具有抗氧化性质外还具有针对细菌、酵母和真菌的抗微生物作用的物质。已知的活性物质是例如橄榄中的橄榄苦苷和大蒜中的蒜素。
为了制备根据本发明使用的抗微生物、效果增强的组合物，将30重量％的ProExtrakt P150与35重量％的水在约45至50℃下混合，并将该混合物搅入35重量％的加热至约50℃的乳化剂聚山梨醇酯80（Novasol产品编号EW0240/2, Aquanova AG, 64295Darmstadt, DE；E编号: E 433）中。然后将所得制剂加热至约90℃并均化，直至获得所需的油溶性和水溶性的形成胶束的增溶物。随后，在这个实施例中加入15至19体积％的可生物降解的抗微生物活性成分H2O2（过氧化氢；IBEN Mikro Stop GmbH, 27572 Bremerhaven,DE）以及为了额外地增强活性成分而另外加入2至2.5体积％的L-(+)-乳酸（IBEN MikroStop GmbH, 27572 Bremerhaven, DE）和任选额外的水，由此获得用于本发明的效果增强的抗微生物组合物，其可以用于通过引入到水，例如但不限于饮用水、废水、工艺用水或地表水中或施加到其上而进行水处理。包含在通过该方法获得的组合物中的胶束的尺寸为约3至50nm，优选5至20nm。在上述条件下自动形成在所示尺寸范围内的胶束，其中所述胶束的尺寸可以由专业人员容易地设定或优化。
实施例2 – 根据本发明使用的抗微生物组合物在模拟冷却水中的抗微生物效用。
在德国公认微生物实验室中根据DIN EN 13623:2010相比于作为对照的标准硬度水（WSH）、作为对照的7.5％的H2O2水溶液（过氧化氢；15体积％H2O2初始溶液在水中的50％溶液）、作为对照的1％聚山梨醇酯80水溶液、作为对照的20％植物提取物水溶液和作为对照的20％的官能化植物提取物水溶液（形成胶束的增溶物）而言针对形成生物膜的细菌嗜肺军团菌（Legionella pneumophilia）（ATCC 33152）在用于模拟冷却水的pH 8.0的添加有0.005％酵母提取物的含水环境中在15 min、30 min、60 min和120 min的作用时间下研究在实施例1下描述的组合物的0.1重量％、0.25重量％、0.5重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％和10重量％的样品溶液。
WSH、单独的7.5％H2O2水溶液、单独的植物提取物ProExtrakt P150、单独的乳化剂聚山梨醇酯80、单独的官能化植物提取物（形成胶束的增溶物）以及不同稀释度的本发明组合物的抗微生物作用的测量结果如下示于表1中。
表1 – 本发明组合物（H2O2和L-(+)乳酸在含水环境中与形成胶束的增溶物的组合）的效果增强的抗微生物效力：
作为针对嗜肺军团菌（L. pneumophilia）（ATCC 33152）的Log10 减低因子所示的结果；n.d. = 没有进行；WSH =标准硬度水；PSb 80 =聚山梨醇酯80；PE =植物提取物（P150）；fPE =官能化植物提取物（=形成胶束的增溶物）；WVAG =效果增强的抗微生物混合物。
结果清楚地表明，相比于根据预期不显示抗微生物作用的WSH而言，H2O2的抗微生物作用通过包封到官能化植物提取物和乳酸的胶束中相比于单独的H2O2而言或相比于对照而言得以提高。这种现象在例如用于技术冷却塔的冷却水中针对出现在水中并形成生物膜的嗜肺军团菌（L. pneumophilia）而言也有效。
实验结果表明，为了通过引入到水，例如但不限于饮用水、废水、工艺用水或地表水中或施加到其上而抗微生物处理水，借助基于植物提取物/乳化剂的形成胶束的增溶物通过使用效果增强的抗微生物活性成分或活性成分混合物，可以减小现有已知抗微生物物质在水中的应用浓度和/或作用时间。
结果还表明，甚至所有稀释度的本发明组合物都在所有测试的浓度和作用时间的大部分中具有在模拟冷却水中针对嗜肺军团菌（L. pneumophilia）的更好作用。相反，相应的未胶束化的抗微生物试样相比于所研究的样品中的胶束化试样而言没有显示改进的作用。
实施例3 – 根据本发明使用的抗微生物组合物在生物膜中的抗微生物效用。
为了检测借助基于植物提取物/乳化剂的形成胶束的增溶物的效果增强的抗微生物活性成分或活性成分混合物针对生物膜中的细菌的抗微生物作用，研究标准硬度水（WSH）、单独的17％的H2O2水溶液和1.7％的H2O2水溶液（1:10）、单独的0.3％稀释度的植物提取物ProExtrakt P150、单独的2％乳酸以及上述实施例1和实施例2中描述的根据本发明使用的抗微生物组合物的未稀释和1:10稀释的溶液的作用。结果如下示于表2中。
表2 – 根据本发明使用的组合物（H2O2和L-(+)-乳酸在含水环境中与形成胶束的增溶物的组合；制备参见实施例1）针对生物膜中的铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）（起始值：> 8 log10 cfu/ cm2）的效果增强的抗微生物效力：
作为针对铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）（PAO1）的Log10 减低因子所示的结果；WSH =标准硬度水；fPE =官能化植物提取物（=形成胶束的增溶物）；MS = L-(+)-乳酸；WVAG =根据本发明的效果增强的抗微生物混合物。
结果表明，相比于根据预期针对24小时之久的生物膜中的铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）不显示抗微生物作用的WSH而言，17％的H2O2溶液和借助包封在官能化植物提取物和乳酸的胶束中的17％H2O2未稀释溶液（= 100% WVAG）均在5分钟作用时间后就显示针对24小时之久的生物膜中的测试生物体的高抗微生物作用。
单个成分0.3％fPE和2％MS本身针对生物膜中的测试生物体没有抗微生物作用。
在1:10稀释的17％H2O2（= 1.7％H2O2）或1:10稀释的借助包封在官能化植物提取物和乳酸的胶束中的17％H2O2（= 10% WVAG）的情况下，在5至60分钟的作用时间内在通过包封到官能化植物提取物和乳酸的胶束中的1.7% H2O2（= 10% WVAG）的情况下可看到超过5.47至7.01的log10 cfu减低的抗微生物差异，这证明抗微生物效果增强。
简要概括来说，结果表明17％H2O2和100％WVAG（含有17％H2O2 ）针对生物膜的抗微生物效用是高的并且可被认为基本上等值。这种高浓度H2O2的抗微生物作用本身并不令人惊讶。
相比于17％H2O2和100％WVAG而言，通过明显更低浓度的过氧化氢溶液，即1.7％H2O2的结果显示了生物膜中的抗微生物效用的明显损失。然而，令人惊讶的是，在生物膜中发现稀释的10％WVAG（含有1.7％H2O2）的高抗微生物效用，其与高剂量的17％H2O2或100％WVAG的效用可比拟。因此，通过已经低浓度的本发明组合物（参见10％WVAG的结果），实现了针对生物膜的高抗微生物效用，其同时带来生态和经济优点并且在实际应用中使操作者面临非常小的潜在风险。
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Claims (29)

1.组合物用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的用途，所述组合物包含：
a) 形成胶束的增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水，和
b) 至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合，
其中所述含水液体不是人或动物体液。
2.根据权利要求1的用途，其特征在于所述可生物降解的抗微生物活性成分是H2O2。
3.根据权利要求1或2的用途，其特征在于所述组合物还包含果酸。
4.根据权利要求3的用途，其特征在于所述果酸是L-(+)-乳酸。
5.根据权利要求3或4的用途，其特征在于所述组合物包含H2O2作为可生物降解的抗微生物活性成分且包含L-(+)-乳酸。
6.根据权利要求1至5任一项的用途，其特征在于所述乳化剂包含至少80重量％的聚山梨醇酯，优选聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单月桂酸酯（聚山梨醇酯20）和/或聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单油酸酯（聚山梨醇酯80）。
7.根据权利要求1至6任一项的用途，其特征在于所述形成胶束的增溶物含有5至40重量％的植物提取物、30至85重量％的乳化剂和10至40重量％的水。
8.根据权利要求7的用途，其特征在于所述组合物含有13至19重量％的H2O2和1至2.5重量％的L-(+)-乳酸。
9.根据权利要求1至8任一项的用途，其特征在于所述植物提取物选自调味植物或其部分的提取物、柑橘类植物或其部分的提取物和这些提取物的组合。
10.根据权利要求9的用途，其特征在于所述植物提取物源自橄榄、大蒜、洋葱和/或柑橘类水果。
11.根据权利要求1至10任一项的用途，其特征在于所述胶束的平均直径为1至100nm，优选3至50nm，特别优选5至20nm。
12.根据权利要求1至11任一项的用途或根据权利要求20至29任一项的组合物的用途，其特征在于所述含水液体选自工艺用水、废水、地表水和填充水。
13.根据权利要求12的用途，其特征在于所述工艺用水是技术、医疗技术、工业或商业设备中的水。
14.根据权利要求12或13的用途，其特征在于所述工艺用水作为冷却水存在于冷却水体系中，特别是冷却塔的冷却水体系中，或经处理以用于冷却水体系中，特别是冷却塔的冷却水体系中。
15.根据权利要求12或13的用途，其特征在于所述工艺用水存在于啤酒酿造设备、通流冷却器和/或啤酒分配设备的导水元件中，或经处理以用于啤酒酿造设备、通流冷却器和/或啤酒分配设备中。
16.根据权利要求12或13的用途，其特征在于所述工艺用水存在于医疗技术设备的导水元件中，或经处理以用于医疗技术设备中。
17.根据权利要求12的用途，其特征在于所述填充水是用于水池、水箱、家用水管和加热水循环的填充水。
18.抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的方法，特别是控制和预防在存在于含水液体中的生物膜中出现的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌和/或原生动物的生长的方法，其中所述含水液体不是人或动物体液，其中所述方法包括引入有效量的组合物，且所述组合物如权利要求1至11任一项中或如权利要求20至29任一项中所定义。
19.根据权利要求18的方法，其中将所述组合物引入含有所述生物膜的导水管，特别是冷却水管中。
20.用于抗微生物和/或抗氧化处理存在于含水液体中的生物膜的组合物，其包含：
a) 形成胶束的增溶物，其包含至少一种植物提取物、至少一种HLB值为8至18的乳化剂和水，
b) 至少一种可生物降解的抗微生物活性成分，其选自过氧化物，包括过氧羧酸和H2O2、次氯酸盐、次氯酸及其组合，和
c) 果酸。
21.根据权利要求20的组合物，其特征在于所述果酸是L-(+)-乳酸。
22.根据权利要求20或21的组合物，其特征在于所述可生物降解的抗微生物活性成分是H2O2。
23.根据权利要求20的组合物，其特征在于其包含H2O2作为可生物降解的抗微生物活性成分且包含L-(+)-乳酸作为果酸。
24.根据权利要求20至23任一项的组合物，其特征在于所述乳化剂包含至少80重量％的聚山梨醇酯，优选聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单月桂酸酯（聚山梨醇酯20）和/或聚氧乙烯-(20)-脱水山梨糖醇单油酸酯（聚山梨醇酯80）。
25.根据权利要求20至24任一项的组合物，其特征在于所述形成胶束的增溶物含有5至40重量％的植物提取物、30至85重量％的乳化剂和10至40重量％的水。
26.根据权利要求25的组合物，其特征在于所述组合物含有13至19重量％的H2O2和1至2.5重量％的L-(+)-乳酸。
27.根据权利要求20至26任一项的组合物，其特征在于所述植物提取物选自调味植物或其部分的提取物、柑橘类植物或其部分的提取物和这些提取物的组合。
28.根据权利要求27的组合物，其特征在于所述植物提取物源自橄榄、大蒜、洋葱和/或柑橘类水果。
29.根据权利要求20至28任一项的组合物，其特征在于所述胶束的平均直径为1至100nm，优选3至50nm，特别优选5至20nm。
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