CN111093643A - 有效抗细菌和真菌的抗微生物组合物 - Google Patents

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Abstract

提供了涉及抗微生物组合物的组合物和方法。具体而言，本发明涉及提供呫吨染料和与所述呫吨染料协同作用的组分的抗微生物组合物以及使用抗微生物组合物处理生物组织的方法。具体而言，与呫吨染料协同作用的组分是有机染料、硼酸盐/酯、无机盐及它们的组合。

Description

有效抗细菌和真菌的抗微生物组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月12日提交的美国临时申请序列号62/531,528和于2017年7月12日提交的美国临时申请序列号62/531,538的优先权，它们全部以其整体援引加入本文。
技术领域
本发明一般而言涉及抗微生物组合物领域。具体而言，本发明涉及含有呫吨染料和与所述呫吨染料协同作用的组分的抗微生物组合物，以及使用抗微生物组合物处理生物组织的方法。具体而言，与呫吨染料协同作用的组分是有机染料、硼酸盐/酯(borate)、无机盐及它们的组合。
背景技术
在产业中一直存在防治侵染性病害的需求，尤其是由昆虫、害虫、细菌、病毒、真菌等引起的那些，尤其是在作物和家畜生产、人类和动物的医疗和卫生保健以及环境处理如生物修复和水处理的产业中。然而，存在对于在昆虫、细菌和真菌中发现的对现有化学防治处理的增加的杀虫、细菌和杀真菌抗性的另外的担心，所述抗性降低化学品的有效性并且将作物和动物置于疾病的风险中，并且倘若在施用后发现化学防治处理无效，则给种植者、农民、大农场经营者、制造商带来经济负担。传统和现有的化学防治处理已在对抗抗性方面取得一些成功，然而，存在对不太受抗性影响的有效广谱抗微生物组合物的需求。
此外，存在对有效抗细菌和真菌二者的医疗和农业抗微生物剂的需求。诸如呫吨染料和荧光桃红B(PhlB)的化合物在细菌和真菌物种中产生不同的效果。
对于细菌，呫吨染料家族的每个成员都会具有不同的革兰氏阳性(革兰氏(+))菌LD50浓度；然而，它们抗革兰氏阴性(革兰氏(-))菌不太有效。这样的相关细菌菌株取决于产业的性质，但通常包括：以下科中的革兰氏阳性菌：放线菌(Actinomyces)、芽孢杆菌(Basillus)、梭菌(Clostridium)、棒状杆菌(Corynebacterium)、肠球菌(Enterococcus)、加德纳菌(Gardenerella)、乳杆菌(Lactobacillus)、李斯特菌(Listeria)、分枝杆菌(Mycobacterium)、支原体(Mycoplasma)、诺卡氏菌(Norcardia)、丙酸杆菌(Propionibacterium)、葡萄球菌(Stphylococcus)、链球菌(Streptococcus)、链霉菌(Streptomyces)等；和以下科中的革兰氏阴性菌：包柔氏螺旋体(Borellia)、鲍特菌(Bortadella)、伯克霍尔德菌(Burkholderia)、弯曲菌(Campylobacter)、衣原体(Chlamydia)、肠杆菌(Enterobacter)、埃希菌(Eschericia)、梭形杆菌(Fusobacterium)、螺杆菌(Heliobacter)、嗜血杆菌(Hemophilus)、克雷伯菌(Klebsiella)、军团菌(Legionella)、钩端螺旋体(Leptospriria)、奈瑟菌(Neisseria)、硝化细菌(Nitrobacter)、变形杆菌(Proteus)、假单胞菌(Pseudomonas)、立克次体(Rickettsia)、沙门菌(Salmonella)、沙雷菌(Serratia)、志贺菌(Shigella)、硫细菌(Thiobacter)、密螺旋体(Treponema)、弧菌(Vibrio)、耶尔森菌(Yersinia)等。
已经证明PhlB以毫摩尔至微摩尔浓度防治革兰氏(+)菌。用PhlB的研究证明其为革兰氏(+)菌的抗菌剂。然而，PhlB本身不防治革兰氏(-)菌。植物和动物中的许多致病性或难以防治的细菌是革兰氏(-)的。PhlB防治具有革兰氏(-)型细胞壁的微生物的主要问题是吸收。染料必须能够穿过细胞壁以在细菌的内部细胞膜和细胞机器上是活性的。存在一些添加剂，已证明它们可用于促进卤代呫吨染料对革兰氏(-)菌防治的影响。这些包括细胞壁降解化学品、螯合化学品或置于靶细菌上的超高压。使外膜不稳定会导致染料的更多吸收和革兰氏(-)菌的更高敏感性。这些补救措施虽然起作用但在商业上不可用或没有毒性问题。PhlB和其它呫吨染料防治的另外的问题是化合物所必须吸收的光的波长以及连接到核心分子的卤素原子的数量/类型。穿过生物组织的光、光的强度(多云天气)和染料在细胞吸收之前所处的溶液会改变光反应，并且因而改变染料可给以靶生物体的细胞损伤的水平。
无革兰氏(+)和革兰氏(-)防治活性的细菌防治在历史上尚未值得开发用于商业应用。为了使PhlB是有效和商业上稳妥的，必须加强之以比现有程度更大程度地防治细菌和其它微生物。为了加强呫吨染料(具体是PhlB)的微生物防治功能，必须使用与PhlB协同作用的组分，如发明人所发现。
例如，对于真菌，由PhlB和呫吨染料的光动力学作用产生的自由基和氧与生物细胞膜反应。微生物中的不饱和位点和脂质降解以光氧化。作为结果的自由基和氧的影响是细胞和/或膜损伤，即内部和外部膜完整性的损失。常规药理学和一些农业杀真菌剂靶向靶生物体中的生物化学途径的特异性结合位点和酶，这导致真菌突变时的抗性。这种酶靶向还导致常规杀真菌剂作用缓慢，并且可以在实现防治之前允许继续生长。在农业环境中使用的非特异性活性位点杀真菌剂可能是有效的，但对宿主生物体和施药人(applicator)有毒。植物的系统获得性免疫应答的靶向可很好地起到预防性处理作用，但不降低感染后的真菌负荷。这样的相关真菌菌株取决于产业的性质，但通常包括以下属中的那些：链格孢属(alternaria)、葡萄孢属(botrytis)、刺盘孢属(colletotrichum)、欧文菌属(erwinia)、镰刀菌属(fusarium)、胶锈菌属(gymnosporangium)、链核盘菌属(monilinia)、多胞锈菌属(phragmidium)、疫霉属(phytophthora)、根肿菌(plasmodiophora)、单轴霉属(plasmopara)、腐霉属(pythium)、丝核菌属(rhizoctonia)、外囊菌属(taphrina)、黑粉菌属(ustilago)、黑星菌属(venturia)等。
历史上，亲水性化合物和染料如PhlB在常规杀真菌剂中不是常见的，因为它们难以经由细胞壁进入真菌而不能防治真菌感染。为了增强呫吨染料(具体是PhlB)的微生物防治功能，必须使用与PhlB协同作用的组分，如发明人所发现。
在本领域中存在对开发抗微生物化合物的长期需要，所述抗微生物化合物需要是快速作用、高度有效、毒性较低的，并且具有减少的抗生素抗性发生的机会。本发明满足这些需要。
发明内容
申请人已经鉴定了新的抗微生物组合物，其包含与有机染料、硼酸盐/酯或无机盐和/或它们的组合中的一种或多种增效剂组合的呫吨染料。根据本发明的实施方案，呫吨染料是荧光素、曙红、罗丹明和/或它们的组合。与呫吨染料协同作用的组分是荧光素(3',6'-二羟基螺[2-苯并呋喃-3,9'-呫吨]-1-酮)、异硫氰酸荧光素、NHS-荧光素、羧基荧光素、羧基荧光素琥珀酰亚胺酯、五氟苯基酯类、四氟苯基酯类、受保护的荧光素化合物、硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸二钠、铝盐、铵盐、钡盐、铍盐、钙盐、铯盐、锂盐、镁盐、钾盐、铷盐、钠盐、锶盐及它们的组合。在本发明的另一实施方案中，呫吨染料和与所述呫吨染料协同作用的组分以约0.001∶1至约1∶0.001的比率存在。根据又一实施方案，组合物进一步包含至少一种另外的功能性成分如：增量剂、溶剂、自发性促进剂、载体、乳化剂、分散剂、防冻剂、增稠剂和佐剂以及昆虫食物源。
在本发明的另一实施方案中，本文包括处理和/或防止细菌和/或真菌感染的方法，所述方法包括：获得或形成抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包含呫吨染料和至少一种与其协同作用的组分，所述组分选自有机染料、硼酸盐/酯、无机盐和/或它们的组合；然后使靶点与所述组合物接触。在优选的实施方案中，靶点是植物和/或其根系，果实、蔬菜、谷物的表面，或其它食物表面，动物组织或水。在本发明的又一实施方案中，方法进一步包括经由喷涂、涂抹、涂布、涂刷、雾化、淹没、混合、涂布及它们的组合中的任一种来提供本发明的组合物。在另一实施方案中，方法包括稀释步骤，其中将本发明的组合物稀释至所需处理浓度。在另一实施方案中，方法允许组合物在限定的时间段内接触靶点。在又一实施方案中，方法包括从靶点冲洗掉组合物。
虽然公开了多个实施方案，但是从示出和描述本发明的示例性实施方案的以下具体实施方式，本发明的其它实施方案对于本领域技术人员会变得清楚。因此，附图和具体实施方式在被认为本质上是说明性而非限制性的。
具体实施方式
本发明一般而言涉及抗微生物组合物领域。具体而言，本发明涉及含有与有机染料、硼酸盐/酯、无机盐或它们的组合协同组合的呫吨染料的抗微生物组合物，以及使用抗微生物组合物的方法。本发明的组合物和方法具有优于现有抗微生物组合物的许多优点，包括例如增强染料对微生物如细菌和/或真菌的防治范围，同时减少染料的剂量，提高防治水平，以及减少防治所需时间。
本发明的实施方案不限于具体的组合物或方法，它们可以变化并且是本领域技术人员所理解的。还应了解，本文所用的所有术语仅是出于描述具体实施方案的目的，并不意图以任何方式或范围进行限制。例如，除非上下文另外清楚地指明，否则如在本说明书和随附权利要求书中所用，单数形式“a”、“an”和“the”可以包括复数个指示物。进一步地，所有单位、前缀和符号可以按其SI接受形式表示。
本说明书内所述的数值范围包括限定范围的数值并且包括所限定范围内的每个整数。在本申请通篇中，本发明的各个方面以范围形式呈现。应理解，范围形式的描述仅是为方便和简洁起见，而不应被理解为对本发明范围的固定限制。因此，对范围的描述应视为已经具体公开了所有可能的子范围、分数以及在所述范围内的各个数值。例如，诸如对1至6的范围的描述应视为已经具体公开了诸如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等的子范围，以及所述范围内的单个数值，例如1、2、3、4、5和6，以及小数和分数，例如1.2、3.8、1 1/2和43/4。这不论范围的宽度如何都适用。
定义
为了使本发明可以更易于理解，首先定义某些术语。除非另外定义，否则本文所用的所有技术与科学术语都具有与本发明的实施方案所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。可以在无需过度实验的情况下在本发明的实施方案的实践中使用许多与本文所述的方法和材料类似的、经过修改的或等同的方法和材料，本文中描述了优选的材料和方法。在描述和要求保护本发明的实施方案时，将根据下文所阐述的定义使用以下术语。
如本文所使用，术语“约”是指例如通过典型的测量技术和设备可以相对于任何可量化的变量(包括但不限于摩尔数、减少量、质量、重量等)出现的数值量的变化。进一步地，考虑到在现实世界中使用的固体和液体处理工序，存在某些无意的误差和变化，其可能是由于用于制备组合物或实施方法等的成分的制备、来源或纯度的差异。术语“约”还涵盖针对具体初始混合物产生的组合物由于不同平衡条件而不同的量。术语“约”还涵盖这些变体。无论是否由术语“约”修饰，权利要求都包括这些量的等价物。
术语“活性剂”或“活性剂百分比”或“活性剂重量百分比”或“活性剂浓度”在本文中可互换使用，并且是指参与清洁的那些成分的浓度，表示为减去惰性成分(如水或盐)之后的百分比。
如本文所使用，“农业的”或“兽医的”物体或表面包括动物饲料、动物饮水池和围圈、动物住处、动物兽医诊所(例如外科手术或处理区域)、动物外科手术区域等。
如本文所使用，术语“烷基”或“烷基基团”是指具有一个或多个碳原子的饱和烃，包括直链烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等)、环状烷基(或“环烷基”或“脂环”或“碳环”基团)(例如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等)、支链烷基(例如异丙基、叔丁基、仲丁基、异丁基等)以及烷基取代的烷基(例如烷基取代的环烷基和环烷基取代的烷基)。
除非另外说明，否则术语“烷基”包括“未取代的烷基”和“取代的烷基”两者。如本文所使用，术语“取代的烷基”是指取代基替换了烃主链的一个或多个碳上的一个或多个氢的烷基。这样的取代基可以包括例如烯基、炔基、卤代基、羟基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基、芳氧基羰氧基、羧酸基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、氨基羰基、烷基氨基羰基、二烷基氨基羰基、烷基硫羰基、烷氧基、磷酸基、膦酸基、亚膦酸基、氰基、氨基(包括烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基和烷基芳基氨基)、酰氨基(包括烷基羰基氨基、芳基羰基氨基、氨甲酰基和脲基)、亚氨基、巯基、烷基硫基、芳基硫基、硫代羧酸基、硫酸基、烷基亚磺酰基、磺酸基、氨磺酰基、磺酰氨基、硝基、三氟甲基、氰基、叠氮基、杂环基、烷基芳基或芳族(包括杂芳族)基团。
在一些实施方案中，取代的烷基可以包括杂环基。如本文所使用，术语“杂环基”包括类似于碳环基的闭环结构，其中环中碳原子中的一个或多个是不同于碳的元素，例如氮、硫或氧。杂环基可以是饱和或不饱和的。示例性杂环基包括但不限于氮杂环丙烷、环氧乙烷(ethylene oxide)(环氧化物、环氧乙烷(oxirane))、硫杂丙环(环硫化物)、二氧杂环丙烷、氮杂环丁烷、氧杂环丁烷、硫杂环丁烷、二氧杂环丁烷、二硫杂环丁烷、二硫杂环丁烯、氮杂环戊烷(azolidine)、吡咯啶、吡咯啉、氧杂环戊烷(oxolane)、二氢呋喃和呋喃。
如本文所使用，术语“清洁”是指用于促进或帮助去污、漂白、微生物种群减少及其任意组合的方法。如本文所使用，术语“微生物”是指任何非细胞或单细胞(包括群体)生物体。微生物包括所有原核生物。微生物包括细菌(包括蓝细菌)、孢子、地衣、真菌、原生动物、病毒颗粒(virino)、类病毒、病毒、噬菌体和一些藻类。如本文所使用，术语“微生物(microbe)”与微生物(microorganism)同义。
如本文所使用，术语“消毒剂”指使用A.O.A.C Use Dilution Methods，官方分析化学家协会的官方分析方法(Official Methods of Analysis of the Association ofOfficial Analytical Chemists)，段落955.14及应用部分，第15版，1990(EPA指南91-2)中所述的方法来杀死所有营养细胞(包括大部分识别的病原微生物)的试剂。如本文所使用，术语“高级消毒”或“高级消毒剂”是指杀死除高水平细菌袍子之外的基本上所有生物体的化合物或组合物，并且以被食品和药品管理局许可作为消毒剂(sterilant)销售的化学杀菌剂(germicide)实现。如本文所使用，术语“中级消毒”或“中级消毒剂”是指用被环境保护局(Environmental Protection Agency,EPA)注册为杀结核杆菌剂的化学杀菌剂杀死分枝杆菌、大多数病毒和细菌的化合物或组合物。如本文所使用，术语“低级消毒”或“低级消毒剂”是指用被EPA注册为医院消毒剂的化学杀菌剂杀死一些病毒和细菌的化合物或组合物。
如本文所使用，短语“食品加工表面”是指用作食品加工、制作或储存活动的一部分的工具、机器、设备、结构、建筑物等的表面。食品加工表面的实例包括食品加工或制作设备(如切片、装罐或运输设备，包括水槽)的表面，食品加工器皿(例如器具、餐具、洗涤器皿和餐柜玻璃)的表面，以及食品加工发生于其中的结构的底板、壁或器材的表面。食品加工表面见于和用于食品抗腐败空气循环系统、无菌包装消毒、食品冷冻和冷藏净化器和消毒器、器具清洗消毒、烫漂机清洗和消毒、食品包装材料、砧板附加物、第三槽消毒(third-sink sanitizing)、饮料冷却器和加热器、肉冷冻或烫洗水、自动碗碟消毒器、消毒凝胶、冷却塔、食品加工抗微生物衣服喷雾器，以及非水溶到低水溶食品制作润滑剂、油和漂洗添加剂。
如本文所使用，短语“食品”包括任何可能要求用抗微生物剂或组合物处理且需要或无需进一步制作即可食用的食物物质。食品包括肉(例如红色肉和猪肉)、海味品、禽类、农产品(例如水果和蔬菜)、蛋类、活蛋(living egg)、蛋制品、即食食物、小麦、种子、根、块茎、叶、茎、谷粒、花、芽、调味料或它们的组合。术语“农产品”是指食品如水果和蔬菜以及植物或植物来源的材料，它们通常是未经烹饪且常常无包装出售的，并且有时可以生吃。
术语“硬表面”是指基本上非柔性的固体表面如柜台面、瓷砖、地板、墙壁、嵌板、窗、卫生器具、厨房和浴室家具、器具、发动机、电路板以及餐盘。硬表面可以包括例如卫生保健表面和食物加工表面。
如本文所使用，短语“卫生保健表面”是指用作卫生保健活动的一部分的仪器、装置、推车、保持架、家具、结构、建筑等的表面。卫生保健表面的实例包括医疗或牙科器具的表面、医疗或牙科装置的表面、用于监视患者健康的电子器械的表面，以及卫生保健发生于其中的结构的底板、壁或器材的表面。卫生保健表面可见于医院、外科手术、重症、分娩、太平间和临床诊断室。这些表面可以是代表“硬表面”(如墙壁、地板、便盆等)或织物表面例如针织、纺织和无纺布表面(诸手术服、窗帘、床上用品、绷带等)，或患者护理设备(如呼吸器、诊断设备、分流器、体镜、轮椅、病床等)，或手术和诊断设备。卫生保健表面包括动物卫生保健中采用的物件和表面。
如本文所使用，术语“器械”是指可受益于用本发明的组合物清洁的各种医疗或牙科器械或装置。
如本文所使用，短语“医疗器械”、“牙科器械”、“医疗装置”、“牙科装置”、“医疗设备”或“牙科设备”是指用在医疗或牙科学中的器械、器件、工具、器具、装置和设备。可将这样的器械、器件和设备冷消毒、浸泡或清洗然后热消毒，或另外受益于本发明的组合物中的清洁。这些各种器械、器件和设备包括但不限于：诊断器械、盘、盆、夹、支架、钳、剪、剪刀、锯(如骨锯及其刀片)、止血钳、刀、凿子、咬骨钳、锉、钳子、钻、钻头、粗锉刀、钻孔锥(burr)、扩张器(spreader)、破碎机(breaker)、升降机(elevator)、夹具、持针器、货架(carrier)、夹子、钩、圆凿、刮匙、牵开器、矫直机、打孔器、萃取器、匙、角膜刀、抹刀(spatula)、expressor、套管、扩张器、笼、玻璃器皿、管、导管、插管、插头、支架、窥镜(例如内窥镜、听诊器和关节镜)以及相关设备等，或它们的组合。
如本文所使用，短语“肉产品”是指所有形式的动物肉，包括畜体、肌肉、脂肪、器官、皮肤、骨和体液及形成动物的类似组分。动物肉包括但不限于哺乳动物、鸟、鱼、爬行动物、两栖动物、蜗牛、蛤类、甲壳类动物、其它可食物种如龙虾、螃蟹等或其它形式的海味品的肉。动物肉的形式包括例如动物肉的整体或部分，其为单独的或与其它成分组合。通常的形式包括例如加工的肉类如腌制的肉、切割和成型的产品、切碎的产品、剁得很碎的产品、磨碎的肉和产品(包括磨碎的肉)、整个产品等。
出于本专利申请的目的，当微生物种群减少至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％或显著大于通过接触而实现的时，实现成功的微生物减少。微生物种群的更大减少提供更高水平的保护。
术语“植物”旨在包括整个植物、植物的任何部分、种子、果实、繁殖体和植物的后代。作物植物和农业植物是对于人类或动物食物生产或者对于动物饲料生产具有经济重要性的那些，并且主要包括柑橘，但可以包括谷物、水果和蔬菜以及草。园艺植物包括用于草坪草、防风和园林绿化的那些，并且包括观赏植物如花、灌木、藤蔓等。
如本文所使用，术语“植物组织”包括植物的分化和未分化组织，包括存在于根部、芽、叶、花粉、种子和瘤中的那些，以及培养物中的细胞(例如单细胞、原生质体、胚芽、愈伤组织等)。植物组织可以在植物中、在器官培养物中、组织培养物或细胞培养物中。
如本文所使用，“靶点”广义地指可以受益于细菌减少和/或处理的任何生物或硬表面。
如本文所使用，“处理(treating或treatment)”是指使用本发明的组合物来根除、减少、去除、愈合或治愈植物或动物疾病，或去除、清洁或消毒硬表面细菌。
抗微生物剂“-杀(cidal)”或“-抑(static)”活性的区别、描述功效程度的定义和用于测量这种功效的官方实验室方案是理解抗微生物剂和组合物相关性要考虑的。抗微生物组合物能造成两种微生物细胞损伤。第一种是导致整个微生物细胞破坏或功能丧失的致命的、不可逆的作用。第二种类型的细胞损伤是可逆的，使得如果使生物体不含试剂，它能再次繁殖。前者称为杀微生物剂并且可以与杀菌剂或杀真菌剂互换使用；而后者为抑微生物剂(microbistatic)并且可以与抑菌剂或抑真菌剂互换使用。洁净剂和消毒剂定义为提供抗微生物或杀微生物活性的试剂。相反，防腐剂通常描述为抑制剂或抑微生物组合物。
如本文所使用，术语“基本上不含”是指组合物完全缺乏组分或具有如此少量的组分以至于组分不影响组合物的性能。组分可以作为杂质或作为污染物存在，并且应当小于0.5重量％。在另一实施方案中，组分的量小于0.1重量％，并且在又一实施方案中，组分的量小于0.01重量％。
如本文所使用，术语“水”包括食物加工或运输水。食物加工或运输水包括生产运输水(例如见于渡槽、管道运输、刀具、切片机、烫漂机、蒸馏系统、清洗机等中)、食品运输线的带式喷雾器、清洗靴子和手的浸洗盆、第三槽漂洗水等。水还包括生活用水和休闲用水如游泳池、温泉、休闲水槽(recreational flume)和水滑道、喷泉等。
如本文关于聚合物所使用，术语“水溶性”和“水分散性”意指本发明的组合物中的聚合物可溶于水或可分散于水。一般而言，聚合物应该在25℃下在0.0001重量％的浓度(按水溶液和/或水载体计)，优选在0.001％下，更优选在0.01％下并且最优选在0.1％下可溶或可分散。
如本文所使用，术语“重量百分比”、“wt.％”、“按重量计的百分比”、“重量％”及它们的变体是指作为物质的重量除以组合物的总重量并乘以100的该物质的浓度。要理解，如本文所使用，“百分比”、“％”等意图与“重量百分比”、“wt.％”等同义。
本发明的方法、系统、装置和组合物可以包含本发明的组分和成分以及本文所述的其它成分，可以、基本上由它们组成或者可以由它们组成。如本文所使用，“基本上由……组成”意指方法、系统、装置和组合物可以包括另外的步骤、组分或成分，但前提是所述另外的步骤、组分或成分不实质性地改变所要求保护的方法、系统、装置和组合物的基本特征和新颖特征。
还应注意，如本说明书和随附权利要求书中所用，术语“被配置”描述被构造或配置以执行具体任务或采用具体配置的系统、装置或其它结构。术语“被配置”可以与其它类似短语如被布置和配置、被构造和布置、被适配和配置、被适配、被构造、被制造和布置等互换使用。
组合物
本发明的实施方案见于可用于防治存在于植物生长、家畜设施和制造系统中的细菌和/或真菌的抗微生物组合物。本发明的抗微生物组合物包含呫吨染料和与所述呫吨染料协同作用的组分如有机染料、硼酸盐/酯和/或无机盐。任选地，抗微生物组合物可以包含另外的功能性成分，其可以取决于抗微生物组合物的所需性质而存在。
出乎预料地发现，根据本发明向呫吨染料添加组分通过在所述组分与所述呫吨染料之间产生协同作用而增强所述染料对细菌、真菌和微生物的防治范围，同时减少所述染料的剂量，提高防治水平，并且减少防治所需时间。向染料添加组分允许在较低摩尔剂量下对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌二者)和真菌的预料不到和优异的防治。制剂具有在动物、真菌和植物的血管/维管系统中移动的独特能力。这种传输促进染料沉积到生物体的不同区域中。抗生素可能难以在生物体四处移动，尤其是在植物中。该制剂的防治速度也是独特的。通过日光、环境电光和通量脉冲活化，染料会在靶微生物内开始光氧化。使用这些制剂的防治可以是数小时，而不是使用抗生素进行防治所花费的数周或数月。还应注意，农业中传统抗生素的使用正在被逐步淘汰，作为针对抗生素抗性的预防措施。这些独特的化学混合物以新的作用模式为微生物防治提供了独特的机会，其具有比传统抗生素更少的抗性发生的机会。
呫吨染料
根据本发明的实施方案，抗微生物组合物包含呫吨染料、呫吨衍生物染料及它们的组合。应理解，可以在抗微生物组合物中使用任何合适的呫吨染料或合适的呫吨衍生物染料。具体而言，合适的呫吨衍生物染料可包括但不限于保持呫吨染料的一般结构但在各个或多个位置具有取代的卤素或R基团的呫吨染料。
已知阳离子和阴离子呫吨染料均为其颜色由呫吨部分上的官能团控制的有效荧光化合物。
呫吨(9H-呫吨、10H-9-氧杂蒽)是生产黄色染料的有机杂环化合物。呫吨衍生物包括荧光素、曙红、罗丹明等。
如式I中所示的荧光素类包括3',6'-二羟基螺[异苯并呋喃-1(3H),9'-[9H呫吨]-3-酮、异硫氰酸荧光素、NHS-荧光素、羧基荧光素、羧基荧光素琥珀酰亚胺酯、五氟苯基酯类、四氟苯基酯类、受保护的荧光素化合物如6-FAM亚磷酰胺、荧光桃红B等。在优选的实施方案中，呫吨染料是荧光桃红B(PhlB)，其主要被鉴定为2',4',5',7'-四溴-4,5,6,7-四氯荧光素的二钠盐。
Figure BDA0002407484370000061
曙红是如式II所示的荧光酸化合物，其与碱性或嗜酸性化合物(如含有氨基酸残基的蛋白质)结合并与其形成盐。合适的曙红包括曙红Y和曙红B。
Figure BDA0002407484370000062
如式III所示的罗丹明是荧光酮染料，并且包括合适的化合物如罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明123、羧基四甲基罗丹明(TAMRA)、四甲基罗丹明(TMR)及其异硫氰酸酯衍生物(TRITC)，以及磺基罗丹明101(及其磺酰氯形式德克萨斯红)和罗丹明红。TRITC是用异硫氰酸酯基团(-N＝C＝S)官能化(替代结构底部环上的氢原子)的碱性罗丹明分子。该衍生物对细胞内蛋白质上的胺基团是反应性的。产生NHS-罗丹明的与罗丹明核心连接的琥珀酰亚胺基-酯官能团形成另一种常见的胺-反应性衍生物。罗丹明的其它衍生物包括较新的荧光团如Alexa 546、Alexa 555、Alexa 633(可购自Thermo Fisher Scientific)；DyLight 550和DyLight 633(可购自Thermo Fisher Scientific)；HiLyte fluor 555、HiLyte 59(可购自AnaSpec)。
Figure BDA0002407484370000063
其它合适的呫吨染料由式(IV)-(XXIX)定义：
Figure BDA0002407484370000064
Figure BDA0002407484370000071
Figure BDA0002407484370000081
Figure BDA0002407484370000091
Figure BDA0002407484370000101
在本发明的一方面，抗微生物组合物含有约0.001∶1至约1∶0.001、约0.005∶1至约1∶005、约0.05∶1至约1∶0.05、约0.1∶1至约1∶0.1和约0.5∶1至约1∶0.5的比率的有机染料、硼酸盐/酯、无机盐或它们的组合与呫吨染料。
在本发明的另一方面，呫吨染料以约0重量％至约50重量％，更优选约0重量％至约20重量％，更优选约0.1重量％至约10重量％，且甚至更优选约0.1重量％至约0.5重量％的量存在于组合物中。
有机染料
抗微生物组合物包含当与呫吨染料组合存在时提供协同防治的至少一种化合物。在本发明的一方面，这是有机染料、硼酸盐/酯、无机盐及它们的组合。
在本发明的实施方案中，与呫吨染料组合提供协同防治的化合物是由天然、植物或合成来源生成的至少一种有机染料。任何合适的有机染料均可用于本发明的组合物中。这样的天然或植物染料来自根、浆果、树皮、叶、木材、真菌、地衣等。进一步地，合成反应可用于生产合适的有机染料。此类技术和合适的有机染料公开于Zollinger,ColorChemistry:Syntheses,Properties,and Applications of Organic Dyes and Pigments,Wiley(2003)中，其以其整体援引加入本文。
在本发明的优选实施方案中，有机染料是荧光素(3',6'-二羟基螺[2-苯并呋喃-3,9'-呫吨]-1-酮)、荧光素衍生物及它们的组合。这样的衍生物包括异硫氰酸荧光素、NHS-荧光素、羧基荧光素、羧基荧光素琥珀酰亚胺酯、五氟苯基酯类、四氟苯基酯类、受保护的荧光素化合物如6-FAM亚磷酰胺等。
在本发明的一方面，抗微生物组合物中包含至少一种有机染料。在另一方面，抗微生物组合物中包含至少两种、至少三种或至少四种有机染料。
在本发明的一方面，在与呫吨染料协同作用的组分是有机染料的情况下，抗微生物组合物含有至少50微摩尔，优选至少60微摩尔，并且更优选至少62微摩尔。
在本发明的一方面，有机染料以约0重量％至约99重量％、约0重量％至约80重量％、约0重量％至约60重量％、约0重量％至约35重量％、约0重量％至约10重量％和约0重量％至约5重量％的量存在于组合物中。
无机盐
在本发明的实施方案中，与呫吨染料组合提供协同防治的化合物是至少一种无机盐。任何合适的无机盐均可用于本发明的组合物中。在本发明的一方面，无机盐是铝盐、铵盐、钡盐、铍盐、钙盐、铯盐、锂盐、镁盐、钾盐、铷盐、钠盐、锶盐等及它们的组合。其它合适的无机盐包括硫酸铝钾、磷酸镁铵、磷酸氢铵钠(ammonium sodium phosphate)、乙酰磷酸锂钾、氯化锰(II)、硫酸锰(II)、氢氯钪(III)(scandium(III)chlorine hydrogen)。在本发明的一方面，无机盐是乙酸铵、碳酸氢铵、溴化铵、氯化铵、氟化铵、甲酸铵、六氟磷酸铵、硫酸氢铵、碘化铵、硝酸铵、磷酸铵、氨基磺酸铵、硫酸铵、硫化铵、亚硫酸铵、硫代硫酸铵、三氟乙酸铵、三氟甲磺酸铵、硝酸羟铵。在本发明的优选实施方案中，无机盐是硫酸铵。
在本发明的一方面，抗微生物组合物中包含至少一种无机盐。在另一方面，抗微生物组合物中包含至少两种、至少三种或至少四种无机盐。
在本发明的一方面，抗微生物组合物含有至少2毫摩尔，优选至少5毫摩尔，并且更优选至少10毫摩尔。
在本发明的一方面，无机盐以0重量％至约100重量％、约30重量％至约100重量％、约50重量％至约100重量％、约70重量％至约100重量％和约90重量％至约100重量％的量存在于组合物中。
硼酸盐/酯
在本发明的一方面，与呫吨染料组合提供协同防治的化合物是硼酸盐/酯、硼酸盐/酯衍生物及它们的组合。硼酸盐/酯被分类为含有硼的含氧酸根离子、四面体硼阴离子和/或含有硼酸根阴离子的化合物。在最简单的形式中，硼酸盐/酯含有正硼酸根离子BO3 3-。合适的硼酸盐/酯化合物包括硼酸盐、硼酸酯等。合适的化合物包括但不限于硼酸盐矿石、硼酸三甲酯、硼酸三异丙酯、硼酸三乙酯、硼酸三苯酯、硼酸锌、硼酸三丁酯、硼酸三乙醇胺、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、硼酸三叔丁酯、硼酸镧、硼酸苯汞、硼酸三(十六烷基)酯、硼酸钇、四(五氟苯基)硼酸锂乙醚合物、四(4-氯苯基)硼酸钾、四(对甲苯基)硼酸钠、脱水四(4-氟苯基)硼酸钠、四(4-氯苯基)硼酸四(十二烷基)铵、氢[4-二叔丁基膦-2,3,5,6-四氟苯]氢双(2,3,4,5,6-五氟苯)硼酸盐、四(1-咪唑基)硼酸钠、四(4-叔丁基苯基)硼酸钾、四(4-联苯基)硼酸钾、四(2-噻吩基)硼酸钾、硼酸镧钙、双(草酸)硼酸锂、三(2,2,2-三氟乙基)硼酸酯、硼酸钇铝、双(1,5-环辛二烯)四[双(3,5-三氟甲基)苯基]硼酸铑(I)、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠、四[3,5-双(1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲氧基-2-丙基)苯基]硼酸钠三水合物、三氟[(吡咯烷-1-基)甲基]硼酸钾、硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸二钠、2-氨基乙基二苯基硼酸酯、四苯基硼酸钠、1-丁基-1-甲基吡咯烷双[草酸(2-)-O,O']硼酸盐(1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis[oxalate(2-)-O,O']borate)、十水四硼酸钠、硼砂、偏硼酸钙、四苯基硼酸钾、2-氨基乙基二苯基硼酸酯、2-萘三氟硼酸钾、烯丙基三氟硼酸钾、1-甲基-1H-吡唑-5-三氟硼酸钾、喹啉-6-三氟硼酸钾等。在本发明的优选实施方案中，硼酸盐/酯是硼酸钠、四硼酸钠或四硼酸二钠或它们的组合。
在本发明的一方面，抗微生物组合物中包含至少一种硼酸盐/酯。在另一方面，抗微生物组合物中包含至少两种、至少三种或至少四种硼酸盐/酯。
在本发明的一方面，在与呫吨染料协同作用的组分是无机盐的情况下，抗微生物组合物含有至少75毫摩尔，优选至少85毫摩尔，并且更优选至少90毫摩尔。
在本发明的一方面，硼酸盐/酯以0重量％至约100重量％、约30重量％至约100重量％、约50重量％至约95重量％、约70重量％至约95重量％和约90重量％至约95重量％的量存在。
另外的功能性成分
在本发明的实施方案中，抗微生物组合物中可以包含另外的功能性成分。另外的成分为组合物提供所需的性质和功能。出于本申请的目的，术语“功能性成分”包括在具体用途中提供有益性质的材料。功能性材料的一些具体实例在下文中更详细地讨论，但是所讨论的具体材料仅作为实例给出，并且可以使用各种各样的其它功能性成分。例如，下文所讨论的许多功能性材料涉及在抗微生物应用，尤其是植物处理应用中所用的材料。
然而，其它实施方案可以包括用于其它应用的功能性成分。本发明的一方面提供如上所述的组合物，其可用作进料源并注入植物中，或被加入以产生替代的进料源，其另外包含选自表面活性剂、抗菌组分、增量剂、溶剂、自发性促进剂、载体、乳化剂、分散剂、防冻剂、防晒剂、增稠剂和佐剂的至少一种助剂。那些组合物被称为制剂并且可以添加到昆虫的食物源。
因此，在本发明的一方面，提供这样的制剂以及由它们制备的施用形式作为作物保护剂和/或杀虫剂如浸液、滴灌液和喷雾液，其包含本发明的组合物。施用形式可包含其它作物保护剂和/或农药；和/或活性增强佐剂如渗透剂，实例为植物油(例如菜籽油、向日葵油)、矿物油(例如液体石蜡)、植物脂肪酸的烷基酯(如菜籽油或大豆油甲酯)或烷醇烷氧化物；和/或展着剂例如烷基硅氧烷和/或盐，实例为有机或无机铵盐或鏻盐(实例为硫酸铵或磷酸氢二铵)；和/或吸持促进剂如磺基琥珀酸二辛酯或羟丙基瓜尔胶聚合物；和/或保湿剂如甘油；和/或肥料如铵肥、钾肥或磷肥。
典型的制剂的实例包括水溶性液体(SL)、乳油(EC)、水相乳化物(EW)、悬浮浓缩物(SC、SE、FS、OD)、水分散颗粒剂(WG)、颗粒剂(GR)和胶囊浓缩物(CS)；制剂的这些和其它可能类型被例如国际作物生命协会(Crop Life International)描述并在以下文献中描述：《农药规范》(Pesticide Specifications)、《FAO和WHO农药规范开发与使用手册》(Manualon development and use of FAO and WHO specifications for pesticides)、《FAO植物生产与保护文献-173》(FAO Plant Production and Protection Papers-173)(由FAO/WHO关于农药规范的联合会议制订，2004，ISBN:9251048576)。制剂可以包括除本发明的一种或多种活性化合物以外的活性农药化合物。
讨论中的制剂或施用形式优选包含助剂如表面活性剂、抗菌剂组分、增量剂、溶剂、自发性促进剂、载体、乳化剂、分散剂、防冻剂、防晒剂、杀生物剂、增稠剂和/或其它助剂，例如佐剂。在上下文中，佐剂是增强制剂的效果的组分，但是该组分本身不产生所需效果。佐剂的实例为促进吸持、扩散、附着到叶表面或渗透的试剂。
这些制剂通过已知方法来制备，例如通过将活性化合物与助剂(例如增量剂、溶剂和/或固体载体和/或其它助剂，例如表面活性剂)混合来制备。制剂在合适的设备中制备或者在施用前或施用期间制备。
助剂
适合用作助剂的是适合赋予活性化合物的制剂或由这些制剂制备的施用形式(例如可用的作物保护剂如喷雾液或拌种剂)以具体性质如某种物理、技术和/或生物性质的物质。
增量剂
合适的增量剂是例如水、极性和非极性有机化学液体，例如来自如下类别：芳族和非芳族烃(如石蜡、烷基苯、烷基萘、氯苯)、醇和多元醇(如果合适，其还可被取代、醚化和/或酯化)、酮(如丙酮、环己酮)、酯(包括脂肪和油)和(聚)醚、未取代和取代的胺、酰胺、内酰胺(如N-烷基吡咯烷酮)和内酯、砜和亚砜(如二甲基亚砜)。
如果使用的增量剂是水，则还可能采用例如有机溶剂作为助溶剂。基本上，合适的液体溶剂为：芳族化合物如二甲苯、甲苯或烷基萘；氯化芳族化合物和氯化脂族烃如氯苯、氯乙烯或二氯甲烷；脂族烃如环己烷或石蜡，例如石油馏分、矿物油和植物油；醇如丁醇或乙二醇及其醚和酯；酮如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或环己酮；强极性溶剂如二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，以及水。
溶剂和载体
原则上，可能使用所有合适的溶剂。合适的溶剂为例如芳族烃如二甲苯、甲苯或烷基萘；例如氯化芳族或脂族烃如氯苯、氯乙烯或二氯甲烷；例如脂族烃如环己烷；例如石蜡、石油馏分、矿物油和植物油；醇如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇或乙二醇，例如及其醚和酯；酮如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或环己酮；例如强极性溶剂如二甲基亚砜和水。
原则上可以使用所有合适的载体。合适的载体具体为例如：铵盐和粉碎的天然矿物质如高岭土、粘土、滑石、白垩、石英、凹凸棒石、蒙脱石或硅藻土，以及粉碎的合成矿物质如细分散的二氧化硅、矾土和天然或合成硅酸盐、树脂、蜡和/或固体肥料。同样可以使用这些载体的混合物。适合颗粒的载体包括以下：例如压碎或分级的天然矿物质如方解石、大理石、浮石、海泡石、白云石，以及无机和有机粉料(meal)的合成颗粒，和有机材料如锯屑、纸、椰子壳、玉米棒和烟草秸秆的颗粒。
还可以使用液化气体增量剂或溶剂。尤其合适的是在标准温度和标准压力下是气态的那些增量剂或载体，实例是气溶胶抛射剂如卤化烃，以及丁烷、丙烷、氮气和二氧化碳。
乳化剂、发泡剂、分散剂、润湿剂
具有离子或非离子性质的乳化剂和/或发泡剂(foam-former)、分散剂或润湿剂或这些表面活性物质的混合物的实例为黄原胶、瓜尔胶衍生物、聚丙烯酸的盐、木素磺酸的盐、酚磺酸或萘磺酸的盐、环氧乙烷与脂肪醇或与脂肪酸或与脂肪胺、与取代的酚(优选烷基酚或芳基酚)的缩聚物、磺基琥珀酸酯的盐、牛磺酸衍生物(优选烷基牛磺酸盐)、聚乙氧基化醇或酚的磷酸酯、多元醇的脂肪酸酯，以及含有硫酸盐、磺酸盐和磷酸盐的化合物的衍生物，实例为烷基芳基聚乙二醇醚、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、芳基磺酸盐、蛋白质水解产物、木质素亚硫酸盐废液和甲基纤维素。如果活性化合物中的一种和/或惰性载体中的一种不溶于水，并且如果施用发生在水中，则表面活性物质的存在是有利的。
染料
可存在于制剂及得自它们的施用形式中的其它染料包括着色剂如无机颜料(实例为氧化铁、钛白粉、普鲁士蓝)和有机染料如茜素染料、偶氮染料和金属酞菁染料，以及营养素和痕量营养素如铁盐、锰盐、硼盐、铜盐、钴盐、钼盐和锌盐。
稳定剂
也可以存在稳定剂如低温稳定剂、防腐剂、抗氧化剂、光稳定剂或改善化学和/或物理稳定性的其它试剂。此外，还可以存在发泡剂和消泡剂。
此外，制剂及得自它们的施用形式还可以包含作为另外的助剂的胶粘剂如羧甲基纤维素，粉末、颗粒或胶乳形式的天然或合成聚合物如阿拉伯胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，以及天然磷脂如脑磷脂和卵磷脂，以及合成磷脂。其它可能的助剂包括矿物油和植物油。
还可能有其它存在于制剂及得自它们的施用形式中的助剂。这样的添加剂的实例包括香料、保护性胶体、粘合剂、粘结剂、增稠剂、触变物质、渗透剂、吸持促进剂、稳定剂、螯合剂、络合剂、保湿剂和展着剂。一般而言，活性化合物可以与任何通常用于制剂目的的固体或液体添加剂组合。
吸持促进剂
合适的吸持促进剂包括所有如下物质，例如降低动力学表面张力的物质如磺基琥珀酸二辛酯，或提高粘弹性的物质如羟丙基瓜尔胶聚合物。
渗透剂
上下文中合适的渗透剂包括通常用来增强活性农药化合物向植物渗透的所有物质。在上下文中的渗透剂定义为，它们能够从(通常含水的)施用液体和/或从喷雾涂层穿过植物的角质层，从而提高活性化合物在角质层中的迁移率。该性质可以使用文献(Baur等人,1997,Pesticide Science 51,131-152)中描述的方法来测定。实例包括例如醇烷氧基化物如椰油脂肪乙氧基化物(10)或异十三烷基乙氧基化物(I2)、脂肪酸酯如菜籽油或大豆油甲基酯、脂肪胺烷氧化物如牛油脂肪胺乙氧基化物(I5)，或铵盐和/或鏻盐如硫酸铵或磷酸氢二铵。
由制剂制备的施用形式(作物保护产品)的活性化合物含量可以在宽范围内变化。取决于抗微生物组合物的所需用途和功能，施用形式的其它功能性成分可以通常位于约0.01重量％至约95重量％、0.01重量％至50重量％、0.01重量％至约25重量％，以及约0.01重量％至15重量％。
表面活性剂
在一些实施方案中，本发明的组合物任选地包含表面活性剂。适合与本发明的组合物一起使用的表面活性剂包括但不限于非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。在本发明的优选实施方案中，任选的表面活性剂是非离子表面活性剂。在不试图限制本发明的具体理论的情况下，非离子表面活性剂的存在有助于本发明的组合物的吸收。
非离子表面活性剂
有用的非离子表面活性剂的特征一般在于存在有机疏水性基团和有机亲水性基团，并且通常通过有机脂族、烷基芳族或聚氧化烯疏水性化合物与亲水性碱性氧化物部分的缩合产生，所述亲水性碱性氧化物部分按照惯例是环氧乙烷或其多水合产物聚乙二醇。在实践中，具有带反应性氢原子的羟基、羧基、氨基或酰氨基的任何疏水性化合物均可以与环氧乙烷或其多水合加合物或者其与亚烷氧基物(alkoxylene)如环氧丙烷的混合物缩合，以形成非离子表面活性剂。可以容易地调整与任何具体疏水性化合物缩合的亲水性聚氧化烯部分的长度，以产生在亲水性与疏水性之间具有所需平衡程度的水分散性或水溶性化合物。有用的非离子表面活性剂包括：
基于丙二醇、乙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和乙二胺作为引发剂反应性氢化合物的嵌段聚氧丙烯-聚氧乙烯聚合化合物。由引发剂的依次丙氧基化和乙氧基化制成的聚合化合物的实例可从BASF Corp购得。一类化合物是通过将环氧乙烷与疏水性基质缩合形成的双官能(两个反应性氢)化合物，所述疏水性基质通过使环氧丙烷加成到丙二醇的两个羟基上而形成。分子的该疏水性部分重约1,000至约4,000。然后添加环氧乙烷，以将该疏水物夹在亲水性基团之间，受长度控制，以构成最终分子的约10重量％至约80重量％。另一类化合物是由环氧丙烷和环氧乙烷依次加成到乙二胺上得到的四官能嵌段共聚物。环氧丙烷疏水物(hydrotype)的分子量为约500至约7,000；并且添加亲水物环氧乙烷以构成分子的约10重量％至约80重量％。
一摩尔烷基酚与约3至约50摩尔环氧乙烷的缩合产物，在烷基酚中，直链或支链构型的烷基链或者单烷基或双烷基组成的烷基链含有约8至约18个碳原子。烷基可以例如以二异丁烯、二戊基、聚合丙烯、异辛基、壬基和二壬基为代表。这些表面活性剂可以是烷基酚的聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和聚氧化丁烯缩合物。该化学的商品化合物的实例在市场上可由Rhone-Poulenc制造的商品名
Figure BDA0002407484370000131
和Union Carbide制造的商品名
Figure BDA0002407484370000132
获得。
一摩尔具有约6至约24个碳原子的饱和或不饱和、直链或支链醇与约3至约50摩尔环氧乙烷的缩合产物。醇部分可以由上文所描绘的碳范围内的醇的混合物组成，或者它可以由在该范围内具有特定碳原子数的醇组成。类似的商品表面活性剂的实例可以由BASF制造的商品名LutensolTM、DehydolTM，由Shell Chemical Co.制造的商品名NeodolTM，由VistaChemical Co.制造的商品名AlfonicTM获得。
一摩尔具有约8至约18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支链羧酸与约6至约50摩尔环氧乙烷的缩合产物。酸部分可以由在上文所限定的碳原子范围内的酸的混合物组成，或者它可以由在该范围内具有特定碳原子数的酸组成。该化学的商品化合物的实例在市场上可由BASF制造的商品名Disponil或Agnique和由Lipo Chemicals,Inc.制造的商品名LipopegTM获得。
除了通常称为聚乙二醇酯的乙氧基化羧酸之外，通过与甘油酯、甘油和多羟基(糖或脱水山梨糖醇/山梨糖醇)醇的反应形成的其它烷酸酯在本发明中也具有用于特定实施方案的应用，尤其是间接食品添加剂应用。所有这些酯部分在其分子上都具有一个或多个反应性氢位点，所述反应性氢位点可以发生进一步酰化或环氧乙烷(烷氧化物)加成，以控制这些物质的亲水性。因为潜在的不相容性，在向含有淀粉酶和/或脂肪酶的本发明的组合物中添加这些脂肪酯或酰化碳水化合物时必须特别小心。
非离子低泡表面活性剂的实例包括：
来自(1)的化合物，其通过以下改性、基本上反转：将环氧乙烷加成到乙二醇上，以提供指定分子量的亲水物；并且然后添加环氧丙烷，以在分子外部(末端)获得疏水性嵌段。分子的疏水性部分重约1,000至约3,100，其中中心亲水物占最终分子的10重量％至约80重量％。这些反相PluronicsTM由BASF Corporation制造，商品名为PluronicTM R表面活性剂。同样，TetronicTM R表面活性剂由BASF Corporation通过将环氧乙烷和环氧丙烷依次加成到乙二胺上来制造。分子的疏水性部分重约2,100至约6,700，其中中心亲水物占最终分子的10重量％至80重量％。
来自第(1)组、第(2)组、第(3)组和第(4)组的化合物，其通过以下改性：通过与疏水性小分子如环氧丙烷、环氧丁烷、苄基氯；和含有1至约5个碳原子的短链脂肪酸、醇或卤代烷；以及它们的混合物反应来对(多官能部分的)一个或多个末端羟基进行“加帽”或“封端”以减少发泡。还包含诸如亚硫酰氯的反应物，其将末端羟基转化为氯化物基团。对末端羟基的这种改性可以产生全嵌段(all-block)、嵌混(block-heteric)、混嵌(heteric-block)或全混(all-heteric)非离子表面活性剂。
有效的低泡非离子表面活性剂的另外的实例包括：
在1959年9月8日授予Brown等人的美国专利第2,903,486号的烷基苯氧基聚乙氧基烷醇，并且其由下式表示：
Figure BDA0002407484370000141
其中R是8至9个碳原子的烷基，A是3至4个碳原子的亚烷基链，n是7至16的整数，并且m是1至10的整数。
在1962年8月7日授予Martin等人的美国专利第3,048,548号的聚亚烷基二醇缩合物，其具有交替的亲水性氧乙烯链和疏水性氧丙烯链，其中末端疏水性链的重量、中间疏水性单元的重量以及亲水性连接单元的重量各自占缩合物的约三分之一。
在1968年5月7日授予Lissant等人的美国专利第3,382,178号中公开的消泡非离子表面活性剂，其具有通式Z[(OR)nOH]z，其中Z是可烷氧基化材料，R是衍生自环氧烷的基团，其可以是亚乙基和亚丙基，并且n是例如10至2,000或更大的整数，并且z是由反应性可烷氧基化基团数决定的整数。
在1954年5月4日授予Jackson等人的美国专利第2,677,700号中所述的共轭聚氧化烯化合物，对应于式Y(C3H6O)n(C2H4O)mH，其中Y是具有约1至6个碳原子和一个反应性氢原子的有机化合物的残基，n具有至少约6.4的平均值(如通过羟值确定)，并且m具有使得氧乙烯部分占分子约10重量％至约90重量％的值。
在1954年4月6日授予Lundsted等人的美国专利第2,674,619号中所述的共轭聚氧化烯化合物，其具有式Y[(C3H6On(C2H4O)mH]x，其中Y是具有约2至6个碳原子并且含有x个反应性氢原子的有机化合物的残基，其中x具有至少约2的值，n具有使得聚氧丙烯疏水性基质的分子量为至少约900的值并且m具有使得分子的氧乙烯含量为约10重量％至约90重量％的值。落在Y的定义范围内的化合物包括例如丙二醇、丙三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、乙二胺等。氧丙烯链任选但有利地含有少量环氧乙烷，并且氧乙烯链也任选但有利地含有少量环氧丙烷。
有利地用于本发明的组合物中的另外的共轭聚氧化烯表面活性剂对应于下式：P[(C3H6O)n(C2H4O)mH]x，其中P是具有约8至18个碳原子并且含有x个反应性氢原子的有机化合物的残基，其中x具有1或2的值，n具有使得聚氧乙烯部分的分子量为至少约44的值并且m具有使得分子的氧丙烯含量为约10重量％至约90重量％的值。在任一种情况下，氧丙烯链均可以任选但有利地含有少量环氧乙烷，并且氧乙烯链也可以任选但有利地含有少量环氧丙烷。
适用于本发明的组合物的多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂包括具有结构式R2CONR1Z的那些，其中：R1是H、C1-C4烃基、2-羟基乙基、2-羟基丙基、乙氧基、丙氧基或其混合物；R2是C5-C31烃基，其可以是直链的；并且Z是具有直链烃基链的多羟基烃基(其中至少3个羟基直接连接至该链)，或其烷氧基化衍生物(优选是乙氧基化或丙氧基化的)。Z可以在还原胺化反应中衍生自还原糖；如缩水甘油基(glycityl)部分。
脂肪醇与约0至约25摩尔环氧乙烷的烷基乙氧基化缩合产物适用于本发明的组合物。脂肪醇的烷基链可以是直链或支链的、伯或仲的，并且通常含有6至22个碳原子。
乙氧基化C6-C18脂肪醇和C6-C18混合乙氧基化和丙氧基化脂肪醇是用于本发明的组合物(尤其是水溶性组合物)的合适的表面活性剂。合适的乙氧基化脂肪醇包括乙氧基化程度为3至50的C6-C18乙氧基化脂肪醇。
尤其用于本发明的组合物的合适的非离子烷基多糖表面活性剂包括在1986年1月21日授予Llenado的美国专利第4,565,647号中公开的那些。这些表面活性剂包括含有约6至约30个碳原子的疏水性基团，和多糖，例如含有约1.3至约10个糖单元的多糖苷亲水性基团。可以使用任何含有5或6个碳原子的还原糖，例如可以用葡萄糖、半乳糖和半乳糖基部分替换葡糖基部分。(任选地，疏水性基团连接在2-、3-、4-等位置，因此给出与葡糖苷或半乳糖苷相反的葡萄糖或半乳糖。)糖间键可以例如介于另外的糖单元的一个位置与前述糖单元上的2-、3-、4-和/或6-位之间。
适用于本发明的组合物的脂肪酸酰胺表面活性剂包括具有下式的那些：R6CON(R7)2，其中R6是含有7至21个碳原子的烷基并且每个R7独立地是氢、C1-C4烷基、C1-C4羟烷基或--(C2H4O)XH，其中x为1至3。
一类有用的非离子表面活性剂包括被定义为烷氧基化胺或者最特别是醇烷氧基化/胺化/烷氧基化表面活性剂的类别。这些非离子表面活性剂可以至少部分地由以下通式表示：R20--(PO)SN--(EO)tH、R20--(PO)SN--(EO)tH(EO)tH和R20--N(EO)tH；其中R20是8至20、优选12至14个碳原子的烷基、烯基或其它脂族基团或烷基-芳基，EO是氧乙烯，PO是氧丙烯，s为1至20，优选2至5，t为1至10，优选2至5，并且u为1至10，优选2至5。关于这些化合物的范围的其它变体可以由以下替代式表示：R20--(PO)V--N[(EO)wH][(EO)zH]，其中R20如上文所定义，v为1至20(例如1、2、3或4(优选2))，并且w和z独立地为1至10，优选2至5。这些化合物在商业上以Huntsman Chemicals作为非离子表面活性剂出售的一系列产品为代表。这个类别的优选化学品包括SurfonicTM PEA 25胺烷氧基化物。用于本发明的组合物的优选非离子表面活性剂包括醇烷氧基化物、EO/PO嵌段共聚物、烷基酚烷氧基化物等。
论文Nonionic Surfactants，由Schick,M.J.编辑，Vol.1of the SurfactantScience Series,Marcel Dekker,Inc.,New York,1983是关于在本发明的实践中通常采用的多种非离子化合物的极佳参考文献。这些表面活性剂的非离子类别和种类的典型清单提供在1975年12月30日授予Laughlin和Heuring的美国专利第3,929,678号中。其它实例在“Surface Active Agents and detergents”(Vol.I and II by Schwartz,Perry andBerch)中给出。
半极性非离子表面活性剂
半极性类型的非离子表面活性剂是可用于本发明的组合物中的另一类非离子表面活性剂。通常，半极性非离子表面活性剂是高发泡剂和泡沫稳定剂，这可限制它们在CIP系统中的应用。然而，在为高泡清洁方法所设计的本发明的组合物实施方案内，半极性非离子表面活性剂会具有直接效用。半极性非离子表面活性剂包括胺氧化物、膦氧化物、亚砜及它们的烷氧基化衍生物。
胺氧化物是对应于以下通式的叔胺氧化物：
Figure BDA0002407484370000151
其中箭头是半极性键的常规表示；并且R1、R2和R3可以是脂族的、芳族的、杂环的、脂环的或它们的组合。通常，对于洗涤剂相关的胺氧化物，R1是约8至约24个碳原子的烷基；R2和R3是1至3个碳原子的烷基或羟烷基，或其混合物；R2和R3可以彼此连接，例如通过氧原子或氮原子彼此连接，以形成环结构；R4是含有2至3个碳原子的碱性或羟基亚烷基基团；并且n为0至约20。
有用的水溶性胺氧化物表面活性剂选自椰油或牛油烷基二(低级烷基)胺氧化物，其具体实例是十二烷基二甲基氧化胺、十三烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十五烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十七烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、十二烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丙基氧化胺、十六烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丁基氧化胺、十八烷基二丁基氧化胺、双(2-羟基乙基)十二烷基氧化胺、双(2-羟基乙基)-3-十二烷氧基-1-羟基丙基氧化胺、二甲基-(2-羟基十二烷基)氧化胺、3,6,9-三(十八烷基)二甲基氧化胺和3-十二烷氧基-2-羟基丙基二-(2-羟基乙基)氧化胺。
有用的半极性非离子表面活性剂还包括具有以下结构的水溶性膦氧化物：
Figure BDA0002407484370000161
其中箭头是半极性键的常规表示；并且R1是链长为10至约24个碳原子的烷基、烯基或羟烷基部分；并且R2和R3各自是单独选自含有1至3个碳原子的烷基或羟烷基的烷基部分。
有用的膦氧化物的实例包括二甲基癸基氧化膦、二甲基十四烷基氧化膦、甲基乙基十四烷基氧化膦、二甲基十六烷基氧化膦、二乙基-2-羟基辛基癸基氧化膦、双(2-羟基乙基)十二烷基氧化膦和双(羟甲基)十四烷基氧化膦。
本文中有用的半极性非离子表面活性剂还包括具有以下结构的水溶性亚砜化合物：
Figure BDA0002407484370000162
其中箭头是半极性键的常规表示；并且R1是具有约8至约28个碳原子、0至约5个醚键和0至约2个羟基取代基的烷基或羟烷基部分；并且R2是由具有1至3个碳原子的烷基和羟烷基组成的烷基部分。
这些亚砜的有用实例包括十二烷基甲基亚砜；3-羟基十三烷基甲基亚砜；3-甲氧基十三烷基甲基亚砜；和3-羟基-4-十二烷氧基丁基甲基亚砜。
用于本发明的组合物的半极性非离子表面活性剂包括二甲基胺氧化物如月桂基二甲基氧化胺、肉豆蔻基二甲基氧化胺、鲸蜡基二甲基氧化胺、它们的组合等。有用的水溶性胺氧化物表面活性剂选自辛基、癸基、十二烷基、异十二烷基、椰油或牛油烷基二-(低级烷基)氧化胺，其具体实例是辛基二甲基氧化胺、壬基二甲基氧化胺、癸基二甲基氧化胺、十一烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、异十二烷基二甲基氧化胺、十三烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十五烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十七烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、十二烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丙基氧化胺、十六烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丁基氧化胺、十八烷基二丁基氧化胺、双(2-羟基乙基)十二烷基氧化胺、双(2-羟基乙基)-3-十二烷氧基-1-羟丙基氧化胺、二甲基-(2-羟基十二烷基)氧化胺、3,6,9-三(十八烷基)二甲基氧化胺和3-十二烷氧基-2-羟基丙基二-(2-羟基乙基)氧化胺。
与本发明组合物一起使用的合适的非离子表面活性剂包括烷氧基化表面活性剂。合适的烷氧基化表面活性剂包括EO/PO共聚物、加帽的EO/PO共聚物、醇烷氧基化物、加帽的醇烷氧基化物、它们的混合物等。用作溶剂的合适的烷氧基化表面活性剂包括EO/PO嵌段共聚物如Pluronic和反相Pluronic表面活性剂；醇烷氧基化物如Dehypon LS-54(R-(EO)5(PO)4)和Dehypon LS-36(R-(EO)3(PO)6)；和加帽的醇烷氧基化物如Plurafac LF221和Tegoten EC11；它们的混合物等。
阴离子表面活性剂
也在本发明中有用的是因为在疏水物上的电荷为负而分类为阴离子表面活性剂的表面活性物质；或者其中分子的疏水性部分只有在pH升高到中性或更高才带电荷的表面活性剂(例如羧酸)。羧酸根、磺酸根、硫酸根和磷酸根是见于阴离子表面活性剂的极性(亲水性)增溶基团。在与这些极性基团缔合的阳离子(抗衡离子)中，钠、锂和钾赋予水溶性；铵和取代的铵离子提供水溶性和油溶性二者；且钙、钡和镁促进油溶性。本领域技术人员理解，阴离子表面活性剂是优异的去污表面活性剂，并且因此是添加到重垢型洗涤剂组合物的有利添加物。
适用于本发明的组合物的阴离子硫酸盐表面活性剂包括烷基醚硫酸盐、烷基硫酸盐、直链和支链伯和仲烷基硫酸盐、烷基乙氧基硫酸盐、脂肪油基甘油硫酸盐、烷基酚环氧乙烷醚硫酸盐、C5-C17酰基-N-(C1-C4烷基)和-N-(C1-C2羟烷基)葡糖胺硫酸盐，以及烷基多糖的硫酸盐如烷基聚葡糖苷的硫酸盐等。同样包括的是烷基硫酸盐、烷基聚(乙烯氧基)醚硫酸盐和芳族聚(乙烯氧基)硫酸盐如环氧乙烷和壬基酚的硫酸盐或缩合产物(通常每分子具有1至6个氧乙烯基团)。
适用于本发明的组合物的阴离子磺酸盐表面活性剂还包括烷基磺酸盐、直链和支链伯和仲烷基磺酸盐，以及有或没有取代基的芳族磺酸盐。
适用于本发明的组合物的阴离子羧酸盐表面活性剂包括羧酸(和盐)如链烷酸(和链烷酸盐)、酯羧酸(例如琥珀酸烷基酯)、醚羧酸、磺化脂肪酸如磺化油酸等。这样的羧酸盐包括烷基乙氧基羧酸盐、烷基芳基乙氧基羧酸盐、烷基聚乙氧基聚羧酸盐表面活性剂和皂类(例如烷基羧基)。在本发明的组合物中有用的仲羧酸盐包括含有连接到仲碳上的羧基单元的那些。仲碳可以在环结构内，例如，如在对辛基苯甲酸内，或者如在烷基取代的环己基羧酸盐内。仲羧酸盐表面活性剂通常不含醚键、酯键和羟基。此外，它们通常在头基(两亲部分)内缺少氮原子。合适的仲皂类表面活性剂通常含有总计11至13个碳原子，但可以存在更多的碳原子(例如至多16个)。合适的羧酸盐还包括酰基氨基酸(和盐)如酰基谷氨酸盐、酰基肽、肌氨酸盐(例如N-酰基肌氨酸盐)、牛磺酸盐(例如N-酰基牛磺酸盐和甲基牛磺酸(methyl tauride)的脂肪酸酰胺)等。
合适的阴离子表面活性剂包括下式的烷基或烷基芳基乙氧基羧酸盐：
R-O-(CH2CH2O)n(CH2)m-CO2X(3)
其中R是C8-C22烷基或
Figure BDA0002407484370000171
其中R1是C4-C16烷基；n为1-20的整数；m为1-3的整数；且X是抗衡离子如氢、钠、钾、锂、铵或胺盐如单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。在一些实施方案中，n为4-10的整数，且m为1。在一些实施方案中，R是C8-C16烷基。在一些实施方案中，R是C12-C14烷基，n为4，且m为1。
在其它实施方案中，R是
Figure BDA0002407484370000172
且R1是C6-C12烷基。在又一些实施方案中，R1是C9烷基，n为10，且m为1。
这样的烷基和烷基芳基乙氧基羧酸盐是可商购的。这些乙氧基羧酸盐通常以酸形式可获得，所述酸形式可以容易地转化成阴离子或盐形式。可商购的羧酸盐包括Neodox23-4，一种C12-13烷基聚乙氧基(4)羧酸(Shell Chemical)，和Emcol CNP-110，一种C9烷基芳基聚乙氧基(10)羧酸(Witco Chemical)。羧酸盐也可获自Clariant，例如产品
Figure BDA0002407484370000174
DTC，一种C13烷基聚乙氧基(7)羧酸。
两性表面活性剂
两性(amphoteric或ampholytic)表面活性剂含有碱性和酸性亲水性基团以及有机疏水性基团。这些离子实体可以是本文关于其它类型的表面活性剂所述的阴离子或阳离子基团中的任一个。碱性氮和酸性羧酸根基团是被用作碱性和酸性亲水性基团的典型官能团。在一些表面活性剂中，磺酸根、硫酸根、膦酸根或磷酸根提供负电荷。
两性表面活性剂可以宽泛地描述为脂族仲胺和叔胺的衍生物，其中脂族基团可以是直链或支链的并且其中脂族取代基中的一个含有约8至18个碳原子并且一个含有阴离子水助溶基团，例如羧基、磺酸基、硫酸根、磷酸根或膦酰基。两性表面活性剂被细分成两个主要类别，其是本领域技术人员所知晓的并且描述于“Surfactant Encyclopedia”Cosmetics&Toiletries,Vol.104(2)69-71(1989)中，其以其整体援引加入本文中。第一类包括酰基/二烷基乙二胺衍生物(例如2-烷基羟乙基咪唑啉衍生物)和它们的盐。第二类包括N-烷基氨基酸和它们的盐。预期一些两性表面活性剂可以符合这两类。
两性表面活性剂可以通过本领域技术人员已知的方法合成。例如，通过长链羧酸(或衍生物)与二烷基乙二胺的缩合和闭环来合成2-烷基羟乙基咪唑啉。商品两性表面活性剂通过烷基化(例如用氯乙酸或乙酸乙酯的烷基化)使咪唑啉环进行后续水解和开环来衍生化。在烷基化期间，一个或两个羧基-烷基反应以与不同的烷化剂形成叔胺和醚键，产生不同的叔胺。
在本发明中有应用的长链咪唑衍生物通常具有以下通式：
Figure BDA0002407484370000173
Figure BDA0002407484370000181
中性pH两性离子
两性磺酸盐
Figure BDA0002407484370000182
其中R是含有约8至18个碳原子的非环状疏水性基团，并且M是中和阴离子(通常是钠)的电荷的阳离子。可以用于本发明的组合物中的商业上著名的咪唑啉衍生的两性表面活性剂包括例如：椰油酰两性基丙酸盐、椰油酰两性基羧基丙酸盐、椰油酰两性基甘氨酸盐、椰油酰两性基羧基甘氨酸盐、椰油酰两性基丙基磺酸盐和椰油酰两性基羧基丙酸。两性羧酸可以由脂肪咪唑啉生产，其中两性基二羧酸的二羧酸官能团是二乙酸和/或二丙酸。
本文中以上所描述的羧甲基化化合物(甘氨酸盐)常常被称为甜菜碱。甜菜碱是下文在题为两性离子表面活性剂的部分中讨论的特殊的一类两性表面活性剂。
长链N-烷基氨基酸通过RNH2(其中R＝C8-C18直链或支链烷基)、脂肪胺与卤代羧酸的反应来容易地制备。氨基酸的伯氨基的烷基化产生仲胺和叔胺。烷基取代基可以具有另外的氨基，所述氨基提供超过一个反应性氮中心。大多数商品N-烷基胺酸是β-丙氨酸或β-N(2-羧基乙基)丙氨酸的烷基衍生物。在本发明中有应用的商品N-烷基氨基酸两性电解质的实例包括烷基β-氨基二丙酸盐、RN(C2H4COOM)2和RNHC2H4COOM。在实施方案中，R可以是含有约8至约18个碳原子的非环状疏水性基团，并且M是中和阴离子的电荷的阳离子。
合适的两性表面活性剂包括衍生自椰子产物如椰子油或椰油脂肪酸的那些。另外合适的椰子衍生的表面活性剂，作为它们结构的一部分，包括乙二胺部分、烷醇酰胺部分、氨基酸部分(例如甘氨酸)或它们的组合；和约8至18(例如12)个碳原子的脂族取代基。这样的表面活性剂还可以被视为烷基两性基二羧酸。这些两性表面活性剂可以包括如下表示的化学结构：C12-烷基C(O)-NH-CH2-CH2-N+(CH2-CH2-CO2Na)2-CH2-CH2-OH或C12-烷基-C(O)-N(H)-CH2-CH2-N+(CH2-CO2Na)2-CH2-CH2-OH。椰油酰两性基二丙酸二钠是一种合适的两性表面活性剂并且可以商标名MiranolTMFBS从Rhodia Inc.,Cranbury,N.J.商购。化学名称为椰油酰两性基二乙酸二钠的另一种合适的椰子衍生的两性表面活性剂以商标名MirataineTMJCHA出售，其也是来自于Rhodia Inc.,Cranbury,N.J.。
这些表面活性剂的两性类别和种类的典型清单提供在1975年12月30日授予Laughlin和Heuring的美国专利第3,929,678号中。其它实例在“Surface Active Agentsand Detergents”(Vol.I and II by Schwartz,Perry and Berch)中给出。这些参考文献各自以其整体援引加入本文中。
两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂可以视为两性表面活性剂的子集并且可以包括阴离子电荷。两性离子表面活性剂可以宽泛地描述为仲胺和叔胺的衍生物、杂环仲胺和叔胺的衍生物，或者季铵、季鏻或叔锍化合物的衍生物。通常，两性离子表面活性剂包括带正电荷的季铵，或者在一些情况下，包括锍或鏻离子；带负电荷的羧基；和烷基。两性离子表面活性剂通常含有阳离子基团和阴离子基团，它们在分子的等电区域中以几乎相同的程度离子化并且它们可以在正-负电荷中心之间产生强“内盐”吸引力。这样的合成两性离子表面活性剂的实例包括脂族季铵、鏻和锍化合物的衍生物，其中脂族基团可以是直链或支链的，并且其中脂族取代基中的一个含有8至18个碳原子并且一个含有阴离子水助溶基团，例如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。
甜菜碱和磺基甜菜碱表面活性剂是用于在本文中使用的示例性两性离子表面活性剂。这些化合物的通式是：
Figure BDA0002407484370000191
其中R1含有8至18个碳原子的烷基、烯基或羟烷基，其具有0至10个环氧乙烷部分和0至1个甘油基部分；Y选自氮、磷和硫原子；R2是含有1至3个碳原子的烷基或单羟基烷基；x在Y是硫原子时为1并且在Y是氮或磷原子时为2；R3是1至4个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基或羟基亚烷基并且Z是选自羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根和磷酸根基团的基团。
具有上文所列结构的两性离子表面活性剂的实例包括：4-[N,N-二(2-羟基乙基)-N-十八烷基铵基]-丁烷-1-羧酸盐；5-[S-3-羟基丙基-S-十六烷基锍基]-3-羟基戊烷-1-硫酸盐；3-[P,P-二乙基-P-3,6,9-三氧杂二十四烷鏻基]-2-羟基丙烷-1-磷酸盐；3-[N,N-二丙基-N-3-十二烷氧基-2-羟基丙基-铵基]-丙烷-1-膦酸盐；3-(N,N-二甲基-N-十六烷基铵基)-丙烷-1-磺酸盐；3-(N,N-二甲基-N-十六烷基铵基)-2-羟基-丙烷-1-磺酸盐；4-[N,N-二(2(2-羟基乙基)-N(2-羟基十二烷基)铵基]-丁烷-1-羧酸盐；3-[S-乙基-S-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)锍基]-丙烷-1-磷酸盐；3-[P,P-二甲基-P-十二烷基鏻基]-丙烷-1-膦酸盐；和S[N,N-二(3-羟基丙基)-N-十六烷基铵基]-2-羟基-戊烷-1-硫酸盐。所述洗涤剂表面活性剂中所含的烷基可以是直链或支链的并且是饱和或不饱和的。
适用于本发明的组合物的两性离子表面活性剂包括具有以下通式结构的甜菜碱：
Figure BDA0002407484370000192
这些表面活性剂甜菜碱通常既不在pH极值下展现强阳离子或阴离子特征，也不在它们的等电范围内显示降低的水溶性。不同于“外部”季铵盐，甜菜碱与阴离子表面活性剂相容。合适的甜菜碱的实例包括椰油酰基酰氨基丙基二甲基甜菜碱；十六烷基二甲基甜菜碱；C12-14酰基酰氨基丙基甜菜碱；C8-14酰基酰氨基己基二乙基甜菜碱；4-C14-16酰基甲基酰氨基二乙基铵基-1-羧基丁烷；C16-18酰基酰氨基二甲基甜菜碱；C12-16酰基酰氨基戊烷二乙基甜菜碱；和C12-16酰基甲基酰氨基二甲基甜菜碱。
在本发明中有用的磺基甜菜碱包括具有式(R(R1)2N+R2SO3-的那些化合物，其中R是C6-C18烃基，每个R1通常独立地是C1-C3烷基，例如甲基，并且R2是C1-C6烃基，例如C1-C3亚烷基或羟基亚烷基。
这些表面活性剂的两性离子类别和种类的典型清单在1975年12月30日授予Laughlin和Heuring的美国专利第3,929,678号中给出。其它实例在“Surface ActiveAgents and Detergents”(Vol.I and II by Schwartz,Perry and Berch)中给出。这些参考文献各自以其整体援引加入本文中。
缓冲剂
可以使用与其它组分相容的任何通常已知的缓冲剂，其实例包括生物缓冲剂、三羟甲基氨基甲烷(trizma)缓冲剂、磷酸盐缓冲剂、柠檬酸缓冲溶液、乙酸钠-乙酸缓冲溶液、磷酸钠缓冲剂、咪唑-氯化氢缓冲剂、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲剂等。在本公开的另一方面，任何合适的缓冲剂均可以在5-9，更优选6-8，并且更优选约7的有用pH内使用。
减光剂(light reducing agent)
在本公开的一方面，组合物包括减光剂，也称为抗UV化合物。添加这样的化合物减缓活性成分的作用并促进组合物在整个植物和/或生物体中的更好移动，因而提高根据本公开的组合物的有效性。合适的化合物包括，例如，对氨基苯甲酸、帕地马酯O(padimateO)、苯基苯并咪唑磺酸、西诺沙酯、二羟苯宗、氧苯酮、胡莫柳酯、薄荷醇邻氨基苯甲酸酯、氰双苯丙烯酸辛酯、甲氧基肉桂酸辛酯、水杨酸辛酯、舒利苯酮、水杨酸三乙醇胺、阿伏苯宗、依茨舒(ecamsule)、钛白粉、氧化锌、4-甲基亚苄基樟脑、比索曲唑(bisoctrizole)、双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪(anisotriazine)、三联苯三嗪、苯基二苯并咪唑四磺酸酯(bisimidazylate)、甲酚曲唑三硅氧烷、苯甲酮-9、辛基三嗪酮、二乙基氨基羟基苯甲酰基丁酰氨基三嗪酮、二甲基共二乙基苯亚甲基丙二酸酯(dimethico-diethylbenzalmalonate)、异戊基-4-甲氧基肉桂酸酯、它们的组合等。
抗微生物组分
抗微生物剂是用于防止产品、材料、介质(如水处理流)和系统的微生物污染和劣化的化学组合物。抗微生物剂和组合物例如用作与硬表面清洁、食物制备、动物饲料、冷却水、医院服务、医院和医疗用途、纸浆和造纸、清洁纺织品和水处理相关的消毒剂或洁净剂。可以使用任何合适的抗菌组分，包括但不限于醇、醛、卤素释放化合物、过氧化物、气态物质、苯胺、双胍、双酚、卤代酚、酚、甲酚、季铵化合物、它们的衍生物及它们的组合。
防止或缓解细菌或真菌感染
在一些实施方案中，本公开涉及用于防止、缓解和/或处理植物病害(例如柑橘病害、疫病、霜霉菌病等)和/或植物病害的至少一种症状的组合物、系统和方法。当应用于患病生物组织时，根据要求保护的发明的组合物提供病害处理、防止和缓解，其中所述病害由细菌、病毒、真菌、昆虫、害虫等引起。
本发明涵盖本发明的浓缩物组合物，其在其用作抗微生物处理组合物之前被稀释成使用溶液。在表1中示出了抗微生物组合物的重量百分比的示例性实施方案。
表1
组分 第一实施方案 第二实施方案 第三实施方案
呫吨染料 0.01–50wt.％ 0.05–20wt.％ 0.1–10wt.％
协同作用的组分
有机染料 0.01–60wt.％ 0.05–35wt.％ 0.1–10wt.％
硼酸盐/酯 50–95wt.％ 70–95wt.％ 90–95wt.％
无机盐 50–100wt.％ 70–100wt.％ 90–100wt.％
另外的功能性成分 0.01–95wt.％ 0.01–50wt.％ 0.01–25wt.％
本发明涵盖有效用于在高度可变pH范围下的细菌和真菌防治的组合物。在本发明的实施方案中，组合物在整个pH范(即0-14)内对细菌和/或真菌防治有效。在本发明的另一实施方案中，组合物在2-12，更优选2-10，更优选4-10，并且更优选6-8的pH范围内有效。
本发明的组合物可以多种技术应用于生物组织，特别是植物和动物组织。可以将水溶液喷涂、涂刷、涂抹、雾化、淹没在植物、植物水培基质、农业土壤上或其中或者家畜动物的身体上。或者，组合物可以通过喷涂、混合、涂布或浆液掺入动物饲料中。此外，组合物可以固化并通过摄入而与家畜动物的生物组织接触。
在本发明的实施方案中，靶点是植物和/或其根系。在本发明的另一实施方案中，靶点是水果、蔬菜或谷物的表面或者其它食物表面。在本发明的另一实施方案中，靶点是动物组织。在本发明的又一实施方案中，靶点是水。在又一实施方案中，靶点是产业食品加工和/或制造硬表面。
植物病害的实例通常由受影响的区域分类，并且可以按照如下归类：种腐病、苗期病害、根病、茎病、秆腐病、穗腐病、叶面病害、引起如果实中的过度绿变的病害。这样的实例包括但不限于：线虫病变体、锈病变体、黑粉病变体、萎蔫病变体、斑点病变体、疫病变体、霜霉菌病变体、腐烂病变体、脓疱病和斑驳病变体、霉菌病变体、柑桔黄龙病变体。根据一些实施方案，防止、缓解和/或处理植物病害和/或植物病害的至少一种症状可以包括处理和/或治愈植物的一种或多种破坏性细菌和/或真菌病害。
在一些实施方案中，本公开还涉及用于在内部或外部防止、缓解和/或处理家畜的组合物、系统和方法。例如，方法可以包括通过用本发明的组合物喷涂、涂布或洗涤来处理动物皮肤。
在一些实施方案中，本公开还涉及用于防止、缓解和/或处理粪便处理设施、粪便储存设施、家畜圈舍、动物培育操作设施或废水处理设施的组合物、系统和方法。例如，方法可以包括通过用本发明的组合物喷涂、涂布、沉积来处理设施的表面。
在一些实施方案中，本公开还涉及用于防止、缓解和/或处理产业食品加工和/或制造设施的组合物、系统和方法。具体而言，本公开涉及产业食品加工和/或制造设施的处理，所述产业食品加工和/或制造设施操作易受细菌和/或真菌感染的农业给料，包括但不限于谷物、水果、蔬菜、乳制品、肉制品和动物制品。
本发明的组合物可用于多种生活或产业应用，例如，以减少表面或物体上或者水体或水流中的微生物或病毒种群。可以将化合物施用在多种区域中，包括厨房、浴室、工厂、医院、牙科诊所和食品厂，并且可以施用于具有光滑、不规则或多孔形貌的多种硬或软的表面。合适的硬表面包括例如建筑表面(例如地板、墙壁、窗、水槽、桌子、柜台和招牌)；进餐用具；硬面医疗或外科手术器械和器件；以及硬面包装。这样的硬表面可以由多种材料制成，包括例如陶瓷、金属、玻璃、木材或硬塑料。合适的软表面包括例如纸；过滤介质；医院和外科手术的亚麻布和外套；软面医疗或外科手术器械和器件；以及软面包装。这样的软表面可以由多种材料制成，包括例如纸、纤维、纺织或无纺的编织物、软塑料和弹性体。本发明的组合物还可以用于软表面如食物和皮肤(例如手)。本发明的化合物可以用作起泡或无泡环境洁净剂或消毒剂。
本发明的组合物可以包含在诸如以下的产品中：消毒剂(sterilant)、洁净剂、消毒剂(disinfectant)、防腐剂、除臭剂、抗菌剂、杀真菌剂、杀菌剂、杀孢子剂、杀病毒剂、洗涤剂、漂白剂、硬表面清洗剂、洗手皂、无水洗手液、润滑剂、漂洗助剂、二合一和/或三合一产品如杀虫剂/清洁剂/洁净剂、3槽应用(3-sink application)和手术前后擦洗剂。
组合物还可以用于如下产品中：兽医产品如哺乳动物皮肤处理，或者用于将动物围圈、围栏、饮水点和兽医处理区如检查台和手术室进行卫生洗涤或消毒的产品。本发明的组合物可以用于家畜或人类的抗微生物足浴盆中。
在一些方面，本发明的组合物可用来减少致病微生物(如人类、动物等的病原体)的种群。组合物显示出抗病原体(包括真菌、霉菌、细菌、孢子和病毒，例如金黄色葡萄球(S.aureus)、大肠杆菌(E.coli)、链球菌(Streptococci)、军团菌(Legionella)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、分枝杆菌(mycobacteria)、结核杆菌(tuberculosis)、噬菌体等。这样的病原体可以引起多种疾病和病症，包括乳腺炎或其它哺乳动物泌乳疾病、肺结核等。本发明的组合物可以减少动物的皮肤或其它外表面或粘膜表面上的微生物种群。另外，本发明的化合物可以杀死通过水、空气或表面基质传播的致病微生物。只需将组合物施用至动物的皮肤、其它外表面或粘膜表面，水，空气或表面。
根据本发明的方法，用于防止、缓解和/或处理的方法包括形成本发明的组合物并使所述清洁溶液与靶点接触。方法可以任选地进一步包括将本发明的组合物稀释至所需浓度。方法可以任选地进一步包括允许接触持续所需时间段。方法可以任选地进一步包括漂洗步骤。方法可以任选地进一步包括经由喷涂、涂抹、涂布、涂刷、雾化、淹没、混合、涂布和它们的组合中的任一种来接触。
本文引用的所有参考文献和专利文献反映相关领域技术人员的水平，并且它们以其整体援引加入本文，其程度为不存在与本公开的不一致。本文提供的实施例用于说明目的，而不意图限制所要求保护的发明的范围。本领域技术人员想到的示例性组合物、植物和方法的任何变体均意图落入本发明的范围内。
实施例
在以下非限制性实施例中进一步限定本发明的实施方案。要理解，这些实施例虽然指示本发明的某些实施方案，但是仅以说明的方式给出。从以上讨论和这些实施例，本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以对本发明的实施方案进行各种改变和修改以使其适应各种用途和条件。因此，从前面的描述，除了本文所示和所述的那些之外，本发明的实施方案的各种修改对于本领域技术人员会是清楚的。这样的修改也意图落入所附权利要求书的范围内。
在本文中提供在以下实施例中使用的材料：
Meuller Hinton肉汤
放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)ATCC 700691革兰氏(-)菌
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)ATCC 15841革兰氏(+)菌
皮氏罗尔斯通氏菌(Ralstonia insidiosa)ATCC 49129革兰氏(-)菌
嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)ATCC 13637革兰氏(-)菌
巴西曲霉(Aspergillus brasiliensis)AATCC 6275
互隔交链孢霉(Alternaria alternate)ATCC 66981
新月弯孢(Curvularia lunata)ATCC 12017
白色念珠菌(Candida albicans)ATCC 10231
实施例1
根据2015Clinical and Laboratory Standards Institute Method M07-A10：用于有氧生长的细菌的稀释抗微生物敏感性测试的方法进行测试。准备无菌96孔微量板，每孔中具有含有不同量测试化合物(100μL/孔)的Meuller Hinton肉汤。然后根据CLSI M07-A10微量稀释测定，准备具有10个不同浓度的测试化合物的2倍连续稀释系列的列，以及针对测试生物体和测试化合物的每种组合的三个重复的列。根据CLSI M07-A10微量稀释组合(棋盘)测定，8x 8孔矩阵含有彼此垂直排列的两种测试化合物的两个2倍连续稀释系列，使得每个浓度的化合物1有一次与化合物2的每个组合一起准备。准备具有8个不同浓度的测试化合物1的2倍连续稀释系列的一个列，以及具有8个不同浓度的测试化合物2的2倍连续稀释系列的一个列。除了与使用在Meuller Hinton琼脂上生长的新鲜分离菌落的0.5麦克法兰(McFarland)浊度标准相当的每种测试微生物的细胞悬浮液之外，还准备用于测试生物体和测试化合物对的每个组合的一个微孔板。在Meuller Hinton肉汤中以1∶20的比率稀释每种细胞悬浮液，并且通过向每个孔中加入10μL对微孔板进行接种。然后根据CLSI M07-A10温育微孔板。
读取微孔板，并根据以下程序对数据进行解释：最小抑制浓度(MIC)是停止生物体生长所需的测试化合物的最小浓度，它包括微生物死亡以及微生物丧失分裂和生长的能力。在24小时温育期期间使用补充光。光强度为1259至4203勒克斯。
结果示于下表2-5中。表中所示的降低的PhlB表示通过添加本发明的所述组分所表现出的协同作用而使PhlB的传统剂量降低的分数。
表2
Figure BDA0002407484370000221
表3
Figure BDA0002407484370000222
Figure BDA0002407484370000231
表4
Figure BDA0002407484370000232
Figure BDA0002407484370000241
表5
Figure BDA0002407484370000242
Figure BDA0002407484370000251
如表2-5中所示，本发明的组合物存在协同作用，其允许当与本发明的增效剂配对时所需的PhlB量降低。不试图限制于本发明的具体理论，据信当施用本发明的组合物时，允许更高的吸收、增强的光捕获活性以及差别的动力学响应(differential kineticresponse)。另外的增效剂有助于增强活性成分的细菌吸收，同时有助于所讨论的细菌的生化防治。据信与常规方法相比，这些和其它因素的组合允许对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的快速防治。
实施例2
酵母：在35±1℃下在沙氏葡萄糖琼脂(SDA)上培养假丝酵母24-48小时，直到菌落直径约为2-3mm。将～5个菌落悬浮在5mL无菌0.8％-0.9％盐水溶液中。旋涡15秒。将细胞密度调节为0.5麦克法兰当量浊度标准的细胞密度。准备调节的接种物：在RPMI 1640中稀释细胞悬浮液1∶2000。通过向每个适用的孔中加入100μL来接种微孔板。
霉菌：在35±1℃下，在SDA上培养弯孢霉(Curvularia)和曲霉(Aspergillus)7天或者直至获得良好的孢子形成。在30±1℃下培养链格孢(Alternaria)7天或者直至获得良好的孢子形成。用0.8-0.9％盐水溶液收获形成孢子的菌落并转移到新试管中。使重颗粒沉降5分钟，并将上层均质悬浮液转移至无菌管并通过漩涡混合15秒。读取光密度并将光密度调整为OD(530nm)：
·链格孢：0.25-0.30
·曲霉：0.09-0.13
·弯孢霉：0.25-0.30
在假丝酵母调节的接种物准备期间，将光密度等于0.5麦克法兰当量浊度标准的盐水细胞悬浮液在RPMI 1640中稀释1∶1000，而不是如CLSI M27-A3中指示的1∶2000。在30±1℃下培养链格孢7天或者直至获得良好的孢子形成。
数据分析/报告：读取微孔板的可视生长(浊度)。使用最小抑制浓度(MIC)。
结果示于下表6-9中。表中所示的降低的PhlB表示通过添加本发明的所述组分所表现出的协同作用而使PhlB的传统剂量降低的分数。
表6
Figure BDA0002407484370000252
Figure BDA0002407484370000261
表7
Figure BDA0002407484370000262
Figure BDA0002407484370000271
表8
Figure BDA0002407484370000272
表9
Figure BDA0002407484370000273
Figure BDA0002407484370000281
如表6-9中所示，本发明的组合物存在协同作用，其允许当与本发明的增效剂配对时所需的PhlB量降低。不试图限制于本发明的具体理论，据信当施用本发明的组合物时，允许更高的吸收、增强的光捕获活性以及差别的动力学响应。另外的增效剂有助于增强活性成分的细菌吸收，同时有助于所讨论的细菌的生化防治。据信与常规方法相比，这些和其它因素的组合允许对真菌的快速防治。
如此描述了本发明，显而易见的是，可以以许多方式改变本发明。这样的变体不被认为是脱离本发明的实质和范围，并且所有这样的修改均意图被包括在随附权利要求书的范围内。
以上说明书提供了所公开的组合物和方法的制造和使用的描述。因为可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下实施许多实施方案，所以本发明归于权利要求书中。

Claims (36)

1.抗微生物组合物，其包含：
呫吨染料；和
有机染料、硼酸盐/酯、无机盐和/或它们的组合中的一种或多种，其中所述有机染料、硼酸盐/酯、无机盐和/或它们的组合与所述呫吨染料协同作用。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述呫吨染料是荧光素、曙红、罗丹明和/或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述呫吨染料是根据式(I)-(XXIX)中的任一个的化合物。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述呫吨染料是荧光桃红B。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述呫吨染料和所述组分以约0.001∶1至约1∶0.001的比率存在。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述呫吨染料以约0重量％至约50重量％的量存在。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中协同作用的所述组分是有机染料。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中协同作用的所述组分是荧光素(3',6'-二羟基螺[2-苯并呋喃-3,9'-呫吨]-1-酮)、异硫氰酸荧光素、NHS-荧光素、羧基荧光素、羧基荧光素琥珀酰亚胺酯、五氟苯基酯类、四氟苯基酯类、受保护的荧光素化合物及它们的组合。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中所述组分是荧光素。
10.根据权利要求7所述的组合物，其中所述组分以至少50微摩尔的量存在。
11.根据权利要求7所述的组合物，其中所述组分以约0重量％至约60重量％的量存在。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组分是硼酸盐/酯。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述组分是硼酸钠、四硼酸钠、四硼酸二钠或它们的组合。
14.根据权利要求12所述的组合物，其中所述组分以至少2毫摩尔的量存在。
15.根据权利要求12所述的组合物，其中所述组分以约50重量％至约95重量％的量存在。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组分是无机盐。
17.根据权利要求16所述的组合物，其中所述组分是铝盐、铵盐、钡盐、铍盐、钙盐、铯盐、锂盐、镁盐、钾盐、铷盐、钠盐、锶盐及它们的组合。
18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述组分是铝盐。
19.根据权利要求18所述的组合物，其中所述组分是硫酸铝。
20.根据权利要求16所述的组合物，其中所述组分以至少75毫摩尔的量存在。
21.根据权利要求16所述的组合物，其中所述组分以约50重量％至约100重量％的量存在。
22.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含至少一种另外的功能性成分。
23.根据权利要求22所述的组合物，其中所述至少一种另外的功能性成分选自：抗微生物化合物、表面活性剂、增量剂、溶剂、自发性促进剂、载体、乳化剂、分散剂、防冻剂、防晒剂、增稠剂和佐剂以及昆虫食物源。
24.根据权利要求22所述的组合物，其中所述至少一种另外的功能性成分以活性化合物的约0.01重量％至约95重量％的量被包含。
25.处理和/或防止细菌和/或真菌感染的方法，其包括：
形成抗微生物组合物，所述抗微生物组合物包含呫吨染料，并包含有机染料、硼酸盐/酯、无机盐及它们的组合中的一种或多种，其中所述有机染料、硼酸盐/酯、无机盐和/或它们的组合与所述呫吨染料协同作用；和
使靶点与所述组合物接触。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述靶点是植物和/或其根系。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述靶点是水果、蔬菜、谷物的表面或其它食物表面。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述靶点是动物组织。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述靶点是水。
30.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括针对线虫病变体、锈病变体、黑粉病变体、萎蔫病变体、斑点病变体、疫病变体、霜霉菌病变体、腐烂病变体、脓疱病和斑驳病变体、霉菌病变体、柑桔黄龙病变体的所述靶点的处理。
31.根据权利要求25所述的方法，其中所述接触步骤发生在粪便处理设施、粪便储存设施、家畜圈舍、动物培育操作设施或废水处理设施中。
32.根据权利要求25所述的方法，其中所述接触步骤发生在食品加工设施中。
33.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括稀释步骤，其中将所述组合物稀释至所需处理浓度。
34.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括允许所述组合物在限定的时间段内接触所述靶点。
35.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括从所述靶点冲洗掉所述组合物。
36.根据权利要求25所述的方法，其中经由喷涂、涂抹、涂布、涂刷、雾化、淹没、混合、涂布及它们的组合中的任何一种发生接触。
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