DE3938130A1

DE3938130A1 - Verwendung von cysteinderivaten zur bekaempfung von schleimbildenden mikroorganismen und bioschleimen

Info

Publication number: DE3938130A1
Application number: DE19893938130
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Grebe
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1991-05-23

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bekämpfung von schleimbildenden Mikroorganismen und Bioschleimen in flüssigkeits führenden Systemen technischer Anlagen.

Unter Bioschleimen sollen im folgenden die klebrigen Absonderun gen von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien, und die diese Absonderungen erzeugenden Mikroorganismen selbst, soweit sie Teil der klebrigen Masse sind, verstanden werden.

Die Adhäsion von Mikroorganismen an feste Oberflächen und die Entwicklung von Bioschleimen ist ein Prozeß, der sowohl in der Natur als auch in vom Menschen geschaffenen Anlagen, zum Beispiel in Pipelines, Wasserbehandlungsanlagen und Rohrleitungen für Kühl flüssigkeiten, eine beträchtliche Rolle spielt. Zu den Mikroorga nismen, die in Abhängigkeit von ihren Umweltbedingungen die Zellen umhüllende Schleimschichten produzieren, die für ihre Haf tung an Oberflächen der verschiedensten Art verantwortlich sind, gehören sowohl pathogene als auch apathogene Arten. Bei der artigen Mikroorganismen kommt es zur Bildung von Mikrokolonien und zur Ausbildung von Biofilmen, die sich oft als festanhaftende Strukturen erweisen. Ein wesentlicher Faktor für die relativ gün stigen Wachstumsbedingungen von Mikroorganismen im industriellen Bereich ist der hohe Anteil von wiederverwendeter oder in einem geschlossenen System zirkulierender Flüssigkeit.

Da sowohl aerobe als auch anaerobe Mikroorganismen zur Schleim bildung befähigt sind, kann das Problem der Bioschleime auch an Stellen auftreten, die nicht ständig unterhalb des Flüssigkeits spiegels liegen. Neben der Veränderung der Fließeigenschaften des Systems durch Viskositätsänderungen des fließenden Mediums durch gelöste oder suspendierte Schleime und der Verringerung der Rohr durchmesser oder dem Verstopfen von Membranen durch festsitzende Schleime kann es durch die Wirkung extrazellulärer Enzyme oder aggressiver Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen auch zu Schädigungen der besiedelten Oberflächen selbst kommen. Man sucht deshalb schon lange nach Mitteln, die schleimbildende Mikroorga nismen wirksam bekämpfen.

Mittel, die antimikrobielle Wirkung gegen frei bewegliche Bak terien aufweisen und die Fließeigenschaften des fließenden Medi ums in flüssigkeitsführenden Systemen nicht beeinflussen, sind prinzipiell auch zur Bekämpfung von schleimbildenden Bakterien einsetzbar. So ist die Zugabe von Chlor, Quartären Ammoniumver bindungen, Zinnverbindungen, Sulfonen, Thiocarbamaten, Guanidin derivaten und Thiocyanaten zu den Flüssigkeiten in industriellen Kühlsystemen vorgeschlagen worden (L.E. Palmer, Chem.-Anl. Verf. 1980, 78). In Biofilmen, das heißt in von Schleim überzogenen, mehr oder weniger fest an Oberflächen haftenden Kulturen, wach sende Bakterien sind allerdings in der Regel weitaus resistenter gegenüber Bioziden als sich frei bewegende Bakterien, so daß zur Bekämpfung schleimbildender Bakterien Desinfektionsmittelkonzen trationen eingesetzt werden müssen, die unter Umständen schädi gende Auswirkungen auch auf das Material, das die Mikroorganismen besiedeln, haben können. Die Abtötung von Mikroorganismen in flüs sigkeitsführenden Systemen technischer Anlagen ist meist über haupt nicht erforderlich, da einzelne frei bewegliche Bakterien, die keine Schleime bilden, normalerweise keinen wesentlichen ne gativen Einfluß auf die Fließeigenschaften haben. Wenn es ge lingt, die Schleimbildung der Mikroorganismen zu unterdrükken, kann in technischen Systemen, bei denen Kontakt mit Menschen aus geschlossen ist, die Anwesenheit selbst pathogener Keime tole riert werden.

Es stellt sich daher die Aufgabe, Bakterien in flüssigkeitsführenden Systemen technischer Anlagen, insbesondere in wasserführenden Rohrleitungen, an der Bildung von Bioschleimen und der Besiedelung von Oberflächen zu hindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Cystein oder Cysteinderivaten, insbesondere l-Cystein, N-Acetyl- l-cystein, S-Acetyl-l-cystein allein oder in Gemischen als Zu satz zum flüssigen Medium des flüssigkeitsführenden Systems ge löst. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen werden vor zugsweise in solchen Mengen zum flüssigen Medium des flüssig keitsführenden Systems zugesetzt, daß in der Flüssigkeit Konzen trationen an Wirkstoff von 500-5000 ppm, insbesondere von 750 ppm bis 1000 ppm, gewährleistet werden.

l-Cystein ist eine natürlich vorkommende Aminosäure und kann aus Proteinhydrolysaten gewonnen werden. N-Acetyl-l-cystein kann zum Beispiel nach dem in der Patentschrift US 30 91 569 angegebenen Verfahren aus l-Cystein oder seinen Salzen hergestellt werden. S-Acetyl-l-cystein kann beispielsweise nach dem Verfahren, das von G. Toennies und I. I. Kolb in I. Biol. Chem. 144 (1942), 219 beschrieben wurde, hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Cysteinderivaten schränkt das Schleimbildevermögen von in der Praxis üblicherweise vorkommenden Populationen schleimbildender Bakterien derart ein, daß die Schleimbildung in fast allen Fällen schon bei Konzentrationen von 500 ppm merklich reduziert wird, ohne die Wachstumsfähigkeit der ohne ihre Schleimproduktion in der Regel tolerierbaren Bakterien in gleichem Ausmaß zu behindern.

Beispiel Tests zur Beurteilung der Schleimhinderung

Substanz 1: l-Cystein
2: N-Acetyl-l-cystein
3: S-Acetyl-l-cystein
4: l-Methionin
5: N-Acetyl-l-methionin
6: l-Serin.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen 1 bis 3 und die Aminosäuren beziehungsweise -derivate 4 bis 6 wurden gegen reprä sentative schleimbildende Praxisisolate aus (A) einem Toiletten spülkasten, (B) einem Lackkoagulationsbad einer Automobilfirma und (C) einem Polyurethanblock eines mit Leitungswasser durch strömten Leitungssystems getestet. In Erlenmeyerkolben wurden jeweils 40 ml eines zuvor sterilisierten Nährmediums, bestehend aus 10 g Malzextrakt, 4 g Hefeextrakt, 4 g Glukose, 0,1 g CaCO₃, 15 g Agar und 750 ml destilliertem Wasser, mit einem der Isolate beimpft. Jeweils ein Mittel wurde in definierter Konzentration zugegeben. Nach guter Vermischung wurden pro Kolben 3mal 10 ml entnommen und ausplattiert. Die Proben wurden 24 Stunden bei 30°C und weitere 6 Tage bei Raumtemperatur bebrütet. Danach er folgte die visuelle Auswertung nach prozentualem Bewuchs der Agar platten. Die in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen Wachs tumswerte sind Mittelwerte aus jeweils drei Tests; die Auswertung wurde nach Wachstum (W) und der Kombination von Wachstum und Schleimbildung (W + S) differenziert.

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt deutlich, daß die erfindungsgemäße Verwendung von l-Cystein oder der acetylierten Cysteinderivate im Gegensatz zu anderen Aminosäurederivaten bei Konzentrationen von 1000 ppm die Schleimbildung (von einer Ausnahme abgesehen) vollständig verhin dert. Bei geringeren Konzentrationen wird das Schleimbildevermö gen merklich eingeschränkt, ohne daß das Wachstum der Bakterien kulturen in gleichem Maße beeinträchtigt würde.

Claims

1. Verwendung von Cystein und/oder Cysteinderivaten zur Be kämpfung von Bioschleim in flüssigkeitsführenden Systemen technischer Anlagen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Substanzen aus der Gruppe l-Cystein, N-Acetyl-l- cystein und S-Acetyl-l-cystein ausgewählt werden.

3. Verwendung von Cystein und/oder Cysteinderivaten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in den flüssigkeitsführenden Systemen im wesentlichen aus Wasser be steht.

4. Verwendung von Cystein und/oder Cysteinderivaten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Konzentrationen von 500 ppm bis 5000 ppm, insbesondere von 750 ppm bis 1000 ppm,in der Flüssigkeit vorhanden sind.