DE69914467T2

DE69914467T2 - Behandlung mit persäuren zur bekämpfung von pathogenen organismen auf wachsenden pflanzen

Info

Publication number: DE69914467T2
Application number: DE69914467T
Authority: DE
Inventors: D. Robert HEI; J. Leanne ADKINS; D. Keith LOKKESMOE; M. Heidi HANSON; R. Bruce CORDS
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: US6238685B1; PT1067837E; JP2002510602A; DE69925516T2; EP1287740B1; CA2326639A1; JP4763128B2; BR9909439B1; BR9909439A; AU3101599A; ATE258377T1; DE69914467D1; ES2215377T3; DE69925516D1; EP1067837B1; AU747685C; AR018838A1; EP1287740A1; WO1999051095A1; CA2326639C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Feld, Hydrokultur oder in Gewächshaus wachsenden Pflanzengewebe, Samen, Früchten, Wachstumsstoffen oder Gefäßen unter Verwendung von Persäureverbindung, insbesondere gemischten Persäuresystemen. Die Persäure kann die natürliche Belastung mit Pflanzenschädlingen oder menschlichen pathogenen Mikroorganismen verringern, was zu weniger Abfall durch Verschimmelung, Verderben und Zerstörung durch pathogene Gifte führt.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Produktion von Früchten und Gemüsen können Pflanzen auf Feldern, in Gewächshäusern oder Hydrokulturen gezogen werden. Jede Örtlichkeit hat ihre eigenen Wachstumsstoffe, Umwelt und Wachstumsbedingungen. Das landwirtschaftliche Personal arbeitet an der Maximierung der Produktion durch Maximierung der Wachstumsbedingungen, während die Angriffe auf Saatgut, Setzlinge, Pflanzen und Früchte durch lebende Schädlinge minimiert werden. Solche Schädlinge schließen Insekten, Nagetiere, Bakterien, Pilze usw. ein.
Die hauptsächliche Aufmerksamkeit wurde auf antimikrobische Verbindungen gelegt, die Bakterien und Pilze auf Saatgut, Setzlingen, wachsenden Pflanzen und Früchten im Produktionszyklus der wachsenden Pflanzen angreifen. Die Verwen dung von Fungiziden in der Landwirtschaft ist aufgrund der großen Verluste, hervorgerufen durch eine große Vielzahl von pflanzenpathogenen Mikroorganismen, notwendig. Um ökonomisch zu sein, müssen die Kosten zur Kontrolle von Pflanzenerkrankungen durch die Anwendung von Bakterioziden und Fungiziden gegen die potentiellen Gewinne aufgerechnet werden. Große Mengen von Fungiziden sind in der Agrarindustrie von Äpfeln, Pfirsichen, Bananen, Cerealien, Kakao, Kaffee, Baumwolle, Kartoffeln, Tabak, Weintrauben, Sprossen, und anderen bekannten Früchten und Gemüsen einschließlich Sellerie, Porree, Zwiebeln, Salat, Spinat, Rosenkohl, Kartoffeln, Trüffeln, Knoblauch, Schalotten, Pfeffer, Bohnen, Tomaten, Mandeln, Birnen, Äpfeln, Erdnüssen und anderen notwendig. Fungizide werden typischerweise als wäßrige Suspension mit Flüssigsprühern oder in Form von Dunst, Granulat oder Räuchermitteln angewendet. Frühere Fungizide schlossen Schwefel und Polysulfide, Schwermetalle und anderes ein. Solche herben Fungizide wurden durch neuere, aber immer noch toxische Materialien wie z. B. Chinone, Organoschwefelverbindungen, Imidazoline und Guanidine, Trichlormethylthiocarboximide, chlorierte und nitrierte Benzole, Oxithine, Benzimidazole, Pyrimidine und andere ersetzt. Dieses breite Spektrum an Schutzsubstanzen greift Enzyme und Membransysteme der Zielmikroorganismen an. Typische Wechselwirkungsformen schließen die Unterdrückung der Pilz oder bakteriellen Energieproduktion, Wechselwirkung mit der Biosynthese oder Zerstörung der Zellmembranstrukturen ein. Die zuvor genannten Fungizide haben einigen Erfolg gehabt; dennoch werden sie als toxisches Material angesehen und eine wesentliche Menge der Pflanzenproduktion ist aufgrund ihres schädlichen Einflusses Abfall. Dementsprechend besteht ein wesentliches Bedürfnis in der Fortführung der Entwicklung von antimikrobischen Materialien die wachsende Pflanzen einschließlich Samen, Stecklinge, Setzlinge, wachsende Pflanzen, Pflanzenteile, Früchte oder anderen Agrarprodukte schützen können.
Peroxysäuren
Des weiteren können mensch- und pflanzenpathogene Bakterien und Pilze zu Kontaminationsprobleme in wachsenden Pflanzen führen. Es wurde herausgefunden, daß coli-artige, Salmonellen und andere Bakterien in gewöhnlichen Agrarkultur- oder Gewächshausumgebung wachsende Pflanzen kontaminieren und eine Bedrohung für, die menschliche Gesundheit durch Verzehr von frischen Gemüse, Früchten und Produkten sein können. Ein wesentlicher Bedarf besteht an Behandlungsmöglichkeiten, die die bakterielle Kontamination verringern.
Peroxysäuren sind starke Oxidationsmittel und haben eine einfache Grundstruktur gemäß der Formel (1), worin R im wesentlichen jede Kohlenwasserstoffgruppe sein kann:
Antimikrobische Behandlungen
Peroxy-Gruppen aufweisende Verbindungen sind für de Herstellung von mikrobischen Reagenzien bekannt. Eine dieser Verbindung wird im US-Patent Nr. 4,051,059 von Bowing et al. offenbart und beinhaltet Peressigsäure, Essigsäure oder Mischungen von Peressigsäure und Essigsäure, Wasserstoffperoxid, anionische Tenside wie Sulfonate und Sulfate, und Wasser.
EP-A-0 242 990 betrifft ein Verfahren zur Behandlung von wachsenden Pflanzen mit Peressigsäure oder Perpropionsäure, welche besonders wirkungsvoll zur Kontrolle des Wachstums von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen sein soll.
GB 2 187 958 A und EU 0 242 990 A2 beschreiben die Verwendung von entweder Peressigsäure oder Perpropionsäure zur Kontrolle von Pflanzenpathogenen auf Blumen und Fruchtgewebe. Sie sind auf eßbare Feldpflanzen und Getreidekulturpflanzen gerichtet.
WO 94/06294 beschreibt die Verwendung einer einzelnen Persäure Verbindung in Kombination mit Mischungen von aliphatischen Säuren zur Gemüsedesinfektion.
US 5,168,655 betrifft die Hydrokulturbehandlung mit Persäuren. Diese Druckschrift beschreibt Persäurebehandlungen für auf Hydrokulturen wachsende Substrate (z. B. Steinwolle) vor dem Wachstum; insbesondere wird das wachsende Substrat nach einem Getreideproduktionszyklus und vor einem darauffolgenden Getreideproduktionszyklus behandelt. Im Unterschied dazu beschreibt die vorliegende Erfindung die Behandlung von Hydrokulturen während eines Wachstumszyklus.
US-Patent 5,200,189 von Oakes et al. beschreibt die Verwendung von gemischten Persäure-Verbindungen zur verbesserten mikrobischen Bekämpfung beim Desinfizieren von harten Oberflächen. Bestimmte gemischte Persäuren wurden jetzt als brauchbar zur verbesserten mikrobischen Abtötung auf empfindlichem wachsenden Pflanzengewebe oder den Erntefrüchten entdeckt. WO 93/01716 beschreibt ein Konzentrat, welches C₁-C₄ Peroxycarbonsäuren und eine aliphatische C₂-C₁₈ Peroxysäure enthält, die zur Sterilisierung von Lebensmittelprozeßlinien wie Molkereien oder Brauereien geeignet ist.
US-Patent Nr. 2,512,640 von Greenspan et al. offenbart die Verwendung einer einzelnen Persäurezusammensetzung zur verbesserten Mikrobenreduktion auf Produkten, verringerte Produktbraunverfärbung und zur Verhinderung von Verderben. Greenspan offenbart keine Synergien durch gemischte Persäuren und wendet die Persäure nur auf geernteten Früchten an.
GB 2 257 630 A beschreibt die Verwendung einer einzelnen Persäure, welche durch einen Aktivator (Fe, Cu, Br, I) zur Kontrolle von Mikrobenmengen auf harten Oberflächen, Ablaufwasser, und wachsenden Pflanzengewebe aktiviert wurde. Wiederum ist dies eine einzelne Persäurezusammensetzung, welche nicht die Synergien zwischen gemischten Persäuren lehrt.
DK 93005838 beschreibt die Verwendung von Peressigsäure, gefolgt von einer biologischen Bekämpfung zur Kontrolle von Pathogenen in Kreislaufwässerungssystemen für Pflanzensamen. Diese Referenz beschreibt keine direkte Behandlung der Samen.
JP 07031210 lehrt die Verwendung von 5 bis 200 ppm Peressigsäure und/oder Perpropionsäure zur Behandlung von Setzlingskulturmedien vor dem Pflanzen; insbesondere zur Kontrolle von Schleim, Algen oder Pilzen auf dem Kultivierungsmedium. Die Lehre ist auf die Verwendung von C₂ und C₃ Säuren beschränkt und hat keinen Bezug zu wachsenden Pflanzengewebe.
JP 07258005 A lehrt die Verwendung von großen Mengen (1000 ppm) Peressigsäure zur Kontrolle von Bakterien auf Reis. Diese Anmeldung ist nur auf die Erkrankungskontrolle und nicht auf das hydrokulturelle Wachstum des Korns gerichtet.
DE 30 03 875 A beschreibt die Verwendung von C₁-C₄ Persäuren und Wasserstoffperoxiden zur Kontrolle von phytopathogenen Erregern auf dem Erdreich. Diese Referenz offenbart keine direkte Anwendung bei Pflanzen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es wurde herausgefunden, daß eine gemischte Persäurebehandlungszusammensetzung zum Schutz von wachsendem Pflanzengewebe vor nicht wünschenswerten Einflüssen durch mikrobische Angriffe eingesetzt werden kann. Die gemischten Persäurematerialien, die in dieser Erfindung zur Anwendung kommen, können bei wachsenden Pflanzengewebe angewendet werden und können nachhaltige antimikrobische Wirkung auch nachdem die Pflanze ihren Wachstumszyklus beendet hat, die Früchte oder Gemüse geerntet und zum Markt geschickt worden sind, zeigen. Es wurde herausgefunden, daß die Materialien in dieser Erfindung hervorragende antimikrobische Verbindungen sind, die geringe toxische Einflüsse auf Landarbeiter und den letztendlichen Verbraucher zeigen.
Wir haben herausgefunden, daß Peroxysäurematerialien eine effektive Behandlung von lebenden oder wachsenden Pflanzengewebe einschließlich Samen, Wurzeln, Stränge, Setzlinge, Abschnitte, Wurzelstöcke, wachsende Pflanzen, Produkten, Früchten und Gemüsen, usw. sein können. Unter bestimmten Umständen kann ein einzelnes Peroxysäurematerial effektiv sein, jedoch unter anderen Umständen besitzen gemischte Peroxysäuren wesentlich verbesserte und überraschende Eigenschaften.
Die Erfindung schließt antimikrobische Peroxykonzentrate und verdünnte Endverbraucherzusammensetzung, aufweisend eine effektive Mikroorganismen abtötenden Menge einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure wie Peressigsäure, eine effektive Mikroorganismen abtötende Menge einer C₈-C₁₂ Peroxysäure oder Mischungen dieser, ein. Die konzentrierten Zusammensetzungen können mit einer großen Menge Wasser verdünnt werden um eine Mikroorganismen abtötende Arbeitslösung mit einem pH-Wert im Bereich von ungefähr 2 bis 8, mit einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäurekonzentration von mindestens ungefähr 4 ppm, bevorzugt ungefähr 10 bis 75 ppm, und einer C₈-C₁₂ Peroxysäurekonzentration von mindestens ungefähr 1 ppm, bevorzugt ungefähr 1 bis 25 ppm, zu bilden. Andere Verbindungen, wie z. B. hydrotrope Kupplungsreagenzien zur Lösungsvermittlung der Peroxyfettsäuren in der konzentrierten Form und wenn die Konzentratverbindung mit Wasser verdünnt wird, können zugesetzt werden.
Die Erfindung betrifft eine Methode zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen in wachsenden Pflanzen durch Behandlung der wachsenden Pflanzen mit einer verdünnten wässrigen Lösung, aufweisend eine hinreichende Menge einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen in wachsenden Pflanzen durch die Verdünnung eines Konzentrats in einer wässrigen Flüssigkeit, wobei das Konzentrat aufweist: ungefähr 1–20 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure; ungefähr 0,1 bis 20 Gew.-% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure um eine Lösung zu bilden; und in Kontakt bringen der wachsenden Pflanzen mit dieser Lösung.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen in wachsenden Pflanzen durch Verdünnen eins Konzentrats in einer wässrigen Flüssigkeit, wobei das Konzentrat aufweist: ungefähr 1 bis 20 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure; ungefähr 0,1 bis 20 Gew.% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure; ungefähr 5 bis 40 Gew.-% einer C₂-C₄ Carbonsäure; ungefähr 1 bis 20 Gew.-% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Carbonsäure; und ungefähr 1 bis 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid zur Bildung einer Lösung; und das in Kontakt bringen der wachsenden Pflanzen mit dieser Lösung.
Im Unterschied zu dem Stand der Technik haben wir herausgefunden, daß bei einem niedrigen pH-Wert (z. B. bevorzugt niedriger als 7) C₅₊ Peroxysäuren wie Peroxyfettsäuren sehr geeignete Biozide bei niedrigen Spiegel sind, wenn diese in Kombination mit C₂-C₄ Peroxycarbonsäuren wie Peroxyessigsäure eingesetzt werden, wobei ein synergetischer Effekt beobachtet wurde, welcher eine wesentlich bessere Biozidität hervorruft, als sie bei der getrennten Verwendung dieser Verbindung beobachtet wird. Dies bedeutet, daß wesentlich geringere Konzentrationen an Bioziden eingesetzt werden können um einen gleichen bioziden Effekt zu erreichen.
Wie in dieser Anmeldung verwendet, bedeutet der begriff eine C₈-C₁₂ Peroxysäure (oder Persäure) das Oxidationsprodukt einer C₈-C₁₂ Säure, wie eine Fettsäure, oder eine Mischung von Säuren, zur Bildung einer Peroxysäure mit ungefähr 8 bis 12 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Die C₈-C₁₂ Peroxysäuren sind aliphatisch (gradlinig oder verzweigt).
Peroxycarbonsäuren meinen das Oxidationsprodukt einer C₂-C₄ Carbonsäure oder eine Mischung dieser. Dies schließt sowohl gradlinige als auch verzweigte C₂-C₄ Carbonsäuren ein.
Die beanspruchte Erfindung schließt eine Methode zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen in wachsenden Pflanzen ein. Diese Behandlung verwendet eine Kombination von zwei unterschiedlichen Peroxysäuren. Diese Mischung weist mindestens 4 Teile pro Million (ppm) einer kleinen C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und mindestens 1 ppm einer großen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure auf. Die bevorzugte Mischung weist mindestens 4 ppm einer kleineren C₂-C₄ Peroxysäure und mindestens 1 ppm einer großen aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxysäure auf.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung weist eine Mischung von Peroxyessigsäure (dargestellt in Formel 2) und Peroctansäure (dargestellt in Formel 3)) auf.
Die Verbindung kann auch ein Hydrotrop zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit von unterschiedlichen, wenig löslichen organischen Verbindungen aufweisen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ein Hydrotrop, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Octansulfonat, einem Xylensulfonat, einem Napththalensulfonat, Ethylhexylsulfat, Laurylsulfat, einem Aminoxid, oder einer Mischung dieser, auf.
Die Verbindung kann auch ein Chelatisierungsreagenz zur Entfernung von Ionen aus der Lösung aufweisen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung nutzt 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure.
Des weiteren stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogen in wachsenden Pflanzen zur Verfügung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Pflanze mit einer Lösung in Kontakt gebracht, die durch Verdünnung eines Konzentrats in einer wässrigen Flüssigkeit, wobei das Konzentrat zwei Peroxysäuren aufweist, hergestellt wird. Diese Mischung schließt ein, eine C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und eine größere C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure. Die bevorzugte Mischung schließt ein, ungefähr 1 bis 20 Gew.-% (Gew.-%) einer kleinerer C₂-C₄ Peroxysäure und ungefähr 0,1 bis 20 Gew.-% einer größeren C₈-C₁₂ Peroxysäure. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung schließt ein, eine Mischung von Peroxyessigsäure und Peroxyoctansäure. Die Verbindung kann des weiteren ungefähr 1–15 Gew.-% eines Hydrotrops und ungefähr 5 Gew.-% eines Chelatisierungsreagenzes aufweisen.
Letztendlich stellt die Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenpathogenen in wachsenden Pflanzen zur Verfügung. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Pflanze mit einer Lösung, hergestellt durch Verdünnung eines Konzentrats in einer wässrigen Flüssigkeit, wobei das Konzentrat zwei Peroxysäuren aufweist, in Kontakt gebracht. Diese Mischung weist auf, eine kleinere C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und eine größere C₈-C₁₂ aliphatische Peroxycarbonsäure. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Verbindung weist auf, eine Mischung von Peroxyessigsäure und Peroctansäure. Die Verbindung kann des weiteren ein Hydrotrop und ein Chelatisierungsreagenz aufweisen. Des weiteren kann die Lösung ungefähr 1–30 Gew.-% Wasserstoffperoxid (H₂O₂) aufweisen. Die bevorzugte Verbindung weist eine Mischung aus Essigsäure (Formel (4)) und Octansäure (Formel (5)) auf.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Persäuren
Wir haben überraschenderweise herausgefunden, daß Peroxysäureverbindungen gemäß der Erfindung direkt mit lebendem Pflanzengewebe in Form eines Saatkorns, eines Abschnittes, eines Wurzelstocks, eines Pfropfen, einer unreifen Knolle oder erwachsenen Pflanze in Kontakt gebracht werden können und die Mikrobenpopulation reduzieren, ohne wesentliche Beeinflussung der Gesundheit des lebenden Gewebes.
Die Erfindung basiert auch auf der überraschenden Entdeckung, daß wenn eine C₈-C₂₂ Peroxysäure mit einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure kombiniert wird, ein Synergieeffekt eintritt und eine wesentlich erhöhte antimikrobische Aktivität in Vergleich zu der C₈-C₁₂ Peroxysäure oder der C₂-C₄ Peroxycarbonsäure alleine beobachtet wird. Die vorliegende Mischung einer C₈-C₁₂ Peroxysäure und einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure kann effektiv Mikroorganismen in einem Konzentrationsbereich unter 100 ppm, und so niedrig wie 20 ppm der Peroxymischung, abtöten (z. B. eine 5 log₁₀ Verringerung in 30 Sekunden).
Eine Vielzahl der C₈-C₁₂ Peroxysäuren wie Peroxyfettsäuren, Monoperoxy- oder Diperoxydicarbonsäuren und aromatische Peroxysäuren können in der Verbindung der Erfindung eingesetzt werden. Die C₈-C₁₂ Peroxysäuren die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, können strukturell dargestellt werden als: R₁-CO₃H, wobei R₁ eine Kohlenwasserstoffkomponente mit ungefähr 7 bis 11 Kohlenstoffatomen ist. R₁ kann Substituenten in seiner Kette aufweisen, wie z. B. -OH, CO₂H, oder Heteroatome (z. B., -O- wie in Alkylethercarbonsäuren), wenn hierdurch die antimikrobische Eigenschaft der gesamten Verbindung nicht signifikant verändert wird. Es sollte festgestellt werden, daß die „R₁"- Substituenten oder Heteroatome die Gesamtacidität (insbesondere pKa) der hier beschriebenen Carbonsäuren verändern können. Solche Modifikation liegen im Bereich der vorliegenden Erfindung solange die vorteilhaften antimikrobischen Eigenschaften erhalten bleiben. Des weiteren kann R₁ linear, verzweigt, zyklisch oder aromatisch sein. Bevorzugte Kohlenwasserstoffkomponenten (insbesondere bevorzugte R₁) weisen lineare, gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffkomponenten mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen (oder 8 bis 12 Kohlenstoffatomen pro Molekül) auf.
Spezifische Beispiele für geeignete C₈-C₁₂ Fettsäuren die mit Wasserstoffperoxid zur Bildung von Peroxyfettsäuren zur Reaktion gebracht werden können schließen gesättigte Fettsäuren wie Caprylsäure (Octansäure)(C₈), Pelargonsäure (Nonansäure)(C₉), Caprinsäure (Dekansäure) (C₁₀), Undekansäure (C₁₁), Laurylsäure (Dodekansäure) (C₁₂) ein. Diese Säuren können sowohl aus natürlichen als auch aus synthetischen Quellen gewonnen werden. Natürliche Quellen schließen tierische und pflanzliche Fette oder Öle ein, welche vollständig hydriert sein sollten. Synthetische Säure können durch Oxidation von Paraffinwachs gewonnen werden. Einzelne bevorzugte Peroxyfettsäuren zur Verwendung in Verbindungen gemäß der Erfindung sind lineare aliphatische Monoperoxyfettsäuren wie Peroxyoctansäure, Peroxydekansäure oder Mischungen dieser.
Andere geeignete Peroxysäuren können durch Oxidation von Dicarbonsäuren und aromatischen Säuren gewonnen werden. Geeignete Dicarbonsäuren schließen Sebacinsäure (C₁₀) ein. Ein Beispiel für eine geeignete aromatische Säure ist Benzoesäure. Diese Säuren können mit Wasserstoffperoxid zur Bildung von zur Verwendung in Verbindung der Erfindung geeigneten Persäuren zur Reaktion gebracht werden. Bevorzugte Persäuren in dieser Gruppe schließen Monoperoxy- oder Diperoxyadipinsäure, Monoperoxy- oder Diperoxysebacinsäure und Peroxybenzoesäure ein.
Die oben genannten Peroxysäuren zeigen antibakterielle Aktivität gegen eine große Zahl von Mikroorganismen wie Grammpositive (z. B. Staphylococcus aureus) und Gramm-negative (z. B. Escherichia coli, Salmonella, etc.) Mikroorganismen, Hefen, Schimmel, bakterielle Sporen usw.. Wenn die oben genannten C₅-C₁₂ Peroxysäuren mit einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure kombiniert werden, zeigt sich eine stark verbesserte Aktivität im Vergleich zu den C₂-C₄ Peroxycarbonsäuren alleine oder der C₈-C₁₂ Peroxysäure alleine. Die C₂-C₄ Peroxycarbonsäureverbindung kann aus einer C₂-C₄ Carbonsäure oder Dicarbonsäure durch Reaktion der Säure oder des korrespondierenden Anhydrids oder des Säurechlorids mit -Wasserstoffperoxid gewonnen werden. Beispiele für geeignete C₂-C₄ Carbonsäuren schließen Essigsäure, Propionsäure, Glykolsäure, und Succinsäure oder deren korrespondierenden Anhydride oder Säurechloride ein. Bevorzugte C₂-C₄ Peroxycarbonsäuren zur Verwendung in Verbindung der Erfindung schließen Peroxyessigsäure, Peroxypropionsäure, Peroxyglykolsäure, Peroxysuccinsäure oder Mischungen dieser ein.
Das antimikrobische Konzentrat der vorliegenden Erfindung kann ungefähr 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt ungefähr 0,1 bis 5 Gew.-%, und am bevorzugsten ungefähr 0,1 bis 2 Gew.-% einer C₈-C₁₂ Peroxysäure, und ungefähr 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt ungefähr 1 bis 15 Gew.-% und am bevorzugsten 4–15 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure aufweisen. Die Konzentratverbindung hat bevorzugt ein Gewichtsverhältnis der C₂-C₄ Peroxycarbonsäure zur C₈-C₁₂ Peroxysäure von ungefähr 15 : 1 bis 1 : 1. Das Konzentrat weist hinreichend Säure auf, so daß die endgültige Gebrauchslösung einen pH-Wert von ungefähr 2–8, bevorzugt ungefähr 3 bis 7, aufweist. Weitere Acidität kann auch von einem inerten Säuerungsmittel stammen, welches optional zugegeben werden kann (z. B. Schwefelsäure oder Phosphorsäure).
Die peraciden Komponenten die in der Verbindung der Erfindung zum Einsatz gelangen können in einfacher Weise durch Mischen von Wasserstoffperoxid (H₂O₂)-Lösung oder durch die Anwendung von pulverförmigen Peroxiderzeugern wie Percarbonaten oder Perboraten mit der gewünschten Menge an Säure hergestellt werden. Bei den höher molekulargewichtigen Fettsäuren kann ein hydrotropes Kupplungsreagenz notwendig sein, um der Löslichkeit der Fettsäure nachzuhelfen. Die H₂O₂ Lösung kann auch zu bereits vorher hergestellten Persäuren wie die der Essigsäure oder unterschiedlichen Perfettsäuren zugegeben werden, um die Persäureverbindung der Erfindung herzustellen. Das Konzentrat kann ungefähr 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt ungefähr 2 bis 25 Gew.-% Wasserstoffperoxid aufweisen.
Die konzentrierte Verbindung kann des weiteren aufweisen, eine freie C₈-C₁₂ Carbonsäure, eine freie C₂-C₄ Carbonsäure oder Mischungen dieser. Die freien Säuren korrespondieren bevorzugt mit dem Ausgangsmaterial, welches zur Herstellung der Peroxysäurekomponenten eingesetzt wurde. Die freie C₈-C₁₂ Carbonsäure ist bevorzugt linear und gesättigt, hat 8 bis 12 Kohlenstoffatome pro Molekül und kann auch eine Mischung von Säuren aufweisen. Die freie C₈-C₁₂ Carbonsäure und die frei C₂-C₄ Carbonsäure können als Ergebnis einer Gleichgewichtsreaktion mit Wasserstoffperoxid zur Bildung von Persäuren vorliegen.
Andere Verbindungen
Unterschiedliche optionale Materialien können zu der Verbindung der Erfindung zugegeben werden um die Löslichkeit der Fettsäuren zu unterstützen, die Bildung von Schaum zu verhindern oder zu verstärken, die Wasserhärte zu kontrollieren, die Verbindung zu stabilisieren, oder die antimikrobische Aktivität der Verbindung weiter zu erhöhen.
Die Verbindung der Erfindung kann oberflächenaktive hydrotrope Kupplungsreagenzien oder Lösungsvermittler aufweisen, die ein Mischen von kurz kettigen Perfettsäuren in wässrigen Flüssigkeiten ermöglichen. Funktional gesprochen sind die geeigneten Kupplungsreagenzien die eingesetzt werden können nicht toxisch und erhalten die Fettsäuren und Perfettsäuren in wässrigen Lösungen über den Temperaturbereich und die Konzentration die das Konzentrat oder jede gebrauchsfähige Lösung besitzt in Lösung.
Für jeden hydrotropen Kuppler der eingesetzt werden soll, muß sichergestellt sein, daß dieser nicht mit den anderen Komponenten der Verbindung reagiert oder die antimikrobische Eigenschaft der Verbindung negativ beeinflußt. Repräsentative Klassen für hydrotrope Kupplungsreagenzien oder Lösungsvermittler die eingesetzt werden können schließen anionische Tenside wie Alkylsulfate oder Alkansulfonate, lineare Alkylbenzol- oder Naphthalinsulfonate, sekundäre Alkansulfonate, Alkylethersulfate oder Sulfonate, Alkylphosphate oder -phosphonate, Dialkylsulfosuccinsäureester, Zuckerester (z. B. Sorbitolester), Aminoxide (Mono-, Di-, oder Trialkyl) und C₈-C₁₀ Alkylglucoside. Bevorzugte Kupplungsreagenzien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen n-Octansulfonat, erhältlich als NAS 8D von Ecolab, n-Octyldimethylaminoxid, und die bekanntermaßen erhältlichen aromatischen Sulfonate wie Alkylbenzolsulfonate (z. B. Xylensulfonate) oder Naphthalensulfonate ein.
Einige der oben genannten hydrotropen Kupplungsreagenzien zeigen unabhängig antimikrobische Aktivität bei niedrigen pH. Dies erhöht die Effektivität der vorliegenden Erfindung, ist jedoch nicht das erste Auswahlkriterium für ein vorgeschlagenes Kupplungsreagenz. Da es die Anwesenheit der Perfettsäuren in ihrer protonierten neutralen Stufe ist, die die mikrobenabtötende Aktivität hervorruft, sollte das Kupplungsreagenz nicht aufgrund seiner unabhängigen antimikrobischen Aktivität sondern aufgrund seiner effektiven Wechselwirkung zwischen den im wesentlichen unlöslichen Perfettsäuren die hier beschrieben sind und den Mikroorganismen die durch die vorliegende Verbindung kontrolliert werden sollen ausgewählt werden.
Hydrotrope Kupplungsreagenzien können ungefähr 1 bis 15 Gew.-% und am bevorzugsten ungefähr 2 bis 15 Gew.-% der konzentrierten Verbindung sein.
Verbindungen wie Mono-, Di- und Trialkylphosphorsäureester können der Verbindung zur Unterdrückung von Schaum zugegeben werden. Solche Phosphorsäureester werden generell aus aliphatischen linearen Alkoholen gewonnen, mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen im aliphatischen Teil des Alkylphosphorsäureesters. Alkylphosphorsäureester zeigen selbst leichte antimikrobische Aktivität unter den Bedingungen der vorliegenden Erfindung. Diese antimikrobische Aktivität scheint die insgesamte antimikrobische Aktivität der vorliegenden Verbindung zu erhöhen, auch wenn die Phosphorsäureester aus anderen Gründen zugegeben wurden.
Des weiteren scheint die Zugabe von nicht ionischen Tensiden die Schaumbildung zu reduzieren. Diese Materialien scheinen die Eigenschaften der anderen Komponenten der Verbindung zu erhöhen, wobei insbesondere als nicht ionisches Tensid zur Verwendung als Entschäumer Nonylphenyl mit einem Mittel von 12 Mol eingelagerten Ethylenoxid und an den Endstellen versehen mit hydrophoben Bereichen die ein Mittel von 30 Mol Proplyenoxid aufweisen, geeignet ist.
Chelatisierungsreagenzien können der Verbindung der Erfindung zugesetzt werden um die biologische Aktivität, die Reinigungseigenschaften und die Stabilität der Peroxysäuren zu erhöhen. Zum Beispiel 1-Hydroxyethliden-1, 1-Diphosphonsäure, kommerziell zu erhalten von der Monsanto Company unter der Marke „DEQUEST", erwies sich als effektiv. Chelatisierungsreagenzien können der vorliegenden Verbindung zugegeben werden, um Härteionen wie Calcium und Magnesium zu kontrollieren oder sequestrieren. In diesem Zusammenhang können sowohl die reinigenden Eigenschaften als auch die desinfizierenden Eigenschaften erhöht werden.
Andere Materialien die hinreichend stabil bei dem durch die vorliegende Verbindung hervorgerufenen niedrigen pH sind können der Verbindung zugegeben werden um gewünschte Qualitäten in Abhängigkeit der gewünschten letztendlichen Verwendung zu erzeugen. Zum Beispiel kann Phosphorsäure (H₃PO₄) der Verbindung der Erfindung zugegeben werden. Zusätzliche Verbindungen können dem Konzentrat (und damit letztendlich auch der gebrauchsfertigen Lösung) zugegeben werden, um deren Farbe oder Geruch zu verändern, die Viskosität einzustellen, die thermische Stabilität (d. h. Gefrier-Tau-Punkt) zu erhöhen oder andere Qualitäten bereitzustellen, die es vermarktbarer machen.
Die Verbindung der Erfindung kann durch Kombinierung durch einfaches Mischen einer hinreichenden Menge einer C₈-C₁₂ Peroxysäure wie eine Peroxyfettsäure mit ein wenig einer Quelle für C₂-C₄ Peroxycarbonsäuren wie Peroxyessigsäure hergestellt werden. Diese Verbindung würde mit zuvor hergestellten Perfettsäuren und zuvor hergestellter Peroxyessigsäure hergestellt werden. Eine bevorzugte Verbindung der Erfindung kann durch Mischen einer C₂-C₄ Carbonsäure, einer C₈-C₁₂ Carbonsäure, einem Kupplungsreagenz und einem Stabilisieren und dem zur Reaktion bringen dieser Mischung mit Wasserstoffperoxid hergestellt werden.
Eine stabile Gleichgewichtsmischung mit einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und einer C₈-C₁₂ Peroxysäure wurde dadurch hergestellt, daß die Mischung für 1 bis 7 Tage bei 15° bis 25° Celsius stand. Wie bei jeder wäßrigen Reaktion von Wasserstoffperoxid mit freien Carbonsäuren ergibt dies die wirkliche Gleichgewichtsmischung. In diesem Fall wird die Gleichgewichtsmischung Wasserstoffperoxid, eine C₂-C₄ Peroxycarbonsäure, eine C₈-C₁₂ Carbonsäure, eine C₂-C₄ Peroxycarbonsäure, eine C₈-C₁₂ Peroxysäure, Wasser und unterschiedliche Kupplungsreagenzien und Stabilisieren enthalten.
Bei der oben genannten Lösung kann die Verbindung der Erfindung durch bloßes Mischen von fertig beziehbaren Ausgangsmaterialien wie z. B. Essigsäure, Wasserstoffperoxid und Fettsäureformuliert werden. Erlaubt man der Lösung Zeit zur Einstellung des Gleichgewichts, wird beobachtet, daß das Produkt beide aktiven Biozide aufweist. Durch Variation des Verhältnisses der C₂-C₄ Carbonsäure zur C₄-C₁₂ Carbonsäure kann einfach das Verhältnis der C₂-C₄ Peroxycarbonsäure zur C₈-C₁₂ Peroxysäure variiert werden.
Behandlungsmethoden
Die vorliegende Erfindung sieht eine konzentrierte Verbindung vor, welche zu einer gebrauchsfähigen Lösung verdünnt wird bevor diese als Mikroorganismen abtötende Verbindung eingesetzt wird. Hauptsächlich aus ökonomischen Gründen würde normalerweise das Konzentrat vermarktet und der Endverbraucher würde das Konzentrat mit Wasser zur gebrauchsfertigen Lösung verdünnen. Eine bevorzugte antimikrobische Konzentratverbindung weist ungefähr 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt ungefähr 0,1 bis 5 Gew.-% einer C₈-C₁₂ Peroxyfettsäure, ungefähr 1 bis 20 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure, ungefähr 1 bis 15 Gew.-% eines hydrotropen Kupplungsreagenz, und ungefähr 1 bis 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid auf. Andere Säuerungsmittel wie Phosphorsäure können optional in der Verbindung eingesetzt werden.
Der Gehalt an aktiven Komponenten in der konzentrierten Verbindung ist abhängig von dem vorgesehenen Verdünnungsfaktor und der gewünschten Acidität der gebrauchsfertigen Lösung. Die C₈-C₁₂ Peroxysäure wird generell durch die Reaktion einer C₈-C₁₂ Carbonsäure mit Wasserstoffperoxid in der Gegenwart einer C₂-C₄ Carbonsäure erhalten. Da resultierende Konzentrat wird mit Wasser verdünnt um eine gebrauchsfähige Lösung zu erhalten. Allgemein kann eine Verdünnung von einer Flüssigunze zu 4 Gallonen (d. h. eine Verdünnung von 1 bis 500 bezüglich des Volumens) mit Wasser bei einem Konzentrat mit 2% bis 20% Gesamtpersäure erhalten werden.
Die Verbindung der Erfindung kann auf wachsendem Pflanzengewebe mit unterschiedlichen Techniken appliziert werden. Die wäßrige Lösung kann gesprüht, gestrichen, beschmiert, benebelt oder auf die Pflanzen, das Hydrokultursubstrat der Pflanzen, oder den Mutterboden aufgespült oder eingespült werden. Das Material kann im Bedarfsfall periodisch reappliziert werden.
Beispiele
Alle Beispiele die ausschließlich POAA betreffen sind kein Teil der beanspruchten Erfindung.
Ausgangstest
Die hier vorgestellten Beispiele beschreiben die Behandlung eines Schneeschimmelpilzes der von einer Bergesche (Sorbus Americana) isoliert wurde. Die Tests bestehen aus einem unbehandelten Kontrollversuch versus einen mit Peroxyessigsäure (POAA) (C₂) und einer Peroxyessig/Peroxyoctansäure (POAA/POOA) C₂/C₈) Verbindung behandelten Pilz. Diese Tests zeigen, daß die Letztere sehr effektiv bei der Abtötung des Pilzes ist.
Dementsprechend wurden ungefähr 10 cm² des „Schneeschimmels" von einem Zweigbereich entnommen und in drei Teile aufgeteilt; jedes wurde in Wasser gegeben. Ein Teil blieb unbehandelt. Ein Zweiter wurde mit 500 ppm Peroxyessigsäure behandelt und der Dritte wurde mit einem gemischten Persäuresystem (C₂/C₈) behandelt. Nach zwei Tagen:

1. Die Kontrollprobe war weiterhin blühend und fühlte sich sehr feucht an; mit einem großen geleeartigen Volumen an Pilz.
2. Die behandelte POAA Probe war ungefähr zur Hälfte abgestorben mit einer anscheinend toten äußeren Kruste über etwa 2/3 der Probe und einem trockenen komplett abgestorbenen Teil über dem Rest. Die 2/3 verkrustete Probe hatte weiterhin eine weiche geleeartige Masse.
3. Der mit der C₂/C₈ Peroxysäuremischung behandelte Pilz erschien komplett abgestorben und vertrocknet. Keine Geleemasse blieb zurück.

Peroxyessigsäureauswirkung auf wachsende Pflanzengewebe
Die Studie wurde auf wachsenden Pflanzengewebe mittels Besprühung vor 8 Uhr morgens durchgeführt. Der Test wurde auf gewöhnlich erkrankungsfreien Pflanzen durchgeführt, um mögliche Nebeneffekte wie Verbrennungen des Pflanzengewebes zu, ermitteln. Die Daten zeigen, daß beide Persäureverbindungen gleichwirkend in der Beeinflussung des wachsenden Pflanzengewebes während der Anwendung sind; beide sind relativ innert auf den Gewebsoberflächen mit Ausnahme von Pflanzen mit großen Oberflächenbereichen wie Asparagus leaves (keine Auswirkung auf den Ansatz).
Fortgesetzte Tests für Persäuren auf Pflanzengewebe
Arbeitsbeispiele
Arbeitsbeispiel 1:
Minimale Inhibitionskonzentration von Peressigsäure vs. gemischte Persäureverbindung gegen Botrytis cinera Pflanzenpathogene
Dieses Beispiel vergleicht die Auswirkung des Standes der Technik unter Verwendung von Peressigsäure (POAA) vs. der kombinierten Persäureformulierung der vorliegenden Erfindung. Das Ziel ist die Bestimmung der minimalen Inhibitionskonzentration gegen den Botrytis cinera ATCC 11542 Pflanzenpathogenorganismus.
Botrytis cinera Kulturen wurden hergestellt durch Animpfung der Mitte von 10 Sabouraud Dextrose Agar gefüllten Schalen und Inkubation bei 26°–30°C für 15 Tage. Die Mycilmatten wurden durch Zugabe von 10 mL sterilem Wasser und unter Verwendung eines sterilen Spatels zum Abkratzen des mikrobischen Gewächses von der Agaroberfläche entfernt. Die Suspension wurde in eine Gewebemühle überführt und mit 10–25 mL sterilem Wasser aufgeschlossen, anschließend durch ein Käsetuch filtriert und in einer Glasflasche bei 4°C bis zum Testzeitpunkt gelagert.
Produktionslösungen wurden in Sabouraud Dextrose Brühen mit POAA Prozenten eingestellt um eine Teile pro Millionenkonzentration von 30, 45, 60, 75, 150 und 300 zu erhalten. Die Lösungen wurden mit 0,5 mL der hergestellten Kultursuspension angeimpft und bei 26°–30°C für 15 Tage inkubiert um das Wachstum zu beobachten. Ein Reagenzglas der Sabouraud Dextrosebrühe wurde als positive Wachstumskontrolle für jede Kultur und ein Reagenzgläschen zur Kontrolle der Sterilität der Brühe verwendet.
Tabelle 1 vergleicht die minimalen Inhibitionskonzentration (der niedrigste Persäurespiegel der hinreichend ist um kein Wachstum in den Pflanzenpathogenen zu ermöglichen) der gemischten Persäureverbindung (Linie 1) und der der einzelnen Persäure (Linien 2) zur Reduktion von gewöhnlichen Pflanzenpathogenen. Das Ergebnis zeigt die fünffach verbesserten Effektivitätsergebnisse der gemischten Persäureverbindung zur Reduktion von Botrytis cinera ATCC 11542 (siehe Linien 1 und 2); d. h., die minimale Inhibitionskonzentration zur Kontrolle von Botrytis cinera ist 60 ppm Persäure mit der vorliegenden Formulierung, während 300 ppm Persäure im Stand der Technik benötigt werden. Tabelle 1 Minimale Inhibitionskonzentration von Peressigäsure vs. einer neuen gemischten Persäureverbindung gegen Botytis cinera Pflanzenpathogene

–: kein Wachstum,
+: Wachstum

Arbeitsbeispiel 2
Tabelle 2 vergleicht den antimikrobischen Effekt bei Verwendung des vorliegenden gemischten Persäuresystems und der zuvor bekannten Materialien als Frucht und Gemüsebehandlung zur humanen Pathogenreduktion. Hierfür haben wir das neue gemischte C₂/C₈ Persäuresystem mit der Anwendung von Natriumhypochlorid oder Peressigsäure verglichen.
Die Tests wurden auf drei Produktoberflächen durchgeführt: Tomaten, Blattspinat und Äpfel, und auch unter Verwendung von vier Testorganismen – Listeria monocatogenes, Salmonella javiana, der natürlichen Bakterienflora und penicillium expansum. Für die pathogenen Organismen wurde eine 1 : 10 Verdünnung einer 10⁷ CFU/mL Testsystemsuspension hergestellt. 50 g Blattsalat, eine ganze Tomate oder ein ganzer Apfel wurden in einen Plastiksack gegeben. Jeder Sack wurde mit 10 mL der Testsystemsuspension angeimpft was zu einem Impfspiegel von 10⁷ CFU/mL (colony forming units per milliliter, koloniebildende Einheiten pro Milliliter) führte. Die Säcke wurden leicht für 5 Minuten geschüttelt um eine gleichmäßige Verteilung des Testsystems zu erreichen. Die Produkttüten wurden anschließend bei 4°C über Nacht gelagert. Unbehandelte Kontrollproben (keine bakterielle Animpfung – 10 mL Phosphat gepuffertes Verdünnungswasser) wurden gleichfalls hergestellt. Zwei Liter der Testlösungen wurden in 4 Liter Bechern hergestellt. Die Lösungen wurden mit Laborleitungswasser angesetzt um die Industriebedingungen zu simulieren. Die Gemüse wurden der Testlösung durch Eintrauchen für 5 Minuten bei 72°F ausgesetzt. Am Ende der festgelegten Einwirkungszeit wurden die Gemüse der Testlösung entommen und gründlich unter fließendem Frischwasser gespült. 50 g des Gemüses (Kopfsalat) oder das ganze Produkt (Tomaten oder Äpfel) + 100 ml gepuffertes Verdünnungswasser wurden in einen Stampfbeutel gegeben. Die Gemüse wurden für 60 Sekunden gestampft (Kopfsalat) oder massiert (Tomate oder Apfel). Verdünnungsserien wurden angefertigt und auf TGE (salmonela), SAB (penicillium) und BHI (listeria) Platten gegeben. Die Platten wurden bei 35°C für 48 Stunden ausgebrütet. Die nachfolgenden Kontrollen wurden für jeden Test durchgeführt: Unbehandelte Kontrolle (keine Animpfung, keine chemische Behandlung) zur Bestimmung der mikrobiotischen Hintergrundsbelastung, eine angeimpfte Kontrollprobe (angeimpft, aber keine chemische Behandlung) für die Animpfung plus die mikrobische Hintergrundsbelastung auf der Gemüseoberfläche, und eine Leitungswasserprobe mit einer Verdünnungsserie zur Bestimmung einer etwaigen Mikrobenkontamination des Spülwassers oder der Produktverdünnung.
Die Ergebnisse zeigen die verbesserte Effektivität der gemischten Persäuresystem versus den konventionellen (Natriumhypochlorid oder Peressigsäure) Be handlungssystem. Demnach wurden wesentliche Verbesserungen gegenüber der Natriumhyporchloridbhehandlung bei der Verwendung der Persäureformulierung gefunden. Zusätzlich führte die gemischte Persäurezusammensetzung der vorliegenden Erfindung (C₂C₈) zu einer Log-Verringerung von 0.5–1.0 log gegenüber der einzelnen C₂ Persäureverbindung; oder zu vergleichbaren Log-Reduktionen bei der Anwendung von 50% weniger aktive Persäure.
Tabelle 2 Die vergleichende Auswirkung von gemischten Persäuresystemen gegenüber dem Stand der Technik zur Beeinflussung von der mikrobischen Kontrolle auf geernteten Früchten und Gemüsen
Arbeitsbeispiel 3:
Temperatureffekte für gemischte Persäurezusammensetzungen
Beispiel 3 vergleicht die Temperatureffekte bei der Verwendung von Peressigsäure (POAA) gegenüber einem gemischten Persäuresystem unter Kaltwasseranwendung. Die Experimente wurden wie in Beispiel 2 ausgeführt; jedoch wurde eine Kaltwasseranwendung (40°F) eingesetzt.
Im Unterschied zu den Experimenten in Tabelle 2, wo Peressigsäureanwendungen die Verwendung von Natriumhypochlorid zur Reduktion von Mikroben auf der Oberfläche übertroffen haben, zeigen die Ergebnisse von Tabelle 3, daß kältere Behandlungstemperaturen die Aktivität der einzelnen Persäurezusammensetzung herabsetzen. Im Gegensatz dazu ist das gemischte Persäuresystem unerwartet wenig betroffen und übertrifft im wesentlichen die bekannten Systeme.
Tabelle 3 Temperaturbestimmung für die Persäurebehandlung von Tomaten
Arbeitsbeispiel 4:
Vergleichende Persäurebehandlung von einem Substrat gegenüber Alfalfa Sprossen zur Mikrobenkontrolle während des Wachstums auf Hydrokulturen
Die Aufgabe dieses Beispiels war es die Anwendung einer einzelnen Persäure gegenüber der Anwendung von gemischten Persäuren zur Reduktion von Mikroben während des hydrokulturellen Wachstums von Alfalfa Sprossen zu vergleichen. Anhaltendes Interesse besteht in der Industrie an der Kontrolle von Mikrobenpopulationen; insbesondere von Mensch und Pflanzenpathogenen, aber auch von Nahrungslösungsschimmeln und Pilzen. Der folgende Test wurde ausgeführt um eine mögliche Mikrobenkontrolle während des hydrokulturen Wachstumszyklus zu bestimmen.
Tabelle 4 vergleicht die Ergebnisse bei der Anwendung der kontinuierlichen hydrokulturellen Behandlungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu US 5,168,655 , in welcher Peressigsäure zur Desinfektion von hydrokulturellen Substraten eingesetzt wird; d. h. wesentliche (> 5 – log) Mikrobenreduktion wurden bei anhaltender Behandlung mit Persäure im Gegensatz zu im wesentlichen keiner Reduktion bei der alleinigen Behandlung des Substrats beim hydrokulturellen Wachstum gefunden.
Tabelle 4 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure – Peroctansäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen in Vergleich zwischen dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung. Aerobe Platten Zählergebnis
Arbeitsbeispiel 5:
POAA und POAA-POOA Behandlung von Alfalfa Sprossen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Persäuren
Die Aufgabe dieses Beispieles ist die Bestimmung der Mikrobenreduktion bei Anwendung von Persäurebenebelung während des täglichen Wachstums von Alfalfa Sprossen auf Hydrokulturen; gegenüber der natürlichen Bakterienflora. Kommerziell werden Bohnen und Alfalfa Sprossen durch über Kopfbenebelung von Samenplatten für 3 bis 5 Tage gezüchtet. Die Sprossen werden geerntet und der Samenabfll entsorgt. Ein anhaltendes Bestreben der Industrie ist die Kontrolle der Mikrobenpopulation; insbesondere Mensch und Pflanzenpathogene, aber auch Nährlösungsschimmel und Pilze. Der Test wurde zur Bestimmung der möglichen Mikrobenkontrolle während des hydrokulturellen Wachstumszyklus durchgeführt. Alfalfa Sprossen wurden in unterschiedlichen Konzentrationen in Gleichgewicht befindlicher Essigsäure (POAA) oder Peressigsäure-Peroctansäure POAA-POOA Lösungen getaucht. Eine Probe wurde zur Kontrolle in Wasser getaucht. Am nächsten Morgen wurden die Alfalfa Sprossen auf sterilen Petrischalen durch gleichmäßiges Verteilen der Samen auf dem Boden der Schale aufgebracht. Die Petrischalen wurden mit einer Käseglocke für den Wachstumsvorgang abgedeckt.
Während des Wachstums (1 bis 4 Tage) wurden die Alfafasamen zweimal täglich um 8 Uhr morgens und 4.45 nachmittags mit 10 ml der gleichen Konzentration von Persäure benebelt, in welche sie getaucht wurden. Die Wasserkontrollprobe wurde mit Wasser benebelt. Mikrobenproben wurden um 8 Uhr morgens an jedem der vier Behandlungstage genommen. Eine 1 : 10 Gew.-% Mischung von Sprossen und Wasser wurde zerkleinert und auf TGE Agar Kulturwachstumsmedien gegeben, wobei eine Reinplattentechnik mit Phosphat gepufferten Verdünnungen von 10^–3, 10^–5, 10^–7 eingesetzt wurde. Nach 48 Stunden bei 35°C wurde das Mikroergebnis bestimmt und ist in Tabelle 2 dargestellt:
Die Ergebnisse von Tabelle 5 demonstrieren die Fähigkeit die Mikrobenpopulation während des hydrokulturellen Wachstums von Pflanzengewebe mittels kontinuierlicher Persäureaufbringung zu kontrollieren. Im Unterschied zu US 5,168,655 , welche Peressigsäure als Desinfektionsmittel für Hydrokultursubstrate vor einem Kornproduktionszyklus verwendet, zeigen die mikrobischen Persäuren der vorliegenden Erfindung die neue Möglichkeit Persäuren zur kontinuierlichen Mikrobenkontrolle während des gesamten hydrokulturellen Wachstumszyklus einzusetzen, ohne Verlust an Kornausbeute (siehe Beispiele 4 und 5). Die Daten zeigen gleichfalls die Notwendigkeit die Behandlungsdosis zur Verbesserung der Mikrobenreduktion nahe dem Ende des hydrokulturellen Wachstumszyklus zu erhöhen. Diese Hypothese ist in Beispiel 3 getestet worden.
Tabelle 5 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure-Peroctonsäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen unter Verwendung variabler Behandlungskonzentrationen Aerobe Platten Zählergebnisse
Arbeitsbeispiel 6:
POAA und POAA-POOA Behandlung von Alfalfa Sprossen mit alternativen Benebelungsverfahren
Die Aufgabe dieses Beispieles war die Bestimmung der Mikrobenreduktion bei Anwendung kontinuierlicherer (stündlicher) Persäurebenebelungsvertahren während des täglichen hydrokulturen Wachstums von Alfalfa Sprossen; gegen die natürliche Bakterienflora. Dies sollte ein niedrigeres Dosierungsprofil für Persäuren erlauben. Gemäß der vorherigen Mikrobentechnik wurden die Alfalfa Sprossen in 80 ppm POAA oder POAA-POOA Lösungen getaucht. Eine Probe wurde in Wasser als Kontrolle getaucht. Am nächsten Morgen wurden die Alfalfa Sprossen in eine sterile Petrischale durch gleichmäßige Verteilung der Samen auf dem Boden der Schale gegeben. Die Petrischalen wurden für den Wachstumsvorgang mit einer Käseglocke abgedeckt.
Während des Wachstums (1 bis 4 Tage) wurden die Alfalfasamen von 8 Uhr morgens bis 3 Uhr nachmittags auf stündlicher Basis mit 10 ml derselben Konzentration an Persäure benebelt, in welche sie getaucht wurden. Die Wasserkontrollprobe wurde mit Wasser benebelt. Mikrobenproben wurden um 4 Uhr nachmittags an allen vier Behandlungstagen entnommen.
Das Ergebnis von Tabelle 6 zeigt die verbesserte Wirksamkeit von: Verwendung eines kontinuierlicheren Dosierungssystems und Anwendung eines gemischten Persäuresystems zur Mikrobenkontrolle während des hydrokulturellen Wachstums auf Pflanzengewebe. Während Peressigsäure eine anfängliche (Tag 1–2) Mikrobenreduktion Ggegensatz zur Kontrolle (siehe Experiment 1, 2), erzeugt, versagt es nach dem zweiten Wachstumstag. Im Gegensatz dazu ermöglicht das gemischte Peressigsäure-Peroctansäure (POAA-POOA) System eine kontinuierliche Mikrobenkontrolle (> 20 Log) über den kompletten Sprossenwachstumszeitraum (Experiment 3). Für all diese Experimente war die Keimzahl der Samen größer 95%.
Tabelle 6 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure-Peroctonsäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen unter Verwendung einer 7 Stunden pro Tag Benebelungsmethode Aerobe Platten Zählergebnisse
Arbeitsbeispiel 7:
POAA und POAA-POOA kontinuierliche Benebelungsbehandlung von Alfalfa Sprossen
Die Aufgabe dieses Beispiels war die Bestimmung der Mikrobenreduktion bei Anwendung eines kontinuierlichen (stündlich über 24 Stunden) Persäurebenebelungsverfahrens während des täglichen hydrokulturellen Wachstums von Alfalfa Sprossen; gegen die natürliche Bakterienflora.
Gemäß der zuvor genannten Mikrobentechnik wurden die Alfalfa Sprossen in 80 ppm POAA oder POAA-POOA Lösungen getaucht. Ein Beispiel wurde in Wasser zur Kontrolle getaucht. Am nächsten Morgen wurden die Alfalfa Sprossen in sterile Petrischalen durch gleichmäßige Verteilung der Samen auf dem Boden der Schale gegeben. Die Petrischalen wurden für das Wachstum mit einer Käseglocke abgedeckt.
Während des Wachstums (1 bis 4 Tage) wurden die Alfalfasamen auf stündlicher Basis (übr die gesamten 24 Stunden des Tages) durch Benebelung mit 10 ml derselben Konzentration von Persäure in die sie getaucht wurden behandelt. Die Wasserkontrollprobe wurde mit Wasser benebelt. Mikrobenproben wurden um 4 Uhr nachmittags an jeden der vier Behandlungstage genommen.
Die Ergebnisse in Tabelle 7 zeigen das unerwartete Ergebnis, daß kontinuierliche 24 Stunden pro Tag Benebelung keine Verbesserung gegenüber der vorherigen Beispiele mit 7 Mal täglicher Persäurebehandlung am letzten Wachstumstag bezüglich der Effizienz der Mikrobenkontrolle für beide Persäuresysteme während der hydrokulturellen Produktion von Pflanzengewebe zeigt (siehe Tabelle 6, Experimente 2, 3 vs. Tabelle 7 Experiment 2, 3). Zusätzlich sank die Keimrate dramatisch (< 50%) in allen 24 Stunden pro Tag Studien in Vergleich zu Beispiel 3.
Tabelle 7 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure-Peroctonsäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen unter Verwendung einer 24 Stunden pro Tag Benebelungsmethode Aerobe Platten Zählerergebnisse
Arbeitsbeispiel 8:
Keimraten von Alfalfa Sprossen bei täglicher POAA und POAA-POAA Benebelung
Die Aufgabe dieses Beispiels war die Bestimmung der Keimrate für unterschiedlcihe Persäureanwendungen während des hydrokulturellen Wachstumszyklus von Alfalfa Sprossen.
Gemäß der vorherigen Mikrobentechnik wurden die Alfalfa Sprossen in 80 ppm POAA oder POAA-POOA Lösungen getaucht. Eine Probe wurde zur Kontrolle in Wasser getaucht. Am folgenden Morgen wurden die Alfalfa Sprossen in sterile Petrischalen durch gleichmäßige Verteilung der Samen auf dem Boden der Schale gegeben. Die Petrischalen wurden für das Wachstum mit einer Käseglocke bedeckt.
Während des Wachstums (Tage 1 bis 4) wurden die Alfalfa Sprossen mit unterschiedlichen Anwendungszeiten gemäß der Beispiele 2 bis 4 mit jeweils 10 ml derselben Konzentration an Persäure benebelt, in die sie getaucht wurden. Die Wasserkontrollprobe wurde mit Wasser benebelt. Nach vier Tagen wurde die Keimrate visuell bestimmt.
Die Ergebnisse in Tabelle 8 zeigen: Eine sorgfältige Auswahl der Anwendungsrate und Persäurezusammensetzung ist sowohl für die verbesserte Mikrobenreduktion als auch für die verbesserte hydrokulturelle Samenkeimung notwendig. Sowohl obere als auch untere Anwendungsgrenzen wurden gefunden.
Tabelle 8 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure-Peroctansäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen unter Verwendung variabler Behandlungsraten Aerobe Platten Zählergebnisse
Arbeitsbeispiel 9:
Hydrokulturelle POAA und POAA-POOA Behandlungen von Alfalfa Sprossen mit einer Vordosierungsbenebelungsmethode
Die Aufgabe dieses Beispiels war die Bestimmung der Mikrobenreduktion bei Anwendung einer Vordosierung von Persäure(en), gefolgt von anschließender nur Wasserbenebelung während des täglichen hydrokulturellen Wachstums von Alfalfa Sprossen; gegenüber der natürlichen Bakterienflora. Dies wiederum erlaubt ein geringeres Gesamtdosierprofil an Persäuren.
Unter Anwendung der vorherigen Mikrobentechnik wurden die Alfalfa Sprossen für 16 Stunden in 80 ppm POAA oder POAA-POOA Lösungen getaucht. Eine Probe wurde zur Kontrolle in Wasser getaucht. Am nächsten Morgen wurden die Alfalfa Sprossen in sterile Petrischalen durch gleichmäßige Verteilung der Samen auf den Boden der Schale gegeben. Die Petrischalen wurden für das Wachstum mit einer Käseglocke abgedeckt.
Während des Wachstums (Tage 1 bis 4) wurden die Alfalfa Sprossen von 8 Uhr morgens bis 3.00 Uhr nachmittags auf stündlicher Basis mit ausschließlich Wasser benebelt. (keine Persäuren in diesem nachfolgenden hydrokulturellen Wachstumszyklus). Gleichfalls wurde die Wasserkontrollprobe mit Wasser benebelt. Mikrobenproben wurden um 4 Uhr nachmittags an jedem der vier Behandlungstage genommen.
Das Ergebnis in Tabelle 9 zeigt, daß die Persäuresysteme einen anhaltenden antimikrobischen Effekt über den kompletten hydrokulturellen Wachstumszyklus zeigen. Überraschender Weise führten die gemischten Persäuresysteme zu viel höheren Effizienzen im Vergleich zu ausschließlichen Peressigsäureformulierungen; d. h. während Peressigsäure anfänglich (Tag 1) die Mikroben gegenüber der Kontrollprobe reduzieren kann (> 1 – log) (siehe Experiment 1, 2), versagte sie am zweiten Wachstumstag. Dem hingegen führt das gemischte Peressigsäure-Peroctansäuresystem (POAA-POOA) zu einer kontinuierlichen Mikrobenkontrolle (> 2 – log) über den gesamten Wachstumszeitraum der Sprossen (Experiment 3) auch wenn die wachsenden Samen nur mit der Persäureformulierung geimpft wurden. Für alle Experimente zeigte sich eine Keimungsrate der Samen größer 95%.
Tabelle 9 Peressigsäure (POAA) und Peressigsäure-Peroctansäure (POAA-POOA) Behandlungen von Alfalfa Sprossen unter Verwendung einer Einzelnebelmethode Aerobe Platten Zählergebnisse

Claims

Verfahren zur Kontrolle von mikrobischen Schädlingen auf lebenden Pflanzengeweben, aufweisend die Behandlung des Pflanzengewebes mit einer verdünnten wässrigen Lösung welche einen wirksamen Gehalt einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure und einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Pflanzengewebe einen Samen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Pflanzengewebe eine Knolle aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Pflanzengewebe eine wachsende Pflanze aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Pflanzengewebe einen Schnitt aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Pflanzengewebe einen Wurzelstock aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die wässrige Lösung aufweist: (a) wenigstens ungefähr 4 ppm einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure; und (b) mindestens ungefähr 1 ppm einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die C₂-C₄ Peroxycarbonsäure Peroxyessigsäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die aliphatische C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure Peroxyoctansäure ist.
Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenschädlingen in wachsenden Pflanzen aufweisend: (a) Verdünnt eines Konzentrats in einer wässrigen Flüssigkeit wobei das Konzentrat aufweist: (i) ungefähr 1–20 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure; und (ii) ungefähr 0,1–20 Gew.-% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure um eine Lösung zu bilden; und (b) in Kontakt bringen der wachsenden Pflanzen mit dieser Lösung.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die C₂-C₄ Peroxycarbonsäure Peroxyessigsäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die aliphatische C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure Peroxyoctansäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Konzentrat des weiteren ungefähr 1–15 Gew.-% eines Hydrotrops aufweist
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Hydrotrop N-Octansulfonat, 1-Xylensulfonat, 1-Naphtalinsulfonat, 1-Aminoxid oder eine Mischung dieser ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Konzentrat des weiteren ein Chelatisierungsreagenz aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Chelatisierungsreagenz 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure ist.
Verfahren zur Kontrolle von Pilzen und mikrobischen Pflanzenschädlingen beim Pflanzenwachstum aufweisen: (a) verdünnen eines Konzentrates in einer wässrigen Flüssigkeit wobei das Konzentrat aufweist: (i) ungefähr 1–20 Gew.-% einer C₂-C₄ Peroxycarbonsäure; und (ii) ungefähr 0,1–20 Gew.-% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure; (iii) ungefähr 5–40 Gew.-% einer C₂-C₄ Carbonsäure; (iv) ungefähr 1–20 Gew.-% einer aliphatischen C₈-C₁₂ Carbonsäure; (v) ungefähr 1–30 Gew.-% eines Hydrogenperoxids zur Erstellung einer Lösung; (b) in Kontakt bringen der wachsenden Pflanzen mit dieser Lösung.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die C₂-C₄ Peroxycarbonsäure Peroxyessigsäure ist
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die aliphatische C₈-C₁₂ Peroxycarbonsäure Peroxyoctansäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Konzentrat des weiteren ungefähr 1–15 Gew.-% eines Hydrotrops aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Hydrotrop N-Octansulfonat, 1-Xylensulfonat, 1-Naphtalinsulfonat, 1-Aminoxid oder eine Mischung davon ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Konzentrat des weiteren ein Chelatisierungsreagenz aufweist.
Verfahren, gemäß Anspruch 17, wobei das Chelatisierungsreagenz 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die C₂-C₄ Carbonsäure Essigsäure ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die aliphatische C₈-C₁₂ Carbonsäure Octansäure ist.