JP2010126526A - バイオフィルム制御剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオフィルムを効果的に除去、抑制することができる組成物を提供する。
【解決手段】下記一般式（１）

で表わされる塩基性アミノ酸誘導体又はその塩と、下記一般式（２）Ｒ²Ｏ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ（２）（式中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ｎは０〜５の整数を示す。）で表わされる化合物とを含有するバイオフィルム制御剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、バイオフィルム制御剤組成物に関するものであり、より詳細には、微生物が関与するさまざまな分野において、バイオフィルムに起因する危害を防止するためのバイオフィルム制御剤組成物に関する。

バイオフィルムは生物膜やスライムとも言われ、一般に水系で微生物が物質の表面に付着・増殖することによって微生物細胞内から多糖やタンパク質などの高分子物質を産生して構造体を形成したものを指す。バイオフィルムが形成されると、微生物を原因とする危害が発生して、様々な産業分野で問題を引き起こす。例えば、食品プラントの配管内にバイオフィルムが形成されると、このバイオフィルムが剥がれ落ち製品内への異物混入につながるだけでなく、微生物由来の毒素で食中毒の原因となる。さらに、金属表面へのバイオフィルム形成は金属腐食の原因となり、設備の老朽化を促進する。
更に、バイオフィルムを形成した微生物集合体に対しては、水系に分散浮遊状態にある微生物と比較して、殺菌剤・静菌剤のような微生物制御薬剤の十分な効果が出せないことも多い。例えば医療の面では近年、医療器具の狭い隙間や空孔内に微生物が残存してバイオフィルムを形成し、これを原因とする院内感染例が数多く報告されている。ヒト口腔内においては歯に形成するバイオフィルム、いわゆるデンタルプラーク（歯垢）がう食や歯周病の原因となることは良く知られており、これらの問題について長い間検討されている。

これまでバイオフィルムの危害を防止するためには、微生物、特に細菌に対して殺菌作用もしくは静菌作用を与えることによって菌を増殖させない考え方が一般的に検討されてきたが、近年、微生物のバイオフィルム生成を抑制するという方法が見出されてきた。 特許文献１には、バイオフィルムの生成を抑制する剤について開示されている。しかしながら、バイオフィルムが生成される以前より作用させておく必要があり、基材表面にバイオフィルムが形成、付着してしまった後では、バイオフィルムの抑制だけでなく、バイオフィルムの除去の効果も求めらている。
WO２００７／１２２７９２

従って、本発明の目的は、様々な領域において微生物ならびに微生物産生物質からなるバイオフィルムを効果的に除去するとともに生成を抑制することができるバイオフィルム制御剤組成物を提供することにある。

そこで本発明者は、バイオフィルムを効果的に除去、抑制することができるバイオフィルム制御剤組成物を得るべく鋭意研究を行ったところ、特定のアミノ酸誘導体とアルコール化合物を組合せた組成物がバイオフィルム中の微生物により形成されるバイオフィルムを効果的に除去、抑制することができることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記一般式（１）

（式中、Ｒ¹は炭素数４〜１８の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、Ｘ及びＹは次の式

で示される基から選ばれる基を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）
で表わされる塩基性アミノ酸誘導体又はその塩と、下記一般式（２）
Ｒ²Ｏ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ （２）
（式中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ｎは０〜５の整数を示す。）
で表わされる化合物とを含有するバイオフィルム制御剤組成物を提供するものである。

また、本発明は、アルギニン又はその塩とグリシジルエーテルとを反応させて得られるアルギニン誘導体又はその塩と、上記一般式（２）で表わされる化合物とを含有するバイオフィルム制御剤組成物を提供するものである。

さらに、本発明は、上記バイオフィルム制御剤組成物を硬質表面に作用させ、バイオフィルムを除去し、再形成を抑制する方法を提供するものである。

本発明によれば、様々な領域において微生物及び微生物産生物質からなるバイオフィルムを効果的に除去、抑制することができる。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物は、下記一般式（１）で表わされる化合物を含有する。

（式中、Ｒ¹は炭素数４〜１８の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、Ｘ及びＹは次の式

で示される基から選ばれる基を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）

一般式（１）中、Ｒ¹で示されるアルキル基又はアルケニル基は、直鎖でも分岐鎖でもよいが、バイオフィルム除去効果の点から炭素数４〜１８のものであり、炭素数６〜１４のものが好ましく、炭素数８〜１４のものがより好ましく、炭素数１０〜１４のものがさらに好ましい。具体的には、ｎ−へキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−オクチル基、デシル基、ドデシル基、ミリスチル基等が挙げられる。Ｒ¹で示されるアルキル基又はアルケニル基は単一あるいは混合であってもよい。また、天然由来、例えばヤシ油やパーム核油由来の混合アルキル組成であってもよい。
一般式（１）中、ｍは、１〜５の整数を示すが、２〜４が好ましく、さらに３が好ましい。また、Ｘは−ＯＣＨ₂−ＣＨ（−ＯＨ）ＣＨ₂−が好ましく、Ｙは−ＮＨ−Ｃ（−ＮＨ₂）＝ＮＨが好ましい。

塩基性アミノ酸誘導体（１）の塩としては、塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩などの無機酸の塩、酢酸塩、乳酸塩、クエン酸塩、酸性アミノ酸塩などの有機酸の塩が挙げられ、好ましいものとしては、塩酸塩、酢酸塩、乳酸塩、クエン酸塩が挙げられる。

塩基性アミノ酸誘導体（１）は、塩基性アミノ酸、例えばアルギニン、リジン、オルチニン、ヒスチジン、ヒドロキシヒスチジン等とグリシジルエーテル、脂肪酸クロライド、脂肪酸無水物、エポキシアルカンなどの化合物とを反応させることにより得られる。好ましいものとしては、アルギニンとグリシジルエーテル、酸クロライド、エポキシアルカンなどの化合物とを反応させることにより得られる化合物で、さらに好ましくはアルギニンとグリシジルエーテルとの反応により得られるアルギニン誘導体、すなわち下記一般式（３）の化合物である。

（Ｒ³は、炭素数４〜１８の直鎖または分岐鎖のアルキルまたはアルケニル基を示す。）
これら反応生成物は洗浄効果、製剤の保存安定性を阻害しない範囲で未反応物、副生成物を含んでいてもよい。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物中の塩基性アミノ酸誘導体（１）の濃度は、用途、剤型により適宜決定することができるが、バイオフィルムへ作用させる場面においては、通常、水溶液の状態で用いられ、その濃度としてはコストと取り扱い性の面から０．００１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．００２〜７重量％、さらに好ましくは０．００５〜５重量％の範囲である。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物は、更に下記一般式（２）で表わされる化合物を含有する。
Ｒ²Ｏ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ （２）
（式中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ｎは０〜５の整数を示す。）

一般式（２）中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基であるが、この炭素数は、１０〜１２がより好ましい。ＥＯで示されるエチレンオキサイドの付加モル数ｎは、０〜５の整数であるが１〜４がより好ましく、２〜４が更に好ましい。
一般式（２）で示される化合物の濃度として系内に１ppm以上存在すればよいが、経済性と効果の観点から１〜１００００ppmが好ましく、更に5〜２０００ppmが好ましく、特に１０〜１０００ｐｐｍが好ましい。
塩基性アミノ酸誘導体（１）と化合物（２）との含有質量比は、バイオフィルム制御の点から、１００／１〜１／１００、更に５０／１〜１／５０、特に５０／１〜１／１０が好ましい。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物は、塩基性アミノ酸誘導体（１）と化合物（２）の溶解性を高める、あるいはバイオフィルム除去性能を向上させる目的で、塩基性アミノ酸誘導体（１）以外の界面活性剤を併用することができる。当該界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン界面活性剤から選ばれる１種以上を用いることができる。

陰イオン性界面活性剤としては、リグニンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレン（以下、ＰＯＥと記す）アルキルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアルキルエーテル硫酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ＰＯＥアルキルリン酸塩、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、脂肪酸塩（石けん）、ＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩等が挙げられ、中でもアルキル硫酸エステル塩やＰＯＥアルキルエーテル硫酸エステル塩又はＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩を用いることがより好ましい。

非イオン性界面活性剤としては、ＰＯＥアルキルエーテル、ＰＯＥアルキルフェニルエーテル、ＰＯＥアリールフェニルエーテル、ＰＯＥスチレン化フェニルエーテル、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテル等の１価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤、（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＯＥソルビタン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド、脂肪酸アルカノールアミド等の多価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤等が挙げられ、中でもＰＯＥアルキルエーテル、（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド、ソルビタン脂肪酸エステル又はＰＯＥソルビタン脂肪酸エステルを用いることがより好ましい。

両性界面活性剤としては、アルキルカルボキシベタイン、アルキルスルホベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタイン、脂肪酸アミドベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド等が挙げられ、中でもアルキルジメチルアミンオキサイドを用いることが好ましい。

陽イオン界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等が挙げられ、中でもアルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましい。前記塩としては、ハロゲン化物が好ましく、塩化物、臭化物がより好ましい。

これらの界面活性剤は塩基性アミノ酸誘導体（１）及び化合物（２）と目的に応じて任意の割合で併用することができる。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物の剤型としては、用途、目的に応じて、水、エタノール、イソプロパノールなどの溶剤に溶かした溶液、あるいは固体、ゲル状、乳化・分散状、粉末状、エアゾールなどが挙げられ、これらから適宜選択することができ、作用濃度に合わせた製品形態はもちろんのこと、高濃度の製品形態にしておき、使用場面において希釈する、あるいは使用場面において界面活性剤を配合し使用することも可能である。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、増粘剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、溶剤、香料、着色剤、酸化防止剤、防腐剤、蛍光剤、賦形剤、ソイルリリース剤、漂白剤、漂白活性化剤、粉末化剤、造粒剤、コーティング剤などを配合することができる。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物はバイオフィルムの危害が懸念される広い分野に使用することが可能である。例えば菌汚染リスクの高い食品製造又は飲料製造プラント用洗浄剤、台所、厨房、浴室、便器、台所又は厨房などの排水溝、排水管に応用できる。また、産業用の冷却タワーなどの冷却水系、脱塩装置、パルプ及び紙製造系や浴槽、プール、人工池などの循環水系路に応用できる。バイオフィルムが形成しやすい医療機器、例えば内視鏡やカテーテル、人工透析機等の洗浄剤にも応用できる。更に、入れ歯ケア剤、コンタクトレンズ洗浄剤などに使用することも可能である。

本発明のバイオフィルム制御剤組成物は、バイオフィルムを形成した面に水溶液を接触させることにより効果を発揮し、その方法としては浸漬、塗布あるいは散布するなどがある。さらに、スポンジ、タオル、ブラシ、水流などの物理力を加えてもよい。また、バイオフィルム制御剤組成物を作用させておく時間は、付着しているバイオフィルムの量、バイオフィルム制御剤組成物を作用させる濃度、作用温度、物理力の有無により異なるが、通常は数秒から数時間の範囲である。

製造例１：塩基性アミノ酸誘導体（１）の製造方法
N-[2-ヒドロキシ-3-(2-エチルヘキシル)オキシプロピル]-L-アルギニン塩酸塩の合成
合成は、特開平9-271655記載の製造例1を参考に行った。
還流冷却管、滴下ロート、温度計及び撹拌羽根を備えた200mLの四つ口フラスコに、L(+)-アルギニン9.4g（53.7mmol）、水50.0g、エタノール50.0gを入れ、窒素雰囲気下、撹拌を行いながら78℃に昇温した。次に、反応系内を78〜80℃に保ち、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル10.0g（53.7mmol）を滴下した。その後、78〜80℃で4時間熟成を行った後、室温に戻した。次に、6mol/Lの塩酸水溶液9.8g（53.7mmol）を添加し、中和を行った。反応溶液から減圧で水とエタノールを完全に留去し、N-[2-ヒドロキシ-3-(2-エチルヘキシル)オキシプロピル]-L-アルギニン塩酸塩の白色固体21.6g得た。
同様にＲ¹がC10（イソデシル）、C12（直鎖）、C16（直鎖）のものを合成した。

実施例１：シリコンチューブでのバイオフィルム制御試験
緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa NBRC13275）およびクレブシェラ菌（Klebsiella pneumoniae ATCC13883）を大豆−カゼインダイジェストアガー（Soybean-Casein Digest Agar）〔SCD寒天培地：日本製薬（株）製〕を用いて37℃24時間の前培養を行った。
前記の寒天培地上の細菌コロニーを1白金耳接種し、コール−パーマーインストルメント（株）（Cole-Parmer Instrument Company）製のマスターフレックス（Masterflex）定量ポンプシステム（システムモデルNo.7553-80、ヘッドNo.7016-21）を用い、アラム（株）製シリコンチューブ（内径5mm、外径7mm）に細菌を懸濁させた培養液を流量50〜60mL/分として30℃で４８時間循環させ、シリコンチューブ内表面にバイオフィルムを形成させた。培養液を廃棄し、表２に示した組成物を滅菌したミューラヒントン培地を用いて１０％濃度に調製した。この液を流量50〜60mL/分として30℃で循環させ、０（処理前）、５、１２、２４、４８時間後シリコンチューブ内に付着したバイオフィルムを０．１％クリスタルバイオレットで染色処理後、目視で確認した。バイオフィルム形成状態は、コントロールのバイオフィルム付着量の0〜10%を◎、10〜40%を○、40〜80%を△、80%以上を×とした。
結果を表２に示す。
なお、表中の化合物Ａ〜Ｎは次の表１に示すものである。

以上の結果より、本発明のバイオフィルム制御剤組成物を用いることによりバイオフィルムを効果的に抑制できることがわかる。

Claims (5)

1. 下記一般式（１）
   

   

   （式中、Ｒ¹は炭素数４〜１８の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、Ｘ及びＹは次の式
   

   

   で示される基から選ばれる基を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）
   で表わされる塩基性アミノ酸誘導体又はその塩と、下記一般式（２）
   Ｒ²Ｏ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ （２）
   （式中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニル基を示し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ｎは０〜５の整数を示す。）
   で表わされる化合物とを含有するバイオフィルム制御剤組成物。
2. 一般式（１）中、ｍが３であり、かつＹが−ＮＨ−Ｃ（−ＮＨ₂）＝ＮＨである請求項１記載のバイオフィルム制御剤組成物。
3. 一般式（１）中、Ｘが−ＯＣＨ₂−ＣＨ（−ＯＨ）ＣＨ₂−である請求項１又は２記載のバイオフィルム制御剤組成物。
4. アルギニン又はその塩とグリシジルエーテルとを反応させて得られるアルギニン誘導体又はその塩と、下記一般式（２）
   Ｒ²Ｏ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ （２）
   （式中、Ｒ²は炭素数８〜１４の直鎖アルキル基又はアルケニル基を示し、ＥＯはエチレンオキシ基を示し、ｎは０〜５の整数を示す。）
   で表わされる化合物とを含有するバイオフィルム制御剤組成物。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載のバイオフィルム制御剤組成物を硬質表面に作用させ、バイオフィルムを除去し、再形成を抑制する方法。