JP2013094759A - バイオフィルムの除去方法および液状バイオフィルム除去剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲な環境でバイオフィルムを効率的に除去する方法および液状バイオフィルム除去剤組成物を提供する
【解決手段】ポリエチレンイミンをバイオフィルムに接触させることを特徴とするバイオフィルム除去方法およびポリエチレンイミンを含有することを特徴とする液状バイオフィルム除去剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、浴室、台所、トイレ、洗面所、排水管、排水溝、医療器具、冷却水系等に発生したバイオフィルムの除去方法および液状バイオフィルム除去剤組成物に関するものである。

台所、浴室、洗面所、トイレ、排水管、排水溝、医療器具、冷却水系等の水周りは微生物の生育に適した環境であり、微生物が増殖してバイオフィルムを形成する。バイオフィルムはぬるぬるした感じや着色によって見た目にも不潔な印象を与えるだけでなく、微生物が原因となる危害を引き起こすことが問題となっている。例えば温泉施設等ではレジオネラ菌による感染症の防除が大きな問題になっている。また、食品プラントの配管内にバイオフィルムが形成すると、食中毒の原因となる。医療分野においても、カテーテルにバイオフィルムが形成し、これが原因となって感染症が発生する。歯科の領域においても、口腔内に形成するバイオフィルム（歯垢）が、う食や歯周病の原因になることが知られている。また、空調用、冷凍用、あるいは各種プラントの冷却水系では、バイオフィルムが系内の配管や機器に付着して、熱効率の低下、配管の閉塞や流量の低下、金属腐食等の問題を引き起こす。

バイオフィルムを除去する方法として、殺菌剤を用いる方法が提案されている。例えば、特許文献１では、バイオフィルムの構成成分の一つであるアルギン酸カルシムの崩壊剤と次亜塩素酸ナトリウムを接触させる方法が提案されている。また、特許文献２ではグアニジン系の殺菌剤を用いる方法が、特許文献３では、ビス型の四級アンモニウム塩を用いる方法が提案されている。しかし、これらの即効性の殺菌剤は、系内またはバイオフィルム中の有機物と反応して、その殺菌性は急速に失われる。

他の方法として、塩基性アミノ酸誘導体である両性界面活性剤を用いる方法が提案されている（特許文献４）。この方法によれば効果が長時間持続することが期待できる。しかし、これは界面活性剤であるので、泡立ちを嫌う場所では使用できない等、使用が限定される。

特開２００８−２５６３８９号公報 特開２０１０−２７５３９５号公報 特開２００９−２１５２７１号公報 ＷＯ２００９／０６９２９６

上記のような状況の下、本発明の解決しようとする課題は、広範囲な環境でバイオフィルムを効率的に除去する方法および液状バイオフィルム除去剤組成物を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねたところ、ポリエチレンイミンがバイオフィルムを効率的に除去することを見出した。本発明は、このような知見に基づいて完成したものであり、以下の態様のバイオフィルム除去方法および液状バイオフィルム除去剤組成物を提供する。
項１ ポリエチレンイミンをバイオフィルムに接触させることを特徴とするバイオフィルム除去方法。
項２ ポリエチレンイミンを含有することを特徴とする液状バイオフィルム除去剤組成物。
項３ さらに、界面活性剤を含有することを特徴とする項２に記載の液状バイオフィルム除去剤組成物。
項４ 界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤および陽イオン性界面活性剤からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする項３に記載の液状バイオフィルム除去剤組成物。

本発明におけるバイオフィルム除去方法及び液状バイオフィルム除去剤組成物を用いれば、様々な環境に形成されるバイオフィルムを簡便にかつ効果的に除去できる。

本発明に用いられるポリエチレンイミンは水に溶解するものであれば、特に限定されない。バイオフィルムを除去するためのバイオフィルム除去剤組成物におけるポリエチレンイミンの濃度は０．００１〜１０重量％、好ましくは０．００５〜５重量％、更に好ましくは０．０１〜１重量％である。０．００１重量％以下の濃度では十分なバイオフィルム除去効果を得ることが出来ず、ポリエチレンイミンを１０重量％以上添加しても効果が増強することはない。本発明のバイオフィルムの除去方法は、上記濃度のポリエチレンイミンを含む溶液をバイオフィルムに接触させることにより実施することができる。除去対象のバイオフィルムは、台所、浴室、洗面所、トイレ、排水管、排水溝、医療器具、冷却水系等の水周り、温泉施設、食品プラントの配管、カテーテルなどの医療器具、口腔内に形成するバイオフィルム（歯垢）、空調用、冷凍用、あるいは各種プラントの冷却水系などが挙げられ、これらにポリエチレンイミンを含む本発明の除去剤組成物を適用してバイオフィルムの形成を抑制し、あるいは、バイオフィルムを除去する。したがって、本発明においてバイオフィルムの除去には、バイオフィルムの形成の抑制(予防)と既に形成されたバイオフィルムの除去の両方の意味を包含する。

本発明においては、アルカリ性の領域ではポリエチレンイミンのみを作用させることによってバイオフィルムを除去することができる。ｐＨの低下に伴ってポリエチレンイミンのバイオフィルム除去能は弱くなるが、中性および弱酸性領域ではポリエチレンイミンと界面活性剤を併用することによってバイオフィルムを効果的に除去できる。ポリエチレンイミン単独でバイオフィルムを除去できるアルカリ性のｐＨとしては８〜１４、好ましくは９〜１３、より好ましくは１０〜１２である。ｐＨが高いほどバイオフィルムの除去作用は向上するが皮膚に対する刺激ないし障害作用があるため、バイオフィルム除去剤組成物のｐＨは１４以下、好ましくは１３以下、より好ましくは１２以下、特に１１以下が好ましい。ｐＨ８以上であれば、ポリエチレンイミン単独でバイオフィルムの除去が可能である。ポリエチレンイミンと界面活性剤を併用することが望まれる中性領域のｐＨは６を超えて８未満、好ましくはｐＨ６．５〜７．５程度である。ポリエチレンイミンと界面活性剤を併用することが望まれる酸性領域のｐＨは１を超えて６未満、好ましくはｐＨ２〜６未満、より好ましくはｐＨ３〜６未満である。特にｐＨ３〜８未満、好ましくはｐＨ４〜７であれば、界面活性剤とポリエチレンイミンを併用することにより、バイオフィルムを十分に除去することができる。

本発明に用いられる両性界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン型、コカミドプロピルベタイン、ラウリン酸アミドプロピルベタイン等の脂肪酸アミドベタイン型、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等のアルキルイミダゾール型、ラウロイルグルタミン酸ナトリウム、ラウロイルメチル−β―アラニン等のアミノ酸型、ラウリルジメチルアミンＮ−オキサイド、オレイルジメチルアミンＮ−オキサイド等のアルキルアミンオキサイド、ラウリン酸アミドプロピルヒドロキシスルホベタイン等のスルホベタイン型が挙げられる。好ましい両性界面活性剤は、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリン酸アミドプロピルベタイン、ラウリルジメチルアミンＮ−オキサイド、ラウリン酸アミドプロピルヒドロキシスルホベタインである。

非イオン性界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル（例えば、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノイソステアレート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート等）、グリセリン脂肪酸エステル類（例えば、モノエルカ酸フグリセリン、セスキオレイン酸グリセリン、モノスレアリン酸グリセリン等）、プロピレングリコール脂肪酸エステル類（例えば、モノステアリン酸プロピレングリコール等）、硬化ひまし油誘導体、グリセリンアルキレート、ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）−ソルビタンエステル類（例えば、ＰＯＥ−ソルビットラウレート、ＰＯＥ−ソルビットモノオレエート、ＰＯＥ−ソルビタンモノステアレート等）、ＰＯＥ−脂肪酸エステル類、ＰＯＥ−アルキルエーテル類（例えば、ＰＯＥ−ラウリルエーテル、ＰＯＥ−オレイルエーテル、ＰＯＥ−ステアリルエーテル等）、プルロニック類、ポリオキシエチレン(ＰＯＥ)・ポリオキシプロピレン(ＰＯＰ)−アルキルエーテル類（例えば、ＰＯＥ・ＰＯＰ−モノセチルエーテル、ＰＯＥ・ＰＯＰ−モノブチルエーテル、ＰＯＥ・ＰＯＰ−グリセリンエーテル等）、テトロニック類、POE-ひまし油誘導体（例えば、POE-ひまし油、ＰＯＥ−硬化ひまし油、POE-硬化ひまし油モノイソステアレート等）、アルカノールアミド（例えば、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン酸モノエタノールアミド、脂肪酸イソプロパノールアミド等）、ＰＯＥ−プロピレングリコールエステル、ＰＯＥ−アルキルアミン、ＰＯＥ−脂肪酸アミド、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられる。好ましい非イオン性界面活性剤は、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＯＥ−アルキルエーテル類およびショ糖脂肪酸エステルである。

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩（例えば、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム等）、アルキルピリジニウム塩（例えば、塩化セチルピリジニウム等）、塩化ジステアリルジメチルジアンモニウム、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキル四級アンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩（例えばラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド）、ジアルキルモルホニウム塩、ＰＯＥ−アルキルアミン、アルキルアミン塩、ポリアミン脂肪酸誘導体、アミノアルコール脂肪酸誘導体、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム等が挙げられる。好ましい陽イオン性界面活性剤は、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライドである。

本発明のバイオフィルム除去方法および液状バイオフィルム除去剤組成物における両性界面活性剤濃度は、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．０５〜２０重量％、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。非イオン性界面活性剤濃度は、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．０５〜２０重量％、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。陽イオン性界面活性剤濃度は、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．０５〜２０重量％、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。界面活性剤が２種以上である場合、その合計の界面活性剤濃度は０．０１〜３０重量％、好ましくは０．０５〜２０重量％、更に好ましくは０．１〜１０重量％である。ポリエチレンイミンに対する界面活性剤の重量比（界面活性剤／ポリエチレンイミン）は、界面活性剤の種類によって異なるので特に限定されないが、一般には、０．００１〜３００００、好ましくは０．０１〜４０００、更に好ましくは０．１〜１０００である。

本発明のバイオフィルム除去剤には、適宜、キレート剤、溶剤、保湿剤、香料、着色料、増粘剤、消泡剤等を添加することが出来る。キレート剤としては、通常使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、リン酸系化合物（例えば、オルトリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸等）、ホスホン酸類（例えば、エタン−１，１−ジホスホン酸、エタン−１，１，２−トリホスホン酸、エタン―１−ヒドロキシ−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１−ジカルボキシ−１，２−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸等）、ホスホノカルボン酸類（例えば、２−ホスホノブタン−１，２−ジカルボン酸、１−ホスホノブタン−２，３，４−トリカルボン酸、αメチルホスホノコハク酸等）、アミノカルボン酸類（例えば、ニトリロトリ酢酸、イミノ二酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、イミノジコハク酸、アスパラギン酸ジ酢酸、アミノメチルグリシンジ酢酸等）、有機酸（例えば、ジグリコール酸、オキシジコハク酸、カルボキシメチルオキシコハク酸、アスコルビン酸、グルコン酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸等）、アミノ酸（例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン等）、これらのアルカリ金属塩、アンモニア塩又はアルカノールアミン塩を挙げることができる。

溶剤としては、グリセリン、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、グリセリンモノメチルエーテル、グリセンモノエチルエーテル、グリセリンモノプロピルエーテル、グリセンモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジグリセリンモノメチルエーテル、ジグリセリンモノエチルエーテル、ジグリセリンモノプロピルエーテル、ジグリセリンモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。

増粘剤としては、例えば、アラビアゴム、カラギーナン、カラヤガム、トラガカントガム、カゼイン、デキストリン、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、メチルセルロース、エチルセルロース、ＣＭＣ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ＰＶＡ、ポリアクリル酸ナトリウム、グアーガム、タマリントガム、キサンタンガム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、ベントナイト、ヘクトライト、ラポナイト等が挙げられる。

保湿剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、キシリトール、ソルビトール、マルチトール等が挙げられる。

着色料としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、チタン酸鉄、黄酸化鉄、黄土、黒酸化鉄、コバルトバイオレット、チタン酸コバルト、群青、パール顔料、金属粉末顔料、有機顔料、クロロフィル、βカロチン等が挙げられる。

香料としては、ジャコウ、ライム、ビャクダン、ハッカ、バニリン、シトロネラール、オイゲノール、リナロール、クマリン、ケイ皮酸エチル等が挙げられる。

消泡剤としては、シリコーン系消泡剤等が挙げられる。

本発明の液状組成物は、以上に列挙した添加剤の１種以上と適宜併用することで、各目的により適したバイオフィルム除去剤とすることが出来る。添加剤の配合量は、組成物の０．０１〜５重量％程度、好ましくは０．１〜３重量％程度である。また、台所用洗剤、浴室用洗剤、トイレ用洗剤等の硬質表面用洗浄剤に配合して、これらの洗浄剤にバイオフィルム除去能を付与することも出来る。

本発明において、液状バイオフィルム除去剤組成物を適用する対象物としては、台所、浴室、洗面所、トイレ、排水管、排水溝、医療器具、冷却水系等が挙げられる。

＜バイオフィルム除去能の判定＞
緑膿菌（Pseudomonas aeruginosaNBRC3080）、および黄色ぶどう球菌（Stapylocuccus aureus JCM 20624）をトリプトソイブイヨン培地に接種して、３０℃にて２４時間振とう培養した。増殖した菌液を、ＬＢ培地（1% Bacto tryptone、1% NaCl、1% Yeast extract、pH 7.2）を用いて、緑膿菌の場合には１００倍に、黄色ぶどう球菌の場合には１０倍に希釈した。これらの菌液０．２ｍｌを９６ウェルマイクロプレート内に注入し、３０℃にて２４時間培養し、バイオフィルムを形成させた。培養液を捨てた後、イオン交換水で３回洗浄し、試験に用いるバイオフィルムサンプルを調製した。

その後、表１〜３に示すバイオフィルム除去剤２００μＬを注入し、２５℃にて５分静置後に液を抜き出した。イオン交換水で３回洗浄した後、次の方法で残存するバイオフィルムを定量した。

グラム染色用Ａ液（フェノールゲンチアナバイオレット溶液：和光純薬株式会社）３５０μＬを注入し、１分後に抜き出すことにより、バイオフィルムを染色した。イオン交換水で５回洗浄し、余分な洗浄液を除去した。グリコール酸でフェノールゲンチアナバイオレットを抽出し、６００ｎｍの吸光度を測定した。

バイオフィルム除去剤を作用させなかったウェルについグラム染色用Ａ液で処理後、吸光度を測定して初期値とした。また、培地２００μＬを含有するが菌株を接種しなかったウェルについても同様の操作を行い、ブランク値とした。バイオフィルム除去率を下式により求めた。

除去率（％）＝１００×[{（初期値―ブランク値）−（測定値―ブランク値}／（（初期値―ブランク値）]

得られた結果を第１表〜第２表に示した。

＊１：ＢＡＳＦジャパン社製ポリエチレンイミン（ＭＷ２０００）５０％溶液
＊２：和光純薬株式会社
＊３：和光純薬株式会社
＊４：第一工業製薬株式会社製、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン溶液
＊５：第一工業製薬株式会社製、ラウリン酸アミドプロピルベタイン溶液
＊６：第一工業製薬株式会社製、ラウリルジメチルアミンオキサイド溶液
＊７：第一工業製薬株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル溶液
＊８：第一工業製薬株式会社製、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド溶液

Claims (4)

1. ポリエチレンイミンをバイオフィルムに接触させることを特徴とするバイオフィルム除去方法。
2. ポリエチレンイミンを含有することを特徴とする液状バイオフィルム除去剤組成物。
3. さらに、界面活性剤を含有することを特徴とする請求項２に記載の液状バイオフィルム除去剤組成物。
4. 界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤および陽イオン性界面活性剤からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の液状バイオフィルム除去剤組成物。