JP4925379B2 - 殺菌方法 - Google Patents
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Description
液体の酸が微生物に対して殺菌効果を示すことはよく知られているが、固体酸は、液体の酸と異なり、流動性がないため、微生物と接触する頻度が低いと考えられる。従って、本願出願時においては、固体酸は、液体の酸のような殺菌効果を持たないと考えられており、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、強い殺菌効果を示すということは当業者にとっては全く予想外のことであった。
また、本発明者は、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が単に微生物を殺すだけでなく、微生物の構成成分を加水分解する作用も有することを見出した。
本発明は、以上の知見に基づき完成されたものである。
〔1〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とする、気体または液体の殺菌方法。
〔2〕気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通すことを特徴とする、〔1〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔3〕気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通すことを特徴とする、〔1〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔4〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、〔1〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔5〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、2以上で7以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも1種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、〔1〕に記載の気体または液体の殺菌方法。
〔6〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる材料であって、(1)13C核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素6員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素6員環の化学シフトが検出される、(2)粉末X線回折において半値幅(2θ)が5〜30°である炭素(002)面の回折ピークが少なくとも検出される、(3)プロトン伝導性を示す、という性質を有する材料であることを特徴とする、〔1〕に記載の気体または液体の殺菌方法、
〔7〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されていることを特徴とする、殺菌用カラム。
〔8〕スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、殺菌用フィルター。
〔9〕通気性の素材からなり、その通気性の素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されていることを特徴とする、マスク。
本発明の気体または液体の殺菌方法は、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせることを特徴とするものである。
このスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料は、強い酸性を示す、極性溶媒(水、アルコール、アルデヒド、カルボン酸、ケトン等)に入れても酸が溶け出さず、薬品殺菌のように水質に影響を与えない、空気等の気体中でも溶出しない、といった性質を示す。
炭素系固体酸Aは、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる固体酸である。この炭素系固体酸Aについては、以前に日本において出願されている(特願2009-134096号)。
三酸化硫黄を含有したスルホ化剤としては、発煙硫酸を例示できる。
(1)13C核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素6員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素6員環の化学シフトが検出される。
(2)粉末X線回折において半値幅(2θ)が5〜30°である炭素(002)面の回折ピークが少なくとも検出される。なお、検出される回折ピークは(002)面以外のものがあってもよいが、(002)面の回折ピークのみが検出されることが好ましい。
(3)プロトン伝導性を示す。この場合、プロトン伝導度は特に限定されないが、0.01〜0.2Scm−1であることが好ましく、0.08〜0.11Scm−1であることが更に好ましい(前記プロトン伝導度は、温度80℃、湿度100%条件下、交流インピーダンス法によって測定される値である)。
(実施例1)
この実施例では、下記の方法で作製した炭素系固体酸A〜Cの大腸菌に対する殺菌効果を調べた。
有機化合物としては市販品である微結晶性のセルロースを用いた。このセルロース20gを、三つ口フラスコに入れ、窒素ガス気流下、450℃で5時間加熱し、9gの不完全に炭化したものを得た(以下、これを「不完全炭化物」という)。その操作を繰り返すことで所定重量の不完全炭化物を確保した。このようにして得られた不完全炭化物20.2gを1L容ナス型フラスコに入れてロータリーエバポレーターROTAVAPOR RE120(ビュッヒ・ラボテクニック社(BUCHI Labortechnik AG)(スイス)製)に取り付け、ナス型フラスコを60℃に加温して回転させるとともに、真空ポンプによりエバポレーター内を脱気(0.5kPa)し、密閉した。一方、三酸化硫黄(日曹金属化学(株)の製品名「日曹サルファン」)6.1gをガス化用三つ口フラスコに量り取った。その三酸化硫黄を、ロータリーエバポレーターのコンデンサー上部にある注入コックから、徐々にエバポレーター内に導入した。三酸化硫黄を導入した後、ナス型フラスコを回転させながら60℃で2時間反応を行った。反応後は、三酸化硫黄ガス導入ラインを切り離し、エバポレーター内の三酸化硫黄ガスを窒素ガスで置換した。ナス型フラスコをエバポレーターから外し、該ナス型フラスコ内に約500mLの蒸留水を加えて10分間攪拌した。温度は30℃以下に保持した。その後は、親水性PTFE性フィルター(ミリポア製、オムニポア、孔径10μm)を用いて、固形分を吸引ろ過した。水洗浄として、固形分を約500mLの蒸留水に再懸濁し、10分間攪拌した後、再びろ別した。この操作を、ろ液のpHがほぼ一定になるまで繰り返した後、固形分を80℃で1日乾燥した。さらに熱水洗浄として、固形分を約100℃の蒸留水500mLで、洗浄した。この操作を、ろ液のpHがほぼ一定になるまで繰り返した。熱水洗浄後、固形分を80℃で1日乾燥し、固体酸20.9gを得た。以上の炭素系固体酸Aは、イオウ含有率が0.94wt%であった。
炭素系固体酸Bは、日本国特許第4041409号公報の実施例1の記載に従って作製した。具体的には以下の通りである。多環式芳香族炭化水素としては、市販品であるコロネン(C24H12)を用いた。このコロネン1gを、100mLの濃硫酸(96%)に加え200℃で8時間加熱した後、過剰の濃硫酸を250℃での減圧蒸留によって除去し、黒色の固体粉末を得た。この固体粉末を300mLのエチルアルコールで洗浄し、洗浄後のエチルアルコール中の硫酸が元素分析の検出限界以下になるまでこの操作を繰り返した。得られた炭素系固体酸Bは、黒色粉末であり、X線回折パターンにはいかなる構造も確認することができず、アモルファスであることが分かった。また、以上の炭素系固体酸Bは、イオウ含有率が4wt%であった。
炭素系固体酸Cは、国際公開:WO2005/029508の明細書の実施例4の記載に従って作製した。具体的には以下の通りである。有機化合物としては市販品であるナフタレンを用いた。このナフタレン20gを、300mLの96%濃硫酸に加え、この混合物に窒素ガスを30ml/minで吹き込みながら250℃で15時間加熱することによって黒色の液体が得られた。この液体を排気速度50L/min、到達圧力1×10−2torr以下の高真空ロータリーポンプで真空排気しながら250℃で5時間加熱することによって過剰の濃硫酸の除去と炭化の促進を行い、黒色粉末を得た。この黒色粉末を不活性気流中下180℃で12時間加熱した後、300mLの蒸留水で洗浄し、洗浄後の蒸留水中の硫酸が前述した閃光燃焼を用いた元素分析計による元素分析の検出限界以下になるまでこの操作を繰り返し、スルホ基が導入された無定形炭素、つまり炭素系固体酸を得た。この炭素系固体酸は、13C核磁気共鳴スペクトルにおいて、13CMAS核磁気共鳴スペクトルの測定法に従って測定すると、130ppm付近には縮合芳香族炭素6員環による化学シフトが現れ、140ppm付近にはスルホ基が結合した縮合芳香族炭素6員環による化学シフトが現れた。このシフトは、13C MAS核磁気共鳴スペクトルの測定で特徴的に観測されるスピニングサイドバンドであり、炭素種に由来するものではない。また、X線解析装置による測定では、粉末X線回折パターンとして、炭素(002)面と(004)面の回折ピークが確認された。(002)面の回折ピークの半値幅(2θ)は11°であった。また、以上の炭素系固体酸Cは、イオウ含有率が9wt%であった。
(ア)大腸菌は、独立行政法人 製品評価技術基盤機構より入手したエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)NBRC3972を使用した。そして、試験菌液は、前記大腸菌を普通寒天平板培地(日水製薬(株)製)にて、30℃、1日間培養して得られた菌体を滅菌水に懸濁し、菌数が約2×107cfu/ml(cfuはコロニー形成単位)となるように調整した。
(イ)菌数測定用培地としては、SCDLP培地「ダイゴ」(日本製薬(株)製)に1.5%の寒天を加えて寒天平板培地を多数作製し、用いた。
(エ)また、対照実験として、以下のような実験も行った。蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に前記試験菌液2mlを入れて30℃で回転振盪(140rpm)した。10分後、バイアル瓶内の試験菌液を200μlサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した(10〜104倍希釈)。そして、各希釈菌液の50μlを前記SCDLP寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。そして、30℃で1〜2日間静置培養後にコロニーカウント法にて生菌数を測定した。
この実施例では、ミドリムシ食物門や原生動物門のうちユーグレナ属であるユーグレナを用いて各炭素系固体酸A〜Cの殺菌効果(細胞膜破壊効果)を次の条件で調べた。
(1)炭素系固体酸A〜Cの作製
炭素系固体酸A〜Cは実施例1と同様に作製した。
(2)ユーグレナに対する炭素系固体酸A〜Cの細胞膜破壊効果
(ア)試験菌は、(株)ユーグレナにより入手したユーグレナ(粉末)を使用した。この細胞膜破壊効果の確認は、ユーグレナ細胞内に存在するグルコースがユーグレナの破壊に伴って検出される現象を利用した。
この実施例では、下記の方法で作製した炭素系固体酸Dの各種微生物に対する殺菌効果を調べた。
(1)炭素系固体酸Dの作製
500mL容三つ口フラスコに前記不完全炭化物4g、96%濃硫酸100mLおよび30%発煙硫酸100mLを入れ、窒素気流下、80℃で10時間加熱した。10時間後、室温に戻して蒸留水200mLを加え、グラスファイバー濾紙を用いて、固形分を吸引ろ過した。固形分を回収して約100℃の蒸留水400mLに再懸濁し、30分間加熱撹拌した後、固形分を吸引ろ過した。この操作を、ろ液のpHがほぼ一定になるまで繰り返した後、固形分を80℃で1日乾燥した。乾燥後、上記と同様に、固形分を約100℃の蒸留水400mLで熱水洗浄し、ろ液のpHがほぼ一定になるまで繰り返した。熱水洗浄後、固形分を80℃で1日乾燥し、固体酸を得た。固体酸Dは、イオウ含有率が5.1wt%であった。
(ア)試験菌としては、独立行政法人 製品評価技術基盤機構より入手したシュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)NBRC14164、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus subsp. aureus,黄色ブドウ球菌)NBRC12732、バチルス・アトロフェアス(Bacillus atrophaeus)NBRC13721を使用した。試験菌液は、各種微生物をそれぞれSCDLP培地「ダイゴ」(日本製薬(株)製)に1.5%の寒天を加えた寒天平板培地にて、30℃(スタフィロコッカス属微生物の場合は37℃)、1日間培養して得られた菌体を滅菌水に懸濁し、菌数が105〜107cfu/ml(cfuはコロニー形成単位)となるように調整した。
(イ)菌数測定用培地としては、同様にSCDLP寒天平板培地を多数調製して用いた。
この実施例では、大腸菌を用いて炭素系固体酸Dの殺菌効果を次の条件で調べた。
(1)炭素系固体酸Dの作製
炭素系固体酸Dは実施例3と同様に作製した。
(2)大腸菌に対する炭素系固体酸Dの殺菌効果
(ア)大腸菌は、実施例1と同様のものを用いた。
(イ)菌数測定用培地としては、トリプトソーヤ寒天培地〔日水製薬(株)製〕を用いた。
(ウ)計測操作は、次の通りである。粉末状の炭素系固体酸D 0.5gを蒸気滅菌したシリコセン付きバイアル瓶に秤取した。このバイアル瓶内に前記の大腸菌液10mlを加え、25℃で回転振盪(140rpm)した。3時間後、バイアル瓶内の処理液を100μlサンプリングし、直ちに滅菌水で段階的に希釈した(10〜103倍希釈)。そして、各希釈菌液の50μlを前記トリプトソーヤ寒天平板培地にそれぞれ塗抹した。塗抹後、30℃で1日間静置培養し、コロニーカウント法にて生菌数を測定した。
Claims (9)
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料に、気体中または液体中の微生物を触れさせる(但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄に、気体中または液体中の微生物を触れさせる場合を除く)ことを特徴とする、気体または液体の殺菌方法。
- 気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されたカラムに通すことを特徴とする、請求項1に記載の気体または液体の殺菌方法。
- 気体または液体を、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されたフィルターに通すことを特徴とする、請求項1に記載の気体または液体の殺菌方法。
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、不完全に炭化された有機化合物を三酸化硫黄又は三酸化硫黄を含有したスルホ化剤との加熱処理によって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項1に記載の気体または液体の殺菌方法。
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、2以上で7以下の芳香環が縮合した多環式芳香族炭化水素群から選択される少なくとも1種を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによって縮合およびスルホ化することにより得られる材料であることを特徴とする、請求項1に記載の気体または液体の殺菌方法。
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が、有機化合物を濃硫酸または発煙硫酸中で加熱処理することによってスルホ基を導入することにより得られる材料であって、(1)13C核磁気共鳴スペクトルにおいて縮合芳香族炭素6員環及びスルホ基が結合した縮合芳香族炭素6員環の化学シフトが検出される、(2)粉末X線回折において半値幅(2θ)が5〜30°である炭素(002)面の回折ピークが少なくとも検出される、(3)プロトン伝導性を示す、という性質を有する材料であることを特徴とする、請求項1に記載の気体または液体の殺菌方法、
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が充填されている(但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が充填されている場合を除く)ことを特徴とする、殺菌用カラム。
- スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されている(但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が担持されている場合を除く)ことを特徴とする、殺菌用フィルター。
- 通気性の素材からなり、その通気性の素材にスルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料が担持されている(但し、スルホ基が導入された無定形炭素を含有する材料と金属鉄が担持されている場合を除く)ことを特徴とする、マスク。
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