JP4982837B2

JP4982837B2 - 海洋付着菌用抗菌剤

Info

Publication number: JP4982837B2
Application number: JP2003389037A
Authority: JP
Inventors: 洋二槇田; 彩梅野; 秀樹小比賀; 健太大井
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005145923A

Description

本発明は、海洋付着菌に対する抗菌剤および該抗菌剤を含む塗料組成物に関し、より詳しくは、漁網、船舶の船底、ブイ等の海中に置かれる設備、海洋構築物、火力または原子力発電所の復水器冷却水系や取水管、水中構築物あるいは貯水池等に、貝類等の有害な水中生物が付着するのを防止するための水中生物付着防止剤に関する。

海水中の海洋付着菌は、海洋人工建造物、船底、漁網などの表面に付着し、バイオフィルムを形成する。海洋付着生物の幼生は、バイオフィルムへ付着して成長する。

海洋付着生物の海洋人工建造物などへの着生は、海洋建築業・船舶業・漁業に多大な被害を与える。例えば、発電所の取水効率を低下させたり、船の推進力を妨げたり、漁獲の作業効率を低下させたりする。

従来、海洋付着菌に対する抗菌剤として有機スズなどが使用されていたが、これらの抗菌剤は、攪乱物質や性ホルモンのような作用を示し、環境や人体に悪影響をもたらすことからその使用が禁止された。

銀イオンを有する抗菌剤は広く使用されているが、銀イオンは塩素イオンと反応して不溶性の塩化銀を形成して抗菌機能を失うため、海水に接触する船底や、漁網、発電所の復水器冷却水系や取水管などの水中構築物への海洋生物の付着防止には無効と考えられていた。

近年、アミノ酸と銀イオンとを結合してなる化合物またはアミノ酸誘導体の銀塩の抗菌作用が報告されたが（特許文献１）（特許文献２）、それらの海水系における抗菌性については知られていない。

従来の抗菌剤よりも安全性が高く、持続性のある海洋生物付着防止剤の開発が強く求められている。
特開２０００−１６９０５特開平９−１４３００９

本発明は、環境や人体に対し低毒性で、持続性に優れた海洋生物付着防止剤を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題に鑑み検討を重ねた結果、特定のアミノ酸銀錯体のみが海水中でも海洋微生物に対する抗菌性を有し、抗菌剤として有用であることを見出した。また、システインに関しては、銀錯体の抗菌作用は低いが、意外にもシステイン自体が海洋微生物に対し抗菌作用を有することを見出した。

本発明は、以下の抗菌剤、塗料組成物および海洋生物の付着防止方法に関する。

項１．ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体、イミダゾール−銀錯体およびシステインからなる群より選択される少なくとも１種を含む、海洋付着菌用抗菌剤。

項２．前記ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体、イミダゾール−銀錯体およびシステインからなる群より選択される少なくとも１種を担体に担持させてなる海洋付着菌用抗菌剤。

項３．担体がモンモリロナイト、スメクタイト化合物またはヘクトライトである、項２に記載の抗菌剤。

項４．項１〜３のいずれかに記載の抗菌剤を含む、水中生物付着防止用塗料組成物。

項５．項４に記載の塗料組成物を海水中で使用される対象物に塗布することを特徴とする該対象物への海洋生物の付着を防止する方法。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明の銀錯体は、公知の化合物であり、銀１モルに対し２モルのヒスチジン、メチオニン又はイミダゾールを用いて形成される。この錯体は、公知の方法、例えば所定量のヒスチジン、メチオニン又はイミダゾールと水溶性銀化合物（例えば硝酸銀、過塩素酸銀、リン酸銀、硫酸銀）とを混合することで容易に製造できる。或いは、ヒスチジン、メチオニン又はイミダゾールと銀イオンを溶出可能な物質（例えば、銀−スポジュメン）を使用して形成してもよい。

銀イオンとアミノ酸の比率は、銀イオン１モルに対し、通常アミノ酸を２モル以上使用するが、好ましくは２〜５モル程度、より好ましくは２〜４モル程度使用する。本発明の好ましい実施形態において、本発明の海洋付着菌用抗菌剤は、担体に担持される。担体への担持により、抗菌剤の放出を持続的に行うことが可能になり、抗菌剤の持続性が改善される。

担体としては、本発明の抗菌剤を担持できるものであれば特に限定されず、例えば、スポジュメン、モンモリロナイト、ヘクトライト、スメクタイト化合物、ユークリプタイト、エンスタタイト、フェロシライト、クリソライト、ハイアロシデライト、ホートノライト、フェロホートノライト、シリカ、アルミナ、珪藻土、粘土、ゼオライト、マガディアイト、バーネサイト型マンガン酸化物、ホランダイト型マンガン酸化物、トドロカイト型マンガン酸化物、イモゴライト（これらに限定されない）が挙げられる。

担体に担持させる方法としては、特に限定されないが、例えば、ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体、イミダゾール−銀錯体およびシステインからなる群より選択される少なくとも１種の溶液に担体を含浸し、乾燥する方法が例示できる。

本発明の抗菌剤は、従来の塗料組成物に配合することにより、水中生物付着防止用塗料組成物を得ることができる。

本発明の水中生物付着防止剤は、塗料、溶液、乳剤等の形態に調製して使用することができる。

これら塗料、溶液、乳剤等の調製には通常実施される一般的処方を採用することができる。

本発明の水中生物付着防止剤を防汚塗料の形態で使用する場合には、例えば抗菌剤又はその担体への担持物を塗膜形成剤に配合して塗料を調製し、船舶の船底、海洋構築物、発電所の冷却用取水管路あるいは水中構築物等に塗布・乾燥することによって水中微生物によるバイオフィルムの形成を防止し、フジツボなどの海洋付着生物の幼生のバイオフィルムへの付着を防止することができ、結果として海洋生物の付着繁殖を防止することができる。

塗膜形成剤（塗料用結合剤）としては、油ワニス、合成樹脂、人造ゴム等が用いられる。

さらに、必要に応じて溶剤、顔料等を使用しても差し支えない。

本発明の水中微生物用抗菌剤を溶液の形態で使用する場合には、例えば抗菌剤又はその担持物を塗膜形成剤と共に溶媒に溶解した溶液を調製して、養殖漁網、定置漁網等に塗布することにより、バイオフィルムの形成を阻止し、水中生物の付着繁殖を防止することができる。

塗膜形成剤（塗料用結合剤）としては、合成樹脂、人造ゴム、天然樹脂等が用いられ、溶媒としては、キシレン、トルエン、クメン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等、或いは水系が用いられる。

さらに、必要に応じて添加剤、例えば防錆剤、防水剤、可塑剤等を使用してもよい。

本発明の抗菌剤を乳剤の形態で使用する場合には、通常乳剤を調製する際の一般的方法に従い、抗菌剤の溶液に界面活性剤を添加し、所望の乳剤を調製することができ、用いる界面活性剤の種類と添加量は、常法に従って選択できる。

調製した乳剤は、海洋あるいは水中で使用する養殖漁網、定置網等の原料素材、例えば高分子樹脂等に練り込んで用いることができる。

塗料、溶液又は乳剤を調製する場合には、抗菌剤又はその担体への担持物の配合量は塗膜が形成できる限りにおいて上限はないが、塗料組成物の重量に対し、０．１〜５０重量％、好ましくは１〜２０重量％の割合で配合される。

また、本発明の上記溶液または乳剤は、冷却用水の取水管路あるいは貯水池等における水中生物の付着繁殖を防止するため、用水、貯水等に添加して用いることもできる。

塗料用組成物中の塗膜形成剤としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が広く使用され、防汚性を高める場合にはフッ素系の樹脂を使用することもできる。

本発明の抗菌剤は、海水中の付着性微生物に対し広く抗菌作用を有する。該海洋微生物としては、Pseudoalteromonas carrageenovoraが例示されるがこれに限定されない。

塗料組成物の適用対象物としては、特に、船底、漁網、発電所の取水管および海洋付着生物（例えば、貝類）が付着することにより海水の流れに抵抗が生じる部分など（これらに限定されない）が挙げられる。

本発明により、環境や人体に対して低毒性であり、抗菌性および持続性に優れた海洋微生物の抗菌剤が提供される。

以下、本発明を実施例、試験例および比較例を用いてより詳細に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明を限定するものではない。

供試菌株および培地
海洋微生物の供試菌株として、海洋に広く存在するグラム陰性菌のPseudoalteromonas carrageenovoraを用いた。この菌株は、塩化物イオンを必要とし、４０℃以上で死滅することが知られている。

液体培地にはＭａｒｉｎｅＢｒｏｔｈ２２１６（ＤｉｆｃｏＬａｂ．社製）、寒天培地にはＭａｒｉｎｅＡｇａｒ２２１６（ＤｉｆｃｏＬａｂ．社製）を使用した。

アミノ酸液の調製
表１に示す各種アミノ酸およびイミダゾールを滅菌濾過海水中に溶解し、アミノ酸液を調製した。

アミノ酸-銀錯体の調製
３．２重量％の銀を含む銀−スポジュメン（１０ｍｇ）と滅菌濾過海水で一定濃度（１００ｍＭ）に稀釈した各種アミノ酸溶液（１ｍＬ）を攪拌混合し、１時間室温にて放置し、アミノ酸−銀錯体を形成させた。その後、室温にて１２，０００ｒｐｍで３分間遠心し、無機固体（下層）を除去し、アミノ酸−銀錯体液（上層）を回収した。このアミノ酸−銀錯体液をＩ液とする。

試験例１

アミノ酸−銀錯体およびイミダゾール銀錯体のＭＢ培地における抗菌試験
Ｌ字管にＭＢ培地（５ｍＬ）および予め調製しておいた菌液を初期濃度５〜８×１０⁶ｃｅｌｌ／ｍＬになるように加え、２５℃、５０ｒｐｍにて対数増殖期まで振とう培養した。培養液にＩ液（１ｍＬ）を加え、さらに２５℃、５０ｒｐｍにて振とうしながら所定時間毎に培養液をサンプリングし、各サンプルの吸光度（ＯＤ６６０ｎｍ）を測定し、増殖曲線を作成した。同様にＩ液の代わりに、海水（１ｍＬ）を添加したもの（ｂｌａｎｋ）、アミノ酸またはイミダゾールのみを含む溶液（１ｍＬ）を添加したもの（ｃｏｎｔｒｏｌ）、アミノ酸またはイミダゾールを含まず銀イオンを含む溶液（１ｍＬ）のみを添加したもの（−ＡＡ＋Ａｇ）について、増殖曲線を作成した。増殖曲線を図１〜図１２に示す。

増殖曲線により、ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体およびイミダゾール−銀錯体を添加した培養液においてP. Carrageenovoraの増殖が抑制され、８００分間（システインについては３５０分間）経過後もその増殖は抑制され続けた。一方、他の種類のアミノ酸銀錯体はＢｌａｎｋと比べて僅かに抗菌性を示したものの、その抗菌性は本発明の銀錯体と比較すると有意に低いものであった。

また、銀イオン溶液、アミノ酸液またはイミダゾール液のみを添加した場合にＢｌａｎｋと同様の増殖傾向が示されたことから、抗菌作用は銀イオン、アミノ酸またはイミダゾールに由来するものではなく、メチオニン−銀錯体、ヒスチジン−銀錯体またはイミダゾール−銀錯体に特有のものであることが明らかになった。また、システインに関しては、他のアミノ酸と異なり、システイン−銀錯体では抗菌効果がなく、システイン自体に海洋付着菌に対する強い抗菌作用が確認された。

試験例２

抗菌性を示したヒスチジン-銀錯体およびメチオニン−銀錯体を担持させた層状粘土鉱物（アミノ酸−銀錯体担持抗菌剤）について、抗菌試験を行った。

担体
錯体を担持する担体は、モンモリロナイト（クニピアＦ・クニミネ工業株式会社）、スメクタイト化合物（スメクトンＳＡ・クニミネ工業株式会社）、ヘクトライト（合成スメクタイト・コープケミカル株式会社）の３種類の粘土鉱物を用いた。

アミノ酸−銀錯体担持抗菌剤の合成法
アミノ酸液とＡｇＮＯ₃溶液をモル比でアミノ酸：銀＝３：１になるように混合し、攪拌し、錯体を形成させた。これに担体０．５ｇを添加し、混合し、さらに５０℃にて１５時間攪拌した。次いで、この混合物から遠心分離および洗浄により沈殿物を回収した。沈殿物を６０℃、５時間乾燥し、この乾燥物をアミノ酸−銀錯体担持抗菌剤とした。

アミノ酸‐銀錯体担持抗菌剤の海水における抗菌試験
アミノ酸−銀錯体担持抗菌剤（１０ｍｇ）を海水５ｍＬ中に添加し、この溶液をL字管中のP.Carrageenovora菌液（初期濃度５〜８×１０⁶ｃｅｌｌ／ｍＬ）へ添加し、５０ｒｐｍ、２５℃にて、５時間振とう培養した後、サンプリングした。このサンプルを海水で段階希釈し、ＭＢ寒天培地（各３枚ずつ）にプレーティングした後、３０℃にて２０時間培養した。次いで、各プレート上の細胞数をカウントし、３枚のプレートの平均値を計算した。表２に、この結果を示す。

表２から明らかなように、ヒスチジン−銀錯体担持抗菌剤およびメチオニン−銀錯体担持抗菌剤を添加した培地では、コロニーが全く確認されなかった。このことは、これらのアミノ酸−銀錯体担持抗菌剤が強い抗菌性をもつことを示す。一方、銀のみを含む層状粘土鉱物の生菌数は、Ｂｌａｎｋより少なかったものの、いくつかのコロニーが確認され、アミノ酸−銀錯体担持抗菌剤に比べて低い抗菌性を示した。

ヒスチジン、ヒスチジン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。メチオニン、メチオニン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。イミダゾール、イミダゾール銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。アルギニン、アルギニン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。グリシン、グリシン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。アラニン、アラニン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。フェニルアラニン、フェニルアラニン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。アスパラギン、アスパラギン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。グルタミン酸、グルタミン酸銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。アスパラギン酸、アスパラギン酸銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。銀イオン（−ＡＡ＋Ａｇ）、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。システイン、システイン銀錯体、Ｂｌａｎｋの増殖曲線を示す。

Claims

抗菌剤であって、
ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体、及びイミダゾール−銀錯体からなる群より選択される少なくとも１種を含み、海水環境下で用いることを特徴とする海洋付着菌用抗菌剤。
ヒスチジン−銀錯体、メチオニン−銀錯体、及びイミダゾール−銀錯体からなる群より選択される少なくとも１種を担体に担持させてなる請求項１に記載の海洋付着菌用抗菌剤。
担体がモンモリロナイト、スメクタイト化合物またはヘクトライトである、請求項２に記載の抗菌剤。
請求項１〜３のいずれかに記載の抗菌剤を含む、水中生物付着防止用塗料組成物。
請求項４に記載の塗料組成物を海水中で使用される対象物に塗布することを特徴とする該対象物への海洋生物の付着を防止する方法。