KR20000064589A - 살생물 활성의 증진 방법 - Google Patents

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다니엘 엘 미칼로포울로스
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베츠디어본 인크
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Abstract

본 발명은 유효량의 알킬설포석시네이트 표면활성제를 살생물 화합물에 가함을 포함하는, 수성 시스템에서 미생물의 생장을 조절하기 위한 살생물 화합물의 활성을 증진시키는 처리 방법에 관한 것이다.

Description

살생물 활성의 증진 방법
실질적으로 모든 비-멸균성 수성 환경에서 표면에 대한 세균 부착은 널리 알려진 현상이다. 집락화(colonization)를 방지하거나 불결한 표면을 세정하려는 산업적 노력은 여러 산업 분야에서 많은 비용의 지출을 초래하고 있다. 표면활성제는 표면으로부터 유기물의 제거, 살생물 효능의 증진 또는 각종 살생물제의 수혼화성의 보조시 역활을 하는 것으로 여겨지는 제제로서 수처리 프로그램에서 정규적으로 사용된다. 표면활성제는 또한 농화학 산업에서, 특히 제초제 활성을 향상시키는데 정규적으로 사용된다. 이것은 표면활성제를 사용하여 적용된 소적의 표면 작용을 변형시키거나 잎 표면과 이들의 상호작용을 최대화시킴으로써 달성된다.
표적 환경에서 유기체의 전체적인 생장을 억제함으로써 표면의 집락화를 억제할 수 있는 표면활성제의 다수 예가 존재한다. 종류에 관계없이, 대부분의 표면활성제는 표면 집락화를 방해하기에 충분한 고 농도로 사용되는 경우 세균 생장을 억제하는 것으로 밝혀졌다. 수처리 산업에서, 침수된 표면에 대한 집락화 내성의 측정에 영향을 미치는 가장 잘 공지된 부류의 표면활성제는 살생물제로서 또한 작용하는 양이온성 4급 아민 표면활성제이다. 그러나, 비교적 온화한 비이온성 표면활성제조차 유사 양식으로 작용할 수 있다. 그러나, 독성을 중화시키는데 요구되는 비이온성 표면활성제의 농도는 양이온성 표면활성제보다 실질적으로 더욱 높다.
전통적으로, 표면활성제는 (1) 한편 분리될 수 있는 용액중에서 일부 활성을 유지시키는데 보조하고 (2) 수성 환경에서 비교적 소수성인 살생물제가 더욱 혼화성이 되도록 하는데 보조하므로, 살생물제 패키지에 가해져 왔다. 표면활성제는 또한 이의 세포 표적에 대한 살생물제의 접근성을 증가시킴으로써 생필름-관련된 유기체에 대한 살생물제의 효능 증진제로서 고려되어 왔다.
본 발명은 수성 시스템에서 미생물의 생장을 조절하기 위해 살생물제의 활성을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 물질은 섬유 산업에서의 섬유 습윤제와 같이 산업 분야에서 이미 사용되어져 왔다.
도 1은 플랑크톤성 피. 픽케티(P. pickettii)에 대해 12ppm의 디노닐설포석시네이트에 의한 이소티아졸리논 효능의 증진을 도시한 것이다.
도 2는 디노닐설포석시네이트의 다양한 농도에서 플랑크톤성 피. 픽케티에 대한 이소티아졸리논 효능에 있어 디노닐설포석시네이트의 증진을 도시한 것이다.
도 3은 피. 픽케티의 점착성 집락에 대한 2ppm의 이소티아졸리논의 디노닐설포석시네이트 증진을 도시한 것이다.
도 4는 48ppm의 표면활성제 농도에서 알킬설포석시네이트 알킬 쇄 길이 대 플랑크톤성 피. 픽케티의 생균 수의 감소를 도시한 것이다.
본 발명은 수성 시스템, 즉 냉각수, 펄핑(pulping) 또는 제지제조 시스템에 유효량의 음이온성 알킬설포석시네이트 표면활성제를 가함을 포함하여, 상기 시스템에서 미생물의 생장을 조절하기 위한 살생물 화합물을 포함하는 처리 활성의 증진 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 처리 효능은 유지시키면서, 시스템에 가해진 살생물 화합물의 양을 감소시킨다. 따라서, 동일한 수준의 효능을 달성하면서도 살생물 물질을 더욱 적게 사용할 수 있으므로, 환경적으로 더욱 허용되는 성과가 달성된다.
본 발명의 방법은 특정 처리 프로토콜의 효능을 감소시키지 않으면서도, 시스템에 가해진 살생물제의 양을 감소시킬 것이다.
본 발명중에 시험된 살생물제는 이소티아졸리논[특히, 카톤(KathonR) 886F로 롬 앤드 하아스 코포레이션(Rohm and Haas Co.)에서 시판되고 있는 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온의 혼합물] 및 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올 또는 BNPD(Boots Chemical, Pte.에서 시판)이다. 본 발명에서 시험된 추가의 살생물제는 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드(DBNPA), 5-옥소-3,4-디클로로-1,2-디티올(디티올) 및 글루타르알데하이드(glut)이다. 이들 물질은 모두 시판되고 있다. 이소티아졸리논 화합물이 본 발명에 바람직한 살생물 활성을 지닌것으로 고려되나, 본 발명은 이러한 살생물제의 사용에만 한정되지는 않는다. 이들 연구를 위해 선택된 주요 유기체는, 비록 본 발명이 기타 미생물, 즉 진균에 대해서도 효과적일 것으로 기대된다해도, 슈도모나스 픽케티(Pseudomonas pickettii) 및 세균 종이다. 표면활성제의 존재 및 부재하에서 살생물제의 초기 스크리닝은 48ppm(활성)의 표면활성제를 사용하여 수행하며, 이들 실험에 사용된 표면활성제는 설포석시네이트이다.
바람직한 설포석시네이트, 디옥틸설포석시네이트 및 디노닐설포석시네이트가 BNPD의 활성을 현저히 증진시키는 것으로 입증되었다. 또한, 디노닐설포석시네이트의 존재하에 이소티아졸리논 화합물(카톤 886F)의 효능에 있어서의 매우 현저한 증가가 도 1에 나타나 있다. 5ppm(활성)으로써 적은 디노닐설포석시네이트 화합물이 이소티아졸리논 효능을 증진시킬 수 있음이 용량-반응 곡선에서 입증되었다. 이 데이타는 또한 효능에 있어서의 거의 최대의 증가가 12ppm(활성)의 디노닐설포석시네이트로도 달성될 수 있음을 입증하고 있다(도 2). 이 효능은 표면활성제 단독만으로도 이소티아졸리논 활성을 증진시키는 것으로 보이며, 세균 집단에 대해 현저한 독성을 부여하지 않는다.
점착성 집단에 대하여 알킬설포석시네이트 및 살생물제의 효능을 추가로 평가하기 위해, 재순환 장치내에서 효능 시험을 수행한다. 어떠한 항미생물제 또는 표면활성제의 부재하에서의 집락화를 2일간 진행시킨 후, 대부분의 세균 배양물을 제거한다. 이 배양물을 적절한 양의 살생물제 또는 표면활성제를 첨가하면서 신선한 배지 및 살생물제(대조군) 또는 배지로 교체한다. 약 2ppm의 이소티아졸리논 화합물(카톤 886F)에 대한 디노닐설포석시네이트의 첨가는 상응하는 대조군(이소티아졸리논 단독) 표면에 비해 집락화된 표면으로부터 회수될 수 있는 살아있는 세균의 수를 크게 감소시킨다(도 3). 다른 연구는 어떠한 항미생물제의 부재하에서 동일한 시간에 걸쳐 표면으로부터 부착성 세균의 상실이 일어나지 않음을 입증한다.
하기 부류의 화합물을 시험하며, 괄호안의 수는 각각의 에스테르 쇄에 있어서 탄소 쇄의 길이를 나타낸다: 디이소부틸설포석시네이트(4); 디이소아밀설포석시네이트(5); 디헥실설포석시네이트(6); 디옥틸설포석시네이트(8); 디노닐설포석시네이트(9) 및 비스트리데실설포석시네이트(13).
도 4에서, 8개 탄소 쇄 길의의 디에스테르가 9개 탄소 쇄 길이의 디에스테르 화합물과 거의 근접하게 효과적임에 주목하라. 또한 9개 탄소까지 측쇄 길이가 증가할 수록 효능이 증가함에도 주목하라. 측쇄가 13-C 알킬 그룹을 갖는 경우, 효능은 상실되지 않는 것으로 여겨진다.
이들 실험, 특히 피. 픽케티에 대한 효능에 대한 실험을 통해 사용된 이소티아졸리논 화합물(카톤 886F)의 농도는 매우 높다(약 5ppm). 이것은 이소티아졸리논 화합물에 대한 이들 유기체의 상대적 내성을 반영한다. 유사한 실험을 피. 아에루기노사(P. aeruginosa)를 사용하여 수행하며, 이 실험에서도 이소티아졸리논의 현저히 낮은 농도에서 유사한 결과가 수득되었다.
표 1은 카톤 및 BNPD를 사용하여 관측한 세균의 생장 억제에 있어서의 증진을 입증한다. 이들 결과는 피. 픽케티를 사용하여 수득한다. 이들 결과는 살아있는 세균 수에 있어서의 감소를 측정함으로써 수득하며, C8및 C9설포석시네이트의 존재하에서 이소티아졸리논 및 BNPD 활성제 모두의 효능이 현저히 증가함을 나타낸다. 이소티아졸리논 및 BNPD 결과는 3시간의 접촉 시간에서 수득된 것이다.
카톤 및 BNPD의 설포석시네이트 증진
CFU/ml의 Log10감소
0ppm 5ppm 10ppm
표면활성제(12ppm) 살생물제 이소1 BNPD2
비처리 0.00 0.99 1.56
C6-설포석시네이트 0.00 1.10 1.56
C8-설포석시네이트 0.08 4.02 2.14
C9-설포석시네이트 0.13 3.45 2.25
C10-설포석시네이트 0.04 1.01 1.13
1이소= 이소티아졸리논
2BNPD=2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올
표 2는 글루타르알데하이드 및 DBNPA를 사용하여 측정한 세균 생장의 감소에 있어서의 증진을 입증한다. 이들 결과는 또한 피. 픽케티를 사용하여 수득한다. 하기로부터 알수 있는 바와 같이, 이 결과는 C8및 C9설포석시네이트의 존재하에서 2개의 활성 화합물의 효능의 증가를 입증하고 있다. 글루타르알데하이드 결과는 3시간째이고, DBNPA 결과는 24시간째이다.
글루타르알데하이드 및 DBNPA1의 설포석시네이트 증진
생장 억제%
0ppm 2.5ppm 5.0ppm
표면활성제(12ppm) 살생물제 Glut DBNPA
비처리 0 3.5 14.0
C4-설포석시네이트 -5.0 2.0 8.0
C5-설포석시네이트 -3.0 5.0 19.0
C6-설포석시네이트 -4.0 5.0 15.0
C8-설포석시네이트 -5.0 19.0 24.0
C9-설포석시네이트 3.0 15.0 31.0
C13-설포석시네이트 0.6 1.0 19.0
1마이너스 숫자는 세균 집락의 생장을 나타낸다.
glut=글루타르알데하이드
DBNPA=2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드
표 3은 디티올을 사용하여 관측한 세균의 생장 억제에 있어서의 증진을 입증한다. 디티올 활성은 신속하게 분산하는 빠른 작용성 살생물제이다. 따라서, 이것이 매우 빠른 효과가 있다고 해도, 이것은 살생물 활성이 퍼진후 세균 집단을 재생장시킬 수 있다. C8및 C9설포석시네이트가 살생물 활성의 작용기간을 향상시키는데 효과적이라는 사실은 흥미있는 것이다.
디티올 활성의 설포석시네이트 증진1
생장 억제%
표면활성제(12ppm) 살생물제 0ppm
4 시간 24 시간
비처리 0 0
C4-설포석시네이트 -5.0 4.0
C5-설포석시네이트 -3.0 5.0
C6-설포석시네이트 -4.0 -5.0
C8-설포석시네이트 -5.0 4.0
C9-설포석시네이트 3.0 -2.0
C13-설포석시네이트 0.6 -17.0
표면활성제(12ppm) 디티올 1.25ppm
4 시간 24 시간
비처리 45.0 -46.0
C4-설포석시네이트 42.0 -38.0
C5-설포석시네이트 58.0 -10.0
C6-설포석시네이트 40.0 -68.0
C8-설포석시네이트 39.0 3.0
C9-설포석시네이트 52.0 6.0
C13-설포석시네이트 37.0 -23.0
1마이너스 숫자는 세균 집단 생장을 나타낸다.
디티올=5-옥소-3,4-디클로로-1,2-디티올
디티올 활성의 설포석시네이트 증진1
생장 억제%
표면활성제(12ppm) 디티올 2.5ppm
4 시간 24 시간
비처리 83.0 -42.0
C4-설포석시네이트 86.0 -36.0
C5-설포석시네이트 93.0 -14.0
C6-설포석시네이트 83.0 -71.0
C8-설포석시네이트 70.0 2.0
C9-설포석시네이트 67.0 10.0
C13-설포석시네이트 61.0 -15.0
표면활성제(12ppm) 디티올 5ppm
4 시간 24 시간
비처리 99.0 12.0
C4-설포석시네이트 99.0 15.0
C5-설포석시네이트 99.0 9.0
C6-설포석시네이트 99.0 -41.0
C8-설포석시네이트 99.0 24.0
C9-설포석시네이트 96.0 45.0
C13-설포석시네이트 96.0 8.0
1마이너스 숫자는 세균 집단의 생장을 나타낸다.
디티올=5-옥소-3,4-디클로로-1,2-디티올
상기 나타낸 바와 같이, 표면활성제 약 1 내지 5ppm과 같이 낮은 본 발명의 처리량은 농도가 예를 들어, 공정 조건, 표적 유기체 및/또는 살생물제의 특성에 따라 광범위하게 변할 수 있는 살생물제와 배합시 효과적일 수 있다. 더우기, 금속 작업 및 오일과 가스 시스템과 같은 기타의 수성 시스템도 또한 본 발명에 의해 유리할 것이다.
비록 본 발명자가 본원에서 본 발명의 특정 양태에 대해 밝히고 기술했다 해도, 본 발명의 취지 및 영역으로부터 벗어남이 없이 어떠한 변화 또는 변형이 이루어질 수 있으며 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (10)

  1. 수성 시스템에 유효량의 알킬설포석시네이트 표면활성제를 가함을 포함하여, 상기 시스템에서 미생물의 생장을 조절하기 위한 2,2-디브로모-3-니트로프로피온아미드, 5-옥소-3,4-디클로로-1,2-디티올 및 글루타르알데하이드로 이루어진 그룹중에서 선택된 살생물 화합물을 함유하는 처리의 활성을 증진시킴으로써 처리 효능을 유지시키면서도 상기 시스템에 가해진 살생물 화합물의 양을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 알킬설포석시네이트 표면활성제가 디노닐설포석시네이트인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 약 1ppm 이상의 알킬설포석시네이트 표면활성제가 수성 시스템에 가해지는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 미생물이 세균을 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 미생물이 진균을 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 수성 시스템이 냉각수 시스템을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 수성 시스템이 펄핑(pulping) 또는 제지제조 시스템을 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 수성 시스템이 금속 작업 시스템을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 수성 시스템이 오일 및 가스 시스템을 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 알킬설포석시네이트 표면활성제가 디옥틸설포석시네이트인 방법.
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