KR20220016504A - 바이오필름 처리제 및 바이오필름 처리방법 - Google Patents
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Abstract
[과제] 본 발명은 바이오필름의 제거 능력이 우수한 처리제 및 이를 이용한 바이오필름 처리방법의 제공을 과제로 한다. [해결수단] 하기 Al 및/또는 A2를 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제(Al: 방향족 모노알코올, A2: 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제). 바람직하게는, 방향족 모노알코올, 안트라닐산류, 미생물 계면활성제 및 합성 계면활성제를 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제.
Description
본 발명은 적어도 방향족 모노알코올, 또는 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제 중 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제 및 바이오필름 처리방법에 관한 것이다.
바이오필름이란, 박막이라고도 불리며, 세균에 의해 형성되는 구조체를 말한다. 바이오필름의 형성은 다음과 같이 이루어진다. 우선, 기질(基質)에 부착된 세균이 세포외 다당이나 단백질 등을 분비한다. 이들은 배리어나 운반경로의 역할을 하며, 환경변화나 화학물질로부터 내부의 세균을 지키고 있다. 세균은 기질에 대하여 부착과 탈리를 반복하면서 서서히 기질 표면에 바이오필름을 형성해가는 것으로 여겨지고 있다.
각종 제품의 제조 공정이나 열교환기 등에서의 바이오필름의 형성은 제품 품질이나 생산성의 저하를 초래하며, 경우에 따라서는 건강상의 피해를 일으킬 우려가 있기 때문에 바람직한 것이 아니다. 종래, 바이오필름을 제거하기 위해서는 살균제나 합성 계면활성제가 사용되어 왔다.
살균제는 바이오필름 내부에 존재하는 균과 접촉시키기 위해 고농도로 사용할 필요가 있다. 고농도의 살균제는 인체에 유해한 작용을 초래할 우려나, 조수막(造水膜) 등의 바이오필름의 형성 방제 대상이 되는 부재의 변질이나 부식을 일으킬 우려가 있다. 또, 살균제를 장기적으로 사용함으로써, 살균제에 내성이 있는 바이오필름 형성균을 선택적으로 잔존시켜, 계내에 농축하게 될 위험성도 있다. 또한, 살균제에 의해 사멸된 균은 비특이적으로 표면에 흡착되어 새로운 바이오필름의 온상이 되기도 한다.
합성 계면활성제는 주로 세정에 의한 물리적 작용으로 세균이나 바이오필름을 제거하기 위해 사용되는데, 단독 사용에 따른 바이오필름 제거에 대한 효과는 한정적이다. 또한, 높은 pH에서 효과를 발휘하는 것도 있어, 안전성의 저하에 대한 걱정이 있다.
따라서, 살균제를 이용한 바이오필름의 제거나, 합성 계면활성제만에 의한 바이오필름의 제거는 반드시 유효한 것이이라고는 할 수 없었다. 효과적인 바이오필름의 제거를 달성하기 위하여는 생균에 작용하여 박테리아를 사멸시키지 않고 바이오필름을 분해하는 생리적인 접근법이 유효하다고 여겨지고 있다.
종래의 바이오필름에 대한 방제를 위한 기술로서, 이하의 것이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 복수의 계면활성제로부터 선택되는 2종류의 조합을 유효 성분으로 하는 바이오필름의 형성 억제에 대해서 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 비타민, 금속 이온, 합성 계면활성제 및 항미생물성 작용물질(방향족 알코올 등)의 조합에 따른 바이오필름의 분해에 대해서 기재되어 있다(또한, 특허문헌 2에서의 바이오필름 분해 효과는 적어도 비타민, 금속 이온, 합성 계면활성제의 조합으로 얻어지는 것으로, 방향족 알코올과 같은 항미생물성 작용물질 자체의 바이오필름 분해 효과를 명시 또는 시사하는 기재는 없다).
그러나, 상술한 기술 중 어느 것도, 여전히 원하는 바이오필름의 제거 능력을 갖는 것이 아니었다.
본 발명은 바이오필름의 제거 능력이 우수한 처리제 및 이를 이용한 바이오필름 처리방법의 제공을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 다양한 종류의 화학 물질에 대하여 바이오필름의 형성 억제 및 제거 가능성에 대해 열심히 연구를 계속해왔다. 그 결과, 적어도 방향족 모노알코올을 함유하거나 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제를 함유하는 조성물에 우수한 바이오필름 제거 효과가 있음을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은
<1> 하기 A1 및/또는 A2를 적어도 함유하는 바이오필름 처리제,
A1: 방향족 모노알코올
A2: 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제
<2> 방향족 모노알코올, 안트라닐산류, 미생물 계면활성제 및 합성 계면활성제를 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제,
<3> 방향족 모노알코올이, 하기 식 (1) 또는 식 (2)로 표시되는 화합물, 또는 신나밀 알코올인 것을 특징으로 하는, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 바이오필름 처리제,
R1 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기
R2 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기
<4> 안트라닐산류가 안트라닐산, 안트라닐산메틸, 안트라닐산에틸, 안트라닐아미드 및 이들 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 바이오필름 처리제,
<5> 미생물 계면활성제가 아미노산형 또는 당지질형의 미생물 계면활성제인 것을 특징으로 하는, <1> 또는 <2>에 기재된 바이오필름 처리제,
<6> 합성 계면활성제가, 도데실황산나트륨, 도데실벤젠술폰산나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 상기 <2>에 기재된 바이오필름 처리제,
<7> 방향족 모노알코올/안트라닐산류/미생물 계면활성제/합성 계면활성제 =1/0.25∼2/0.0005∼2/0.005∼2의 질량비로 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 <2>에 기재된 바이오필름 처리제,
<8> 바이오필름이, 적어도 그람 음성 세균을 포함한 세균으로부터 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 바이오필름 처리제,
<9> MIC(최소 발육 저지 농도) 미만의 농도 범위에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 바이오필름 처리제를 사용한 바이오필름 처리방법이다.
본 발명에 따르면, 방향족 모노알코올, 혹은, 안트라닐산류와 미생물 계면활성제를 병용한 것을 유효 성분으로 하는 처리제에 의해, 종래의 살균제나 합성 계면활성제보다도 높은 바이오필름 제거 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이들 유효 성분은 종래의 살균제 중 하나인 산화제와 같은 고반응성의 물질이 아니기 때문에, 적용 대상이 되는 부재 등의 열화(劣化)를 잘 일으키지 않으며, 핸들링하기 쉽다는 메리트가 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
(바이오필름 처리제)
본 발명의 바이오필름 처리제는 하기 A1 및/또는 A2를 적어도 함유한다.
A1: 방향족 모노알코올
A2: 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제
본 발명에 있어서, 바이오필름 처리제란, 적어도 바이오필름의 제거 효과를 갖는 제제를 말한다. 바이오필름 처리제는 바이오필름 제거 효과를 갖고 있으면 되고, 특히 후술하는 바이오필름 형성 억제 효과를 갖고 있으면, 바이오필름이 제거된 후에 바이오필름의 형성이 억제되어, 항상적으로 바이오필름이 존재하지 않는 환경을 유지할 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
본 발명의 바이오필름 처리제는 A1, A2 각각 단독으로도 본 발명의 효과를 가지지만, A1과 A2를 조합하여 사용하는 편이 바람직하다.
A1 : 방향족 모노알코올은 특별히 한정되지 않지만, 바이오필름 제거 효과의 관점에서, 바람직하게는 하기 식 (1) 혹은 식 (2)로 표시되는 화합물, 또는 신나밀 알코올이다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
R1 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기
R2 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기
식 (1) 방향족 모노알코올의 구체적인 예로서는 1-페닐메탄올, 1-페닐에탄올, 2-페닐에탄올, 1-페닐-1-프로판올, 1-페닐-2-프로판올, 3-페닐-1-프로판올을 들 수 있다. 또한, 식 (2)의 구체적인 예로서는 2-페녹시에탄올, 3-페녹시-1-프로판올, 1-페녹시-2-프로판올, 3-페녹시-2-프로판올 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바이오필름 제거 효과의 관점에서 1-페닐메탄올, 1-페닐에탄올, 2-페닐에탄올, 2-페녹시에탄올, 3-페녹시-1-프로판올이 바람직하다.
안트라닐산류는 안트라닐산(염), 및 안트라닐산 유도체를 말한다. 안트라닐산류의 구체적인 예로서는 안트라닐산, 안트라닐산메틸, 안트라닐산에틸, 안트라닐산프로필, 안트라닐산부틸, 4-클로로안트라닐산, 6-클로로안트라닐산, 4-플루오로안트라닐산, 4-브로모안트라닐산, 6-브로모안트라닐산, N-아세틸안트라닐산, N-아세토아세틸안트라닐산, 안트라닐아미드, 4-니트로안트라닐산, 6-니트로안트라닐산, 또는 이들의 염 등을 들 수 있다. 안트라닐산류의 염으로서는, 본 발명의 효과를 발휘하는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 산이나 염기로 중화한 염을 들 수 있다. 산 부가염으로서는 염산, 황산, 질산 및 인산 등의 무기산과의 염, 아세트산, 말산, 숙신산, 타르타르산 및 시트르산 등의 유기산과의 염을 들 수 있다. 염기 부가염으로서는 나트륨 및 칼륨 등의 알칼리 금속과의 염, 칼슘 및 마그네슘 등의 알칼리 토금속과의 염, 암모니아 및 트리에틸아민 등의 아민류와의 염을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바이오필름 제거 효과의 관점에서 안트라닐산, 안트라닐산메틸, 안트라닐산에틸, 안트라닐아미드, 및 이들 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
미생물 계면활성제는 특별히 한정되지 않지만, 바이오필름 제거 효과의 관점에서 아미노산형 또는 당지질형 미생물 계면활성제인 것이 바람직하다. 아미노산형의 미생물 계면활성제의 구체적인 예로서는 서팩틴(surfactin) 등을 들 수 있다. 또한, 당지질형의 미생물 계면활성제의 구체적인 예로서는 람노리피드(rhamnolipid), 소포로리피드(sophorolipid) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
A2: 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제의 질량비는 바이오필름 제거 효과의 면에서 안트라닐산류/미생물 계면활성제=1/0.001~2인것이 바람직하고, 1/0.01~2가 보다 바람직하다.
본 발명의 바이오필름 처리제는, 보다 바람직한 양태로서, A1, A2에 더하여, 추가로 합성 계면활성제를 함유시킨 것을 들 수 있다. 이들을 조합함으로써, 바이오필름의 제거 효과를 보다 높일 수 있다.
상기 양태에 있어서는 방향족 모노알코올, 안트라닐산류, 미생물 계면활성제 및 합성 계면활성제를 방향족 모노알코올/안트라닐산류/미생물 계면활성제/합성 계면활성제=1/0.25~2/0.0005~2/0.005~2의 질량비로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
합성 계면활성제는 음이온성 또는 비이온성인 것이 바람직하고, 음이온성 합성 계면활성제로서는 알킬황산에스테르염(예를 들어, 도데실황산나트륨(SDS), 도데실황산칼륨 등), 알킬벤젠술폰산염(예를 들면, 도데실벤젠술폰산나트륨(LAS), 도데실벤젠술폰산 트리에탄올아민 등), 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염(예를 들면, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산나트륨(SLS) 등)을 들 수 있다. 또한, 비이온성 합성 계면활성제로서는 알코올에톡실레이트(예를 들면, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(POELE) 등), 글리세린 지방산 에스테르(예를 들면, 모노스테아르산 글리세린 등), 자당 지방산 에스테르(예를 들면, 자당 라우르산 에스테르 등) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바이오필름 제거 효과의 면에서, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알코올에톡실레이트가 보다 바람직하고, 도데실황산나트륨, 도데실벤젠술폰산나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르가 더욱 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
(최소 발육 저지 농도(MIC))
본 발명의 바이오필름 처리제가 갖는 바이오필름 제거 효과나 바이오필름 형성 억제 효과의 평가는 미리, 바이오필름 처리제의 각 성분의 바이오필름 형성 세균에 대한 최소 발육 저지 농도(MIC)를 구하여, MIC 미만의 농도에서 실시하였다.
본 발명에서 말하는 MIC란, 항생물질, 살균제가 미생물의 증식을 억제하는 최소 농도(정균, 방부효과)를 말한다. 따라서, MIC 미만의 농도란, 바이오필름 형성 세균에 대하여 증식억제작용을 실질적으로 나타내지 않는 농도와 같은 의미로 파악할 수 있다.
본 발명에서의 MIC 산출방법은 이하와 같다.
바이오필름 처리제의 성분이 되는 화합물(이하, 평가대상물질로 칭하는 경우가 있다.)을 감수성 시험용 부용(bouillon) 배지에서 단계적으로 희석하여, 총 10㎖의 희석제(단, 목적 농도의 1.1배)를 조제한다. 여기에 공시균주로서, 바이오필름 형성균의 대표균주인 Pseudomonas aeruginosa(기탁번호 : NBRC106052주)를 108cfu/mL으로 조제한 균액을 20μL 첨가하고, 96홀 마이크로플레이트 믹서로 37℃, 24시간 진탕배양(2000rpm)한다. 육안으로 백탁되지 않은 희석열(列) 중 가장 낮은 농도를 MIC로 한다.
본 발명의 바이오필름 처리제는, 바이오필름 처리제에 포함되는 각 성분의 농도를 MIC 미만으로 한 사용에 있어서, 바이오필름 형성 세균이 생육하며, 또한, 본 발명의 효과를 발휘하는 것이다. 바꿔말하면, 본 발명의 바이오필름 처리제는, 바이오필름 형성 세균의 균 자체를 살균하거나 증식을 억제함으로써 본 발명의 효과를 발휘하는 것이 아니다.
본 발명에 있어서, 바이오필름 제거 효과란, 세균에 의해 형성된 바이오필름을 제거하는 작용을 말한다. 평가대상물질의 제거효과에 대한 평가방법으로서는 예를 들면, 세균을 배양함으로써 형성된 바이오필름에, 평가대상물질을 일정 시간 접촉시킨 후의 바이오필름의 형성량과, 평가대상물질과 접촉시키지 않고 일정 시간 경과한 후의 바이오필름 형성량(대조군)을 비교하는 방법 등이 있다. 이 경우, 바이오필름의 형성량이 대조군보다 적은 경우에는, 평가대상물질에 바이오필름 제거 효과가 있다고 판단할 수 있다.
본 발명에서의 바이오필름 제거 효과의 평가방법은 이하와 같다.
(ⅰ) 바이오필름 형성균의 대표균주인 Pseudomonas aeruginosa(기탁번호 NBRC106052주)는 TSB(Triptic Soy Broth, Bacto: Difco Laboratories제) 배지에 글루코오스를 최종 농도 1%로 한 것을 사용하여, 120rpm의 조건에서 전(前)배양액을 조제한다.
(ⅱ) 전배양액의 O.D(탁도) = 0.1로 조정한 것을 최종 농도 0.000005%(v/v)가 되도록 TSB 배지에서 희석하여, 12홀 플레이트에 2mL 분주한다. 여기서, 이하 O.D(탁도)란, 분광광도계(iMark 마이크로 플레이트 리더: Bri-Rad사제)를 이용하여 측정한, 증류수를 블랭크로 한 630nm 파장에서의 값을 말한다.
(ⅲ) 37℃, 130rpm의 조건에서 17시간 배양하여, 바이오필름을 형성시킨다.
(ⅳ) 각 홀의 배양액을 제거하고, 각각 증류수로 2회 린스한다,
(ⅴ) 평가대상물질을 해당 대상물질의 MIC 미만의 적당한 농도로 배지에 첨가하여, 염산 또는 수산화 나트륨으로 배지 pH = 7.0으로 조정한다. 무균 배지(pH = 7.0)를 각 홀에 2mL 첨가한 것을 음성 대조군(negative control)으로 한다.
(ⅵ) 전배양과 동일한 온도에서 3.5 시간, 130rpm으로 진탕하여 평가대상물질을 포함하는 배지와 바이오필름을 접촉시킨 후, 각 홀의 배지를 제거하고, 증류수로 2회 린스한다.
(ⅶ) 각 홀 내에 부착되어 있는 바이오필름에 크리스탈 바이올렛 수용액(0.4W/v%, 20w/v%의 메탄올) 2 mL를 첨가하고, 2분간 정치, 염색한 후, 증류수로 3회 린스하여, 바이오필름에 결합되지 않은 크리스탈 바이올렛 수용액을 제거한다.
(ⅷ) 각 홀에 2mL의 에탄올을 첨가하여, 1시간 정치하고, 염색된 바이오필름으로부터 크리스탈 바이올렛을 용출시켜, 흡광도를 측정한다. 여기서, 이하, 흡광도란 분광광도계(iMark 마이크로 플레이트 리더: Bri-Rad사제)를 사용하여 측정한, 증류수를 블랭크로 한 595nm 파장에서의 값을 말한다.
(ⅸ) 음성 대조군과 각 평가대상물질의 흡광도는 4홀 측정한 흡광도의 평균값으로 하고, 하기 계산식으로부터 바이오필름의 제거율을 산출한다. 바이오필름 제거율(%)={1-(평균대상물질의 흡광도/음성 대조군의 흡광도)}×100
(ⅹ) 산출된 값에 대해, 하기 판정기준에 기초하여 평가한다.
<판정기준>
제거율 60% 이상 : 제거 효과가 매우 높음
제거율 40% 이상 60% 미만 : 제거 효과가 높음
제거율 20% 이상 40% 미만 : 제거 효과가 있음
제거율 20% 미만 : 제거 효과가 없거나 약함
바이오필름 제거 효과는 40% 이상에서 실용 레벨이다.
본 발명에 있어서, 바이오필름 형성억제효과란, 세균에 의한 바이오필름의 형성을 억제하는 작용을 말한다.
본 발명에서의 바이오필름 형성억제효과의 평가방법은 이하와 같다.
(ⅰ) 바이오필름 형성균의 대표균주인 Pseudomonas aeruginosa(기탁번호 NBRC106052주)는 TSB(Triptic Soy Broth, Bacto: Difco Laboratories제) 배지에 글루코오스를 최종 농도 1%로 한 것을 사용하여, 120rpm의 조건에서 전배양액을 조제한다.
(ⅱ) 전배양액의 O.D(탁도) = 0.1로 조정한 것을 최종 농도 0.000005%(v/v)가 되도록 TSB 배지에서 희석하여, 12홀 플레이트에 2mL 분주한다.
(ⅲ) 평가대상물질을 해당 대상물질의 MIC 미만의 적당한 농도로 배지에 첨가하여, 염산 또는 수산화 나트륨으로 배지 pH = 7.0로 조정한다. 평가대상물질을 포함하지 않는 것을 음성 대조군(negative control)로 한다(pH = 7.0).
(ⅳ) 37℃, 130rpm의 조건에서 6시간 배양하여, 바이오필름의 형성을 수행한다.
(ⅴ) 각 홀의 배양액을 제거하고, 각각 증류수로 2회 린스한다.
(ⅵ) 각 홀 내에 부착되어 있는 바이오필름에 크리스탈 바이올렛 수용액(0.4W/v%, 20w/v%의 메탄올) 2mL를 첨가하고, 2분간 정치, 염색한 후, 증류수로 3회 린스하여, 바이오필름에 결합되지 않은 크리스탈 바이올렛 수용액을 제거한다.
(ⅶ) 각 홀에 2mL의 에탄올을 첨가하여, 1시간 정치하고, 염색된 바이오필름으로부터 크리스탈 바이올렛을 용출시켜, 595nm 파장의 흡광도를 측정한다.
(ⅷ) 음성 대조군과 각 평가대상물질의 흡광도는 4홀 측정한 흡광도의 평균값으로 하며, 하기 계산식으로부터 바이오필름의 형성억제율을 산출하였다.
바이오필름 형성억제율(%)={1-(평가대상물질의 흡광도/음성 대조군의 흡광도)}×100
(ⅸ) 산출된 값에 대해, 하기 판정기준에 기초하여 평가한다.
<판정기준>
형성억제율 60% 이상 : 억제 효과가 매우 높음
형성억제율 40% 이상 60% 미만 : 억제 효과가 높음
형성억제율 20% 이상 40% 미만 : 억제 효과가 있음
형성억제율 20% 미만 : 억제 효과가 없거나 약함
바이오필름 형성억제효과는 40% 이상에서 실용 레벨이다.
발명자들은 이제까지의 검증 결과 등으로부터, 본 발명의 바이오필름 처리제에 있어서, 방향족 모노알코올이나 안트라닐산류는 바이오필름 형성균의 쿼럼 센싱(quorum sensing)에 영향을 미쳐 바이오필름의 제거효과나 형성억제효과를 발현하고 있다고 생각하고 있다.
본 발명의 바이오필름 처리제의 형태는 원체(유효성분) 그대로라도 임의의 매체로 희석된 용액, 분산액, 겔상 물질 등이어도 상관없지만, 바이오필름에 대해 작용시킬 때에는 통상적으로 수용액의 상태로 사용한다. 희석된 바이오필름 처리제의 농도는 특별히 제한되지 않지만, 바이오필름 형성 세균에 작용시킬 때에 본 발명의 효과를 나타내는 정도의 농도를 필요로 한다.
본 발명의 바이오필름 처리제는 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 증점제, 점도 조정제, pH 조정제, 용제, 향료, 착색제, 산화 방지제, 방부제, 형광제, 부형제, 소일 릴리스(soil release)제, 표백제, 표백 활성화제, 분말화제, 조립제(造粒劑), 코팅제 등을 배합할 수 있다.
(바이오필름 처리제의 사용)
이하, 본 발명의 바이오필름 처리제의 바람직한 사용 조건에 대하여 설명한다.
바이오필름 처리제의 사용 농도는, 바이오필름 처리제에 포함되는 각 성분의 사용 농도가 각각, 바이오필름을 구성하는 주요한 원인 균종의 MIC 미만인 것이 바람직하다. MIC 미만으로 사용함으로써, 바이오필름 형성세균의 사멸을 억제하고, 사멸균이 표면에 비특이적으로 흡착되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 새로운 바이오필름의 온상의 억제로 연결된다. 바이오필름 처리제는 단일제화한 것이 번들링의 면에서 바람직한데, 각 성분을 개별적으로 준비하여, 바이오필름 형성세균에 접촉시킬 때에 혼합되어도 좋다.
바이오필름 처리제 사용시의 용액 pH는 적절히 설정할 수 있는데, 중성 pH 영역(7.0~8.0)에서의 사용이면, 인체 및 사용하는 물 환경에 대한 영향을 고려할 필요도 없어 안심이다.
바이오필름 처리제를 작용시켜 두는 시간은, 부착되어 있는 바이오필름의 양, 유효 성분의 농도, 작용 온도, 물리력의 유무에 따라 다르지만, 통상적으로는 수분 내지 수시간의 범위이다. 또한, 바이오필름 처리제를, 바이오필름의 형성을 억제하고 싶은 부재에 미리 수분 내지 수시간 정도 접촉시켜 둠으로써, 방향족 모노알코올이나 안트라닐산류의 작용으로 바이오필름의 형성을 억제할 수도 있다.
(바이오필름 형성 세균)
본 발명의 바이오필름 처리제가 적용되는 바이오필름의 형성 세균은, 바이오필름을 형성하는 그람 음성 세균 중 어느 것도 포함된다. 이들 중에서도, 프로테오박테리아문에 속하는 오크로박테리움(Ochrobactrum)속, 아에로모나스(Aeromonas)속, 클렙시엘라속, 아시네토박터(Acinetobacter)속, 엔테로박터(Enterobacter)속, 시트로박터(Citrobacter)속, 스테노트로프모나스(Stenotrophomonas)속, 슈도모나스(Pseudomonas)속, 리조븀(Rhizobium)속, 큐프리아비두스(Cupriavidus)속에 대해 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 바이오필름의 형성은 2종 이상의 세균으로 이루어지는 경우가 대부분이며, 바이오필름 형성 세균이 1종 이상 포함되어 있는 바이오필름이 본 발명의 대상이 된다.
본 발명의 바이오필름 처리제는, 바이오필름이 형성되어 문제가 되는 넓은 분야에 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 식품 제조 또는 음료 제조 플랜트, 부엌, 주방, 욕실, 화장실, 키친 등의 배수구, 배수관에 응용될 수 있다. 또한, 산업용의 냉각탑 등의 냉각수계, 수처리막, 탈염장치, 제지 공장 등의 순환수계로에 응용될 수 있다. 또한, 바이오필름이 형성되기 쉬운 의료기기, 예를 들면 내시경이나 카테터, 인공 투석기 등의 세정제에도 응용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 바이오필름 처리제가 갖는 바이오필름 제거 효과나 바이오필름 형성 억제 효과의 평가는, 미리, 바이오필름 처리제의 각 성분의 바이오필름 형성 세균에 대한 MIC를 구하여, MIC 미만의 농도에서 실시하였다. 이하에 MIC의 시험방법을 나타낸다.
<MIC(최소 발육 저지 농도)의 시험방법>
바이오필름 형성의 모델균으로서 알려져 있는 슈도모나스속균(그람 음성 세균)을 공시균으로 하여, 바이오필름 처리제의 성분이 되는 화합물(이하, 평가대상물질)의 MIC를 구하였다.
(1) 공시균 Pseudomonas aeruginosa(기탁번호 : NBRC106052주)
(2) 평가대상물질
표 1에 나타낸 화합물을 평가대상물질로 하였다. 표 1의 화합물 중, 1-펜탄올, 2-페닐-1,3-프로판디올, 3-페녹시-1,2-프로판디올, DBNPA(2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드)는 이하의 시험에서 비교예로서 사용하였다.
(3) 시험방법
평가대상물질을 감수성 시험용 부용 배지에서 단계적으로 희석하여, 총 10mL의 희석열(列)(단, 목적 농도의 1.1배)을 조제하였다. 거기에 공시균주를 108cfu/mL로 조제한 균액을 20㎕ 첨가하여, 96홀 마이크로플레이트 믹서로 37℃, 24시간 진탕배양(2000rpm)하였다. 육안으로 백탁되지 않은 희석열 중 가장 낮은 농도를 MIC로 하였다.
(4) 시험결과
결과를 표 1에 나타내었다. 표에서, ">수치"는 MIC가 해당 수치보다 큰 것을 나타낸다.
A1, A2, 합성 계면활성제, A1 이외의 알코올, 및 유기계 살균제의 1종인 DBNPA(2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드)에 대해서, 이하의 바이오필름 제거 효과의 평가 및 바이오필름 형성억제효과의 평가는 MIC 미만이 되는 농도에서 실시하였다.
표 중의 약칭은 이하와 같다.
SDS : 도데실황산나트륨(합성 계면활성제)
LAS : 도데실벤젠술폰산나트륨(합성 계면활성제)
POELE : 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(합성 계면활성제; HLB12.1)
DBNPA : 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드(유기계 살균제)
<바이오필름 제거효과의 평가>
표 1에 나타난 각 평가대상물질에 대한 바이오필름 제거효과 및 바이오필름 형성억제효과는, 평가대상물질을 바이오필름 처리제 성분으로서 포함하는 바이오필름 처리제를 본 발명에서 정한 평가방법에 따라 확인하였다. 배지에 대한 각 평가대상물질의 첨가 농도를 표 2에 나타내었다. 또한, 방향족 모노알코올 단독의 바이오필름 제거효과 및 바이오필름 형성 억제 효과의 평가 결과를 표 3에 나타내었고, 평가대상물질의 조합에 따른 바이오필름 제거효과의 평가 결과를 표 4 내지 표 6에 각각 나타내었다.
표 3 및 표 4로부터, 본 발명에서 규정하는 A1 성분 또는 A2 성분을 적어도 포함하는 바이오필름 처리제는, 본 발명에서 규정하는 성분 이외의 화합물을 포함하는 바이오필름 처리제에 비해 바이오필름 제거효과가 우수함을 알 수 있다. 또한, A1 성분은 바이오필름 제거 효과뿐만 아니라, 바이오필름 형성 억제 효과에 있어서도, 본 발명에서 규정하는 성분 이외의 화합물을 포함하는 바이오필름 처리제에 비해 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다.
표 5, 표 6으로부터, 본 발명에서 규정하는 Al 성분과 A2 성분 양쪽을 적어도 포함하는 바이오필름 처리제이면, 표 3 또는 표 4와의 대비에 있어서, A1 성분 또는 A2 성분 단독인 경우보다도 제거 효과가 보다 우수함을 알 수 있다, 또한, 표 5, 표 6으로부터, 본 발명에서 규정하는 A1 성분과 A2 성분 양쪽에 더해, 추가로 합성 계면합성제를 적어도 포함하는 바이오필름 처리제는 합성 계면활성제를 포함하지 않는 경우에 비해 더욱 제거 효과가 우수함을 알 수 있다(예를 들어, 실시예 19와 실시예 26의 대비).
본 발명에 따르면, 적어도 방향족 모노알코올, 또는 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제 중 어느 하나를 유효 성분으로 함으로써, 바이오필름 형성 세균에 대하여 유효한 바이오필름 처리제를 제공할 수 있다.
특히, 수분리막, 냉각탑, 의료기기 등의 물에 접하는 경로로 형성되는 바이오필름에 대해 유효한 처리제를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 처리제는, 중성 pH에서도 바이오필름 형성 억제 효과 및 제거 효과를 갖기 때문에, 인체 및 사용하는 물 환경에 대한 영향을 고려할 필요도 없어 안심이다.
Claims (9)
- 하기 A1 및/또는 A2를 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제.
A1: 방향족 모노알코올
A2: 안트라닐산류 및 미생물 계면활성제 - 방향족 모노알코올, 안트라닐산류, 미생물 계면활성제 및 합성 계면활성제를 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
방향족 모노알코올은 하기 식 (1) 또는 식 (2)로 표시되는 화합물, 또는 신나밀 알코올인 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제.
[화학식 1]
(식 1)
R1 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기
[화학식 2]
(식 2)
R2 : 임의의 하나의 수소 원자가 수산기로 치환된 탄소수 1 내지 3의 직쇄 알킬기 - 제1항 또는 제2항에 있어서,
안트라닐산류는 안트라닐산, 안트라닐산메틸, 안트라닐산에틸, 안트라닐아미드 및 이들 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
미생물 계면활성제가 아미노산형 또는 당지질형의 미생물 계면활성제인 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제. - 제2항에 있어서,
합성 계면활성제는 도데실황산나트륨, 도데실벤젠술폰산나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제. - 제2항에 있어서,
방향족 모노알코올/안트라닐산류/미생물 계면활성제/합성 계면활성제 =1/0.25∼2/0.0005∼2/0.005∼2의 질량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오필름은 적어도 그람 음성 세균을 포함한 세균으로부터 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오필름 처리제. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
MIC(최소 발육 저지 농도) 미만의 농도 범위에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 바이오필름 처리제를 사용한 바이오필름 처리방법.
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