PL235547B1

PL235547B1 - Method for chemical disinfection

Info

Publication number: PL235547B1
Application number: PL423143A
Authority: PL
Inventors: Dorota Kręgiel; Joanna Berłowska; Hubert Antolak; Tolak Hubert An
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2020-09-07
Also published as: PL423143A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób dezynfekcji chemicznej, który polega na tym, że dezynfekowaną powierzchnię taktuje się w czasie od 0,5 do 2 godzin saponiną otrzymaną z Quillaja saponaria, następnie płucze się ją wodą, po czym traktuje się środkiem dezynfekcyjnym, przy czym stosuje się saponinę w stężeniach 0,1 - 5% w/v i temperaturze od 5 do 30°C.The subject of the application is a method of chemical disinfection, which consists in treating the disinfected surface for 0.5 to 2 hours with saponin obtained from Quillaja saponaria, then rinsing it with water, and then treating it with a disinfectant, using saponin in concentrations of 0.1 - 5% w/v and temperature from 5 to 30°C.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Dezynfekcja to postępowanie, powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym, mające na celu niszczenie drobnoustrojów w powietrzu i na powierzchniach użytkowych, W procesie dezynfekcji stosuje się metody fizyczne, chemiczne i termiczno-chemiczne. Do powszechnie stosowanych fizycznych czynników dezynfekcyjnych należą para wodna oraz promieniowanie UV, jonizujące lub mikrofalowe. Jako typowe czynniki chemiczne używane do dezynfekcji można wymienić czwartorzędowe sole amoniowe, alkohole, (np. alkohol etylowy, alkohol izopropylowy), aldehydy (np. formaldehyd, aldehyd glutarowy), związki fenolowe (np. krezol, rezorcynol), diguanidy (np. chlorheksydyna), związki metali ciężkich (np. srebra, miedzi, rtęci), związki halogenowe (np. jodyna, chloramina, jodofory), barwniki (np. fiolet krystaliczny, zieleń malachitowa), utleniacze nadtlenki (np. H2O2, kwas nadoctowy), nadmanganiany (np. nadmanganian potasu), kwasy i zasady.Disinfection is a procedure commonly used in the food industry, aimed at the destruction of microorganisms in the air and on utility surfaces. Physical, chemical and thermal-chemical methods are used in the disinfection process. Commonly used physical disinfectants include steam and UV, ionizing or microwave radiation. Typical chemical agents used for disinfection are quaternary ammonium salts, alcohols (e.g. ethyl alcohol, isopropyl alcohol), aldehydes (e.g. formaldehyde, glutaraldehyde), phenolic compounds (e.g. cresol, resorcinol), diguanides (e.g. chlorhexidine) ), heavy metal compounds (e.g. silver, copper, mercury), halogen compounds (e.g. iodine, chloramine, iodophores), dyes (e.g. crystal violet, malachite green), oxidants, peroxides (e.g. H2O2, peracetic acid), permanganates (e.g. potassium permanganate), acids and bases.

W warunkach laboratoryjnych aktywność bakteriobójcza i grzybobójcza chemicznych preparatów dezynfekcyjnych stosowanych w przemyśle spożywczym oceniana jest poprzez wyznaczenie minimalnego stężenia hamującego MIC metodą seryjnych rozcieńczeń opisaną odpowiednio w normach PN-EN 1040:2006 oraz PN-EN 1275:2006.In laboratory conditions, the bactericidal and fungicidal activity of chemical disinfectants used in the food industry is assessed by determining the minimum inhibitory concentration MIC using the serial dilution method described in PN-EN 1040: 2006 and PN-EN 1275: 2006, respectively.

Skuteczność środka dezynfekcyjnego w warunkach przemysłowych zależy od trzech głównych czynników: (1) rodzaju drobnoustroju, jego liczebności i formy życia (komórki wolne lub tworzące biofilmy) oraz aktywności fizjologicznej; (2) stężenia środka dezynfekcyjnego ora; czasu jego działania; (3) środowiska, w jakim jest wykonywana dezynfekcja (temperatura, wilgotność, pH, obecność substancji organicznej itp.). Aby dezynfekcja była skuteczna, środek dezynfekcyjny powinien mieć odpowiednie stężenie, mieć bezpośredni kontakt z masą lub powierzchnią odkażanych przedmiotów, działać przez określony czas i w odpowiedniej temperaturze.The effectiveness of a disinfectant in an industrial setting depends on three main factors: (1) the type of microorganism, its abundance and life form (free or biofilm-forming cells), and physiological activity; (2) the concentration of the disinfectant ora; the time of its operation; (3) the environment in which the disinfection is performed (temperature, humidity, pH, presence of organic matter, etc.). In order for disinfection to be effective, the disinfectant should have an appropriate concentration, have direct contact with the mass or surface of the disinfected objects, and act for a specified time and at the right temperature.

Jednak bardzo często klasyczne metody dezynfekcji okazują się nieskuteczne, zwłaszcza kiedy na powierzchni występują biofilmy konsorcja komórek drobnoustrojów wraz z wydzielonymi substancjami polimerowymi.However, classic disinfection methods very often turn out to be ineffective, especially when biofilms are present on the surface of microbial cell consortia with isolated polymeric substances.

Dobór środka dezynfekującego działającego zarówno na formy planktonowe komórek bakterii i grzybów, jak i na drobnoustroje tworzące biofilmy ma istotne znaczenie, ponieważ biofilmów nie można usunąć całkowicie przy pomocy dostępnych preparatów myjących.The selection of a disinfectant acting both on the planktonic forms of bacterial and fungal cells, as well as on biofilm-forming microorganisms is important, because biofilms cannot be completely removed with the available cleaning agents.

W przemyśle spożywczym powszechnie stosowane chemiczne środki dezynfekcyjne oparte są o czwartorzędowe sole amoniowe (QAC) oraz kwas nadoctowy (PAA) i ich pochodne. Generalnie procesy dezynfekcji prowadzi się w oparciu o zalecenia producentów środków dezynfekcyjnych, którzy podają stężenia robocze ich preparatów. Do wad preparatów opartych na QAC należy zaliczyć, mimo początkowej dobrej skuteczności dezynfekcyjnej, bardzo specyficzne oddziaływanie na błonę komórkową, przez co drobnoustroje mogą nabierać oporności na działanie tych dezynfektantów. Ponadto konieczny jest relatywnie dłuższy czas działania tych preparatów. Bardzo dobra zwilżalność i stabilność tych związków powoduje, że są one stosunkowo trudne do wypłukania. Warto nadmienić, że pozostałości anionowych detergentów oraz wysoka twardość wody osłabiają właściwości bójcze preparatów opartych na QAC.In the food industry, chemical disinfectants commonly used are based on quaternary ammonium salts (QAC) and peracetic acid (PAA) and their derivatives. Generally, the disinfection processes are carried out based on the recommendations of the manufacturers of disinfectants, who specify the working concentrations of their preparations. The disadvantages of preparations based on QAC include, despite the initial good disinfecting efficiency, a very specific effect on the cell membrane, which may make microorganisms resistant to the action of these disinfectants. Moreover, a relatively longer duration of action of these preparations is necessary. The very good wettability and stability of these compounds make them relatively difficult to rinse off. It is worth mentioning that anionic detergent residues and high water hardness weaken the killing properties of QAC-based preparations.

W przypadku PAA wadą jest dość nieprzyjemny, intensywny, drażniący zapach (opary drażnią oczy i skórę), a preparaty skoncentrowane wykazują dużą korozyjność.In the case of PAA, the disadvantage is quite unpleasant, intense, irritating smell (the vapors irritate the eyes and skin), and concentrated preparations are highly corrosive.

Istotną wagę powinno się także przywiązywać do oceny wpływu prowadzonych procesów na jakość ścieków, działań sprzyjających ograniczaniu ilości zanieczyszczeń w odprowadzanych ściekach, a zwłaszcza możliwości wystąpienia negatywnego oddziaływania zanieczyszczeń na pracę oczyszczalni oraz ekosystemy wodne. Istotny element stanowi tu m.in. zużycie środków myjąco-dezynfekcyjnych. W naturalnym środowisku wodnym obecność detergentów może pogarszać warunki wzrostu lub działać toksycznie na organizmy wodne. QAC są w różnym stopniu rozkładane w oczyszczalni ścieków. W większym stężeniu powodować mogą zakłócenia w oczyszczaniu beztlenowym. W wodach powierzchniowych można spodziewać się ich toksycznego działania w stosunku do ryb, planktonu i roślin wodnych. PAA jest niestabilny w warunkach otoczenia i szybko rozkłada się, tworząc nadtlenek wodoru i kwas octowy. Obecność kwasu octowego w ściekach, mimo że ulega on powolnej degradacji do CO2, może wpływać znacząco na biologiczne mechanizmy utleniania.Important importance should also be attached to the assessment of the impact of the processes carried out on the quality of wastewater, measures to reduce the amount of pollutants in the discharged wastewater, and in particular the possibility of a negative impact of pollutants on the operation of sewage treatment plants and water ecosystems. An important element here is, among others consumption of cleaning and disinfecting agents. In the natural aquatic environment, the presence of detergents may deteriorate growth conditions or be toxic to aquatic organisms. QACs are broken down to varying degrees in the waste water treatment plant. In higher concentrations, they can interfere with anaerobic treatment. Toxicity to fish, plankton and aquatic plants can be expected in surface waters. PAA is unstable under ambient conditions and rapidly decomposes to form hydrogen peroxide and acetic acid. The presence of acetic acid in wastewater, although it is slowly degraded to CO2, can significantly affect the biological mechanisms of oxidation.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu dezynfekcji chemicznej pozwalającego na zmniejszenie ilości stosowanych środków aktywnych, przy zachowaniu skuteczności an tydrobnoustrojowej.The aim of the invention is to develop a chemical disinfection method that allows to reduce the amount of active agents used, while maintaining antimicrobial effectiveness.

PL 235 547 Β1PL 235 547 Β1

Sposób dezynfekcji chemicznej polega na tym, że dezynfekowaną powierzchnię traktuje się przez 0,5 do 2 godzin saponiną otrzymaną z Quillaja saponaria, następnie płucze się ją wodą, po czym traktuje się chemicznym środkiem dezynfekcyjnym z grupy obejmującej czwartorzędowe sole amoniowe (QAC), kwas nadoctowy (PAA) i ich pochodne, przy czym stosuje się saponinę w stężeniach 0,1-5% w/v i temperaturze od 5 do 30°C. Możliwe jest zastosowanie saponiny czystej lub w postaci ekstraktu.The method of chemical disinfection is that the disinfected surface is treated for 0.5 to 2 hours with saponin obtained from Quillaja saponaria, then it is rinsed with water and then treated with a chemical disinfectant from the group consisting of quaternary ammonium salts (QAC), peracetic acid (PAA) and their derivatives, where saponin is used at concentrations of 0.1-5% w / v and temperature from 5 to 30 ° C. It is possible to use pure saponin or in the form of an extract.

Sposób według wynalazku jest korzystniejszy od znanych sposobów dezynfekcji chemicznej ze względu na prostotę realizacji, nietoksyczność naturalnych saponin dla środowiska, a przede wszystkim możliwość zastosowania środka dezynfekcyjnego o niższym stężeniu, ze względu na znaczące obniżenie minimalnego stężenia hamującego, co przekłada się istotnie na korzyści ekonomiczne oraz środowiskowe.The method according to the invention is more advantageous than the known methods of chemical disinfection due to the simplicity of implementation, the non-toxicity of natural saponins for the environment, and above all the possibility of using a disinfectant with a lower concentration, due to a significant reduction of the minimum inhibitory concentration, which translates into significant economic and economic benefits. environmental.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.The process of the invention is illustrated by the following examples.

Przykład 1Example 1

W celu oceny skuteczności działania sposobu dezynfekcji na komórki drobnoustrojów w formie planktonowej przygotowano zawiesinę bakterii gramujemnych Asaia lannensis o gęstości 10⁸ komórek/ml. Zastosowano roztwór wodny saponin Quillaja saponaria w stężeniu 0,5% w/v o temp. 15°C. Czas kontaktu roztworu saponiny z materiałem biologicznym wynosił 30 minut. Jako kontrolę procesu wybrano ten sam materiał biologiczny, ale bez traktowania roztworem saponin. Po wypłukaniu saponin ze środowiska wodą wodociągową, testowany materiał biologiczny poddano działaniu QAC w stężeniu od 0,004% do 0,250% w czasie od 2 godz. do 48 godzin, W czasie traktowania komórek środkiem dezynfekcyjnym oznaczano liczebność żywych komórek metodą spektrofotometryczną. Kontrolę stanowiły komórki nie poddane traktowaniu roztworem saponin. Wyniki oznaczeń przedstawiono w tabeli 1.In order to evaluate the effectiveness of the disinfection method on microbial cells in the planktonic form, a suspension of gram-negative bacteria Asaia lannensis with a density of 10 ⁸ cells / ml was prepared. An aqueous solution of Quillaja saponaria saponins at a concentration of 0.5% w / v at 15 ° C was used. The contact time of the saponin solution with the biological material was 30 minutes. The same biological material was selected as process control, but without the saponin solution treatment. After rinsing the saponins from the environment with tap water, the tested biological material was subjected to QAC at a concentration of 0.004% to 0.250% for 2 hours. up to 48 hours. During the treatment of the cells with the disinfectant, the number of viable cells was determined using the spectrophotometric method. The control cells were untreated with the saponin solution. The results of the determinations are presented in Table 1.

Tabela 1Table 1

Bakterie Asaia lannensis Bacteria Asaia lannensis Środek dezynfekcyjny Disinfectant Minimalne stężenie hamujące % Minimum inhibitory concentration% Komórki wolne Cells free Saponina + QAC Saponin + QAC 0,004 0.004 Saponina + PAA Saponin + PAA 0,008 0.008 QAC QAC 0,016 0.016 PAA PAA 0,125 0.125

Wykazano zatem, że traktowanie komórek roztworem saponin Quillaja saponaria powoduje znaczące obniżenie minimalnego stężenia hamującego QAC i PAA od 75% do 94% dla komórek wolnych, w zależności od zastosowanego środka dezynfekcyjnego.Therefore, it was shown that the treatment of cells with a solution of Quillaja saponaria saponins resulted in a significant reduction of the minimal inhibitory concentration of QAC and PAA from 75% to 94% for free cells, depending on the disinfectant used.

Przykład 2Example 2

W celu oceny skuteczności działania sposobu dezynfekcji na drobnoustroje tworzące biofilmy, przygotowano dojrzałe formy biofilmów drobnoustrojów uformowane przez 7 dni na powierzchni szklanej. Zastosowano roztwór wodny saponin Quillaja saponaria w stężeniu 1% w/v o temp. 20°C. Czas kontaktu roztworu saponin z materiałem biologicznym wynosił 60 minut. Jako kontrolę procesu wybrano ten sam materiał biologiczny, ale bez traktowania roztworem saponin. Po czasie traktowania komórek saponinami biofilmy opłukiwano wodą wodociągową, a następnie traktowano 0,1% roztworem środka dezynfekcyjnego QAC przez 60 minut. Po tym czasie oznaczano liczebność żywych komórek w biofilmie metodą płytkową. Kontrolę stanowiły komórki w biofilmie nie poddane traktowaniu roztworem saponin. Wyniki oznaczeń przedstawiono w tabeli 2.In order to assess the effectiveness of the disinfection method on biofilm-forming microorganisms, mature forms of microbial biofilms were prepared, formed for 7 days on a glass surface. An aqueous solution of Quillaja saponaria saponins at a concentration of 1% w / v at a temperature of 20 ° C was used. The contact time of the saponin solution with the biological material was 60 minutes. The same biological material was selected as process control, but without the saponin solution treatment. After the time of treating the cells with saponins, the biofilms were rinsed with tap water and then treated with a 0.1% solution of QAC disinfectant for 60 minutes. After this time, the number of viable cells in the biofilm was determined using the plate method. The controls were cells in the biofilm that were not treated with the saponin solution. The results of the determinations are presented in Table 2.

PL 235 547 Β1PL 235 547 Β1

Tabela 2Table 2

Drobnoustrój Microorganism Liczba komórek [jtk/cm²]Number of cells [cfu / cm ² ] kontrola control 1% saponina + 0,1 % QAC 1% saponin + 0.1% QAC Bakterie GramAsaia lannensis GramAsaia lannensis bacteria 2 2 Poniżej progu detekcji Below the detection threshold Bakterie Gram+ Bacillus flexus Gram + Bacillus flexus bacteria 26 26 1 1 Drożdże Wicherhamomyces anomoius Yeast Wicherhamomyces anomoius 18 18 Poniżej progu detekcji Below the detection threshold

Zastrzeżenia patentowePatent claims

Claims

Patent claims

A method of chemical disinfection, characterized in that the disinfected surface is treated for 0.5 to 2 hours with saponin obtained from Quillaja saponaria, then it is rinsed with water, and then it is treated with a chemical disinfectant from the group consisting of quaternary ammonium salts (QAC ), peracetic acid (PAA) and their derivatives, where saponin is used at concentrations of 0.1-5% w / v and temperatures from 5 to 30 ° C.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the saponin is pure or in the form of an extract.