CZ230193A3

CZ230193A3 - Method of killing micro-organisms employing glycine-anhydride dimethylol as a biocide and a preserved product based on said substance

Info

Publication number: CZ230193A3
Application number: CS932301A
Authority: CZ
Inventors: Philip A Berke; William E Rosen
Original assignee: Isp Chemicals Inc
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1994-07-13
Also published as: MX9201988A; BR9205953A; NO933894L; CN1066170A; NO933894D0; US5244653A; WO1992019212A3; CA2109418A1; WO1992019212A2; EP0583357A1; US5707993A; ZA923063B; AU1916992A; EP0583357A4; AU654192B2; US5593681A; JPH06507403A

Description

(57) Použití glycinanhydrid-dimethylolu, známého také jako l,4-bis(hydroxymethyl)-2,5-piperazindion, vzorce I k hubení mikroorganismů přítomných v hostitelském materiálu nebo na hostitelském materiálu a ke konzervaci produktů náchylných k zamoření různými mikroorganismy.

CH,0H

⁰ I ch₂oh

-4/

X

171650/HK τ-τν

2_^(AÍ0k hulotKl wfícrúO^^ihiíWU wtkwL £c ^ιλγ/Α glycinanhydrid-dimethylol jako biocid a konzervfoě-ní ^roatř&dcjiť tí/x fe% £<xice

Oblast techniky

Vynález se týká použití glycinanhydrid-dimethylolu jako biocidu a antimikrobiálního činidla pro hubení mikroorganismů, přítomných v produktech nebo na produktech, a konzervaci různých produktů náchylných k mikrobiálnímu zamoření.

Dosavadní stav techniky

Glycinanhydrid-dimethylol, označovaný také jako 1,4-bis(hydroxymethyl)-2,5-piperazindion, je známou chemickou sloučeninou, připravenou reakcí glycinanhydridu, označovaného také jako 2,5-piperazindion, s formaldehydem podle následující rovnice -nad ¹

2CH,0

CH,OH <^νύ° ⁰ I

CH.OH

J/UOÍNaSVIA

VH 3ΛΟ9 S λ’Λ' QBd ,X 6 2

Ol^OQ t I C I 9 o 'f · 3 (viz například Cherbuliez a kol., Helv.Chim.Acta,5,678 (1923)).

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je poskytnout způsob hubení mikroorganismů, přítomných v hostitelském produktu nebo na hostitelském produktu. Tohoto cíle je dosaženo způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do hostitelského produktu aplikuje biocidně účinné množství glycinanhydrid-dimethylolu.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob konzervace produktů náchylných k zamoření mikroorganismy, jehož podstata spočívá v tom, že se do produktu zabuduje antimikrobiálně účinné množs ví glycinanhydrid-dimethylolu.

Cílem vynálezu je rovněž poskytnout konzervované produk kty, které by byly chráněny proti zamoření mikroorganismy. Toh to cíle je dosaženo konzervovanými produkty podle vynálezu, kt ré obsahují glycinanhydrid-dimethylol v množství, které je úči né pro konzervaci těchto produktů proti zamoření mikroorganism o

e n

Y

Další předměty a výhody vynálezu budou pro odborníky zřejmé z následujícího detailního popisu vynálezu.

Tento vynález je založen na zjištění spočívající v tom, že glycinanhydrid-dimethylol, který je rovněž známý jako 1,4— bis(hydroxymethyl)-2,5-piperazindion, vzorce

CH,OH ³ I CH-OH vykazuje biocidní účinnost vůči širokému spektru mikroorganismů, včetně bakterií, kvasinek a plísní. Tato sloučenina je pror to účinným biocidním činidlem, které hubí mikroorganismy přitom né v hostitelském produktu nebo na hostitelském produktu a brání mikrobiálnímu růstu v různých materiálech a produktech nebo na různých materiálech a produktech, které mohou mít pevnou, kapalnou nebo emlzní formu. Takové produkty zahrnují například kosmetické přípravky, potravinářské výrobky, farmaceutické pří3 pravky, nátěrové hmoty, řezné oleje a řezné chladící kapaliny, zemědělské produkty, vrtné olejové kapaliny, maziva, produkty papírenského průmyslu, impregnační konzervační roztoky, za chladu sterilizované lékařské a zubařské nástroje a zařízení, chladící věže, prostředky pro impregnaci textilií, latexy, plavecké bazény, inkousty, desinfekční prostředky pro domácnost, vosky a leštidla, prostředky pro čištění toaletní mísy.a zařízení koupelny, prací detergenty, mýdla, prostředky pro konzervaci dřeva a nemocniční a lékařské antiseptické prostředky, jakož i adheziva. Z těchto produktů jsou obzvláště důležité potravinářské výrobky, farmaceutické a kosmetické přípravky a prostředky pro osobní hygienu, například šampony.

Další aplikace glycinanhydrid-dimethylolu podle vynálezu zahrnují průmyslové aplikace, při kterých je tato sloučenina použita pro kontrolu mikrobiálního růstu, například pro kontrolu kalu v odpadních vodách opouštějících papírny.

Vzhledem ke své biocidní účinnosti může být glycinanhydrid-dimethylol použit k hubení mikroorganismů, které zamořily hostitelský materiál, nebo může být použit jako konzervační prostředek za účelem inhibice a předcházení růstu mikroorganismů v materiálech, náchylných k mikrobiálnímu růstu. Tato sloučenina je rovněž účinná při dezinfekci nebo/a sterilizaci povrchů náchylných k zamoření mikroorganismy. Požadované účinné množství glycinanhydrid-dimethylolu se bude samozřejmě měnit v závislosti na způsobu použití a tedy například na tom, zda bude glycinanhydrid-dimethylol použit jako biocidní činidlo pro hubení již existující kolonie mikroorganismů nebo jako konzervační činidlo pro inhibici mikrobiálního růstu. Pro odborníka v tomto oboru bude rutinní záležitostí stanovit požadované účinné množství pro každou konkrétní aplikaci.

Při ošetření hostitelského materiálu může být glycinanhydrid-dimethylol aplikován do tohoto materiálu ve formě pevného prášku, vodného roztoku nebo emulze a to buď samotný nebo společně s ostatními přísadami, zahrnujícími další biocidy nebo/a léčiva. Množství glycinanhydrid-dimethylolu, které má být zabudováno do produktu za účelem jeho konzervace se bude také měnit v závislosti na samotném produktu, který má být konzervován, a na prostředí, ve kterém se aplikace provádí. Obecně lze konstatovat, že produkty obsahující méně než asi 1,0 % hmotnosti glycinanhydriddimethylolu budou účinně chráněny před mikrobiálním zamořením ve většině prostředí. S ohledem na ekonomické důvody jsou výhodné koncentrace nižší než asi 0,5 % hmotnosti. Pro odborníky v tomto oboru nebude nikterak obtížné stanovit na základě zde, a zejména v příkladech,obsažených informací konkrétní účinná množství glycinanhydrid-tdimethylolu pro každou specifickou aplikaci této sloučeniny.

Do produktu vyžadujícího konzervaci mohou být vedle gly cinanhydrid-dimethylolu zabudované také další konvenční přísady zahrnující ostatní antimikrobiální činidla, suspendační činidla smáčecí činidla, antidepozitní činidla, inhibitory koroze a či nidla regulující pH. Volba jednotlivých přísad bude záviset na charakteru produktu vyžadujícího konzervaci.

Při směšování s produktem, který má být konzervován,můž0 být glycinanhydrid-dimethylol inkorporován ve formě pevného prášku nebo vodného roztoku. Výhodná je prášková forma vzhledefti k tomu, že je snadněji manipulovatelná než kapalina. V případě že je vhodné aplikovat kapalnou formulaci, potom může být prášek snadno rozpuštěn ve vodném prostředí. Glycinanhydriddimethylol může být do produktu, určeného ke konzervaci zabudován bud jako jediné antimikrobiální činidlo nebo jako součást antimikrobiálního systému společně s ostatními antimikrobiálními. činidly. Takové antimikrobiální systémy jsou obzvláště účinné v případech, kdy je nezbytné konzervovat produkt proti širokémg spektru mikroorganismů. Pečlivou volbou antimikrobiálních činidel v takovémto systému může být pro daný produkt optimalizována antimikrobiální účinnost takového systému proti určité skupině mikrorganismů. Při použití takového antimikrobiálního systému je dále výhodné zabudovat antimikrobiální činidla do společného rozpouštědla, jakým je například propylengykol, který má také antimikrobiální vlastnosti a plní takto dvojí funkci, a sice funkci rozpouštědla a funkci antimikrobiálního činidla.

Vynález tudíž poskutuje účinný prostředek pro konzervaci materiálů náchylných k mikrobiálnímu zamoření mechanismem inhibice růstu bakterií, kvasinek a plísní. Sloučenina podle vynále za je snadno inkorporovatelná do různých aplikačních forem, včetně kapalných, pevných a emulzních aplikačních forem.

V následující části popisu bude vynález blíže popsán pomocí konkrétních provedení vynálezu, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen formulací patentových nároků Všechny procentické údaje uvedené v těchto příkladech jsou hmot nostními procentickými údaji, pokud není výslovně uvedeno jinak

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Příprava glycinanhydrid-dimethylolu

K míchané suspenzi 11,4 g (0,1 molu) glycinanhydridu ve 41,0 ml vody se přidá 16,2 g (0,2 molu) 37% vodného formaldehydu. Přídavek 0,10 g 10% vodného roztoku hydroxidu sodného způsobí rozpuštění suspendovaného pevného podílu a následné vytvoření těžké bílé sraženiny. Reakční směs se potom zahřívá na teplotu 70 °C až do okamžiku, kdy se rozpustí veškerý pevný podíl. Po ochlazení na okolní teplotu se vyloučí bílé krystaly. Tyto krystaly se izolují, promyjí chladnou vodou a vysuší za vakua při teplotě 100 °C po dobu jedné hodiny. Získá se glycinanhydrid-methylol ve formě bílého krystalického produktu. Výtěžek: 12,6 g (72,4 %), teplota tání: 185-188 °C (za rozkladu).

Elementární analýza: ^,C6^H10^N2°4 - ^,74''⁶' vypočteno nalezeno

N(%)

16,09

16,17

Příklad 2

Mikrobiologická účinnost

A) Minimální inhibiční koncentrace (MIC)

Vodné roztoky s obsahem 1 % glycinanhydrid-dimethylolu se sériově zředí sterilní destilovanou vodou, načež se alikvoty takto získaných roztoků s různou koncentrací účinné látky smísí se stejnými objemy zaočkovaného kultivačního prostředí.

Pro bakteriální kultury se použije živná půda AOAC, zatímco pro kvasinkové a plísňové kultury se použije Sabouutandovo kapalné kultivační prostředí. Směsi glycinanhydriddimethylolových roztoků a uvedených kultivačních prostředí se inkubují při teplotě 35 °C po dobu 48 hodin v případě bakterií a kvasinek a při teplotě 26 °C po dobu 7 dnů v případě plísní. Pomocí vizuálního ocenění zákalu se stanoví bučí mikrobiální růst nebo absence mikrobiálního růstu. Minimální inhibiční koncentrace je nejnižší koncentrace účinné látky, při které odpovídající vzorek zůstane po uvedené inkubační době ještě čirý. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Mikrobiální faktor	MIC (ppm)
Gram-negativní	bakterie	Pseufarcres aerugincsa AHC 9027	310
Gram-pozitivní	bakterie	Stagřyloocoojs auceus	AKE 6538	310
Kvasinky		Cbndida albicans	AKE 10231	310
Plíseň		Aspergilus nigsr	ARE 16404	2500

B) Odezvový test provedeny s kosmetickou emulzí

Pro tento odezvový test byla připravena typická kosmetická emulze. Byly připraveny čtyři odlišné varianty té to emulze: 1) bez přidaného konzervačního činidla, 2) s 0,05 % glycinanhydriddimethylolu, 3) s 0,10 % glycinanhydriddimethylol a 4) s 0,20 % glycinanhydriddimethylolu. Při odezvovém testu by la použita následující formulace:

Složky

Obsah (% hmotnosti)

Fáze A
Demineralizovaná voda	67,90	67,85	67,80	67,70
99% Triethanolamin	1,00	1,00	1,00	1,00
Fáze B Laneth-5,Ceteth-5,Oleth-5	a Steareth-5 0,50	0,50	0,50	0,50
Minerální olej	2,50	2,50	2,50	2,50
Kyselina stearová XXX	5,00	5,00	5,00	5,00
Cetylalkohol	1,00	1,00	1,00	1 ,00
Glycerylstearát a PEG-100-stearát	1,50	1,50	1,50	1,50
Fáze C
Kyselina citronová(30%	roztok) 0,60	0,60	0,60	0,60
Fáze D
Demineralizovaná voda	20,00	20,00	20,00	20,00
Glycinanhydrid-dimethylol	(GAD)	0,05	0,10	0,20
	100,00	100,00	100,00	100,0

Odezvový test byl proveden za použití čtyř odlišných mi kroorganismů, přičem počty mikrobiálních jedinců byly stanoven po 24, 48 a 72 hodinové inkubaci. Při testu bylo použiti mírně: modifikované metodiky standardního testu pro stanovení antimikrobiální konzervační účinnosti (USP Antimicrobial Preservative

Effectiveness Test /UPS XXII - metoda./). Získané výsledky jsou uvedeny v následujících tabulkách.

Mikrobiální počty po 24 hodinové inkubaci
	Bez kcrasrvač- ního činidla	0,05 % OD .	0,10 % OD	0,20 % OD
P.	aeruginosa	9x1O⁵	maně než 10	50	100
S.	aureus	2x10⁸	4x10⁴	5x10⁴	2x10³
C.	albicans	2,5x10⁴	1x10⁴	50	rraně než 10
A.	niger	5x10⁴	500	mars rez 10	méně než 10

Mikrobiální počty po 48 hodinové inkubaci

	Bez konzervaě- 0,05 %	0,10 % OD	0,20 % OD
ního činidla	OD
P. aeruginosa	1x10⁸	méně než 10	1 5	60
S. aureus	6x10⁸	100	15	200
C. albicans	2x10⁴	1x10⁴	rréně než 10	maně než 10
A. niger	4x10⁴	méně než 10	méně než 10	m=re než 10

Mikrobiální počty po 72 hodinové inkubaci

	Bez kmzsrwč- čního činidla	0,05 % ©D	0,10 % ©D	0,z0 % ®D
P.	aeruginosa	1x1Q⁸	ireně než 10	méně než 10	nénš než	10
s.	aureus	5x10⁶	méně než 10	méně než 10	méně než	10
c.	albicans	2x10⁴	1x10³	ireně než 10	méně než	10
A.	niger	3x10⁴	ireně než 10	méně než 10	rrehě než	10

C) Odezvový test provedený s šamponem

V rámci tohoto testu byl připraven typický šampon a to jak s glycinanhydrid-dimethylcfem, tak i bez nej, a při testu bylo použito několik mikroorganismů. Test byl proveden mírně modifikovanou metodikou standardního testu USP Antimicrobial Preservative Effectiveness Test (metoda USP XXII), přičemž se vyhodnotí počty mikrobálních jedinců po 24, 48 a 72 hodinách inkubace. Použijí se stejné mikroorganismy (stejná čísla ATCC) jako v předcházejícím testu. Použité šamponové formulace mají následující složeni:

	Obsah	(% hmotnosti)
Fáze A
Demineralizovaná voda
Laurylsulfát amonný	25,00	25,00
Kokosylamid DEA	6,50	6,50
Kokosylaminopropylbotain	5,00	5,00

Fáze Β

Kyselina citrónová (30% roztok) + +

Fáze C

Deionizovaná voda 20,00 20,00

Glycinanhydrid-dimethylol - 0,20

100,00 100,00

+) v dostatečném množství k dosažení hodnoty pH 6

Při mikrobiálním odezvovém testu byly získány následu jící výsledky.

Mikrobiální počty po	24 hodinové inkubaci
	Bez konzervační-	0,2 % GAD
	ho činidla
P. aeruginosa	5x10⁵	50
S. aureus	m=hs než 10	mane nez 10
C. albicans	2x10⁴	néně než 10
A. niger	5x10⁴	maně než 10


Mikrobiální počty po	48 hodinové inkubaci
	Bez konzervačního činidla	0,2 % GAD
P. aeruginosa	4 1x10*	méně než 10

s.	aureus	tréně než 10	rréně rež 10
c.	albicans	4 2x10	maně rež 10
A.	niger	2x10⁵	méně rež 10

Mikrobiální počty po	72 hodinové inkubaci
		Bez konzervač-	0,2 % GAD
		ního činidla
P.	aeruginosa	50	méně než 10
S.	aureus	rrsne rez 10	méně rež 10
C.	albicans	2x10⁴	mérě rež 10
A.	niger	5x10³	méně rež 10

D) Konzervace mléka

Mikrobiálnímu zkažení plnotučného mléka při okolní teplotě se zabrání inkorporací 0,16 % glycinanhydrid-dimethylolu Následující série testu byla ukončena po 59 dnech. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Plnotučné mléko s přísadou konzervačního činidla	Doba, po jejíž uplynutí došli ke zkažení mléka (tj. uvolňo’ ní zápachu, sražení atd.)
Bez přídavku činidla	10 dnů
0,16%	alespoň 59 dnů
0,16 %	alespoň 59 d nů
0,32 %	alespoň 59 dnů
0,32 %	alespoň 59 dnů

ifkdyž byl vynález popsán s důrazem na některá výhodná provedení, je samozřejmé, že je možné provést různé modifikace, změny, vypuštění a náhrady popsaných opatření, aniž by tyto zněny překračovaly rozsah vynálezu. Rozsah vynálezu je vymezen pouze formulací patentových nároků.

Claims

PATENTOVÉ

1 . Způsob hubení mikroorganismů v hostitelském materiálu nebo na hostitelském materiálu, vyznačený tím, že se do materiálu nebo na materiál aplikuje biocidně účinné množství glycinanhydrid-dimethylolu vzorce

C'ri,CH ⁰ I

CH,OH
2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje ve vodném roztoku.
3. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje ve formě emulze.
4. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje ve formě prášku.
5. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje společně s dalším biocidním činidlem.
6. Způsob ochrany materiálu proti zamoření mikroorganismy vyznačený tím, že se do materiálu zabuduje antimikrobiálně účinné množství glycinanhydrid-dimethylolu vzorce

CH,OH I

An/ ⁰ I

CH,QH
7. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje do uvedeného materiálu v množství menším než asi 1,0 % hmotnosti.
8. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje do uvedeného materiálu v množství menším než asi 0,5 % hmotnosti.
9. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím,že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje do uvedeného materiálu v pevném stavu.
10. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že se glycinanhydrid-dimethylol aplikuje do uvedeného materiálu ve formě vodného roztoku.
11. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že uvedeným materiálem je kosmetický přípravek.
12. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že uvedeným materiálem je prostředek pro osobní hygienu.
13. Způsob podle nároku 12,vyznačený tím, že prostředkem pro osobní hygienu, je šampon.
14. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že uvedeným materiálem je farmaceutický přípravek.
15. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že uvedeným materiálem je potravina.
16. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že uvedeným materiálem je odpadní voda z papírny.
17. Konzervovaný produkt obsahující látku náchylnou k mikro biálnímu zamoření, vyznačený tím, že obsahuje účinné mikrobiální růst inhibující množství glycinanhydriddimethylolu vzorce

CH,CH
18. Konzervovaný produkt podle nároku 17,vyznačený tím, že obsahuje glycinanhydrid-dimethylol v množství menším než asi 1,0 % hmotnosti.
19. Konzervovaný produkt podle nároku 1, vyznačený tím, že obsahuje glycinanhydrid-methylol v množství menším než asi 0,5 % hmotnosti.
20. Konzervovaný produkt podle nároku 17,vyznačený tím, že uvedenou látkou kosmetický přípravek.
21. Konzervovaný produkt podle nároku 17, vyznačený tím, že uvedenou látkou je prostředek pro osobní hygienu.
22. Konzervovaný produkt podle nároku 21, vyznačen ý tím, že uvedenou látkou je šampon.
23. Konzervovaný produkt podle nároku 17, vyznačený tím, že uvedenou látkou je farmaceutický přípravek.
24. Konzervovaný produkt podle nároku 17, vyznačený tím, že uvedenou látkou je potravina.