JP5639345B2 - バイオフィルム除去剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、バイオフィルム除去剤組成物に関するものであり、より詳細には、微生物が関与するさまざまな分野において、殺菌剤の効果を低下させているバイオフィルムを効果的に除去し得るバイオフィルム除去剤組成物、及びこれを用いたバイオフィルムの除去方法に関する。

バイオフィルムは生物膜やスライムとも言われ、一般に水系で微生物が物質の表面に付着・増殖することによって微生物細胞内から多糖やタンパク質などの高分子物質を産生して構造体を形成したものを指す。バイオフィルムが形成すると、微生物を原因とする危害が発生して、様々な産業分野で問題を引き起こす。例えば、食品プラントの配管内にバイオフィルムが形成されると、このバイオフィルムが剥がれ落ち製品内への異物混入につながるだけでなく、微生物由来の毒素で食中毒の原因となる。さらに、金属表面へのバイオフィルム形成は金属腐食の原因となり、設備の老朽化を促進する。
更に、バイオフィルムを形成した微生物集合体に対しては、水系に分散浮遊状態にある微生物と比較して、殺菌剤・静菌剤のような微生物制御薬剤の十分な効果が出せないことも多い。

これまでバイオフィルムの危害を防止するためには、微生物、特に細菌に対して殺菌作用もしくは静菌作用を与えることによって菌を増殖させない考え方が一般的に検討されてきた。特許文献１には、抗菌活性成分としてクロルヘキシジンなどのビスグアニドまたはその塩が記載されているが、その効果はまだ満足できるものではなく、また、この文献は微生物集合体に対する生育または増殖を防止する効果を示したものであり、バイオフィルムの除去を目的としたものではない。

バイオフィルムを除去する方法として、殺菌剤を用いる方法、キレート剤を用いる方法、酵素を用いる方法などが試みられており、特許文献２では次亜塩素酸塩、アルカリ金属水酸化物と界面活性剤を組み合わせて使用する方法が開示されている。しかしながら、いずれの方法においても効果的にバイオフィルムを除去するには至っておらず、いまだに大きな課題となっている。

特表２００８−５４６８１２号公報 特開２００５−７５８７３号公報

従って、本発明の目的は、様々な領域において微生物ならびに微生物産生物質からなるバイオフィルムを効果的に除去し得るバイオフィルム除去剤組成物、及びこれを用いたバイオフィルムの除去方法を提供することにある。

本発明者は、バイオフィルムを効果的に除去する剤を得るべく鋭意研究を行ったところ、分子中にビグアニジン骨格を有する化合物又はその塩とアルカリ剤を含有する組成物に顕著なバイオフィルム除去効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）分子中にビグアニジン骨格を１若しくは２ユニット有する化合物又はその塩、及び（Ｂ）アルカリ剤を含有するバイオフィルム除去剤組成物を提供するものである。

また、本発明は、該バイオフィルム除去剤組成物を、バイオフィルムに接触させる、バイオフィルムの除去方法を提供するものである。

本発明によれば、様々な領域において微生物ならびに微生物産生物質からなるバイオフィルムを効果的に除去することができる。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物は、成分（Ａ）と（Ｂ）とを含有する。
成分（Ａ）は、分子中にビグアニジン骨格を１または２ユニット有する化合物又はその塩である。成分（Ａ）としては、クロルヘキシジン、及び下記の一般式

（Ｒは炭素数６〜１８の炭化水素基、好ましくは直鎖又は分岐鎖のアルキル又はアルケニルを示す。）で示される化合物及び又はその塩が挙げられる。このうち、バイオフィルムの除去効果の観点から、クロルヘキシジン又はその塩が好ましく、クロルヘキシジングルコン酸塩、クロルヘキシジン塩酸塩がより好ましく、クロルヘキシジングルコン酸塩がさらに好ましい。なお、成分（Ａ）の塩とするための酸としては、有機酸又は無機酸が挙げられ、好ましくは塩酸、グルコン酸、酢酸であり、より好ましくはグルコン酸である。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物中の成分（Ａ）の濃度は、コスト及びバイオフィルム除去性能の観点から０．００１〜２０重量％が好ましく、０．００２〜１０重量％がより好ましく、０．００５〜５重量％がさらに好ましく、０．０１〜３重量％がさらにより好ましく、０．０１〜１重量％が特に好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物は、成分（Ｂ）として、アルカリ剤を含有する。成分（Ｂ）としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；オルソ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム、一号珪酸ナトリウム、二号珪酸ナトリウム、三号珪酸ナトリウム等の珪酸塩類；リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム等のリン酸塩類；炭酸二ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸二カリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸塩類；ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩類；酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、乳酸ナトリウム、乳酸カリウムなどの有機酸の塩；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、リジン、アルギニンなどの塩基性アミノ酸類；エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、スペルミン、スペルミジンなどとポリアミン類が挙げられる。これらのアルカリ剤のうち好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、オルソ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、モノエタノールアミンであり、よりこのましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウムである。アルカリ剤は、２種以上を組み合わせて用いても良い。

これらアルカリ剤は本発明のバイオフィルム除去剤組成物の使用時の作用系中のｐＨをアルカリ性にし、バイオフィルム除去性能を向上させるために用いられる。
本発明のバイオフィルム除去剤組成物のｐＨは、バイオフィルム除去性能を向上させる観点から、１０．５〜１３．５が好ましく、１１．０〜１３．５がより好ましく、１２．０〜１３．０がさらに好ましい。
ｐＨは、本発明のバイオフィルム除去剤組成物の原液（２５℃）を測定することによって求めることができる。
そして、本発明のバイオフィルム除去剤組成物中の成分（Ｂ）の濃度は、コスト及びバイオフィルム除去性能の観点から０．００１〜２０重量％が好ましく、０．００２〜１０重量％がより好ましく、０．００５〜５重量％がさらに好ましく、０．０１〜３重量％がさらにより好ましく、０．０１〜１重量％が特に好ましい。
これらのアルカリ剤はバイオフィルム除去剤組成物中に安定に配合できる範囲内で、目的に応じて任意の割合で併用することができるが、成分（Ａ）との関係において好ましい割合は、バイオフィルム除去性能の観点から、重量比で、成分（Ａ）／（Ｂ）アルカリ剤＝９９／１〜１０／９０が好ましく、８０／２０〜２０／８０がより好ましく、６０／４０〜３０／７０がさらに好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物は、成分（Ａ）の溶解性を高める、あるいはバイオフィルム除去性能を向上させる目的で、更に（Ｃ）界面活性剤を配合することができる。当該界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン界面活性剤から選ばれる１種以上を用いることができ、好ましくは非イオン界面活性剤、両性界面活性剤から選ばれる１種以上である。

陰イオン性界面活性剤としては、リグニンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、ポリオキシエチレン（以下、ＰＯＥと記す）アルキルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルスルホン酸塩、ＰＯＥアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ＰＯＥアルキルエーテル硫酸エステル塩、ＰＯＥアリールフェニルエーテルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ＰＯＥアルキルリン酸塩、ＰＯＥトリベンジルフェニルエーテルリン酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、脂肪酸塩（石けん）、ＰＯＥアルキルエーテル酢酸塩等が挙げられ、中でもアルキルスルホン酸塩やＰＯＥアルキルエーテル硫酸エステル塩を用いることがより好ましい。

非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレン（以下、ＰＯＡと記す）アルキルエーテル（好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を有し、オキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡアルキルエーテル）、ＰＯＡアルキルアミン（好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を有し、オキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡアルキルアミン）、ＰＯＡアルキルフェニルエーテル（好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を有し、オキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡアルキルフェニルエーテル）、ＰＯＡアリールフェニルエーテル（好ましくはオキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡアリールフェニルエーテル）、ＰＯＡスチレン化フェニルエーテル（好ましくはオキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡスチレン化フェニルエーテル）、ＰＯＡトリベンジルフェニルエーテル（好ましくはオキシアルキレン基が平均３〜３０モル付加したＰＯＡトリベンジルフェニルエーテル）等の１価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤；（ポリ）グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ＰＯＡソルビタン脂肪酸エステル、アルキルポリグリコシド（好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を有するアルキルポリグリコシド）、脂肪酸アルカノールアミド（好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を有する脂肪酸アルカノールアミド）等の多価アルコール誘導体型非イオン性界面活性剤等が挙げられ、中でもＰＯＡアルキルエーテル、アルキルポリグリコシドがより好ましく、更にＰＯＡアルキルエーテルが好ましい。ＰＯＡとしては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレンが挙げられ、バイオフィルムの除去性能の観点から、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンが好ましく、ポリオキシエチレンがより好ましい。また、上記ＰＯＡ系非イオン界面活性剤におけるアルキレンオキサイドの平均付加モル数は、３〜３０モルが好ましく、３〜２０モルがより好ましく、３〜１０モルがさらに好ましい。また、アルキル基の炭素数としては、バイオフィルムの除去性能の観点から、８〜１８が好ましく、１０〜１８がより好ましく、１０〜１４がさらに好ましい。
ＰＯＡアルキルエーテルは、アルキル基の炭素数１０〜１８（好ましくは炭素数１０〜１４）のアルコールにアルキレンオキサイド（好ましくはエチレンオキサイド）を付加させたものがより好ましい。かかるアルコールは１級又は２級のものが好ましく、そのアルキル基としては直鎖でも分岐鎖でも良い。また、アルキレンオキサイドの付加の程度は、平均付加モル数として３〜２０モルが好ましく、３〜１０モルがより好ましく、４〜１０モルがさらに好ましい。

両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタイン、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられ、中でもアルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルヒドロキシスルホベタインが好ましく、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイドがより好ましい。アルキル基の炭素数としては、バイオフィルムの除去性能の観点から６〜２４が好ましく、８〜２０がより好ましく、１０〜１８がさらに好ましく、１０〜１４がさらにより好ましい。

陽イオン界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチル塩化ベンザルコニウム等が挙げられ、中でもアルキルジメチル塩化ベンザルコニウムが好ましい。アルキル基の炭素数としては、バイオフィルムの除去性能の観点から６〜２０が好ましく、８〜１８がより好ましい。更に１０〜１６が好ましい。これらの塩としては、ハロゲン化物が好ましく、塩化物、臭化物がより好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物中の成分（Ｃ）の濃度は、コスト及びバイオフィルム除去性能の観点から０．００１〜２０重量％が好ましく、０．００２〜１０重量％がより好ましく、０．００５〜５重量％がさらに好ましく、０．０１〜３重量％がさらにより好ましく、０．０１〜１重量％が特に好ましい。
これらの界面活性剤は成分（Ａ）と目的に応じて任意の割合で併用することができるが、好ましい割合は、成分（Ａ）の溶解性、バイオフィルム除去性能の観点から、重量比で、成分（Ａ）／成分（Ｃ）＝９９／１〜１０／９０が好ましく、８０／２０〜２０／８０がより好ましく、６０／４０〜３０／７０がさらに好ましく、６０／４０〜４０／６０がさらにより好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物はその効果を高める目的で、成分（Ｄ）としてキレート剤を配合することができる。キレート剤としては、ニトリロトリ酢酸、エチレンジアミン四酢酸、イミノジコハク酸、アスパラギン酸ジ酢酸、アミノメチルグリシンジ酢酸などのアミノカルボン酸誘導体及び／又はそれらの塩；クエン酸、酒石酸、グルコン酸など有機酸の塩；ポリアクリル酸及び／又はその塩、ポリアクリル酸／マレイン酸共重合体及び／又はその塩などの高分子電解質系化合物；トリポリリン酸塩、オルトリン酸塩、ピロリン酸塩などのリン酸系化合物；１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸及び／又はその塩、アミノトリ（メチレンホスホン酸）及び／又はその塩、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）及び／又はその塩などのホスホン酸系化合物；Ａ型ゼオライト、Ｂ型ゼオライトなどのアルミノケイ酸などが挙げられ、中でもニトリロトリ酢酸塩、エチレンジアミン四酢酸塩、トリポリリン酸塩、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸及び／又はその塩が好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物中の成分（Ｄ）の濃度は、コスト及びバイオフィルム除去性能の観点から０．００１〜１０重量％が好ましく、０．００２〜５重量％がより好ましく、０．００５〜３重量％がさらに好ましい。
これらのキレート剤は（Ａ）〜（Ｃ）の化合物と目的に応じて任意の割合で併用することができるが、

本発明のバイオフィルム除去剤組成物の剤型としては、用途、目的に応じて、水、エタノール、イソプロパノールなどの溶剤に溶かした溶液、あるいは固体、ゲル状、乳化・分散状、粉末状、エアゾールなどが挙げられ、これらから適宜選択することができる。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物の製品形態中の濃度としては、用途、剤型により適宜決定することができるが、製品化難易度と効果の観点から、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の合計で０．０１〜６０重量％が好ましく、０．０２〜４０重量％がより好ましく、０．０２〜２０重量％がさらに好ましく、０．０２〜１０重量％がさらにより好ましく、０．０２〜２重量％が特に好ましい。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物成物の剤型としては、用途、目的に応じて、水、エタノール、イソプロパノールなどの溶剤に溶かした溶液、あるいは固体、ゲル状、乳化・分散状、粉末状、エアゾールなどが挙げられ、これらから適宜選択することができ、作用濃度に合わせた製品形態はもちろんのこと、高濃度の製品形態にしておき、使用場面において希釈する、あるいは使用場面において必要により界面活性剤を配合し使用することも可能である。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、増粘剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、溶剤、香料、着色剤、酸化防止剤、防腐剤、蛍光剤、賦形剤、ソイルリリース剤、漂白剤、漂白活性化剤、粉末化剤、造粒剤、コーティング剤などを配合することができる。

本発明のバイオフィルム除去剤組成物はバイオフィルムの危害が懸念される広い分野に使用することが可能である。例えば菌汚染リスクの高い食品製造又は飲料製造プラント用洗浄剤、台所、厨房、浴室、便器、台所又は厨房などの排水溝、排水管に応用できる。また、産業用の冷却タワーなどの冷却水系、脱塩装置、パルプ及び紙製造系や浴槽、プール、人工池などの循環水系路に応用できる。バイオフィルムが形成しやすい医療機器、例えば内視鏡やカテーテル、人工透析機等の洗浄剤にも応用できる。更に、入れ歯ケア剤、コンタクトレンズ洗浄剤などに使用することも可能である。

本発明のバイオフィルムの除去方法としては、バイオフィルムを形成した面にバイオフィルム除去剤組成物を接触させることにより行うことができる。接触させる方法としては、浸漬、塗布あるいは散布するなどがある。さらに、スポンジ、タオル、ブラシ、水流などの物理力を加えてもよい。また、バイオフィルム除去剤組成物を作用させておく時間は、付着しているバイオフィルムの量、バイオフィルム除去剤を作用させる濃度、作用温度、物理力の有無により異なるが、通常は数秒から数時間の範囲であり、作業性も考慮すると、好ましくは１０秒以上、より好ましくは１０秒〜１時間であり、さらに好ましくは１０秒〜３０分であり、さらにより好ましくは２０秒〜２０分である。作用後は流水などにより、除去されたバイオフィルムを速やかにすすぎ流すことが望ましい。
また、本発明のバイオフィルム除去剤組成物の作用温度は、０〜９８℃が好ましく、さらに作業環境、作業性等の観点より０〜６０℃が好ましく、１０〜４０℃がより好ましい。
本発明のバイオフィルム除去剤組成物は水希釈系で用いてもよく、該組成物の水希釈物を一定量溜めて対象物を浸漬して使用したり、対象物が広範に亘る場合には、スプレー機器を用いてミストを吹き付けたり、発泡機を用いて泡状にしたものを吹き付けたりしてもよい。又、該組成物の水希釈液を流したり、はけ等により塗布してもよい。
その他、タオルなどに該水希釈液を含浸させて、対象物を拭き取っても良い。該組成物の水希釈液は、その使用時の成分（Ａ）の重量濃度が０．００５〜５重量％となるのが好ましく、０．０１〜３重量％となるのがより好ましく、０．０２〜２重量％となるのが好ましい。

実施例１
＜バイオフィルム除去能の検定＞
緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa NBRC13275）、および環境単離菌であるアシネトバクター（Acinetobacter baumannii）をそれぞれＬＢ培地[日本ベクトン・ディッキンソン（株）製]を用いて、37℃、18時間の前培養して増殖した菌液１ｍＬを９９ｍＬのＭＨＢ培地[日本ベクトン・ディッキンソン（株）製]に加えて菌液を調製した。この菌液を９６ウェルノントリートメントプレート平底［ベクトン・ディッキンソン（株）製]の各穴に150μＬ注入し、37℃、18時間培養してバイオフィルムを形成させた。その後、菌液を抜き出し、イオン交換水200μＬ注入し３分後に抜き出す。このすすぎ工程操作を３回繰り返し、試験に用いるバイオフィルムサンプルを調製した。
その後、表１で示すバイオフィルム除去剤組成物を200μＬ注入し、20℃で10分間静置後試験液を抜き出す。その後、イオン交換水200μＬ注入し、抜き出す、すすぎ工程を１回行った。
洗浄されなかったバイオフィルムを定量するために、０．１％クリスタルバイオレット200μＬ注入し、５分後に抜き出した。更にイオン交換水200μＬを注入して抜き出す濯ぎ工程を３回行った。
最後にエタノール200μＬを注入し、Wellreader［生化学工業(株)製］を用いてこの溶液の５７０ｎｍでの吸光度を測定した。同様にバイオフィルム除去剤組成物を作用させていないウェルについて０．１％クリスタルバイオレットで処理後、吸光度を測定し初期値とした。また、９６ウェル中にミューラーヒントン培地を各150μＬ注入するが菌が存在しないものを同様に行い、吸光度を測定してブランク値とした。各試験は８回行い平均した値を用いた。除去率は下記の式にて算出した。表中の濃度は全量に対する有効分濃度（重量％）で示した。

除去率（％）＝１００×［｛（初期値−ブランク値）−（測定値−ブランク値）｝／（初期値−ブランク値）］

得られたバイオフィルム除去率を表１に示した。

以上の結果より、本発明のバイオフィルム除去剤組成物を用いることによりバイオフィルムを良好に除去できることがわかる。

Claims (6)

1. （Ａ）クロルヘキシジン、及び下記の一般式
   

   

   （Ｒは炭素数６〜１８の炭化水素基を示す。）で示される化合物から選ばれる化合物又はその塩、
   （Ｂ）水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選ばれるアルカリ剤 ０．００１〜１重量％、及び
   （Ｃ）非イオン界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも一種の界面活性剤 ０．０１〜３質量％
   を含有する、緑膿菌又はアシネトバクターにより形成されたバイオフィルムを除去するためのバイオフィルム除去剤組成物。
2. 重量比（Ａ）／（Ｂ）が９９／１〜２０／８０である請求項１記載のバイオフィルム除去剤組成物。
3. 重量比（Ａ）／（Ｃ）が６０／４０〜４０／６０である請求項１又は２記載のバイオフィルム除去剤組成物。
4. バイオフィルム除去剤組成物のｐＨが１０．５〜１３．５である請求項１〜３の何れか１項記載のバイオフィルム除去剤組成物。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載のバイオフィルム除去剤組成物を、バイオフィルムに接触させる、バイオフィルムの除去方法。
6. バイオフィルム除去剤組成物をバイオフィルムに作用させる時間が２０秒〜２０分である、請求項５記載のバイオフィルム除去方法。