[發明專利]一種氨基酸復合生物膜剝離劑

有效

• 申請號: 201310419818.2
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103734133A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉宏芳;秦雙;陳碧;顧停月
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A01N37/44
• 分類號: A01N37/44;A01P1/00;A01N33/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域

本發明屬殺菌劑及生物膜剝離劑領域，具體涉及針對工業循環水、油田采出水及艦艇船艙等封閉體系中生物膜剝離及腐蝕控制的氨基酸復合生物膜剝離劑。?

發明背景?

研究表明，微生物腐蝕、相關結垢及生物粘泥等問題主要與設備管線及表面的生物膜密切相關。?

細菌生物膜是指細菌在生長過程中附著于物體表面而形成的由細菌細胞及其分泌的含水聚合性基質(主要為胞外多糖)等所組成的膜樣多細菌復合體。細菌生物膜是細菌為適應自然環境而形成的特殊存在形式，它是與游走細胞相對應的存在形式，絕大多數細菌在進化過程中逐漸形成了精細的粘附機制，分泌基質并相互粘連形成膜狀物附著于材料表面，從而形成生物膜的復雜團體，并借信號分子相互交流以協調他們的行為，其生化組成為藻酸鹽多糖和蛋白復合物，其基本結構由蘑菇樣或柱樣亞單位組成，亞單位分為頭部、頸部、根部三部分，各部分之間形成水通道，完成各種運輸功能，維持膜內細菌生存需要。?

工業循環水封閉系統中存在著多種微生物，如硫酸鹽還原菌(SRB)，鐵細菌，產粘泥細菌，腐生菌等等。這些微生物粘附在材料，通常是管壁或罐壁的內側表面上并增殖并結瘤生長。在生物膜中，微生物生活在一個與自由懸浮狀態完全不同的微生態環境中，微生物大體上是不動的，被包藏于水化的有機質中。生物膜中的細胞密度比懸浮狀態要高，有時甚至高出5～6個數量級，相鄰位置細胞之間通過長時間接觸可能產生生理相互作用，導致協同微生物作用。此外，生物膜的形成為生物膜下微生物提供了“安全”的厭氧封閉環境，在生物膜下厭氧細菌大量繁殖，此外生物代謝產物導致膜下微生物被“保護”在還原性的環境中，傳統的氧化性殺菌劑對膜下微生物收效甚微，非氧化性殺菌劑如季銨鹽等的殺菌機理主要是吸附在帶負電荷的細菌表面抑制細菌的呼吸作用進而抑制或殺死細菌，但主要是針對水系統中的游離(plantonic)細菌有效，對于生物膜下的固著(sessile)細菌由于殺菌劑的滲透能力有限而遇到瓶頸，如加藥量的增加導致的環境污染和耐藥性細菌的產生。因此，越來越多的研究者從細菌本身的生物?學角度來探索抑制有害生物膜的方法和技術。?

近年來的研究發現，生物膜中的細菌具有高度的基因調控活動機理。細菌生物膜中peptidoglycans上含有D-alanine?terminus，該物質的缺失會對微生物釋放出一種生物膜分散信號，在該信號的作用下，細菌可由固著狀態(sessile?celles)變成游離狀態(planktonic?cells)[Kolodkin-Gal?et?al.，Science328：627-629，2010]。某些生物膜保護下的細菌如SRB等添加殺菌劑后可進一步促進細菌的分散。某些氨基酸如D-絡氨酸及L-絡氨酸可取代生物膜上的D-alanine?terminus，進而導致細菌細胞D-alanine?terminus的缺失，促進生物膜的分散，復配殺菌劑后可明顯促進生物膜的剝離和膜下細菌生長的抑制[Xu?et?al.，World?J?Microb?Biot.28，3067-3074，2012]。?

發明內容

本發明的任務是提供一種氨基酸復合生物膜剝離劑，以克服現有工業用殺菌劑難以抑制生物膜下微生物帶來的一系列環境污染、資源浪費等問題。?

實現本發明的技術方案是：?

本發明提供的這種氨基酸復合生物膜剝離劑，由以下重量百分比組分組成：1～10％的氨基酸，40～49％的季銨鹽殺菌劑，41～59％的溶劑。所述氨基酸是D-絡氨酸或L-絡氨酸，或者是D-絡氨酸與L-絡氨酸的混合物；所述的溶劑為水或醇，或者是水與醇的混合物；所述的季銨鹽殺菌劑是具備以下結構的化合物中的一種或2種以上的混合物：?

其中，n=8～18；R為H、芐基或烷基鏈；X=C1或Br。?

本發明是從細菌本身的基因調控活動機理入手，利用添加藥劑干預細菌的信號表達，促進細菌從生物膜上的分離，進而抑制了細菌在生物膜內的生長繁殖帶來的腐蝕和水質污染問題。?