Молочная кислота – экологически чистая альтернатива для бактериальной дезинфекции

Ф. Вейер, Jun gbunzlauer Ladenburg GmbH, Германия, М.Нойбауэр, Jungbunzlauer International AG, Швейцария

Из архива журнала «Сырье и Упаковка»

Создание антибактериальных рецептур все чаще связано со всевозможными требованиями и ограничениями. В Европе Биоцидный регламент, направленный на улучшение функционирования рынка биоцидных продуктов в Европейском Союзе (BPR), устанавливает строгие ограничения, связанные с использованием только одобренных активных компонентов, а также утверждает процедуры использования готовых продуктов и тестирования их эффективности. С другой стороны, также повышаются требования к безопасности и устойчивости биоцидных компонентов и продуктов со стороны потребителей. В этой связи мы исследовали антибактериальные свойства L(+)молочной кислоты – компонента, полученного путем естественной ферментации, безопасного в употреблении и легко биоразлагаемого. Данный отчет показывает прекрасные бактерицидные свойства молочной кислоты, соответствующие требованиям стандартов, установленных Европейским Союзом. Снижение количества бактерий даже в строгих условиях эксперимента еще раз доказывает, что молочная кислота может быть эффективной альтернативой обычным биоцидам.

Навстречу экологическим биоцидам

Гигиена и дезинфекция – неотъемлемая часть повседневной жизни современного человека. Биоциды делают мир безопаснее и чище. Однако использование существующих биоцидов, таких как полихлорированные феноксифенолы или изотиазолиноны, связано с возможными рисками для здоровья человека и окружающей среды. Более того, большинство существующих компонентов являются синтетическими химическими веществами, в то время как теперь все больше приветствуется использование веществ биологического происхождения. «Зеленые» альтернативы, например молочная кислота, полученная путем естественной ферментации, по сравнению с традиционно используемыми биоцидами имеет такие преимущества, как натуральное происхождение, эффективность, безопасность и экологичность.

В этой работе мы представляем результаты тестов антибактериальной эффективности жидких смесей молочной кислоты и ПАВ. Их биоцидные свойства были изучены на примере четырех распространенных микроорганизмов по стандартному протоколу. L(+)молочная кислота от Jungbunzlauer получена посредством ферментации из натурального и возобновляемого сырья. Она имеет сертификат ECOCERT как сырье натурального происхождения для использования в составе моющих средств и продуктов личной гигиены.

Регулирование

Постановление (ЕС) №528/2012 Биоцидного регламента (BPR), действующее с сентября 2013 года, представляет подробную инструкцию по использованию биоцидных продуктов и их позиционированию на рынке (1). Оно требует, чтобы на рынке стран ЕС были представлены только одобренные в этом регламенте биоциды. Постановление относится к 22 видам продукции (РТ), которые можно отнести к четырем основным группам: дезинфицирующие средства (РТ1–5), консерванты (РТ6–13), средства по борьбе с вредителями (РТ14–20) и другие (РТ21–22).

С 1 сентября 2015 года при производстве конечной продукции в качестве биоцидных компонентов разрешено использовать ингредиенты с биоцидной активностью только тех производителей, которые включены в утвержденный список поставщиков (статья 95). Более того, некоторые из традиционно используемых антибактериальных компонентов могут исчезнуть с рынка по причине несоответствия требованиям регламента. Например, широко известный компонент триклозан не был одобрен Комитетом по урегулированию биоцидных продуктов (ВРС) для использования в продукции группы РТ1 (средства личной гигиены) (2). Это дополнительно подстегивает поиск более безопасных природных альтернатив и дает «зеленый свет» для использования органических кислот, таких как L(+)молочная кислота. В действительности BPC уже сформировал положительное мнение и готов одобрить применение молочной кислоты в продуктах группы PT1 (3). В течение 2017 года ожидаются постановления по использованию молочной кислоты в продуктах групп PT2 (дезинфекция поверхностей, не контактирующих с продуктами питания), PT3 (гигиена домашних животных), PT4 (для дезинфекции поверхностей, контактирующих с продуктами питания) и PT6 (производство консервов).

Антибактериальные свойства молочной кислоты

Мы изучили эффективность молочной кислоты в сочетании с различными ПАВ, основываясь на протоколах нагрузочных тестов, установленных в ЕС. Прежде всего мы провели скрининг на основе протокола ЕN 1040, чтобы получить показатели общей эффективности. В данном случае суспензию бактерий помещали в дезинфицирующий раствор и оставляли на пять минут при температуре 20°С. Затем бактерицидный потенциал был немедленно нейтрализован методом разведения-нейтрализации, после чего оценивали, сколько бактерий было уничтожено. Чтобы этот основной тест на дезинфекцию был пройден, необходимо, чтобы было уничтожено как минимум 99,999% или log 5 грамположительных и грамотрицательных бактерий. Биоцидная эффективность была изучена на примере четырех основных видов бактерий – Pseudomonas aeruginosa (ATC 15442/DSM 939), Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Escherichia coli (ATCC 10 536) и Enterococcus hirae (ATCC 10 541).

Наши первоначальные исследования были сфокусированы на синергии молочной кислоты с некоторыми обычно используемыми ПАВ: лаурилсульфат натрия (SLS), лауретсульфат натрия (SLES), парет-7 (этоксилированный жирный спирт, C12–14), aлкилполиглюкозид (APG, C8–16) и кокамидопропилбетаин (CAPB). Результаты этого скрининга в соответствии с модифицированным протоколом ЕN 1040 отображены в таблице 1. Молочная кислота показала одинаковые результаты как с лаурилсульфатом (SLS), так и с лауретсульфатом натрия (SLES): все использованные в тесте бактерии уничтожены. Оба анионных сурфактанта усиливают действие молочной кислоты, что позволяет заявлять о желаемых дезинфицирующих свойствах таких смесей. Ситуация с неионогенными ПАВ более разнообразна. В то время как комбинация молочной кислоты с aлкилполиглюкозидом (APG) эффективна против всех видов тестируемых бактерий, сочетание с паретом лучше действует против грамотрицательных бактерий. Та же самая ситуация наблюдается и в случае смеси молочной кислоты с бетаином, в этом случае грамположительные бактерии также менее уязвимы.

Табл. 1 Эффективность смеси молочной кислоты и ПАВ в модифицированном тесте EN 1040 (время контакта – 5 минут); зеленый цвет – тест пройден (уменьшение количества бактерий > log 5), красный – тест не пройден (уменьшение количества бактерий в log-единицах)

Log reduction (EN1040) P. aeruginosa E. сoli S. aureus E.hirae
25% lactic acid + 3.0% SLES >5 >5 >5 >5
25% lactic acid + 1.5% SLS >5 >5 >5 >5
29% lactic acid + 3.0% APG >5 >5 >5 >5
29% lactic acid + 3.0% Pareth >5 >5 >5 4.3
29% lactic acid + 3.0% CAPB >5 >5 4.0 4.5

Табл. 2 Эффективность смеси молочной кислоты и ПАВ в модифицированном, более строгом EN тестировании, зеленый цвет – тест пройден (уменьшение количества бактерий > log 5), красный – тест не пройден (реальное уменьшение количества бактерий в log-единицах)

Log reduction P. aeruginosa E. coli S. aureus E. hirae
EN1276,5 mln contact time, 0.3 and 3 g/L BSA
2.9%lacticacid + 3.0%SLES >5 >5 >5 >5
0.9%lacticacid + 0.9%SLES >5 >5 >5 >5
EN 13697,5 min contact time, 0.3 g/L BSA
2.9% lactic acid + 3.0% SLES + 3.0% Pareth >4 >4 >4 >4
EN 13697,5 min contact time 3 g/L BSA
2.9%lactlcacld + 3.0% SLES+ 3.0% Pareth >4 >4 >4 3.1
5.9% 1 acti c a cid + 6.0% SLES + 6.0% Pareth >4 >4 >4 >4

Вполне очевидно, что определенные сурфактанты, в частности анионные ПАВ, усиливают действие молочной кислоты в большей степени, чем другие. Скорее всего, анионные ПАВ очень эффективно взаимодействуют с образованными фосфолипидами бислоями мембран бактериальных клеток. Такое взаимодействие может приводить к значительному уменьшению поверхностного натяжения, в результате клеточная мембрана дестабилизируется и становится уязвимой, что способствует проникновению молочной кислоты в клетку. Соответствующие объяснения взяты из списка используемой литературы (5–8). Независимо от механизма действия синергетический эффект молочной кислоты не зависит от того, какой сурфактант или класс сурфактантов используется. Антибактериальные свойства молочной кислоты одинаково хорошо проявляются как в сочетании с анионными, так и в сочетании с неионогенными ПАВ.

Для соответствия более строгим критериям был проведен тест на основании модифицированного протокола EN 1276. В данном случае оценивались антибактериальная активность по отношению к «чистому» 0,3 г/л бычьему сывороточному альбумину (BSA) и «грязному» (с примесями) 3,0 г/л BSA. Прошедшие этот тест продукты могут позиционироваться как дезинфицирующие средства для пищевой промышленности (sanitisers). За исключением присутствия в среде бычьего сывороточного альбумина этот тест проводился аналогично описанному выше тесту EN 1040. Смеси молочной кислоты и лауретсульфата натрия (SLES) (включая состав без указания бренда с менее чем 1% содержанием молочной кислоты) успешно прошли все требования теста, еще раз подчеркивая огромный потенциал молочной кислоты для дезинфекции.

И, наконец, был проведен тест EN 13 697, который проводится в условиях, абсолютно точно приближенных к обычной жизни. Бактерии и BSA, используемый в качестве загрязняющей добавки, подсушиваются на непористой поверхности; добавляется тестовый раствор и затем смывается/нейтрализуется без применения механической силы. Минимальный показатель для прохождения этого теста – log 4. В данном случае мы выбрали смесь молочная кислота/лауретсульфат натрия (SLES)/парет, чтобы получить типичную для многих чистящих средств на рынке систему анионных/неионных ПАВ.

Результат теста оказался многообещающим. При низкой концентрации BSA все бактерии были уничтожены более чем на 4 логарифмические единицы. При увеличенной степени загрязнения тест прошли все виды бактерий, кроме Enterococcus hirae, которая оказалась самой устойчивой и не позволила тестируемому раствору уменьшить численность бактерий больше чем log 3,1. Однако при увеличении концентрации молочной кислоты до 5,9% даже эта бактерия была уничтожена, а нужный результат – достигнут.

Отсюда следует, что при концентрации молочной кислоты в 2,9%, не требующей специальной маркировки о содержании ирританта на этикетке (4), бактерии уничтожаются на 99,9%. Полное уничтожение бактерий – 99,99% – возможно только для некоторых видов бактерий или же при большей концентрации молочной кислоты. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение молочной кислоты в сочетании с другими усилителями/сурфактантами для получения лучших результатов при более низкой концентрации веществ. Так или иначе, открытие молочной кислоты как экологически чистого и безопасного компонента с высокой антибактериальной активностью даже при сравнительно низкой концентрации – уже очевидная находка.

Заключение

Мы изучили биоцидные свойства молочной кислоты в сочетании с различными ПАВ согласно стандартам EN, установленным Европейским Союзом. Если отдельно взятая молочная кислота имеет не очень высокий антибактериальный эффект, то в сочетании с анионными и неионогенными ПАВ ее биоцидные свойства резко возрастают. Такая благоприятная синергия способствует разработке не вредных, но при этом эффективных средств с низкой концентрацией молочной кислоты, не требующей дополнительной маркировки. При увеличении концентрации молочной кислоты уровень дезинфекции удовлетворяет даже самым высоким требованиям. Таким образом, это оптимальное решение для профессиональной и I&I химии.

В заключение можно сказать, что молочная кислота в сочетании с хорошо подобранным сурфактантом – эффективный биоцид. Полученная путем естественной ферментации, она представляет собой биологически чистый продукт, удовлетворяющий требованиям рынка и потребителей, все больше тяготеющих к экологическим, безопасным и надежным решениям. Даже при низком уровне ввода она эффективна, но при этом безвредна и биоразлагаема. Более того, молочная кислота производства Jungbunzlauer входит в список статьи 95 Биоцидного регламента ЕС и утверждена сертификатом ECOCERT как сырье для моющих средств и средств личной гигиены. То есть, такие понятия, как дезинфекция и безопасность, в сочетании с натуральностью больше не противоречат друг другу.

Ссылки

  1. Regulation (EU) No 528/2012 of the European Parliament and of the Council of 22 May 2012 concerning the making available on the market and use of biocidal products
  2. Opinion of the biocidal products committee on the application for approval of the active substance Triclosan in product type 1, ECHA/BPC/066/2015, adopted 17 June 2015
  3. Opinion of the biocidal products committee on the application for approval of the active substance L(+)-lactic acid in product type 1, ECHA/BPC/084/2015, adopted 10 December 2015
  4. Regulation (EC) No 1272/2008 on classification, labelling and packaging of substances and mixtures
  5. S. P. Denyer, G. S. A. B. Stewart, International Biodeterioration & Biodegradation 1998, 41, 261–268
  6. R. E. Glover, R. R. Smith, M. V. Jones, S. K. Jackson, C. C. Rowlands, FEMS Microbiology Letters 1999, 177, 57–62
  7. J. D. Van Hamme, A. Singh, O. P. Ward, Biotechnology Advances 2006, 24, 604–620
  8. J. T. Walton, D. J. Hill, R. G. Protheroe, A. Nevill, H. Gibson, Journal of Applied Microbiology 2008, 105, 309–315

Первоначально статья была опубликована в журнале Household and Personal Care Today, January/February 2017, Vol. 12(1), p. 20–21

Поделитесь этой публикацией с коллегами и друзьями Источник: № 06 (192) июль–август 2017

Добавить комментарий