| 【発明の名称】 |
微生物の生育抑制方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】松永 是
【氏名】海宝 龍夫
【氏名】籏崎 由記
【氏名】山口 秀幸
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| 【要約】 |
【課題】有効成分の減少がなく、大量媒体中の殺菌をも可能とする微生物生育抑制方法を提供する。
【解決手段】過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩を含む媒体に、電位を印加することを特徴とする、微生物の生育抑制方法である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩を含む媒体に、電位を印加することを特徴とする微生物の生育抑制方法。
【請求項２】 過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩と微生物とが含まれる媒体中に、少なくとも１つの電極を浸漬する、請求項１に記載の微生物生育抑制方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物の生育を抑制する方法に関するものであり、より詳しくは、ヨウ素化合物ならびに電気化学的手法を用いることによる、媒体中の微生物の生育抑制方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】クーリングタワーやプール、工業用冷却水等の開放系循環水、およびいわゆる２４時間風呂等には、ときとしてレジオネラ菌等のような病原菌が繁殖し、これら微生物汚染された水と接触したり、あるいは飛沫を吸入したりすることで、人体や動物に悪影響を及ぼすことが問題になっている。
【０００３】また、微生物汚染された循環水中では、そこに生息する微生物の分泌する成分が管壁等に付着し、有機物等の夾雑物を取り込みながら微生物がさらに繁殖することによりスライムを形成し、配管の閉塞現象を起こしたり、あるいは熱効率低下を招いたりすることも問題になっている。
【０００４】このため、上記問題を解決する上では、媒体中の微生物の生育を抑制することが必要となり、従来、水中に塩素や次亜塩素酸ナトリウム等のような塩素系化合物、過酸化水素等の酸化剤、あるいは有機系殺菌剤等の薬剤を添加したり、系内にオゾン発生装置または紫外線照射装置のような殺菌システムを設けることが考えられてきた。しかして、上記のような薬剤は微生物に作用する際に消費されてしまうか、あるいは夾雑物と反応して消費されやすく、また塩素や臭素等、ハロゲン系の薬剤では、有害なトリハロメタンの発生可能性があるのみならず、開口部からの大気放散を起こしやすいことから、これらはいずれにしても有効成分濃度のモニタリングおよび薬剤の定期的な添加操作が必須となる。
【０００５】また、工業用冷却水等の循環水におけるスライム発生防止方法として、過ヨウ素酸またはその塩を含有させると効果のあることが知られている（特開平２０００−７５１２号公報）。しかしながら、過ヨウ素酸またはその塩を含有させることのみによる微生物生育抑制方法では、過ヨウ素酸イオンが抗微生物作用、および夾雑する有機物との反応により還元され、薬効を失いやすいことから、スライム防止効力を持続させる上では前記同様、過ヨウ素酸またはその塩を定期的に添加し、常に一定濃度の範囲に保つような措置が必要となる。
【０００６】さらに、オゾン発生装置または紫外線照射装置のような殺菌システムは、装置自体が大掛かりなものとなりやすく、また操作も複雑で一般的ではないことから、保守管理および安全性の面で難を有するものである。
【０００７】近年、上記したような方法とは別に、電気化学的に媒体中の微生物生育を抑制したり、あるいは判別したりする方法が見出されている。例えば特公平６−３４００５号公報には、走査電位の印加により生起する電流値を測定することによる細胞の計数方法および種類判別方法が記載されており、該公報によれば、微生物の直接反応が確認されている所定電位以上の電位を微生物に印加すると、微生物内部の補酵素Ａ（ＣｏＡ）が不可逆的に酸化され、微生物の呼吸活性および微生物膜の透過障壁の低下が起こって、微生物が死滅することが示されている。しかしながら、この場合における微生物の死滅（殺菌）は主に電極の周辺で起こるため、例えば工業用循環水等のような大量な媒体を殺菌する上では不向きである。
【０００８】また、特開平６−２８５１３８号公報には、殺菌をしようとする媒体に、電子メディエータとしてフェロセンまたはフェロセン誘導体を懸濁させ、この媒体と接触する電極に電位を印加して、微生物と電極との電子移動反応を促進する方法が開示されている。この方法によれば、媒体中に存在する微生物に直接的にまたは間接的に電位を印加して死滅させることは可能であるものの、比較的電極に近い範囲に微生物あるいはフェロセンが存在する場合にのみ有効である。特に工業用循環水等のような大量な媒体や、媒体が一部滞留してしまうような個所等に存在する微生物をも制御することは困難と考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来に知られる微生物生育抑制方法は、薬効成分の定期的な添加が必要か、あるいは大量の媒体に適用する上では困難性がある。
【００１０】本発明は、初期の薬剤添加のままで長期にわたり媒体中の微生物生育抑制のできる方法を提供するものであり、有効成分の減少がなく、特にクーリングタワーやプール、および工業用冷却水等の開放系循環水のような、大量の媒体中の殺菌をも可能とする、経済的でかつ効率的な微生物生育抑制方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のために本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、微生物の存在または生育しやすい媒体中に、水溶性で、かつそれ自体抗微生物活性を有する過ヨウ素酸イオンもしくはヨウ素酸イオンを存在させ、しかも媒体に電位を印加することが極めて有効であること、特に電位を印加することにより、抗微生物作用に供するかあるいは有機物との反応で還元されたヨウ素酸イオンを過ヨウ素酸イオンに電解酸化し、再度抗微生物活性を有する成分に再生できることで、その後は薬剤を補給することなく、連続的に微生物生育の抑制が可能となることを見出した。
【００１２】またさらに、媒体中に過ヨウ素酸イオンのみが存在する系においては、該媒体に電位を印加することで、過ヨウ素酸イオン自体がもつ抗微生物作用が、さらに活性化するものであることをも見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】すなわち、本発明は、(1) 過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩を含む媒体に、電位を印加することを特徴とする微生物の生育抑制方法であり、また、(2) 過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩と微生物とが含まれる媒体中に、少なくとも１つの電極を浸漬する、上記(1)に記載の微生物生育抑制方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明において、生育抑制対象となる微生物の種類には特に制限がなく、例えば細菌、糸状菌、酵母、変形菌、藻類、および原生動物等が挙げられ、さらには各種細胞、具体的には赤血球、白血球、腫瘍細胞、培養細胞、および動植物細胞等が挙げられる。
【００１５】また、媒体にも特に制限はなく、各種の電解質を用いることができるが、一般的には水が用いられ、例えば水道水や井戸水、河川の水、湖沼の水、および海水等、広範囲のものが挙げられる。
【００１６】本発明においては、媒体中に有効成分として過ヨウ素酸、ヨウ素酸、またはこれらの塩を含有させるが、過ヨウ素酸としては例えばメタ過ヨウ素酸およびパラ過ヨウ素酸等が挙げられる。また、過ヨウ素酸塩においても特に限定はなく、例えばメタ過ヨウ素酸ナトリウム、パラ過ヨウ素酸ナトリウム、メタ過ヨウ素酸カリウム、パラ過ヨウ素酸カリウム、パラ過ヨウ素酸三水素リチウム、メタ過ヨウ素酸アンモニウム、パラ過ヨウ素酸三水素二アンモニウム等が挙げられる。さらに、ヨウ素酸塩においても特に限定はなく、例えばヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸水素ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸水素カリウム、ヨウ素酸リチウム、ヨウ素酸アンモニウム、ヨウ素酸ルビジウム、ヨウ素酸セシウム、ヨウ素酸カルシウム等が挙げられる。
【００１７】本発明では、上記したような過ヨウ素酸、ヨウ素酸およびそれらの塩は一種のみならず、二種以上が用いられてもよく、またこれらは媒体中に溶解するか、あるいは均一に懸濁する形態であってもよい。
【００１８】なお、実際に上記ヨウ素化合物を媒体に添加して微生物の生育抑制を行うにあたり、特にヨウ素酸イオンを生成する成分を初期に添加した場合においては、媒体に一定時間電位を印加し、電解酸化させて過ヨウ素酸を生成させることにより、効果的な抗微生物作用が発現することになる。従って、媒体に有効成分を添加するにあたり、当初に過ヨウ素酸イオンを生成する成分を添加した場合は、より迅速な微生物生育の抑制を行うことができることになる。
【００１９】特に、媒体中に過ヨウ素酸イオンが存在する場合は、その系のみでも抗微生物作用を有するが、この媒体に電位を印加した場合は、さらに抗微生物活性が向上することになり、この点も本発明の大きな特徴である。
【００２０】本発明において、媒体中における前記、過ヨウ素酸、ヨウ素酸、およびそれらの塩におけるヨウ素化合物の濃度は、抗微生物活性を十分に発現させ、また媒体中の他成分と無用な反応を起こしたりせず、さらには温度変化にも影響を受けないようにすること等の点から、媒体中に０．０１〜１００ｍＭの範囲とするのが好ましく、特に微生物種がバクテリアであるような場合は、通常０．０５〜２０ｍＭの範囲、より好ましくは０．１〜２０ｍＭの範囲、さらにより好ましくは１〜１０ｍＭの範囲になるように存在させる。
【００２１】本発明においては、制御対象微生物と過ヨウ素酸イオンまたはヨウ素酸イオンを含有する媒体に少なくとも１つの電極が浸漬されていればよく、その対極は該媒体中に浸漬されていても、あるいは電導媒体を経て別の媒体に浸漬されてもよい。電極に印加する電位は、ヨウ素酸を過ヨウ素酸に酸化し得る標準酸化還元電位以上の電位を印加することで、効率的に微生物生育を抑制することが可能となるが、通常は媒体のｐＨおよび媒体中の成分等により有効な電位が変動するので、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）等の走査電位を電極に印加し、ピーク電位を測定し、その電位以上の電位を印加するようにすればよい。
【００２２】通常、印加する電位としては、媒体中のヨウ素酸イオンを容易に過ヨウ素酸イオンに酸化し、また無用な電気分解を起こさず、導電性基材をも安定に保持する等の点から、媒体が中性付近の水である場合、１．０〜２．０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの範囲とすることが好ましい。印加する電位としては、一定電位でも走査電位でも構わない。
【００２３】本発明の方法によれば、電位の印加によりヨウ素酸イオンが過ヨウ素酸イオンに電解酸化されると同時に、過ヨウ素酸自体も電位を印加されることでさらに抗微生物作用が増強し、これにより効率的に微生物生育を抑制することができるものであり、特にクーリングタワーやプール、２４時間風呂、および工業用冷却水等の循環水系の殺菌、ならびにスライム形成防止を行うのに、極めて有効な方法である。
【００２４】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００２５】実施例１供試微生物として、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ．ｃｏｌｉ ＤＨ５α）をＬＢ培地（ｂａｃｔｏ ｔｒｙｐｔｏｎｅ １％，ｂａｃｔｏ ｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔ ０．５％，ＮａＣｌ １％）を用いて３７℃で１２時間振盪培養した。培養後、約２０００Ｇで遠心集菌し、集菌した菌体を滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に懸濁し、再び遠心集菌した。この操作を３回繰り返して洗浄を行った。洗浄後ヘマサイトメーターを用いて菌体濃度を測定し、滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液を用いて大腸菌１．０×１０4ｃｅｌｌｓ／ｍｌを含む菌体懸濁液を調製した。この菌体懸濁液３０ｍｌを滅菌したガラス容器に取り、この中にリン酸緩衝液に溶解したヨウ素酸カリウムを終濃度が０．１ｍＭになるように添加して撹拌した。この媒体に作用極としてＢＰＧ（Ｂａｓａｌ ｐｌａｎｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ 電極面積：０．２ｃｍ2）電極を、対極として白金線を、また、参照極として銀／塩化銀電極を挿入し作用極に１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加し、この処理液から５０μｌを採取し、ＬＢ寒天培地を用いたコロニー法で生菌数を測定して殺菌性の評価を行った。
【００２６】比較例１実施例１において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００２７】実施例２実施例１において、菌体懸濁液中のヨウ素酸カリウムの終濃度を１．０ｍＭとした以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００２８】比較例２実施例２において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例２と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００２９】実施例３実施例１において、菌体懸濁液中のヨウ素酸カリウムの終濃度を２．０ｍＭとし、１．６０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を１０分間印加した以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３０】比較例３実施例３において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに１０分間放置した以外、すべて実施例３と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３１】実施例４実施例１において菌体懸濁液に添加する薬剤を過ヨウ素酸カリウムとした以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３２】比較例４実施例４において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例４と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３３】実施例５実施例４において、菌体懸濁液中の過ヨウ素酸カリウムの終濃度を１．０ｍＭとした以外、すべて実施例４と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３４】比較例５実施例５において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例５と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３５】実施例６実施例４において、菌体懸濁液中の過ヨウ素酸カリウムの終濃度を０．０５ｍＭとし、１．６０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を１０分間印加した以外、すべて実施例４と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３６】比較例６実施例６において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに１０分間放置した以外、すべて実施例６と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３７】実施例７実施例６において、菌体懸濁液中の過ヨウ素酸カリウムの終濃度を２．０ｍＭとした以外、すべて実施例６と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３８】比較例７実施例７において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに１０分間放置した以外、すべて実施例７と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００３９】比較例８実施例１において菌体懸濁液に薬剤を添加せずに１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加した以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４０】比較例９実施例１において菌体懸濁液に薬剤を添加せずに１．６Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を１０分間印加した以外、すべて実施例１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４１】実施例８供試微生物として枯草菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、をＮｕｔｒｉｅｎｔ Ｂｒｏｔｈを用いて３７℃で１２時間振盪培養した。培養後、約２０００Ｇで遠心集菌し、集菌した菌体を滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に懸濁し、再び遠心集菌した。この操作を３回繰り返して洗浄を行った。洗浄後ヘマサイトメーターを用いて菌体濃度を測定し、滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液を用いて枯草菌１．０×１０4ｃｅｌｌｓ／ｍｌを含む菌体懸濁液を調製した。この菌体懸濁液３０ｍｌを滅菌したガラス容器に取り、この中にリン酸緩衝液に溶解した過ヨウ素酸カリウムを終濃度が０．１ｍＭになるように添加して撹拌した。この媒体に作用極としてＢＰＧ（Ｂａｓａｌ ｐｌａｎｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ 電極面積：０．２ｃｍ2）電極を、対極として白金線を、また、参照極として銀／塩化銀電極を挿入し作用極に１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加し、この処理液から５０μｌを採取し、普通寒天培地を用いたコロニー法で生菌数を測定して殺菌性の評価を行った。
【００４２】比較例１０実施例８において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例８と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４３】実施例９実施例８において、菌体懸濁液中の過ヨウ素酸カリウムの終濃度を１．０ｍＭとした以外、すべて実施例８と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４４】比較例１１実施例９において菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例９と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４５】比較例１２実施例８において菌体懸濁液に薬剤を添加せずに１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加した以外、すべて実施例８と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４６】実施例１０供試微生物として酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｃ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）をＹＰＧ培地を用いて３０℃で１２時間振盪培養した。培養後、約２０００Ｇで遠心集菌し、集菌した菌体を、滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に懸濁し、再び遠心集菌した。この操作を３回繰り返して洗浄を行った。洗浄後、ヘマサイトメーターを用いて菌体濃度を測定し、滅菌した０．１Ｍリン酸緩衝液を用いて酵母１．０×１０4ｃｅｌｌｓ／ｍｌを含む菌体懸濁液を調製した。この菌体懸濁液３０ｍｌを滅菌したガラス容器に取り、この中にリン酸緩衝液に溶解した過ヨウ素酸カリウムを終濃度が０．１ｍＭになるように添加して撹拌した。この媒体に作用極としてＢＰＧ（Ｂａｓａｌ ｐｌａｎｅ ｇｒａｐｈｉｔｅ 電極面積：０．２ｃｍ2）電極を、対極として白金線を、また、参照極として銀／塩化銀電極を挿入し、作用極に１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加し、この処理液から５０μｌを採取し、ＹＰＧ寒天培地を用いたコロニー法で生菌数を測定して殺菌性の評価を行った。
【００４７】比較例１３実施例１０において、菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例１０と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４８】実施例１１実施例１０において、菌体懸濁液中の過ヨウ素酸カリウムの終濃度を１．０ｍＭとした以外、すべて実施例１０と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００４９】比較例１４実施例１１において、菌体懸濁液に薬剤添加後、電位を印加せずに３０分間放置した以外、すべて実施例１１と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００５０】比較例１５実施例１０において、菌体懸濁液に薬剤を添加せずに１．２５Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌの電位を３０分間印加した以外、すべて実施例１０と同様の操作を行い殺菌性を評価した。
【００５１】以上の実施例１〜１１および比較例１〜１５の評価結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】以上の実施例および比較例の結果より以下のことがわかる。すなわち、実施例１〜７および比較例１〜９は大腸菌を供試微生物とした例であるが、比較例８および９の結果が示すように薬剤を添加せずに電位の印加のみ行った場合、殺菌作用は全く現れない。また、ヨウ素酸カリウムを添加した系においては、電位を印可しない場合は２．０ｍＭ以下ではほとんど殺菌作用を示さないが、電位を印加することで殺菌作用が発現することがわかる。
【００５４】また、過ヨウ素酸カリウムを添加した系については、過ヨウ素酸カリウム自体に殺菌作用があるため、電位を印可しない場合でも添加濃度が高くなると殺菌作用が現れるが、電位を印可することでその作用が非常に増強することがわかる。この現象は微生物の生育抑制に関わり、還元されたヨウ素酸イオンが電位を印加することで過ヨウ素酸イオンに再生されることによる効果と、より殺菌活性の高いラジカルイオンが形成することによる効果であると考えられる。
【００５５】また、実施例８、９および比較例１０〜１２は枯草菌を供試微生物とした例であり、添加薬剤として過ヨウ素酸カリウムを用いているが、この系についても電位の印加により殺菌作用が増強することがわかる。
【００５６】また、実施例１０、１１および比較例１３〜１５は酵母を供試微生物とした例であり、添加薬剤として過ヨウ素酸カリウムを用いているが、この系についても電位の印加により殺菌作用が増強することがわかる。
【００５７】
【発明の効果】本発明方法によれば、対象微生物を含有する媒体に過ヨウ素酸イオンあるいはヨウ素酸イオンを存在させ、この媒体に電位を印加する電気化学的手法を併用することで、効率的に微生物の生育を抑制することができる。特に循環水等の媒体の殺菌、スライム防止を行うにあたっては過ヨウ素酸イオンあるいはヨウ素酸イオンを含有させ、定期的に電位を印加することで、薬剤を途中で補給する必要のない連続的な微生物生育抑制システムを構築することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８８７
【氏名又は名称】三井化学株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１６日（２０００．３．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６６１３
【弁理士】
【氏名又は名称】苗村 新一 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６１５１３（Ｐ２００１−２６１５１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２６日（２００１．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７３５７９（Ｐ２０００−７３５７９） |
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