CC BY
29
УДК 615.28
ВОЗМОЖНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ АКТИВНОСТИ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ СРЕДСТВ
© А.Н. Трофимов , В. Ф. Смирнов, Д.А. Кузьмин
Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский и проектный институт лесохимической промышленности» (ФГУП «ЦНИЛХИ»); Московское шоссе, 85, Нижний Новгород, 603950 (Россия), е-mail: [email protected] Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, ГСП-20, 603950 (Россия), e-mail: [email protected]
Выполнено сравнение биоцидной активности дезинфицирующего средства «Лесептик», приготовленного с использованием соснового масла и фракций от ректификации последнего. Снижение содержания углеводородных компонентов и увеличение сесквитерпенов существенно повышает биоцидную активность препарата.
Введение
Биоцидные препараты, выделенные из лесохимических продуктов, могут быть использованы в качестве защитных средств в сельском хозяйстве, промышленности, медицине, ветеринарии. Известно, что соединения терпеноидной природы обладают большой биоцидной активностью. Поскольку эти соединения являются природными, возникает вопрос о создании препаратов с наименьшей экологической нагрузкой, пригодных для применения в качестве дезинфектантов, бактерицидов, фунгицидов. Создание данных препаратов позволит также более эффективно перерабатывать растительное сырье и увеличить область его применения.
Сосновое масло (основной компонент - а-терпинеол) является промышленным продуктом и имеет известную биологическую активность [1]. На его основе существует патентованный биоцидный препарат «Лесептик» [2]. Ранее [3] нами была показана высокая биологическая активность основного соединения соснового масла а-терпинеола и изучено его влияние на метаболизм микроскопических грибов (активность фосфатаз, интенсивность дыхания, процесс кислотообразования).
Нами изучена степень влияния фракций ректификации соснового масла (производство ОАО «Лесосибирский КЭЗ», содержание а-терпинеола »78%) на прорастание спор и рост грибов Aspergillus niger, Pénicillium chrysogenum (активных деструкторов промышленных материалов). Одновременно с этим выполнены синтез а-терпинеола методом гидратации альфа-пинена в водно-ацетоновых растворах серной кислоты и далее ректификация продуктов синтеза, исследовано влияние фракций 6-11, содержащих а-терпинеол, на вышеуказанные грибы. Приготовлен новый препарат на основе ДС «Лесептик» с заменой в его рецептуре соснового масла на смесь фракций ректификации соснового масла, определено его влияние на жизнедеятельность грибов.
Экспериментальная часть
Ректификацию осуществляли на стеклянной колонке с насадкой «Фенске», с автоматическим регулятором флегмы, вакуум создавали масляным насосом, диаметр колонки 35 мм, высота 130 мм.
Характеристика фракций и технологический режим их получения представлены в таблицах 1 и 2.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Таблица 1. Характеристика фракций от ректификации соснового масла
Номер фракции T паров, °С Т куба, °С Р, кПа Массовое содержание основных компонентов, %
а-терпинеол метилховикол борнеол сесквитерпены
1 60 122 10,64 76 12 4 0
2 96 139 9,71 79 11 4 0
3 108 142 9.44 79 13 4 0
4 112 146 9,31 78 13 3 0
5 72 155 9,04 78 13 4 0
6 73 158 9,31 78 14 3 0
7 81 159 9,31 78 14 2 0
8 86 160 9,31 77 14 2 0
9+10 85 165 9,04 82 12 2 0
11 170 70 11 2 5
Таблица 2. Характеристика фракций от ректификации лабораторного образца а-терпинеола
Номер Т паров, °С Т куба, °С Р, кПа Массовое содержание основных компонентов, %
фракции а-терпинеол борнеол
5 90 121 1,60 0,3 2,9
6 99 121 1,60 18,2 9,8
7 104 121 1,73 41,8 18,1
8 105 120 1,60 71,0 18,3
9 106 120 1,60 79,0 14,5
10 107 123 1,60 87,0 9,9
11+12 106 123 1,60 92,0 5,7
Качественный и количественный анализ фракций выполняли методом ГЖХ на приборе «Кристалл-4000 Люкс» с пламенно-ионизационным детектором. Каппилярная колонка длиной 30 мм и внутренним диаметром 0,22 мм; неподвижная фаза SE-304; толщина пленки 0,21 мкм; температура испарителя 180 °С; программирование температуры колонки от 80 до 110 °С со скоростью 1 °С/мин и от 110 до 180 °С со скоростью 4 °С/мин; расход газа-носителя азота 1 см3/мин; расход водорода 30 см3 /мин; расход воздуха 300 см3/мин.
Идентификацию компонентов осуществляли путем добавления индивидуальных компонентов к пробе (монотерпеновые углеводороды, а-терпинеол, терпинен-4-ол, борнеол, терпенилацетат и др.). Остальные идентифицировали по литературным данным [4]. Количественный анализ - метод внутренней нормализации с введением градуировочных коэффициентов. Градуировочные коэффициенты для монотерпеновых спиртов определяли по смесям а-пинен - а-терпинеол.
В качестве тест-культур использовали A.niger, P.chrysogenum. Культуры грибов были представлены Всероссийской коллекцией микроорганизмов (г. Пущино). Биоцидность определяли на агаризованной среде Чапека-Докса. При исследовании активности фракций ректификации в качестве эмульгатора использовался 2%-ный раствор ПВС. Исследуемую смесь вмешивали в среду, заражение осуществляли с помощью укола в среду бактериальной иглой со спорами и распыляя суспензию спор на поверхности среды. Об активности судили по скорости роста размеров колонии.
Результаты и их обсуждение
Установлено, что из фракций от ректификации соснового масла производства ОАО «Лесосибирский КЭЗ» наибольшей активностью (табл. 3) обладали фракции (см. табл. 1 и 2) с низким количеством углеводородных компонентов, эфиров терпеновых спиртов и повышенным количеством монотерпеновых спиртов (фракции 6-9) и сесквитерпеновых компонентов (фракция 11), т.е. фракции, выкипающие при температуре паров выше 720 С при давлении 9,31 кПа (70 мм рт. ст.).
Таблица 3. Степень ингибирования роста А. niger и Р. chrysogenum под влиянием фракций ректификации соснового масла
№ фракции Концентрация фракций, % Диаметр колонии, мм
А. niger Р. chrysogenum
3 сут 5 сут 9 сут 14 сут 3 сут 5 сут 9 сут 14 сут
1 1 0,5 2 7 * - - 2 2 10 40
0,1 2 7* 40 50 1,5 1,5 10 30
2 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 7 25 50 50 Х Х 10 17
1 - 1 ** 2* 2* - - - -
3 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - 2* 6* Х Х 20* 40*
4 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - 5-10* 30* Х Х 5* 10*
5 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - 15-20 15-20 Х Х 4* 7*
6 1 0.5 - ** 2* 5* - - - -
0.1 - 1.5 7 10 (сп) Х Х 1* 3*
7 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - - - Х Х Х Х
8 1 0,5 - ** 1* 2* - - - -
0,1 - 1 2* 7* Х Х 4 10 (сп)
9 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - - - Х Х Х Х
10 1 0,5 - ** 2* 3* - - - -
0,1 - 1 3 6 (сп) Х Х 1* 4*
11 1 0,5 - - - - - - - -
0,1 - - - - Х Х Х Х
К агар 13 50 50 50 6 15 24 40
К агар+пвс 14 50 50 50 6 15 22 40
Гриб в угнетенном состоянии, без спороношения.
Спора прорастает, но роста нет.
Х - спора разбухает, но не прорастает, гриб не развивается; «-» - нет роста; (сп) - спороношение.
Для сравнения проведен лабораторный синтез а-терпинеола. Его также ректифицировали. При определении биоцидного эффекта фракций, содержащих а-терпинеол, установлено, что, несмотря на значительное увеличение содержания а-терпинеола (около 92%) и низкое содержание примесей в продукте синтеза по сравнению с промышленным образцом соснового масла (см. табл. 2), ингибирование скорости прорастания и роста грибов по отношению к контролю практически отсутствовало при выбранных концентрациях (табл. 4).
Можно предположить наличие какого-либо синергетического эффекта во фракциях соснового масла и отсутствие такового при изменении качественного и количественного состава смеси при переходе к синтезу а-терпинеола.
Далее нами был приготовлен новый препарат, аналогичный ДС «Лесептик», в котором сосновое масло заменено объединенными фракциями 6-11 от его ректификации, т.е. практически были удалены углеводородные компоненты. Данные показали, что рост грибов отсутствовал при концентрации препарата
0,1%. Это лучше показателей для ДС «Лесептик» и также катамина, который является одним из действующих компонентов (табл. 5).
Таблица 4. Степень ингибирования роста Aspergillus niger и Penicillium chrysogenu под влиянием фракций от ректификации лабораторного образца а-терпинеола
№ фракции Концентрация фракций, % Диаметр колонии, мм
P. chrysogenum A. niger
3 сут 5 сут 9 сут 3 сут 5 сут 9 сут
0,5 - - - - - 20 - 23 сп
6 0,1 - 2-3 12-14 - 2-6сп 20 - 23 сп
0,05 2-3 3-4 20-23 3-4 17 - 18 сп 50 сп
0,5 3-4 7-8 27-30 сп 9-13 25-30 сп 50
7+8 0,1 5-7 15-18 32-37 сп 13-16 30-35 сп 50
0,05 5-7 18-23 50 сп 16-18 сп 30-40 сп 50
0,5 2-3 3-4 20-23 сп 3-5 20-25 сп 50
9+10 0,1 3-4 10-12 30-35 сп 10-13 25-30 сп 50
0,05 5-7 15-17 50 сп 13-15 35-40 сп 50
0.5 - - - - - 20 - 23 сп
11+12 0,1 4-5 10-12 30-34 сп 15 30-35 сп 50
0,05 5-8 13-15 30-34 сп 15 35-40 сп 50
К агар 8 20 35 18 50 50
К агар+пвс 8 15 37 18 45 50
«-» - нет роста, «сп» - спороношение.
Таблица 5. Сравнительные характеристики препаратов и их компонентов
Препарат Концентрация препарата, % Диаметр колонии, мм
A. niger P. chrysogenum
«Лесептик» 0,5 3-4 5
Катамин 0,2 2-3 2-3
Сосновое масло 1 3-4 2-3
Новый препарат 0,1 Нет роста Нет роста
Выводы
Значительно большей фунгицидной активностью, чем сосновое масло, обладают объединенные фракции от ректификации соснового масла, выкипающие при температуре выше 72 °С в парах в верху колонны.
Повышенную активность фракции соснового масла можно объяснить снижением в ней углеводородных компонентов и присутствием в большей концентрации сесквитерпеновых соединений.
Список литературы
1. Вашков В.И., Астафьева А.К. Противовирусные и бактерицидные свойства некоторых химических веществ // Гигиена и санитария. 1953. №7. С. 48-49.
2. Пат. № 2197994: Дезинфицирующее средство «Лесептик» / Клинина К.Н., Седельников А.И., Лазовская А.Л., Воробьева З.Г., Трофимов А.Н. Опубл. 25.05.2000.
3. Смирнов В.Ф., Кузьмин Д.А., Смирнова О.Н., Трофимов А.Н. Действие терпеноидов на физиолого-биохимическую активность грибов-деструкторов промышленных материалов // Химия растительного сырья. 2002. №4 С. 29-33.
4. Рудаков Г.А. Химия и технология камфары. М., 1976. 205 с.
Поступило в редакцию 29 июля 2004 г.
