专利名称：：水和饲料的防腐剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种将包含壬酸的有机酸混合物喷雾或混合到水、饲料和饲料主要成分中，以延长其保质期的方法。
背景技术：
：在全世界数百万人口中食源性疾病(foodbornillness)是常见的问题。食源性疾病是由许多不同的微生物引起的，包括由在许多国家很普遍的弯曲菌(Campylobacterspp.)、志贺氏菌(Shigellaspp.)、单核细胞增多性李斯特菌(Listeriamonocytogenes)、耳口尔森氏肠杆菌(Yerseniaenterolitica)、沙门氏菌(Salmonellaspp.)禾口大肠杆菌(E.coli)所引起的感染。美国疾病预防控制中心(CentersforDiseaseControlandPrevention,⑶C)的统计结果表明每年有7600万人由于食用未煮熟的肉类、蛋类、贝类、未经巴氏消毒的乳制品、以及未清洗的蔬菜而生病。其中，食品动物是非伤寒血清型肠道沙门氏菌(Salmonellaenterica)的主要宿主，该菌每年引起约140万病例、16，400例住院治疗病例和580例的美国人死亡。沙门氏菌是一种兼生性细胞内病原体，能够寄生在人和动物体内而引起感染。沙门氏菌在摄入后可以逃过肠道的限制，穿过肠道，被血液输送到各内脏器官(Henderson，S.等Α1999,Earlyeventsinthepathogenesisofaviansalmonellosis,Infec.Immun.67(7):3580-3586)大部分的人类患沙门氏菌病的病例似乎都是由于食用鸡蛋引起的。母鸡经口感染沙门氏菌2天后，可以在其脾脏、肝脏、心脏、胆囊组织、肠组织以及输卵管的各部位检测至Ij细菌(Humphrey,Τ.J.等人，1994年，ContaminationofeggshellandcontentswithSalmonellaenteritidis,Int.J.FoodMicrobiol21(1-2):31-40)。但即使来自相同母鸡输卵管的其他鸡蛋显示有较高的沙门氏菌水平(发病率为)，由于鸡蛋中存在的一些因素会使刚产下的鸡蛋中维持较低的沙门氏菌水平(发病率为0.6%)。这些因素可包括蛋黄和蛋白中的抗体、抗菌酶、铁多价螯合蛋白以及细菌蛋白酶抑制蛋白(Keller，L.H.等人，1995年，Salmonellaenteritidiscolonizationofthereproductivetractandformingandfreshlylaideggsofchickens.Infec.Immun.63(7):2443_2449)。沙门氏菌、大肠杆菌和肠球菌(Enterococcus)的发病率随动物饲料制造过程中所使用原料类型的不同而发生变化。动物性食品所引起的沙门氏菌发病率(35%)高于植物性食品所引起的发病率(5%)。而大肠杆菌引起的发病率在动物源性食品与植物源性食品中相似(40%)；但是肠球菌引起的发病率在动物源性食品中为80%，在植物源性食品中为91%。具有沙门氏菌感染的动物饲料以糊状形态引起的发病率高于其以颗粒形态所引起的发病率。因为在高温和高压条件下的造粒不仅降低了沙门氏菌的数量，而且也降低了其它细菌的数量。但是，简单造粒的问题在于动物食用饲料之前，例如在装袋、运输和送料机中没有抑制饲料中微生物再污染的防护措施。牛犊发生腹泻疾病是具有经济重要性的。牛犊发生腹泻疾病中多于90%的病例是由大肠杆菌和沙门氏菌以及梭状芽胞杆菌(Clostridia)引起的。该疾病的预防方法是已知的，例如(1)对母牛进行免疫接种，从而在初乳中将抗体被动传递给牛犊；(2)使用用于代乳品的免疫补充物；(3)利用益生菌在牛犊的胃肠道中建立健康的环境；以及(4)对饲养过程进行一些改变。但这些防护措施都不是100%有效的。新生仔猪和断奶仔猪中腹泻的发病率也是非常高的。而大肠杆菌和沙门氏菌再一次成为引起猪腹泻的主要微生物。防止这一问题发生的优选方法之一是早期隔离式断奶(SegregatedEarlyffeaning，SEW)。进行早期断奶的依据是越早使仔猪与母猪断奶，母猪与仔猪之间发生交叉感染疾病的机会就越低。对于牛犊和仔猪发生腹泻的疾病，优选治疗方法是使用抗生素。欧洲共同体(EuropeanCommunity,EU)已禁止使用五种抗生素。美国食品和药物管理局(FDA)则因为细菌对氟喹诺酮(fluoroquinolone)产生了耐药性，而正禁止在动物中使用该抗生素。细菌耐药性已推进业界对抗生素替代品的开发。所有欧洲共同体国家已禁止使用抗生素作为生长促进剂，并且该法令已扩展至向欧洲共同体出口肉或其衍生产品的所有国家。现已为动物开发出用于保存水和饲料的许多产品，包括例如季铵产品、氯基产品、氯消毒剂(chlorination)、二氧化氯以及有机酸(乙酸、山梨酸、抗坏血酸、柠檬酸、甲酸)等水添加剂。用于保存饲料的方法包括热处理、有机酸处理、甲醛处理、精油处理和辐射处理。使用有机酸消除沙门氏菌需要进行高浓度处理，这意味着畜牧业成本的提高。对饲料进行辐射处理也不具有成本效益，且不便于消费者使用。过碳酸钠是一种强氧化剂，以-2%的含量存在于食物中，用作饲料的抗微生物剂。业界建议使用氯酸盐处理大肠杆菌和沙门氏菌感染，因为这些细菌具有将氯酸盐还原成亚氯酸盐的硝酸还原酶，而生成的亚氯酸盐具有抗微生物的特性。被沙门氏菌感染的猪在屠宰前经水给予氯酸盐离子，可降低其肠道内容物和淋巴组织中的细菌数量(Anderson,R.C.等人，2004年，Effectofdrinking-wateradministrationofexperimentalchlorateionpreparationsonSalmonellaentericaserovarTyphimuriumcolonizationinweanedandfinishedpigs,Vet.Res.Comm.28(3)179-189)。有机酸已成为降低食源性感染发病率的主要添加剂。已有报道称使用短链脂肪酸、中链脂肪酸和长链脂肪酸，例如甲酸、丙酸、丁酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸以及其它，在一些情况下是成功的。短链脂肪酸产生抗微生物活性，因为未解离的RC00H(非离子化的)酸基团是脂质渗透性的，能够穿过微生物细胞壁并在碱性更强的微生物内部发生解离(RC00H->RC00-+H+)，使得细胞质不稳定，从而使该微生物难以存活。在本领域有许多使用有机酸(特别是甲酸和丙酸)的文献记载。但是壬酸仅被认为是用于植物的除草剂和杀真菌剂，而不能用于保存水及动物饲料。壬酸(pelargonicacid)是一种天然脂肪酸，存在于几乎所有动物及植物种属中。因为它含有9个碳原子，所以也称为壬酸(nonanoicacid)，化学式为CH3(CH2)7C00H。在许多常见食品中都发现有低浓度的壬酸，并且壬酸在环境条件下易被分解。壬酸是一种油性无色液体，在较低温度下会发生凝固，且具有令人不悦的腐臭味道，几乎不溶于水。壬酸可用作非选择性除草剂。Scythe(含57%的壬酸、3%的相关脂肪酸和40%的惰性材料)是一种由Mycogen公司/DowChemicals公司制造的广谱的芽后除草剂或灭生型(burn-down)除草剂。壬酸除草的作用方式是首先在黑暗或光照下使细胞膜发生渗漏，其次在光照下使从类囊膜上转移出的敏化叶绿素产生的自由基引起过氧化反应(B.Lederer,T.Fujimori.,Y.Tsujino,K.Wakabayashi禾口PBoger；Phytotoxicactivifyofmiddle-chainfattyacidsII!peroxidationandmembraneeffects.PesticideBiochemistryandPhysiology80:151-156)。Chadeganipour禾口Haims(AntifungalactivitiesofpelargonicandcapricacidonMicrosporumgypseumMycoses，Vol.44，第3—4期，pp109—112，2001)指出在固体培养基上抑制石膏样小孢子菌(M.gypseum)生长的最低抑菌浓度(MinimumhhibitoryConcentration,MIC)是癸酸为0.02mg/ml，壬酸为0.04mg/mL·在液体培养基中的MIC是癸酸为0.075mg/ml，壬酸为0.05mg/ml。其中，这些酸是独立(而不是作为混合物)进行测试的。N.Hirazawa等人(Antiparasiticeffectofmedium-chainfattyacidsagainstciliatedCrptocaryonirritansinfestationintheredseabreamPagrusmajor,Aquaculture,198=219-228,2001)发现壬酸以及C6-Cltl脂肪酸可有效控制寄生虫即刺激隐核虫(C.irritans)的生长，并且其中C8、C9和Cltl脂肪酸更有效。已发现哈茨木霉(Trichodermaharzianum)(一种可可植物的生物防治剂)产生许多化学物质，其中之一就是壬酸，哈茨木霉可有效控制可可植物中病原菌的萌发和生长(M.Aneja,T.Gianfagna禾口P.Hebbar,Trichodermaharzianumproducesnonanoicacid,aninhibitorofsporegerminationandmycelialgrowthoftwocacaopathogens,PhysiologicalandMolecularPlantPathology67:304—307，2005)。已公布的专利申请US2004/(^66852公开了一种农业用杀真菌剂，该杀真菌剂由一种或多种脂肪酸和一种或多种不同于该脂肪酸的有机酸组成。在有机酸与脂肪酸的混合物中，脂肪酸作为杀真菌剂，而有机酸起到强效增效剂的作用。美国专利5，366，995公开了一种利用脂肪酸及其衍生物来根除植物中的真菌和细菌感染，并增强杀真菌剂和杀细菌剂在植物中活性的方法；其中，该脂肪酸及其衍生物的制剂中包含80%的壬酸或其盐，用于控制植物真菌。所使用的脂肪酸主要为含9-18碳链。美国专利5，342，630公开了一种植物用杀虫剂，该杀虫剂包含无机盐，以增强含8-22碳链的脂肪酸的功效。该专利的一个实施例示出了一种含有2%壬酸、2%癸酸、80%滑石、10%碳酸钠和5%碳酸钾的粉末状产品。美国专利5，093，124公开了一种用于植物用的杀真菌剂和杀节肢动物剂，其中包含植物毒性降低的单α-羧酸及其盐。优选地，其中至少含9-10碳链的杀真菌剂利用活性碱金属(例如钾)进行部分中和。该混合物包含40%的溶解于水的活性成分，包括10%壬酸、10%癸酸和20%椰子油脂肪酸，且所有这些脂肪酸均用氢氧化钾中和。美国专利6，596，763公开了一种控制皮肤感染的方法，该方法包含6-18碳链的脂肪酸或其衍生物。美国专利6，103，768和美国专利6，136，856公开了脂肪酸及其衍生物在根除植物中的真菌和细菌感染的独特效用。该方法不是预防性的，而是在已发生的感染中显示有效。Sharpshooter是一种市场上可购得的产品，包含80%壬酸、2%乳化剂和18%表面活性剂，且显示有抑制青霉菌属(Penicillium)和葡萄孢真菌属(Botrytisspp.)的效果。美国专利6，638，978公开了一种用于食品保存的抗微生物防腐剂，由甘油脂肪酸酯、以及脂肪酸(6-18碳链)与第二脂肪酸(6-18碳链)的二元混合物组成；其中，第二脂肪酸不同于第一脂肪酸。W001/97799公开了中链脂肪酸作为抗微生物剂的应用。该专利显示了当pH值从6.5增加至7.5时，能够增加含6-8碳链的短链脂肪酸的MIC。在食品加工厂中，壬酸用作食品接触表面消毒液中的一种组分。由艺康公司(EcoLab)生产的一种产品含有6.49%的作为活性成分的壬酸，用作所有食品接触表面的消毒剂(12CFR(美国联邦法规)178.1010b)。美国FDA已批准壬酸可用作合成的食品增味剂(21CFR172.515)，且可用作接触食品的佐剂、生产辅助剂及消毒剂(12CFR178.1010b)，以及用于水果和蔬菜的清洗或者辅助碱液去皮(12CFR173.315)。美国农业部(USDA)将壬酸列入USDA认可物质清单(USDAlistofAuthorizedSubstances)中(1990年，第5·14部分，FruitandVegetableWashingCompounds(“水果和蔬菜的清洗化合物”))。
发明内容本发明的一个目的是提供一种用于延长水、饲料或饲料成分保质期的抗菌组合物，该组合物包含"99重量％的有机酸水溶液，其中该有机酸是(2:(9或(3:(9的有机酸混合物，且被缓冲至PH=1-5；O重量％-20重量％的萜烯；以及0.5%-10%的表面活性剂；其中，基于总有机酸含量，所述C9酸的浓度为2重量％-20重量％。本发明的另一个目的是提供一种用于延长水、饲料或饲料成分保质期的方法，该方法包括将一种有效量的组合物喷雾或者混合到水、饲料或饲料成分中；其中，所述组合物包含1%-99重量％的有机酸水溶液，其中所述有机酸是C2C9或C3C9的有机酸混合物，且被缓冲至PH=1-5；0重量％-20重量％的萜烯；以及0.5%-10%的表面活性剂；其中，基于总有机酸含量，所述C9酸的浓度为2重量％-20重量％。具体实施例方式定义本发明的“有机酸”是具有直链或支链C1-C18碳氢链的羧酸化合物，例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和壬酸。“缓冲溶液”是当加入少量酸或碱时可抵制pH值发生变化的溶液。缓冲容量是添加氢氧根离子时，缓冲溶液对PH值变化抵制能力的定量测定。本发明的缓冲系统包含HCl、柠檬酸钠，pH=1-5柠檬酸、柠檬酸钠，pH=2.5-5.6乙酸、乙酸钠，pH=3.7-5.6NH4Cl、NH4OH,pH=1-11本发明的“抗微生物萜烯”可以是烯丙基二硫化物、柠檬醛、菔烯、橙花醇、香叶醇、7香芹酚(carvacrol)、丁香酚、香芹酮、茴香脑、樟脑、薄荷醇、柠檬烯、法尼醇(farnesol)、胡萝卜素、百里香酚、冰片(borneol)、香叶烯(myrcene)、萜品烯(terpenene)、芳樟醇、或者其混合物。优选的萜烯为烯丙基二硫化物、百里香酚、柠檬醛、丁香酚、香芹酚、香芹酮、或者其混合物。术语化合物的“有效量”表示能够发挥出化合物功能的量或表示出有效特性的量，例如无毒但足以提供抗微生物效果的量。因此，本领域技术人员可利用常规实验来确定有效量。各种制剂不仅可以在主要组分(即有机酸)的浓度上有变化，而且还可以在萜烯类型、表面活性剂类型以及所使用的水浓度上有变化。本发明可以通过从制剂中添加或删除萜烯和表面活性剂来进行修改。术语“协同效应”或“协同作用”表示与基于各组分单独使用的预期相加效果相比，各成分作为混合物使用时其防腐效果得到了提高。本发明的组合物包含具有1-18个碳原子的有机酸，该有机酸包含有效量的C2:C9或(3:(9混合物，从而产生协同的防腐效果。通常，将短链酸的水溶液缓冲至pH值为1-5之间、优选1-3之间，且以2重量％-20重量％的量加入C9酸(壬酸)，同时可选择地加入萜烯和表面活性剂以及其它添加剂。本发明可使用抗微生物的萜烯、含萜烯的植物提取物或精油，而且还可以使用更加纯化的萜烯。其中萜烯可从市场上购得，或者可以利用本领域已知的各种方法制造获得，例如溶剂萃取或蒸汽抽提/蒸馏或者化学合成的方法。表面活性剂可以是非离子型、阳离子型或阴离子型的表面活性剂。表面活性剂的实例包括聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80、聚山梨醇酯40、聚山梨醇酯60、聚甘油酯、聚甘油单油酸酯、十聚甘油单辛酸酯、丙二醇二辛酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、吐温(Tween)20、司盘(Span)"^)、司盘40、司盘60、司盘80、乙氧基化蓖麻油表面活性剂、或者其混合物。总组合物可以包含1重量％-100重量％、优选20重量％-95重量％的有机酸。有机酸组分中，2重量％-20重量％为壬酸；剩余98重量％-80重量％为乙酸、丙酸、或者其混合物。该组合物可包含0重量％-20重量％、优选0.5重量％-10重量％的萜烯，以及0重量％-20重量％、优选0.5重量％-5重量％的表面活性剂。总组合物可包含0重量％-99重量％的水。本发明可有效抑制水、饲料和饲料主要成分中存在的上述任何类型的感染，尤其是细菌、支原体、病毒和真菌。这些感染物的实例为金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus)、烟曲霉(Aspergilliusfumigatus)、衣阿华支原体(Mycoplasmaiowae)、核盘菌(Sclerotiniahomeocarpa)、立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、禾生朿丨J盘抱(Colletotrichumgraminicola)、青霉菌属(Peinicillumsp.)、肺炎支原体(Mycoplasmapneumoniae)、大肠杆菌、沙门氏菌属、梭状芽胞杆菌属、弯曲杆菌属、以及其它感染物。本发明的组合物及方法可有效防止各种对象，包括人、其它哺乳动物和禽类中的许多(即便不是全部)感染。本发明包括一种对水、饲料和饲料成分进行消毒的方法。该方法包括通用各种方式施用该组合物。例如，喷雾到饲料上、喷雾到水上、与饮用水混合、应用到将水和饲料储存起来以备将来使用或每天使用的容器表面上、利用标准涂药器或水消毒机逐滴加入到例如起动装置、生长装置和育肥动物室中。本发明的组合物可以安全有效地用作水和饲料的防腐剂；其中，水和饲料是用于所有商业化养殖的动物、人食用以及外用、用于伴侣动物、以及在其饲料或水供给中有低微生物浓度的其它动物。在本申请全文中，引用了各种出版物。这些出版物所公开的全部内容以引用的方式并入本文中。实例1-对缓冲有机酸的评估MM确定PH值对乙酸和丙酸抗微生物活性的影响处理剂1)对照(阴性对照)2)甲酸丙酸(比率为9010，阳性对照)3)乙酸(pH=1)4)乙酸(pH=2)5)乙酸(pH=3)6)乙酸(pH=4)7)乙酸(pH=5)8)乙酸(pH=6)9)乙酸(pH=7)10)丙酸(pH=1)11)丙酸(PH=2)12)丙酸(pH=3)13)丙酸(pH=4)14)丙酸(pH=5)15)丙酸(pH=6)16)丙酸(pH=7)步骤用氢氧化铵将丙酸和乙酸缓冲至pH值1-7的范围内。通过重量比计算来确定缓冲后溶液中的酸含量，从而在各试验溶液中获得相同的酸含量。将各溶液加入无菌去离子水中，以获得0.025^^0.05^^0.075^^^0.的酸溶液。记录去离子水溶液的pH值，并且记录溶解度方面观察到的任何问题。将IOOul含鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphimurium)(ATTC14028)的营养液体培养基加入各稀释管中。加入上述培养基后，各管进行涡旋并静置。在接种后4小时和M小时，分别取IOOul的溶液涂布在标准琼脂平板(MandardPlateagar)上(一式三份平板)。将各平板在37°C培养M小时，然后计数。利用线性回归的方法确定各种酸的最低有效剂量。结果权利要求1.一种用于延长水、饲料或饲料成分保质期的抗微生物组合物，其特征在于，所述组合物包含1%-99重量％的有机酸水溶液，其中所述有机酸是C2:C9或C3:C9的有机酸混合物，且被缓冲至PH=1-5；0重量％-20重量％的萜烯；以及0.5%-10%的表面活性剂；其中，基于总有机酸含量，所述C9酸的浓度为2重量％-20重量％。2.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其特征在于，所述组合物被缓冲至PH=1-3。3.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其特征在于，所述表面活性剂为聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80、聚山梨醇酯40、聚山梨醇酯60、聚甘油酯、聚甘油单油酸酯、十聚甘油单辛酸酯、丙二醇二辛酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、吐温20、司盘’0、司盘40、司盘60、司盘80、乙氧基化蓖麻油表面活性剂、或者其混合物。4.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其特征在于，所述表面活性剂的浓度为0.5重量％-5重量％。5.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其特征在于，所述萜烯是选自由烯丙基二硫化物、柠檬醛、菔烯、橙花醇、香叶醇、香芹酚、丁香酚、香芹酮、茴香脑、樟脑、薄荷醇、柠檬烯、法尼醇、胡萝卜素、百里香酚、冰片、香叶烯、萜品烯、芳樟醇、或者其混合物所组成的组。6.根据权利要求1所述的抗微生物组合物，其特征在于，所述萜烯是选自由烯丙基二硫化物、百里香酚、柠檬醛、丁香酚、香芹酚、和香芹酮、或者其混合物所组成的组。7.根据权利要求1所述的抗菌组合物，其特征在于，所述萜烯的含量为0.5重量％-10重量％。8.一种用于延长水、饲料或饲料成分保质期的方法，其特征在于，所述方法包括将有效量的组合物喷雾或者混合到水、饲料或饲料成分中；其中，所述组合物包含1%"99重量％的有机酸水溶液，其中所述有机酸是C2:C9或C3:C9的有机酸混合物，且被缓冲至PH=1-5；0重量％-20重量％的萜烯；以及0.5%-10%的表面活性剂；其中，基于总有机酸含量，所述C9酸的浓度为2重量％-20重量％。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述组合物被缓冲至pH=1-3。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯80、聚山梨醇酯40、聚山梨醇酯60、聚甘油酯、聚甘油单油酸酯、十聚甘油单辛酸酯、丙二醇二辛酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、吐温’0、司盘’0、司盘40、司盘60、司盘％0、乙氧基化蓖麻油表面活性剂、或者其混合物。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂的浓度为0.5重量％-5重量％。12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述萜烯是选自由烯丙基二硫化物、柠檬醛、菔烯、橙花醇、香叶醇、香芹酚、丁香酚、香芹酮、茴香脑、樟脑、薄荷醇、柠檬烯、法尼醇、胡萝卜素、百里香酚、冰片、香叶烯、萜品烯、芳樟醇、或者其混合物所组成的组。13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述萜烯是选自由烯丙基二硫化物、百里香酚、柠檬醛、丁香酚、香芹酚、和香芹酮、或者其混合物所组成的组。14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述萜烯的含量为0.5重量％-10重量％。15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述组合物可有效抑制存在于饮用水、饲料和饲料成分中的细菌、病毒、支原体或真菌。全文摘要本发明公开了一种抗微生物组合物，该组合物包含与壬酸混合的缓冲后的丙酸或乙酸。文档编号A01N31/00GK102469810SQ201080033914公开日2012年5月23日申请日期2010年8月3日优先权日2009年8月6日发明者库尔特·理查森,胡里奥·皮门特尔,詹姆士·D·威尔逊申请人:阿尼托克斯公司