专利名称：含有铁离子的杀菌剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有三价铁离子(Fe3+)和选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的杀菌剂，还涉及含有铁离子(Fe3+)、L-抗坏血酸和选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的杀菌剂。该杀菌剂具有广泛的用途，从手和伤口的消毒到家具、工具和物品的消毒，以及新鲜食物在烹调之前的消毒。
在发达国家如美国，尽管现在拥有复杂的交通体系、通讯网络以及巨额预算、为数众多的CDC(疾病控制中心)人员和最新型的医药治疗，但自从大肠杆菌0-157被发现以来已经16年了，每年还是有多于2万名新的患者，死亡的超过200人。同样，在日本1996年也有大量的感染情况发生，最近的情况也远远不是静止的，其程度用研究者的话说这种0-157是一种能够在环境的任何角落存活的“微生物”，以非常低的细胞计数引起传染。此外，已知的事实是对于耐受复方药物的tubercule芽孢杆菌或葡萄球菌的袭击，人们没有办法进行阻止。
此外在发展中国家，经口传染的疾病如痢疾和霍乱同以往一样猖獗，呼吸传染疾病如肺结核也流传很广。目前世界上有2千万肺结核患者，大多数在非洲和其它发展中国家，每年有8百万新的病例，死亡数字据说每年超过3百万。除了对传染疾病的无知和较差的公共卫生条件以外，造成这种情况的原因还可能在于人们没有进行可瞬时消毒并且非常安全的杀菌处理。
目前日常使用的灭菌和消毒方法中，除了诸如加热和辐射等物理方法之外，作为化学方法已经使用了乙醇、苯酚、卤化物、季铵盐、双胍基化学药品、乙醛等。但是尚没有任何一种产品能够满足所有方面的需要，如优异的杀菌效果、安全性、低毒性、优异的稳定性和货架期以及低廉的价格。例如，以商品名称Hibitane销售的双胍基化学药品是一种优异的、销售最好的抗菌剂，但它对孢子无效。而且已经发现某些细菌具有耐药性，已知这是在医院被传染的一个原因。无需提到抗生素，至于给微生物细胞造成不适的化学合成物质，耐受菌株使它们无效经常表现为酶的产生或替代酶产生的结果，而这些又表现在对人的治疗上。
已知某些种类的金属离子在某一特定浓度下有杀菌作用，这已应用于汞制剂等中。但是，汞是一种身体完全不需要的重金属，此外其毒性很强。因此，作为杀菌剂，它已让位于上述各种已经开发出来的杀菌剂。从那以后，事实上使用金属离子的抗菌剂已经被忽视了。最近，人们认识到金属元素是身体中必不可少的物质。而对它们的晦暗想象，首先是作毒药或炼丹术，然后是近年来认为它们是环境污染源的想法已经被扫除了。现在它们已被认为是一种保护我们的健康的重要要素，含有它们的各种矿物质和药片与食品一起挤满了美国的超市。
对金属离子进行试验，测试它们对主要致病菌的杀菌效果，将金属离子浓度的上限设在1000ppm，设为这样的浓度是为了获得最佳的效果。测试方法包括以2wt％的量向金属离子溶液中添加试样菌的悬浮液(1×109细胞/mL生理盐水)，与细菌接触60分钟，取10μL处理液在每种菌的最适环境下培养，观察细菌的活力。结果除了形成孢子的细菌之外，具有相同的抑制作用。为进行试验，从葡萄球菌中选择耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)作为一种典型的革兰氏阳性菌，从大肠杆菌中选择大肠杆菌0-157作为一种典型的革兰氏阴性菌。这些测试结果列于表1。从表1可以看出，铜离子(Cu2+)和铁离子(Fe3+)具有显著的杀菌作用。细菌的活力如下表示当细菌正常增殖没有任何妨碍时用++表示，当它们被杀死且增殖在某种程度上受抑制时用+表示，当它们被杀死且增殖被抑制时用±表示，当它们不再增殖并被消灭时用-表示。
表1各种金属离子的杀菌作用
接着，如果我们测定浓度和细菌接触时间与铁离子(Fe3+)的杀菌作用的关系，我们看到从400ppm往上，效果逐渐出现，如表2所示，在1000ppm、细菌接触时间5分钟时呈现出杀菌效果。细菌活力的评价与表1的一样。
表2铁离子(Fe3+)的杀菌作用
同时，对山梨酸、山梨酸钙、苯甲酸、苯甲酸钠和其它这样的已知作为食品防腐剂的化合物的杀菌作用进行测定。浓度为1000ppm，与细菌接触的时间为5-120分钟，然后取10μL处理液在每种细菌的最适环境下培养，观察细菌的活力。如表3所示，耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌0-157的试验结果表明，在短时间内没有杀菌作用，当接触时间延长到30-60分钟时，才有抑菌作用或杀菌作用。细菌的活力如下表示当细菌正常增殖没有任何妨碍时用++表示，当它们被杀死且增殖在某种程度上受抑制时用+表示，当它们被杀死且增殖被抑制时用±表示，当抑菌作用比杀菌作用弱时用(-)表示，当它们不再增殖并被消灭时用-表示。
表3食品防腐剂的杀菌作用
长期以来致病菌对人类构成威胁，因此食品工业和医药行业中的一个目标是开发一种将孢子包括在内的、具有高度实用性的杀菌剂，对致病菌有显著的效果、对人类和地球安全、由与身体有亲和力的金属离子组成，就是说，基本上是构成身体的成分和食品添加剂中使用的化合物。
除了人体不需要的有害重金属外，获得尽可能多的金属离子的水溶性化合物，经过对它们的杀菌效果进行调查，本发明人得到了一种含有金属离子的杀菌剂。具体地说，这是一种含有铁离子(Fe3+)和选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的杀菌剂。优选铁离子(Fe3+)的浓度为500-1500ppm，还优选选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的浓度为200-2000ppm。
本发明的另一方面是含有铁离子(Fe3+)、L-抗坏血酸和选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的杀菌剂。优选铁离子(Fe3+)的浓度为500-1500ppm，优选L-抗坏血酸的浓度为500-2000ppm，还优选选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种的浓度为200-2000ppm。
本发明的第三方面是一种含有铁离子(Fe3+)、山梨酸、苯甲酸和L-抗坏血酸的杀菌剂。优选铁离子(Fe3+)的浓度为500-1500ppm，山梨酸和苯甲酸的浓度为200-2000ppm，L-抗坏血酸的浓度为500-2000ppm。
图1是杀菌强度变化的对比。
其中1本发明含有铁离子的杀菌剂的杀菌强度的变化2普通抗菌剂的杀菌强度的变化本发明使用的术语“铁离子(Fe3+)”指的是溶液中存在的Fe3+离子，能够通过例如将氯化铁、氯化铁六水合物、硝酸铁、硝酸铁六水合物、硝酸铁九水合物、硫酸铁九水合物(n-hydrate)、磷酸铁九水合物、柠檬酸铁九水合物等溶解到水中得到。
本发明提到的山梨酸不仅仅是山梨酸本身，还包括山梨酸盐，如山梨酸钾和山梨酸钠。
本发明提到的苯甲酸不仅仅是苯甲酸本身，还包括苯甲酸盐，如苯甲酸钾、苯甲酸钠、苯甲酸钙、苯甲酸铵和苯甲酸锌。
本发明提到的对羟基苯甲酸酯是对羟基苯甲酸与醇形成的酯，如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丁酯和对羟基苯甲酸丙酯。
本发明提到的致病菌指的是能够引起疾病的微生物，如引起肠道感染、呼吸器官感染、输尿管感染等等的细菌或病毒。引起各种传染疾病的细菌的例子包括，沙门氏菌属、志贺氏菌属、副溶血弧菌、霍乱弧菌、大肠杆菌0-157、空肠弯曲杆菌、难辨梭状芽孢杆菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、幽门螺杆菌(Heliobacter)、Entemoea histolytica、蜡状芽孢杆菌、葡萄球菌属、肉毒梭状芽孢杆菌、流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、肺炎衣原体(Chlamidia)、肺炎军团菌、粘膜炎布兰汉氏球菌、结核分枝杆菌、肺炎枝原体、化脓链球菌、白喉棒状杆菌、百日咳博德特氏杆菌、鹦鹉热衣原体、铜绿假单胞菌、耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)、大肠杆菌、肺炎杆菌、肠杆菌属、变形菌属、不动杆菌属、粪肠球菌、腐生葡萄球菌和无乳链球菌。
本发明中使用的抗菌指的是根除致病菌而不涉及非致病菌的存活。在这一方面，消毒指的是完全杀灭所有的微生物，而不仅仅是致病微生物。因此，抗菌剂指的是用化学物质进行灭菌时所用的化学物质。
本发明的含有铁离子的杀菌剂的作用机理尚不完全清楚，但据信如下。铁是一种所有器官的基本物质，食物中铁的存在形式是无机铁(一种铁离子与氨基酸或肽结合的复合物)、与动物蛋白结合的血红素铁或与植物蛋白结合的非血质铁。铁与身体中多达200种的不同种类的酶结合并支持生理机能活动。它作为血红蛋白的主要成分还负责O2的传输。因此，在体内铁离子(Fe3+)是比亚铁离子(Fe2+)有效得多的活性形式，而且有更为有效的氧化作用。在高级生物中，铁在指令下有秩序地与预定的酶结合，但在单细胞生物中，渗透作用被上述强化剂等进一步提高，很快从外面侵入细胞，进入的Fe3+离子可以最后打乱系统，与酶和蛋白质大量结合，可以说这对细菌是致命的。其有效的氧化作用也被认为会在非常短的时间里破坏细胞壁等，好象它们被攻击一样。
添加下面物质可以增强本发明含有铁离子的杀菌剂的杀菌强度微量铜离子(Cu2+)、锌离子(Zn2+)、含有任意金属离子并以云母为原料的提取液、源自各种植物的抗菌物质(特定地，称为植物杀菌素的物质；主要相应于它们的植物精油，如茶树油、百里酚、樟脑、丁香、春黄菊、桉属植物、oregano和其他这类精油)，含有各种矿物质的植物提取液、表面活性剂等等。
本发明含有铁离子的杀菌剂是如下制备的将由铁离子(Fe3+)组成的化合物溶解在水中，然后制备苯甲酸或苯甲酸盐的溶液。将山梨酸或山梨酸盐溶解在水中制备成山梨酸水溶液。同时，将L-抗坏血酸溶解在水中制备L-抗坏血酸水溶液。按杀菌剂的预定组成将这些水溶液混合制得含铁离子的杀菌剂。现在通过实施例对本发明进行更为详细的说明，但本发明的要点并不限于这些实施例。实施例1以氯化铁六水合物(FeCl3·6H2O)作为铁离子(Fe3+)，从葡萄球菌中选择耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌，从大肠杆菌中选择大肠杆菌0-157，铁离子(Fe3+)的浓度设在500-2000ppm，山梨酸或苯甲酸的浓度设为100-2500ppm，细菌接触时间设为10秒到5分钟，然后测定杀菌作用。试验方法包括以2wt％的量向含有铁离子的杀菌剂中加入细菌试样的悬浮液(1×109细胞/mL生理盐水)，使其与细菌接触预定的时间，取10μL处理液试样在每种细菌的最适环境下培养，观察细菌的活力。这些结果列于表4和5，可以看出MRSA和大肠杆菌0-157都在与铁离子(Fe3+)浓度为1000ppm、山梨酸浓度为1000ppm的混合液只有10秒钟的接触时间里被杀灭。用山梨酸钾、苯甲酸和苯甲酸钠得到了类似的杀菌效果。细菌活力如下表示，当细菌正常增殖没有任何妨碍时用++表示，当它们被杀死且增殖在某种程度上受抑制时用+表示，当它们被杀死且增殖被抑制时用±表示，当它们不再增殖并被消灭时用-表示。
表4用铁离子(Fe3+)和食品防腐剂的杀菌作用(1)
*与杀菌剂接触时间表5用铁离子(Fe3+)和食品防腐剂的杀菌作用(2)
*与杀菌剂接触时间实施例2与实施例1相同用氯化铁六水合物作为铁离子(Fe3+)，选择耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌0-157，铁离子(Fe3+)的浓度设为1000ppm，山梨酸或苯甲酸的浓度设为50-500ppm，细菌接触时间设为10秒到5分钟，然后测定杀菌作用。用相同于实施例1中的方法进行试验，观察细菌的活力。这些结果列于表6，其中显示出铁离子(Fe3+)浓度至少为500ppm时，优选500-1500ppm，单独或混合含有的山梨酸和苯甲酸的量至少为200ppm，优选200-2000ppm时表现出优异的杀菌效果。
表6用铁离子(Fe3+)和食品防腐剂的杀菌作用(3)
*与杀菌剂接触时间对比例1用氯化亚铁和硫酸亚铁七水合物作为亚铁离子(Fe2+)代替实施例1中使用的氯化铁六水合物，选择耐受甲氧西林的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌0-157，亚铁离子(Fe2+)的浓度设为1000ppm，山梨酸或苯甲酸的浓度设在1000ppm，细菌接触时间设为10到30分钟，然后测定杀菌作用。用实施例1中相同的方法进行试验，观察细菌的活力。结果列于表7，其中显示出即使加入山梨酸或苯甲酸，当亚铁离子(Fe2+)浓度为1000ppm时，MRSA和大肠杆菌0-157在20分钟的接触时间内都没有被消灭。
表7亚铁离子(Fe2+)的杀菌作用
对比例2用相同于实施例1的方法测定苯酚、过氧化氢水溶液和含有5％洗必太葡萄糖酸盐(C22H30ClN10·2C6H12O7)的Hibitane溶液的杀菌作用。结果列于表8，其中显示出在30000ppm的高浓度下经10秒钟的接触时间没有表现出杀菌作用。
表8抗菌剂的杀菌作用
实施例3制备Fe3+浓度为2000ppm的氯化铁六水合物的水溶液，然后制备2000ppm山梨酸钾水溶液，将各为1L的上述溶液混合得到2L含有铁离子的杀菌剂。该溶液中Fe3+和山梨酸钾的含量均为1000ppm。将粘有许多大肠杆菌0-157的Daikon(白萝卜)芽浸在此2L溶液中，保持1小时，然后检测萝卜芽和用过的杀菌剂是否有大肠杆菌，但没有测出细菌。实施例4将5g硫酸铁[Fe2(SO4)3·nH2O]和1g苯甲酸钠溶解在1L水中，Fe3+＝1000ppm；苯甲酸钠＝1000ppm，制得含有铁离子的杀菌剂。用这种杀菌剂充分洗涤作为试验品的手10秒钟，然后检测手上的细菌，除了杆菌属的孢子外，什么也没有检出。实施例5将L-抗坏血酸加到氯化铁六水合物和山梨酸钾的含铁离子杀菌剂中，和加到氯化铁六水合物和苯甲酸钠的含铁离子杀菌剂中，用50种芽孢杆菌属的孢子和50种梭状芽孢杆菌属的孢子进行试验，测定杀灭孢子所用的时间。同时还测定表面活性剂的作用。这里，溶液A含有1000ppm氯化铁(Fe3+)和500ppm山梨酸钾；溶液B含有1000ppm氯化铁(Fe3+)和500ppm苯甲酸钠；溶液C含有1000ppm氯化铁(Fe3+)和500ppm山梨酸钾和1000ppm抗坏血酸；溶液D含有1000ppm氯化铁(Fe3+)和500ppm苯甲酸钠和1000ppm抗坏血酸；溶液E含有1000ppm氯化铁(Fe3+)和500ppm山梨酸钾、1000ppm抗坏血酸和100ppm月桂基硫酸钠；溶液F含有1000ppm氯化铁(Fe3+)、500ppm山梨酸钾、1000ppm抗坏血酸和50ppm茶树油。结果列于表9，其中显示出细菌与不加L-抗坏血酸的杀菌剂即使接触120分钟孢子的消灭情况也不超过50％。但是，用添加L-抗坏血酸的杀菌剂，细菌接触5分钟时就有孢子被杀灭，接触120分钟时92-98％的孢子被杀灭，当加入少量表面活性剂时，仅接触1分钟后就有细菌被杀灭，接触120分钟所有的孢子被杀灭。而用以前使用的Hibitane溶液，即使接触120分钟后也没有孢子被杀灭，而用过氧化氢水溶液仅有20-24％的孢子被杀灭。
表9杀菌时间及被杀死细菌的比例<
>实施例6制备Fe3+浓度为2400ppm的氯化铁(FeCl3)水溶液、浓度为3000ppm的L-抗坏血酸水溶液、浓度为600ppm的山梨酸水溶液，将等量的上述三种溶液混合制得含有铁离子的杀菌剂。向1L此杀菌剂中添加0.1g月桂酸钠。象通常那样用此杀菌剂轻轻洗涤上面粘有剩食物并被放置过夜的餐盘，没用中性洗涤剂食物立刻被洗了下来，而且盘子上没有检出细菌。实施例7制备Fe3+浓度为3000ppm的氯化铁六水合物水溶液、浓度为2400ppm的L-抗坏血酸水溶液、浓度为1500ppm的山梨酸水溶液，将等量的上述三种溶液混合制得含有铁离子的杀菌剂。将腐败的猪肉块浸在此杀菌剂中1分钟，而后用一块无菌纱布将液体彻底擦掉并放在琼脂培养基上。于28-37℃下培养，在任何培养基上均没有细菌增殖。这证明猪肉上已经增殖的无数腐败菌全部在仅仅1分钟的时间里被杀灭了。实施例8制备Fe3+浓度为3000ppm的硝酸铁九水合物[Fe(NO3)3·9H2O]水溶液、浓度为3000ppm的L-抗坏血酸水溶液、浓度为900ppm的苯甲酸钠水溶液，将等量的上述三种溶液混合制得含有铁离子的杀菌剂。在20支试管中每支装入此杀菌剂10mL。从20个地点取含有无数芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌的孢子的干土和砂子，每种取0.2g加到上述试验管中的杀菌剂中。放置120分钟，然后检测用过的杀菌剂是否有细菌。在19支管中无论是芽孢杆菌属还是梭状芽孢杆菌属的孢子均没有检出，更不用说任何普通细菌了。但是，在剩下的一个管中检出每mL杀菌剂有12个孢子。
抗菌剂或杀菌剂的强度通常在其被生产出来时最高，随着时间逐渐降低。然而，本发明含铁离子的杀菌剂在添加了L-抗坏血酸之后在其生产出来之后数月仍处于最有效的状态，如图1所示，并且在相当长的时间里保持稳定的杀菌强度。此外，关于颜色，杀菌剂变成无色透明的溶液。
本发明的含铁离子杀菌剂以构成身体的元素铁离子和被许可用作食品添加剂的化合物作为成分，因此高度稳定并可用于广泛的用途，从手和伤口的消毒到家具、工具和物品的消毒，到新鲜食物在烹调之前的消毒。而且，大多数致病菌，如MRSA或大肠杆菌0-157，可以在接触杀菌剂约10秒钟的时间里被杀灭，接触120分钟可以杀灭平均多于90％的孢子。另外，此杀菌剂具有许多普通抗菌剂所没有的优点，如在较长的时间里保持稳定的杀菌作用以及使用更为方便。
权利要求
1.一种杀菌剂，含有铁离子(Fe3+)和选自山梨酸、苯甲酸及对羟基苯甲酸酯中的一种或多种化合物。
2.一种杀菌剂，含有铁离子(Fe3+)、L-抗坏血酸和选自山梨酸、苯甲酸及对羟基苯甲酸酯中的一种或多种化合物。
3.权利要求1或2所述的杀菌剂，其中铁离子(Fe3+)的浓度为500-1500ppm。
4.权利要求2所述的杀菌剂，其中L-抗坏血酸的浓度为500-2000ppm。
5.权利要求1或2所述的杀菌剂，其中选自山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯中的一种或多种化合物的浓度为200-2000ppm。
6.一种杀菌剂，含有铁离子(Fe3+)、山梨酸、苯甲酸和L-抗坏血酸。
7.权利要求6所述的杀菌剂，其中铁离子(Fe3+)的浓度为500-1500ppm，山梨酸和苯甲酸的浓度为200-2000ppm，L-抗坏血酸的浓度为500-2000ppm。
全文摘要
本发明提供一种含有铁离子(Fe
文档编号A61K33/26GK1243667SQ9911130
公开日2000年2月9日 申请日期1999年8月3日 优先权日1998年8月3日
发明者秦忠世, 丸冈俊之 申请人:健康百二十岁有限公司