溴代海因水溶液制剂及杀菌效果研究

第27卷第4期2005年7月
南 京 工 业 大 学 学 报
J OURNAL OF NAN JI N G UN I V ERS I T Y OF TEC HNOLOGY
V o.l27N o.4
July2005溴代海因水溶液制剂及杀菌效果研究
秦 娟1,崔 群1,朱跃钊2,胡 婷1,姚虎卿1
(1.南京工业大学化学化工学院,江苏南京210009;
2.南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)
摘 要:研究了助溶剂量和温度对溴代海因溶解性的影响;考察了溴代海因水溶液制剂的稳定性;实验研究了助溶剂浓度、作用时间和温度对溴代海因水溶液制剂的杀灭效果。

结果表明:加入助溶剂的溴代海因在水中的溶解性明显增强,当加入5%(体积分数)的助溶剂时,水溶液中二溴海因的浓度是无助溶剂时的2.32倍,溴氯海因的质量浓度是无助溶剂时的1.99倍;溴氯海因水溶液制剂中有效成分含量随存放时间的延长有所下降,二溴海因水溶液制剂中有效成分含量随存放时间的变化不明显,比溴氯海因具有更好的稳定性;添加少量助溶剂可明显改善溴代海因的杀菌能力,含0.1%助溶剂的溴氯海因(3m g/L)水溶液制剂对大肠杆菌的杀灭率为99.91%(无助溶剂时的杀灭率为96.48%),含0.1%助溶剂的二溴海因(290m g/L)水溶液制剂对枯草杆菌黑色变种芽孢的杀灭率为100.00%,而无助溶剂的二溴海因(474mg/L)水溶液制剂的杀灭率为97.09%。

关键词:二溴海因;溴氯海因;助溶剂;溶解性;杀菌效果*
中图分类号:TQ421.2+2 文献标识码:A 文章编号:1671-7643(2005)04-0022-05
二溴海因(1,3二溴5,5二甲基乙内酰脲,即DBD MH)和溴氯海因(1溴3氯5,5二甲基乙内酰脲,即BCDMH)是近期发展起来的高效、广谱、快速、安全的新型氧化型消毒剂,可用于鱼、虾、蛙、甲鱼等水产养殖业中各种疾病的预防和治疗,还可用于游泳池消毒、水果保鲜和工业用循环水灭藻,以及日常生活消毒等[1~4]。

溴代海因消毒杀菌作用主要源于水解产生的次溴酸(H B r O)和次氯酸(HC l O),作用于微生物的细胞壁,使其通透性增加,细胞中的蛋白质与核心物质漏出,DNA双链发生断裂,从而使细胞死亡[5],具有强烈杀灭真菌、细菌及病毒的功效[6~10]。

在2003年的SARS病毒出现后,北京防控非典型肺炎工作小组的专家曾提议用有效溴为500~1000m g/L的二溴海因溶液喷洒、拖地及擦洗,消毒10~15m i n,预防SARS[10]。

溴代海因在水中的溶解度很低,而且溶解速度缓慢,这严重影响开发较高含量溴代海因杀菌剂及相关水溶液制剂产品,以及溴代海因水溶性杀菌剂的广泛使用。

因此,本文通过添加少量助溶剂的方法,提高溴代海因在水中的溶解性,以制备具有较高溴代海因含量的水溶液制剂。

研究了助溶剂加入量和温度对二溴海因和溴氯海因在水中溶解性的影响;考察了二溴海因和溴氯海因水溶液制剂的稳定性;实验研究了含不同助溶剂添加量的溴代海因水溶液制剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌黑色变种芽孢的杀灭效果,讨论了作用时间和温度对杀菌效果的影响。

1 实 验
1 1 主要试剂及仪器
实验所用的主要试剂及仪器见表1和表2。

1 2 溴代海因溶解性实验
在一定温度(实验温度为(24 1))下,改变加入到溴代海因溶液中的助溶剂的含量,用碘量法[11]测溶液中所溶解的溴代海因量,以考察助溶剂对溴代海因在水中溶解性的影响。

在不同温度条件下,测定溴代海因在含有一定量助溶剂的水溶液中溶解性,以讨论温度对溴代海因在水溶液制剂中溶解性的影响。

*收稿日期:2005-03-02
基金项目:南京市!非典∀专项基金项目(200302005)
作者简介:秦 娟(1981-),女,江苏常州人,硕士生,主要研究方向为溴代海因杀菌剂;
崔 群(联系人),教授,Em ai:l cu i qun@n j 。

表1 主要试剂
Tab le1 R eagents
试剂名称规 格生产厂家
重铬酸钾 A.R南京化学试剂厂
碘化钾 A.R
中国医药集团
上海化学试剂公司
硫代硫酸钠 A.R南京化学试剂厂
营养琼脂培养基凝胶强度900g/c m2江苏省疾病预防控制中心微生物试剂厂
溴氯海因活性氯#13%上海海得欣化工科技开发有限公司
二溴海因活性溴#54%上海海得欣化工科技开发有限公司
表2 主要仪器
Tab le2 Apparatuses
仪器名称型 号生产厂家
电子天平BS210S北京多利斯天平厂磁力加热搅拌器791国华仪器厂
电热恒温水浴锅HH2国华仪器厂
微生物培养箱W B11.5泰县生化发酵设备厂台式恒温振荡器TH282太仓医疗器械厂超净工作台S W C J1F苏州安泰空气技术公司电热手提压力消毒器YXQ.S G41.280上海医用核子仪器厂
将含有一定量助溶剂的溴代海因水溶液制剂于室温(25 1)下存放,定时取样分析,测定其中有效成分含量,以考察得到溴代海因水溶液制剂的稳定性。

1 3 溴代海因水溶液制剂的杀菌效果实验
实验采用平皿菌落计数法[12]测定溴代海因水溶液制剂对枯草杆菌黑色变种芽孢、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭效果。

首先将试验菌制成菌悬液,然后加入一定浓度的杀菌剂,作用一段时间后,取0 1mL置于含有培养基的培养皿中,将培养皿倒置于37恒温箱中,培养24h,读出各培养皿中的存活菌落数。

2 结果与讨论
2 1 溴代海因在水溶液制剂中的溶解性
2.1.1 助溶剂加入量对溴代海因溶解性的影响
加入一定量的助溶剂有助于提高溴代海因的溶解性,但从节约成本等综合因素考虑,加入助溶剂的量应该尽量减少。

图1为溴代海因溶解性随助溶剂加入量的变化曲线。

由图1可以看出,在室温下,加入助溶剂的溴代海因溶解性明显增强,且随助溶剂加入量的增大而逐渐增大;溶液中助溶剂的体积分数为5%时,二溴海因的浓度是未加时的2.32倍,溴氯海因为1.99倍;在其体积分数小于1%时,溴代海因溶解性增大较快,即添加少量助溶剂就可明显提高溴代海因的
溶解性。

图1 助溶剂加入量对溴代海因溶解性的影响
Fig.1 I n fluence of the add ition of cosol ven t on sol ub ility
of b ro m ated hydanti
on
图2 温度对溴代海因水溶性制剂溶解性的影响Fig.2 I n fluence of te m perat u re on sol ub ility of b ro m at ed hyd antoi n 2.1.2 温度对溴代海因在水溶液制剂中溶解性的
影响
图2为助溶剂体积分数为1%的溴代海因水溶液制剂溶解性随温度的变化曲线。

由图2可以看出,在0~25条件下,添加1%助溶剂的溴代海因的溶解性与温度基本上成线性关系,25时有效成分含量是0时的近2倍,温度的提高有助于溴代
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第4期秦 娟等:溴代海因水溶液制剂及杀菌效果研究
海因在水溶液制剂中的溶解。

2.2 溴代海因在水溶液制剂中的稳定性
图3为溴代海因水溶液制剂在室温下有效成分含量随时间的变化曲线。

由图3可见,加入1%助溶剂的溴氯海因水溶液制剂有效成分随时间有所下降,15d 下降29.59%,所以,配制的溴氯海因水溶液制剂应尽快使用;而二溴海因水溶液制剂的有效成分基本无变化,放置时间可以在15d 以上,比溴氯海
因具有更好的稳定性。

图3 含助溶剂的溴代海因水溶性制剂稳定性曲线
F i g .3 Curve of stab ilit y on b ro m ated hydantoi n w it h cosol vent
2.3 溴代海因水溶液制剂的杀菌效果
通过以上实验可见,加入助溶剂可改善溴代海因的溶解性,且稳定性较好,但对其杀菌效果还需进一步研究,考察添加助溶剂是否会影响溴代海因的
杀菌效果具有实际意义。

2.3.1 助溶剂浓度对溴代海因水溶液制剂杀菌效
果的影响
在溴氯海因和二溴海因中添加适量的助溶剂,得到助溶剂体积分数分别为0.1%、0.5%、1.0%、3.0%和5.0%的溴代海因水溶液制剂。

在温度25 条件下,分别测定各水溶液制剂对大肠杆菌(3.47∃104
个/mL)和枯草杆菌黑色变种芽孢(3.10∃106个/mL)的杀灭效果,结果列于表1和表2。

由表1和表2可以看出,添加少量助溶剂可明显改善溴代海因的杀菌能力,且在短时间内杀菌效果显著。

对于溴氯海因,低浓度的助溶剂具有较好的杀菌效果,浓度越高,杀菌效果反而有所下降;而对于二溴海因,低浓度和高浓度的助溶剂均有强烈的杀菌效果。

如:将添加0.1%助溶剂的溴氯海因(3m g /L)水溶液制剂作用于大肠杆菌10m i n ,其平
均杀灭率为99.91%,较无助溶剂的溴氯海因(3mg /L )水溶液制剂对大肠杆菌的杀灭率(96.48%)明显提高。

添加0.1%助溶剂的二溴海因(290m g /L)水溶液制剂作用于枯草杆菌黑色变
种芽孢15m i n ,其平均杀灭率为100 00%,而无助溶剂的二溴海因(474m g /L )水溶液制剂对枯草杆菌黑色变种芽孢的杀灭率为97.09%。

表1 不同助溶剂含量的溴氯海因水溶液制剂
对大肠杆菌的杀灭效果
Tab le 1 Infl uen ce of doses of cosol vent on BCDMH
i n k illi ng E sc heric h ia c oli .
(助溶剂)/% (溴氯海因)/
(m g %L -1)
作用不同时间的
平均杀灭率/%10m i n 15m i n 25m i n 0 0396.4896.5197.090.13
99.9199.9399.94
0.5399.9099.9399.971.0399.8799.9399.963.0499.6499.9199.935.0
4
99.57
99.84
99.86
表2 不同助溶剂含量的二溴海因水溶液制剂对
枯草杆菌黑色变种芽孢的杀灭效果
T ab l e 2
I n fluence of add iti on of cosol vent on DBD MH i n k illi ng s pores of B acillus var .n i ger
(助溶剂)/% (二溴海因)/
(m g %L -1)
作用不同时间的平均杀灭率/%5m i n 15m in 30m i n 0 047494.7497.0998.010.129095.95100.00100.000.5354100.00100.00100.001.0374100.00100.00100.003.0
317
100.00
100.00
100.00
2.3.2 温度对溴代海因水溶液制剂杀菌效果的影响
在不同温度条件下,将含5.0%助溶剂的溴代海因水溶液制剂与金黄色葡萄球菌(5.06∃109
个/mL)作用5m i n ,测定杀菌效果,考察温度对其杀菌效果的影响,实验结果列于表3。

由表3可见,溴代海因水溶液制剂在低温和高温时均具有强烈的杀菌效果,温度对其影响不大。

文献[9]表明溴氯海因水溶液在低温时只具有较低的杀菌率,相比之下,本研究所配制剂具有更优异的性能。

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表3 温度对溴代海因水溶液制剂杀灭金黄色
葡萄球菌效果的影响
Tab l e3 Infl uence of t e m perat u re on effi cacy of BCDMH
and DBDMH i n k illi ng S t aphy l ococc u s aureus 杀菌剂
不同温度下作用的余菌量/(个%mL-1)
10152030溴氯海因55025
二溴海因5005
2.3.3 作用时间对溴代海因水溶液制剂杀菌效果
的影响
在25条件下,将含5%助溶剂的不同浓度溴代海因水溶液制剂与金黄色葡萄球菌(5.06∃109个/mL)和大肠杆菌(3.47∃104个/mL)作用,分别测定杀菌效果,考察作用时间对其杀菌效果的影响,实验结果列于表4和表5。

表4 作用时间对溴氯海因水溶液制剂杀灭
金黄色葡萄球菌效果的影响
T ab l e4 I n fluence of exposure ti m e on efficacy of BCD MH
i n k illi ng S taphylococcus aure u s
时间/ m i n 不同质量浓度下作用的余菌量/(个%mL-1) 3mg/L2m g/L1m g/L
5552304175 1050130550
20252025
45151520
6001015
90050
表5 作用时间对二溴海因水溶液制剂杀灭大肠杆菌效果的影响
Table5 In fl u ence of expos u re ti m e on effi cacy of DBD MH
i n k illi ng E sc h eri ch i a coli.
时间/ m i n 不同质量浓度下作用的余菌量/(个%mL-1) 3mg/L2m g/L1m g/L
105095190
15403580
25353060
45202525
6002520
9001515
由表4和表5可以看出,溴代海因水溶液制剂的杀菌效果随作用时间的延长而增强,且浓度越高杀菌效果越好。

3 结 论
(1)加入助溶剂的溴代海因在水中的溶解性明显增强,在助溶剂添加量小于1%(体积分数)时,溴代海因溶解性增大较快;当加入5%(体积分数)的助溶剂时,水溶液中二溴海因的质量浓度是无助溶剂时的2.32倍,溴氯海因的质量浓度是无助溶剂时的1.99倍。

(2)溴氯海因水溶液制剂中有效成分含量随存放时间的延长有所下降,二溴海因水溶液制剂中有效成分含量随存放时间的变化不明显,比溴氯海因具有更好的稳定性。

(3)添加少量助溶剂可明显改善溴代海因的杀菌能力,含0.1%助溶剂的溴氯海因(3m g/L)水溶液制剂对大肠杆菌的杀灭率为99.91%(无助溶剂时的杀灭率为96.48%),含0.1%助溶剂的二溴海因(290m g/L)水溶液制剂对枯草杆菌黑色变种芽孢的平均杀灭率为100 00%,而无助溶剂的二溴海因(474m g/L)水溶液制剂的杀灭率为97.09%。

(4)溴代海因水溶液制剂在较低温度和较高温度时均具有良好的杀菌效果,温度对其影响不明显。

参考文献:
[1] Yas uhara Yos h iharu,H asegawa K azuh i ro,Tan aka Kaz unar,i et a.l
M et hod and apparatus for d isi n fecting dra i nage w i th brom i n e and
i od i n e disi n fectant[P].W O:2000018689,2000-08-06.
[2] 李 焰,陈祖兴,黄锦霞,等.新型二溴二甲海因复合保鲜剂
的研制[J].精细化工,2001,(18):307-309.
[3] Davi d Itz hak.W ater Treat men t[P].US:6284144,2001-09-04.
[4] J onat han H ow art h N,C hrist oph er Nalepa J,M i chael S anders J.
M ot h ers for M icrob iol og i ca l Con trol i n A qu eous Syste m s[P].
W O:2001053209,2001-07-26.
[5] 陈荣凤,薛广波.二溴二甲基乙丙酰脲消毒机理的实验室研
究[J].南方护理学报,2002,(9):69-71.
[6] 陈荣凤,薛广波.二溴二甲基乙内酰脲的消毒杀菌作用[J].
疾病控制杂志,2001,(5):15-17.
[7] 韩艳淑,董 辉,崔云杰,等.J H含氯复方消毒剂性能的试验
观察[J].中国消毒学杂志,2002,(19):216-220.
[8] 刘继敏,赵 勇.溴氯海因杀灭微生物效果与稳定性的试验
观察[J].中国消毒学杂志,2001,(18):218-222.
[9] 谈 智,徐 燕,周品众.溴氯海因杀灭微生物效果与腐蚀性
的试验观察[J].中国消毒学杂志,2002,(19):153-157. [10] 赵春兰,石 磊,宋 晖,等.溴氯二甲基乙内酰脲复方消毒
25
第4期秦 娟等:溴代海因水溶液制剂及杀菌效果研究
剂杀灭微生物效果与腐蚀性实验研究[J].中国消毒学杂志, 1999,(16):205-208.[11] 邢文卫.分析化学实验[M].北京:化学工业出版社,2003.
[12] 杨文博.微生物学实验[M].北京:化学工业出版社,2004.
Study on water sol u bility agent of bro mated hyda ntoi n and their ger m ici dal efficacy Q I N J uan1,CU I Qun1,Z HU Yue zhao2,HU T i n g1,YAO H u qing1
(1.Co ll ege of Chem istry and Chem ical Eng i nee ri ng,N anji ng U n i ve rs i ty o f T echno logy,N an jing210009,Ch i na;
2.Coll ege o fM echan ica l and Pow er Eng i neer i ng,N an ji ng U n i versity o f T echno l ogy,N anji ng210009,Chi na)
Abst ract:In order to i m pr ove the so l u b ility of bro m ated hydanto in,little coso lven tw as added to for m w ater solub ili ty agents.I n fl u ence o f dose of coso lvent and te m perature i n so l u b ility w ere stud ied.And the stab ility o f these a gents w as tested.Influence o f t h e concentrati o n of coso lven,t exposure ti m e and te m perature i n k illi n g m icrobion w ere also discussed.The resu lt sho w ed that the so lubility of bro m a ted hydanto i n i n creased obviousl y by addi n g the cosolven.t The so l u bility o f d i b ro m ohydan toin w it h5%coso lvent(vo l u m e concentrati o n)w as2.32ti m es to that is w it h out coso l v en.t S i m ilarl y,the bro m ochlorohydan toin w as1.99ti m es.The available chlori n e(bro m i n e)o f bro m ochlorohydanto i n i n li q u i d decreased w ith pro long i n g store ti m e,wh ile the vary of di b ro m ohydanto i n w as not clear.On the contrary,itw asm ore stab le.The little add iti o n o f coso lven t cou l d i m prove their ger m icida l efficacy. The killi n g rate of E scherichia coli.exposed to w ater solubility agent bro m och l o rohydanto i n(3m g/L)w ith0.1% cosolventw as99.91%(The k illi n g rate w as96.48%w ithout coso l v ent).The killi n g rate of spores of B acillus var. ni g er exposed to w ater solubility agent d i b ro m ohydan toin(290mg/L)w ith0.1%cosolvent w as100.00%,wh ile t h e killi n g rate exposed to d i b ro m ohydanto i n(474m g/L)w ithout cosolvent w as97.09%.
K ey w ords:d i b ro m ohydan toin;bro m ochlorohydan toin;coso lven;t solubility;ger m ic i d al efficacy
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