[发明专利]一种氨基酸复合生物膜剥离剂

说明书

技术领域

本发明属杀菌剂及生物膜剥离剂领域，具体涉及针对工业循环水、油田采出水及舰艇船舱等封闭体系中生物膜剥离及腐蚀控制的氨基酸复合生物膜剥离剂。 

发明背景 

研究表明，微生物腐蚀、相关结垢及生物粘泥等问题主要与设备管线及表面的生物膜密切相关。 

细菌生物膜是指细菌在生长过程中附着于物体表面而形成的由细菌细胞及其分泌的含水聚合性基质(主要为胞外多糖)等所组成的膜样多细菌复合体。细菌生物膜是细菌为适应自然环境而形成的特殊存在形式，它是与游走细胞相对应的存在形式，绝大多数细菌在进化过程中逐渐形成了精细的粘附机制，分泌基质并相互粘连形成膜状物附着于材料表面，从而形成生物膜的复杂团体，并借信号分子相互交流以协调他们的行为，其生化组成为藻酸盐多糖和蛋白复合物，其基本结构由蘑菇样或柱样亚单位组成，亚单位分为头部、颈部、根部三部分，各部分之间形成水通道，完成各种运输功能，维持膜内细菌生存需要。 

工业循环水封闭系统中存在着多种微生物，如硫酸盐还原菌(SRB)，铁细菌，产粘泥细菌，腐生菌等等。这些微生物粘附在材料，通常是管壁或罐壁的内侧表面上并增殖并结瘤生长。在生物膜中，微生物生活在一个与自由悬浮状态完全不同的微生态环境中，微生物大体上是不动的，被包藏于水化的有机质中。生物膜中的细胞密度比悬浮状态要高，有时甚至高出5～6个数量级，相邻位置细胞之间通过长时间接触可能产生生理相互作用，导致协同微生物作用。此外，生物膜的形成为生物膜下微生物提供了“安全”的厌氧封闭环境，在生物膜下厌氧细菌大量繁殖，此外生物代谢产物导致膜下微生物被“保护”在还原性的环境中，传统的氧化性杀菌剂对膜下微生物收效甚微，非氧化性杀菌剂如季铵盐等的杀菌机理主要是吸附在带负电荷的细菌表面抑制细菌的呼吸作用进而抑制或杀死细菌，但主要是针对水系统中的游离(plantonic)细菌有效，对于生物膜下的固着(sessile)细菌由于杀菌剂的渗透能力有限而遇到瓶颈，如加药量的增加导致的环境污染和耐药性细菌的产生。因此，越来越多的研究者从细菌本身的生物 学角度来探索抑制有害生物膜的方法和技术。 

近年来的研究发现，生物膜中的细菌具有高度的基因调控活动机理。细菌生物膜中peptidoglycans上含有D-alanine terminus，该物质的缺失会对微生物释放出一种生物膜分散信号，在该信号的作用下，细菌可由固着状态(sessile celles)变成游离状态(planktonic cells)[Kolodkin-Gal et al.，Science328：627-629，2010]。某些生物膜保护下的细菌如SRB等添加杀菌剂后可进一步促进细菌的分散。某些氨基酸如D-络氨酸及L-络氨酸可取代生物膜上的D-alanine terminus，进而导致细菌细胞D-alanine terminus的缺失，促进生物膜的分散，复配杀菌剂后可明显促进生物膜的剥离和膜下细菌生长的抑制[Xu et al.，World J Microb Biot.28，3067-3074，2012]。 

发明内容

本发明的任务是提供一种氨基酸复合生物膜剥离剂，以克服现有工业用杀菌剂难以抑制生物膜下微生物带来的一系列环境污染、资源浪费等问题。 

实现本发明的技术方案是： 

本发明提供的这种氨基酸复合生物膜剥离剂，由以下重量百分比组分组成：1～10％的氨基酸，40～49％的季铵盐杀菌剂，41～59％的溶剂。所述氨基酸是D-络氨酸或L-络氨酸，或者是D-络氨酸与L-络氨酸的混合物；所述的溶剂为水或醇，或者是水与醇的混合物；所述的季铵盐杀菌剂是具备以下结构的化合物中的一种或2种以上的混合物： 

其中，n=8～18；R为H、苄基或烷基链；X=C1或Br。 

本发明是从细菌本身的基因调控活动机理入手，利用添加药剂干预细菌的信号表达，促进细菌从生物膜上的分离，进而抑制了细菌在生物膜内的生长繁殖带来的腐蚀和水质污染问题。