Результат интеллектуальной деятельности: СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЛЕСЕНИ

Изобретение относится к фунгицидам, а именно к средству для защиты объектов от поражения плесенью, представляющее собой хлорированное растительное масло, и может быть использовано для обеззараживания промышленных, бытовых и сельскохозяйственных объектов.

Плесневые грибки распространены практически всюду и относятся к чрезвычайно опасным и наиболее устойчивым микроорганизмам, обладающим аллергенными свойствами и способным вызвать интоксикацию организма и провоцировать такие болезни, как ларингит, трахеит, пневмония, бронхит, конъюнктивит, молочница, стоматит, дерматит, экзема и бронхиальная астма. Наконец, токсины плесени способны накапливаться в организме и приводить к раку печени.

Существует множество средств, помогающих бороться с плесенью, начиная от дешевого медного купороса до сверхдорогих импортных средств.

Известны средства для дезинфекции (обработки от плесени) помещений на основе аминов "Бактилизин" (ТУ 9392-015-18885462-2005), четвертичных аммонийных соединений - ЧАС "Део-антиплесень" (ТУ 2386-004-26433370-2003), "Антиплесин" (ТУ 2386-003-70001225-2003-2003), "Дезофран" (ТУ 9392-001-46483209-2004), "Лизоформин специаль" (ТУ 9392-024-00479095-98), фенолов "Кеми-Сайд" (ТУ 9392-001-56715159-04), "Амоцид" (ТУ 9392-028-00479095-98).

Недостатками этих средств является то, что они не способны быстро приостанавливать развитие плесени, активность их проявляется только при высоких концентрациях, имеют неприятный, раздражающий запах и имеют ограниченное применение.

Для дезинфекции помещений от появления плесени применяют средства на основе полигексаметиленгуанидинов, которые образуют пленку, не позволяющую спорам плесени размножаться и попадать в воздух помещений. К таким средствам относятся: "Тефлекс" [пат. РФ 2345794, опубл. 25.12.2006], "Биопаг-Д" (ТУ 9392-020-31547288-02), "Фосфопаг" (ТУ 9392-007-415447288-99), "Соната", "Полисепт" (ТУ 9392-001-32963622-99). Однако указанные средства малоэффективны в низких концентрациях, опасны для человека и окружающей среды.

Многие из этих средств являются токсичными для человека, так, наиболее эффективное - "Тефлекс" (сополимеры гуанидина) - являются ядами, токсичность которых падает с длиной цепи полимера, но и эффективность при этом также падает.

Основным недостатком вышеуказанных средств, кроме небезопасности для здоровья человека (при работе с ними необходимо пользоваться респиратором, резиновыми перчатками и защитными очками), является кратковременность эффекта - некоторым требуется ежедневная дезинфекция, а реальный срок защиты обеспечивается только в случае полной сухости помещений, что, как правило, нереально.

За последние 20 лет большое внимание к себе привлекли растительные масла, в первую очередь, для использования в качестве смазочных масел или их компонентов, пластификаторов, сырья для производства дизельного топлива, полимерных добавок и др.

Продукты на основе растительных масел обладают такими преимуществами, как растительное происхождение, отсутствие загрязнения окружающей среды, нетоксичность и их относительная дешевизна. Например, синтетические смазочные материалы в 4-8 раз дороже, чем аналоги, основанные на растительных маслах, и вероятно, эту тенденцию можно распространить и на другие продукты, полученные химической модификацией природных масел, в сравнении их с чисто синтетическими продуктами.

Растительные масла (рапсовое, горчичное, соевое, рыжиковое) являются доступным и недорогим сырьем в России, и исследования по их использованию для создания современных материалов являются приоритетными.

Наибольший интерес представляют средства на основе галогенированных растительных масел. Галогенированные растительные масла применяют для разбавления красок и лаков, в производстве мыла и косметических средств, в текстильной промышленности и при обработке кожи. Также галогенированные масла играют роль пластификаторов, разбавителей и добавок для улучшения свойств полимеров и каучуков (натуральных и синтетических), применяются при производстве адгезивов и пеногасителей. Однако применение хлорированных растительных масел в качестве фунгицидных средств не известно.

Известно большое количество способов хлорирования различных масел, но наиболее экологически безопасным и практичным способом модифицирования (хлорирования) растительных масел, по мнению авторов, является электрохимический способ [Будникова Ю.Г. и др. Создание экологически безопасных и наукоемких электрохимических технологий. / Электрохимия, 2007, т.43, №11, с.1291-1296].

Поиск новых эффективных, нетоксичных для человека средств против плесени на основе доступного природного сырья, расширяющих арсенал известных средств указанного назначения, является актуальной задачей.

Технический результат - создание нового высокоэффективного (100% ингибирование) нетоксичного средства от плесени, на основе дешевых и доступных растительных (рапсового, горчичного, соевого, рыжикового) масел.

Технический результат заявленного изобретения достигается получением эффективного средства защиты от плесени, представляющего собой хлорированное растительное (рапсовое, горчичное, соевое, рыжиковое) масло с содержанием хлора 19-26%.

Способ получения хлорированных растительных масел

В основе способа получения целевых продуктов лежит процесс электрохимического галогенирования, описанный авторами ранее [Будникова Ю.Г. и др. Создание экологически безопасных и наукоемких электрохимических технологий. / Электрохимия, 2007, т.43, №11, с.1291-1296]. Способ осуществляется в мягких условиях при комнатной температуре, в электролизере простой конструкции, без разделения анодного и катодного пространства. Эмульсия масла подвергается электролизу в водном растворе соляной кислоты с использованием титанового катода и окисно-рутениевого анода (ОРТА) с рабочей площадью поверхности 50 см² и анодной плотностью тока 1000 А/м².

Все физико-химические показатели хлорированных растительных масел приведены в таблице 1.

По данным ЯМР (¹Н, ¹³С) и ИК-спектроскопии в продуктах отсутствуют двойные связи, то есть это насыщенные хлорированные масла.

Пример 1.

Рабочий раствор общим объемом 200 мл готовят смешением 170 мл (200,6 г) 37% соляной кислоты и 30 мл (27,42 г) рапсового масла. Электролиз проводят при комнатной температуре с использованием титанового катода и окисно-рутениевого анода (ОРТА). Во время электролиза раствор перемешивают с помощью магнитной мешалки, либо циркуляционным насосом. Через электролит пропускают 2 Ф электричества в пересчете на среднюю молекулярную массу рапсового масла (282 г/моль). По окончании электролиза электролит расслаивался на два слоя, органическую часть декантируют и промывают водой. Следы воды удаляют в вакууме водоструйного насоса. Выход хлорированного рапсового масла 32,49 г. По данным элементного анализа содержание Cl=19,9%.

Пример 2.

Рабочий раствор общим объемом 200 мл готовят смешением 170 мл (200,6 г) 37% соляной кислоты и 30 мл (27,42 г) рапсового масла. Условия электролиза и выделения аналогичны примеру 1. Через электролит пропускают 4 Ф электричества в пересчете на среднюю молекулярную массу рапсового масла (282 г/моль). Выход хлорированного рапсового масла 33,03 г. По данным элементного анализа содержание Cl=26,0%.

Пример 3.

Рабочий раствор общим объемом 200 мл готовят смешением 170 мл (200,6 г) 37% соляной кислоты и 30 мл (27,54 г) горчичного масла. Условия электролиза и выделения аналогичны примеру 1. Через электролит пропускают 2 Ф электричества в пересчете на среднюю молекулярную массу горчичного масла (277 г/моль). Выход хлорированного горчичного масла 32,74 г. По данным элементного анализа содержание Cl=20,1%.

Пример 4.

Рабочий раствор общим объемом 200 мл готовят смешением 170 мл (200,6 г) 37% соляной кислоты и 30 мл (27,84 г) соевого масла.

Условия электролиза и выделения аналогичны примеру 1.

Через электролит пропускают 2 Ф электричества в пересчете на среднюю молекулярную массу соевого масла (285 г/моль). Выход хлорированного соевого масла 32,64 г. По данным элементного анализа содержание Cl=20,2%.

Пример 5.

Рабочий раствор общим объемом 200 мл готовят смешением 170 мл (200,6 г) 37% соляной кислоты и 30 мл (27,75 г) рыжикового масла. Условия электролиза и выделения аналогичны примеру 1.

Через электролит пропускают 2 Ф электричества в пересчете на среднюю молекулярную массу рыжикового масла (279 г/моль). Выход хлорированного рыжикового масла 32,24 г. По данным элементного анализа содержание Cl=19,3%.

Методика определения фунгицидной активности

В качестве объекта исследования на противоплесневую (фунгицидную) активность был взят фитопатогенный гриб Aspergillus niger BKMF-1119 («черная плесень»). Питательная среда для выращивания Aspergillus niger Среда N2 (агар Сабуро).

Испытания проведены в соответствии с требованиями [Государственная фармакопея XII, Общие фармакопейные статьи «Микробиологическая чистота» 42-0067-07].

Проведение испытания: культуру Aspergillus niger смывают со скошенного агара фосфатным буферным раствором с 0,05% Твина-80. Определяют количество конидий в 1 мл смыва, используя камеру Горяева или чашечный агаровый метод, и разводят до концентрации 10³-10⁴ КОЕ/мл. Каждый образец хлорированного масла (без разбавления) вносят по 1 мл в чашки Петри диаметром 90 мм и добавляют по 1 мл суспензии гриба Aspergillus niger. Посевы инкубируют при температуре (32,5±2,5)°C в течение 10 суток. Хлорированные растительные масла проявляют 100% ингибирование роста тест-штамма Aspergillus niger BKMF-1119 (таблица 2). Чистые растительные масла не проявляют фунгицидной активности. Из представленных в таблице 2 результатов видно, что все предоставленные образцы, кроме чистых растительных масел, обладают фунгицидным действием в отношении тест-штамма Aspergillus niger BKMF-1119.

Токсикологические испытания

I. Острая (неспецифическая) токсичность

Метод исследования. Первичную токсикологическую оценку образцов при зондовом введении в желудок через рот (per os) проводили в острых опытах на беспородных белых мышах обоего пола массой 19,0±2,0 г, содержавшихся на стандартном рационе питания в условиях природного режима освещения помещения при комнатной температуре [Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М.: 2005. 829 с.]. В экспериментальные группы животных отбирали по методу случайных выборок. В контрольном опыте мышам вводилось оливковое масло эквивалентных опыту количествах. Время наблюдений за экспериментальными животными - 5 суток.

Заключение. Уровень острой токсичности исследованных хлорированных масел на лабораторных мышах в условиях перорального (per os) введения (ЛД₅₀=888÷4583 мг/кг) соответствует категории «умеренно опасных веществ» (III класс опасности) по способности вызывать острое отравление [Измеров Н.Ф и др. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном введении. - М.: 1977, с.196-197].

II. Раздражающий эффект на слизистую оболочку глаз

Метод исследования. В конъюнктивальный мешок левого глаза белых беспородных крыс обоего пола (по 6 особей) вносился образец в концентрированном виде. Правый глаз служил контролем (вводился физиологический раствор 0,05 мл). Во всех случаях после внесения взвеси слезно-носовой канал прижимали у внутреннего угла глаза на 1 минуту. Наблюдение за состоянием слизистой оболочки и прозрачностью роговицы проводили в течение 7 дней [Заугольников С.Д. и др. Экспрессные методы определения токсичности и опасности химических веществ. М.: 1978, 184 с.].

Результаты опытов. При однократной аппликации хлорированного масла на конъюнктиву глаза крысы не наблюдалось видимых изменений тканей, таких как гиперемия, отек, некроз или помутнение роговицы.

Заключение. Хлорированные масла не обладают раздражающим (ирритантным) эффектом на роговицу глаза крысы.

III. Кожно-раздражаюгций и кожно-резорбтивный эффект

Метод исследования. Эксперименты проведены на 6 белых беспородных крысах обоего пола. Участки кожи 1×1 см за день до опыта тщательно выстригали на спине слева и справа от позвоночника. Образцы хлорированных масел наносили на кожу; контролем служило оливковое масло, время экспозиции (и фиксации крыс в станке) составляло 4 часа. Реакцию кожи регистрировали через 1 и 24 часа и оценивали с симметричным участком кожи того же животного, где было нанесено оливковое масло. Наблюдение вели в течение 7 дней.

При однократной аппликации хлорированного масла на кожу крысы не наблюдалось функциональных и морфологических нарушений кожи (отеков, трещин, изъязвлений, изменения местной температуры). Изменений в поведении крыс также не наблюдалось.

Заключение. Хлорированные масла не обладают раздражающим (ирритантным) эффектом на кожу крысы. Кожно-резорбтивных (системных) эффектов также не отмечено.

Данные токсикологических испытаний приведены в таблице 1.

Так, разработано новое нетоксичное средство против плесени, отличающееся высокой эффективностью (100% ингибирование роста черной плесени Aspergillus niger BKMF-1119), дешевизной, доступностью исходного сырья и безопасностью для здоровья человека.

Таблица 1 Физико-химические характеристики и данные токсикологических испытаний хлорированных растительных масел Наименование масла Рапсовое по примеру 1 Рапсовое по примеру 2 Горчичное по примеру 3 Соевое по примеру 4 Рыжиковое по примеру 5 Плотность, г/см3 1,0832 1,101 1,0912 1,0879 1,0746 Вязкость кинематиче- ская при 40/60°C, сСт 564/528 1193 570 523 581 Температура вспышки, °C 274 258 267 289 261 Температура застывания, °C -14 -6 -14 -11 -15 Йодное число 2 6 2 2 3 Па 1,4850 1,4870 1,4859 1,4878 1,4960 Содержание хлора, % 19,9 26,0 20,1 20,2 19,3 Молекулярный вес (криоскопия)   931       Внешний вид Светло-коричневая, густая жидкость Темно-коричневая, очень густая жидкость Темно-зеленая, густая жидкость Бурая, густая жидкость Красно-коричневая, густая жидкость Токсичность ЛД 50, мг/кг 1583,2 1446,9 913,1 1346,3 888,2 Раздражающий эффект на роговицу глаза Не обладает Не обладает Не обладает Не обладает Не обладает Кожно-раздражающий и кожно-резорбтивный эффекты Не обладает Не обладает Не обладает Не обладает Не обладает