JP6787828B2

JP6787828B2 - バイオフィルム形成抑制用組成物

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Publication number: JP6787828B2
Application number: JP2017066829A
Authority: JP
Inventors: 健太郎浅岡; 佐々木　健二; 健二佐々木; 峻大石
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP2018168097A

Description

本発明は、バイオフィルム形成抑制用組成物、及びバイオフィルム形成抑制方法に関する。

バイオフィルムは、固体や液体の表面に付着した細菌やカビ等の微生物の群落が分泌物等と共に形成した構造体である。家庭又は工場の排水設備や水循環システムなどに発生したバイオフィルムは、配管のぬめりやつまり及び悪臭の原因となる。バイオフィルムはまた、下水管の腐食など、設備の劣化を引き起こす。海水の淡水化プラントで使用される逆浸透膜、製紙工場の配管設備などにおいても、バイオフィルム形成による弊害が問題視されている。さらに、バイオフィルムは微生物汚染の原因となる。温泉施設等に発生したバイオフィルムが感染症を引き起こす場合がある。医療分野では、透析等のチューブや内視鏡、コンタクトレンズ等の医療器具に形成されたバイオフィルムが感染源となることがある。また皮膚や口腔内でのバイオフィルム形成が疾病を引き起こすことがある。食品分野では、食品又は調理器具に形成されたバイオフィルムが腐敗や食中毒の原因となることがある。

微生物がバイオフィルムを形成すると、通常の洗浄や殺菌方法に対して耐性となるため、その排除は容易ではない。排水設備や水循環システムにおけるバイオフィルム形成防止のためには、定期的な水の入れ替えや清掃が必要であるが、これらは当該設備やシステムのメンテナンスコストを上昇させる。

水循環システム等におけるバイオフィルムには、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）等のPseudomonas属、Sphingomonas属、Sphingopyxis属などのグラム陰性微生物が存在する。さらに、水冷式冷却塔におけるバイオフィルムから、Klebsiella属、Flavobacterium属及びRoseomonas属微生物が見つかったという報告がある（非特許文献１及び２）。従来、排水設備や水循環システムなどにおけるバイオフィルム防止には、塩素系薬剤、有機窒素硫黄系薬剤などの殺菌剤が用いられている。しかし、塩素系薬剤には配管や機器への損傷の問題があり、有機窒素硫黄系薬剤には皮膚損傷などの問題がある。そのため、何れの薬剤も十分に殺菌できる濃度では使用することができず、バイオフィルム形成を長期間抑制することができない。

特許文献１には、ｏ−フタルアルデヒドと、ｐ−フタルアルデヒドやｍ−フタルアルデヒド等のベンズアルデヒド化合物とを含有する工業用抗菌剤が開示されている。特許文献２には、サリチルアルデヒド、４−ヒドロキシベンズアルデヒド等の化合物を含有する抗菌組成物が開示されている。

特開平９−２９５９０６号公報特開２００３−１９２５８１号公報

Biofouling, 2011, 27(4):393-402 Biocontrol Science, 2013, 18(4):205-209

本発明は、バイオフィルム形成を効果的に抑制することができる、バイオフィルム形成抑制用組成物を提供する。

本発明者らは、特定のサリチルアルデヒド化合物と有機溶媒とを含有する組成物が、該サリチルアルデヒド化合物の取り扱い性を向上させるとともに、低濃度で使用した場合であっても、バイオフィルム形成を効果的に抑制することができることを見出した。

したがって、本発明は、下記式（I）で表される化合物と有機溶媒とを含有する、バイオフィルム形成抑制用組成物を提供する。
また本発明は、該バイオフィルム形成抑制用組成物を対象水中に添加することを含む、バイオフィルム形成抑制方法を提供する。

（式中、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の炭化水素基、又は−ＣＨ₂−Ｒ⁵であり、ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の全てが同時に水素原子であることはなく；
Ｒ⁵は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は−ＮＲ^aＲ^bであり；
Ｒ^a及びＲ^bは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である。）

本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物は、取り扱い性に優れ、かつ低濃度で使用した場合であってもバイオフィルムの形成を抑制することができる。

本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物は、家庭又は工場設備などの様々な環境下におけるバイオフィルム形成の抑制に使用される。好ましくは、本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物は、水の流れる配管、水を貯留するタンクやプール、水循環システム、及びそれらに付属する機器などの、そこに水を流す又は貯留することによって機能する設備におけるバイオフィルム形成の抑制に使用される。上記設備のなかでも、少なくともその一部がバイオフィルムの形成しやすい温度、例えば２０℃以上、好ましくは２５℃以上に達する設備で、本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物が好適に使用される。本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物が適用される設備の好適な例としては、水冷式冷却塔を用いた工場設備やビルの冷却システム、工業用の冷却プール、工業用の給水、貯水もしくは排水経路、流湯式暖房システム、排水処理設備、海水の淡水化プラントで使用される逆浸透膜、製紙工場の配管設備などが挙げられる。

本明細書において、「対象水」とは、本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物が適用される水をいう。好ましくは、「対象水」としては、上述した水を流す又は貯留することによって機能する設備に流れる又は貯留されている水、例えば、水冷式冷却塔を用いた工場設備やビルの冷却システムに用いられる水、工業用の冷却プールの水、工業用の給水、貯水もしくは排水経路内の水、流湯式暖房システムで使用される湯、排水処理設備の排水、海水の淡水化プラントで使用される逆浸透膜を通る水、製紙工場の配管設備内の水、などが挙げられ、好ましくは水冷式冷却塔の冷却水が挙げられる。本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物は、上記対象水に対して添加される。

上記のような設備に発生するバイオフィルムには、緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）等のPseudomonas属、Sphingomonas属、Sphingopyxis属などのグラム陰性微生物が含まれている。さらに、Klebsiella属、Flavobacterium属及びRoseomonas属のグラム陰性微生物が、水冷式冷却塔におけるバイオフィルムに存在する微生物として報告されている（非特許文献１及び２）。

（１．バイオフィルム形成抑制用組成物）
本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物（以下、本発明の組成物ともいう）は、下記式（I）で表される化合物（以下、式（I）化合物ともいう）と有機溶媒とを含有する。

式（I）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の炭化水素基、又は−ＣＨ₂−Ｒ⁵である。ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の全てが同時に水素原子であることはない。

式（I）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴についての炭素数１〜６の炭化水素基は、飽和していても不飽和であってもよく、又は直鎖であっても、分枝鎖であっても、環式基であってもよい。化合物の入手性の観点から、好ましくは、該炭化水素基は非置換である。該炭素数１〜６の炭化水素基の例としては、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、及び炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基が挙げられる。式（I）化合物の水溶性の観点からは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、及び炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基が好ましい例として挙げられる。該炭素数１〜６の炭化水素基のさらに好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、１−プロペニル基、２−プロペニル（アリル）基、２−ｔ−アミル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基などが挙げられる。式（I）中、該炭素数１〜６の炭化水素基は、Ｒ¹〜Ｒ⁴についてそれぞれ独立に選択され得る。

式（I）中、Ｒ⁵は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は−ＮＲ^aＲ^bである。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、及び臭素原子が挙げられ、化合物の入手性の観点から好ましくは塩素原子である。Ｒ^a及びＲ^bは、それぞれ独立して水素原子又はメチル基である。好ましくは、−ＮＲ^aＲ^bはジメチルアミノ基である。

一実施形態において、Ｒ¹は炭素数１〜６の炭化水素基であり、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は水素原子である。別の一実施形態において、Ｒ¹及びＲ³は、それぞれ独立に炭素数１〜６の炭化水素基であり、Ｒ²及びＲ⁴は水素原子である。別の一実施形態において、Ｒ¹及びＲ⁴は、それぞれ独立に炭素数１〜６の炭化水素基であり、Ｒ²及びＲ³は水素原子である。別の一実施形態において、Ｒ¹、Ｒ³及びＲ⁴は水素原子であり、Ｒ²は炭素数１〜６の炭化水素基である。別の一実施形態において、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ⁴は水素原子であり、Ｒ³は炭素数１〜６の炭化水素基である。

好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹は、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、水溶性の観点からより好ましくは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−プロペニル基、又は２−プロペニル基であり、なお好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、又は２−プロペニル基であり；かつ、
Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は水素原子である。
さらに好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はｔ−ブチル基であり；かつ、
Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は水素原子である。

別の好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹及びＲ³は、それぞれ独立に、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、水溶性の観点からより好ましくは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−プロペニル基、又は２−プロペニル基であり、なお好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はｔ−ブチル基であり；かつ、
Ｒ²及びＲ⁴は水素原子である。

別の好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹及びＲ⁴は、それぞれ独立に、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、水溶性の観点からより好ましくは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−プロペニル基、又は２−プロペニル基であり、なお好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はｔ−ブチル基であり、なお好ましくはメチル基又はエチル基であり；かつ、
Ｒ²及びＲ³は水素原子である。

別の好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹、Ｒ³及びＲ⁴は水素原子であり；かつ、
Ｒ²は、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、水溶性の観点からより好ましくは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−プロペニル基、又は２−プロペニル基であり、なお好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はｔ−ブチル基であり、なお好ましくはメチル基又はエチル基である。

別の好ましい実施形態において、式（I）中、
Ｒ¹、Ｒ²及びＲ⁴は水素原子であり；かつ、
Ｒ³は、炭素数１〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜６の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、水溶性の観点からより好ましくは、炭素数１〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルキル基、又は炭素数２〜４の直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、１−プロペニル基、又は２−プロペニル基、であり、なお好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はｔ−ブチル基であり、なお好ましくはメチル基又はエチル基である。

本発明に用いられる式（I）化合物の好ましい例としては、３−メチルサリチルアルデヒド、３−ｔｅｒｔ−ブチルサリチルアルデヒド、３，６−ジメチルサリチルアルデヒド、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチルアルデヒド、４−メチルサリチルアルデヒド、及び５−メチルサリチルアルデヒドが挙げられ、より好ましくは３−メチルサリチルアルデヒドである。

本発明に用いられる式（I）化合物は、上記に例示された式（I）化合物のうちのいずれか１種であってもよく、又はいずれか２種以上の組み合わせであってもよい。

本発明に用いられる有機溶媒は、その種類は特に限定されず、脂肪族であっても芳香族であってもよい。上記式（I）化合物を溶解させ、安定化する観点からは、該有機溶媒のＳＰ値は、好ましくは９．０以上、より好ましくは９．２以上、さらに好ましくは１０．０以上であり、かつ好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．８以下である。あるいは、該有機溶媒のＳＰ値は、好ましくは９．０〜１１．０、より好ましくは９．２〜１１．０、さらに好ましくは９．２〜１０．８である。

本明細書において、ＳＰ値とは、物質間の相溶性の尺度であって、以下の方法で算出される値である：
ＳＰ値＝｛（ｄΣＧ）／Ｍ｝^1/2
Ｍ：分子量〔単位：ｇ／ｍｏｌ〕
ｄ：密度〔単位：ｇ／ｃｍ³〕
Ｇ：原子団又は基固有のＨｏｙの凝集エネルギー定数〔単位：ｃａｌ／ｍｏｌ〕
上記原子団又は基固有のＨｏｙの凝集エネルギー定数Ｇは、色材協会誌，１９７１，ｖｏｌ．４４（４）：１８６−１９２（吉田豊彦執筆）に記載された値を参照する。

好ましくは、当該有機溶媒としては、エーテル系有機溶媒、アミド系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、スルホキシド系有機溶媒、及びエステル系有機溶媒が挙げられ、より好ましくは、脂肪族エーテル系有機溶媒、及びアミド系有機溶媒が挙げられる。
脂肪族エーテル系有機溶媒の好ましい例としては、グリコールエーテル系有機溶媒及びグリセリルエーテル系有機溶媒が挙げられる。
グリコールエーテル系有機溶媒の好ましい例としては、モノ又はポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。該アルキレングリコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等が挙げられ、“ポリ”は、好ましくは２以上３以下のアルキレングリコールの重合を表す。該アルキルエーテルのアルキル基としては、好ましくは炭素数１以上、かつ好ましくは８以下、より好ましくは６以下、さらに好ましくは４以下、さらに好ましくは２以下のアルキル基、あるいは好ましくは炭素数１〜８、より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜４、さらに好ましくは１〜２のアルキル基が挙げられる。具体的には、エチレングリコールモノブチルエーテル、２−イソブトキシエタノール、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−イソブトキシエトキシ）エタノール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、２−エトキシエタノール、１−メトキシ−２−ｐ−プロパノール、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−メトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。
グリセリルエーテル系有機溶媒の好ましい例としては、モノアルキルグリセリルエーテルが挙げられ、該アルキル基の炭素数は６〜１０が好ましい。
アルコール系有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、２−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
アミド系有機溶媒の好ましい例としては、ジアルキルホルムアミドが挙げられ、該アルキル基の炭素数は１〜３が好ましく、具体的には、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミドが好ましい。
ケトン系有機溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。
スルホキシド系有機溶媒としては、ジメチルスルホキシドが好ましい。
エステル系有機溶媒の例としては、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、酢酸エチル、アジピン酸ジオクチルなどが挙げられる。

本発明に用いられる有機溶媒の炭素数は、好ましくは３以上、より好ましくは４以上であり、かつ好ましくは１４以下、より好ましくは１２以下、より好ましくは８以下、さらに好ましくは６以下である。あるいは、該有機溶媒の炭素数は、好ましくは３〜１４、より好ましくは３〜８、さらに好ましくは３〜６、さらに好ましくは４〜６である。

本発明に用いられる有機溶媒の好ましい例としては、ジメチルホルムアミド（１０．２）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（１０．６４）、ヘキシレングリコール（９．９７）、１−メトキシ−２−プロパノール（１０．１３）、ジアセトンアルコール（９．９２）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（９．８４）、１−ブタノール（９．８８）、３−（２−エチルヘキシル）−１、２プロパンジオール（９．８７）、２−プロパノール（９．７１）、１−ペンタノール（９．５７）、１−ヘキサノール（９．３６）、及び１−オクタノール（９．０８）が挙げられる。なお、上記において括弧内の数値はＳＰ値である。

本発明に用いられる有機溶媒は、上述した有機溶媒のうちのいずれか１種であってもよく、又はいずれか２種以上の組み合わせであってもよい。

本発明の組成物中、上記式（I）化合物の合計含有量は、バイオフィルム形成抑制作用の観点からは、当該組成物の全量中、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは８質量％以上であって、かつ式（I）化合物の溶解性の観点からは、当該組成物の全量中、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以下、さらに好ましくは５０質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下である。好適には、本発明の組成物中における式（I）化合物の合計含有量は、当該組成物の全量中、好ましくは０．１〜９０質量％、より好ましくは０．５〜８０質量％、さらに好ましくは１〜７０質量％、さらに好ましくは３〜５０質量％、さらに好ましくは５〜３０質量％、さらに好ましくは８〜２０質量％である。

本発明の組成物中、上記有機溶媒の合計含有量は、式（I）化合物の溶解性の観点からは、当該組成物の全量中、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上であり、かつバイオフィルム形成抑制作用の観点からは、当該組成物の全量中、好ましくは９９．９質量％以下、より好ましくは９９質量％以下、さらに好ましくは９７質量％以下、さらに好ましくは９５質量％以下、さらに好ましくは９２質量％以下である。好適には、本発明の組成物中における当該有機溶媒の合計含有量は、当該組成物の全量中、好ましくは１０〜９９．９質量％、より好ましくは３０〜９９質量％、さらに好ましくは５０〜９７質量％、さらに好ましくは７０〜９５質量％、さらに好ましくは８０〜９２質量％である。

好適には、本発明の組成物中における当該式（I）化合物の合計含有量及び当該有機溶媒の合計含有量は、該組成物の全量中、それぞれ、好ましくは０．１〜９０質量％及び１０〜９９．９質量％、より好ましくは１〜７０質量％及び３０〜９９質量％、さらに好ましくは３〜５０質量％及び５０〜９７質量％、さらに好ましくは５〜３０質量％及び７０〜９５質量％、さらに好ましくは８〜２０質量％及び８０〜９２質量％である。

さらに、本発明の組成物中における、当該有機溶媒に対する式（I）化合物の質量比（式（I）化合物質量／有機溶媒質量）は、バイオフィルム形成抑制の観点からは、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．００５以上、さらに好ましくは０．０１以上、さらに好ましくは０．０５以上、さらに好ましくは０．１以上であり、式（I）化合物の溶解性の観点からは、好ましくは５以下、より好ましくは３以下、さらに好ましくは１以下、さらに好ましくは０．５以下である。また、本発明の組成物中における当該有機溶媒に対する式（I）化合物の質量比は、好ましくは０．００１〜５、より好ましくは０．００５〜３、さらに好ましくは０．０１〜１、さらに好ましくは０．０５〜０．５、さらに好ましくは０．１〜０．５である。

本発明の組成物中、当該式（I）化合物と当該有機溶媒との合計含有量は、バイオフィルム形成抑制、及び式（I）化合物の溶解性の観点から、該組成物の全量中、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは８５質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上、さらに好ましくは９９質量％以上であり、かつ好ましくは１００質量％以下である。

本発明の組成物は、当該式（I）化合物と当該有機溶媒からなる組成物であってもよいが、その他の成分を含有していてもよい。当該その他の成分の例としては、水、抗菌抗カビ剤、防腐防黴剤、抗生物質、浸透促進剤、界面活性剤、消臭剤、芳香剤、キレート剤、本発明の組成物が適用される機器や設備の洗浄もしくは劣化防止のための物質、抗菌もしくは殺菌剤などが挙げられる。当該他の成分の種類やその濃度は、本発明の組成物のバイオフィルム形成抑制作用を阻害しない限り、特に限定されない。

本発明の組成物は、任意成分として水を含んでいてもよい。当該組成物中の水の含有量は、バイオフィルム形成抑制の観点からは、好ましくは０質量％以上であり、式（I）化合物の溶解性の観点からは、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。

（２．バイオフィルム形成抑制方法）
本発明はまた、本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物を対象水に適用することによるバイオフィルム形成抑制方法を提供する。好ましくは、当該本発明の方法は、前記対象水におけるバイオフィルム形成抑制方法である。本発明の方法は、前記対象水に、上述した式（I）化合物と有機溶媒とを含有するバイオフィルム形成抑制用組成物を添加することを含む。本発明の方法において、該対象水に該本発明の組成物を添加する場合、式（I）化合物の溶解性の観点から、予め調製した本発明の組成物を該対象水に添加することが好ましい。例えば、式（I）化合物と該有機溶媒とを予め混合して本発明の組成物を調製し、得られた組成物を該対象水に添加してもよく、さらに得られた組成物を有機溶媒や水で希釈した希釈液を該対象水に添加してもよい。この本発明の組成物を添加された対象水を、以下の本明細書において、単に「処理液」とも呼ぶ。

本発明のバイオフィルム形成抑制用組成物を、対象水に添加する具体的方法としては、（1）上述した水を流す又は貯留することによって機能する設備に流れる又は貯留されている対象水に、直接、本発明の組成物を、連続的に又は定期的に添加する方法、（2）該設備に流される又は貯留される前の対象水の一部又は全部に本発明の組成物を予め添加する方法（例えば、該設備内の対象水と入れ換える水に本発明の組成物を添加する方法、ろ過処理等の浄化処理をした後、再度該設備に戻す前の対象水に本発明の組成物を添加する方法、等）が挙げられる。

当該処理液中における式（I）化合物の合計濃度は、バイオフィルム形成抑制の観点からは、該処理液全量中、好ましくは０．０１ｐｐｍ以上（質量ｐｐｍ、本明細書において以下同様）、より好ましくは０．１ｐｐｍ以上、より好ましくは１ｐｐｍ以上、さらに好ましくは５ｐｐｍ以上であり、かつ薬剤の高濃度化による環境負荷を抑制する観点からは、該処理液全量中、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、より好ましくは５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５０ｐｐｍ以下である。好適には、当該処理液中における式（I）化合物の合計濃度は、該処理液全量中、好ましくは０．０１〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは０．１〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜５０ｐｐｍである。

なお好ましくは、本発明の方法において、式（I）化合物は、該処理液中におけるその濃度が、バイオフィルムの原因微生物の生育阻止濃度（ｍｉｎｉｍｕｍｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ：ＭＩＣ）未満になる量で使用される。

また、当該処理液中における当該有機溶媒の合計濃度は、式（I）化合物を溶解する観点からは、該処理液全量中、好ましくは１ｐｐｍ以上、より好ましくは５ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以上、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以上であり、かつバイオフィルム形成抑制の観点からは、該処理液全量中、好ましくは５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下である。好適には、当該処理液中における当該有機溶媒の合計濃度は、該処理液全量中、好ましくは１〜５０００ｐｐｍ、より好ましくは１〜３０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１５００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜２００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜１００ｐｐｍである。

当該処理液中における当該式（I）化合物の合計濃度及び当該有機溶媒の合計濃度は、該処理液全量中、それぞれ、好ましくは０．０１〜１０００ｐｐｍ及び１〜５０００ｐｐｍであり、より好ましくは０．１〜５００ｐｐｍ及び１〜３０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは１〜３００ｐｐｍ及び５〜１０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜３００ｐｐｍ及び１０〜５００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜１００ｐｐｍ及び２０〜２００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜５０ｐｐｍ及び２０〜１００ｐｐｍである。

本発明の方法において使用される本発明の組成物の量は、それが添加される対象水の量と比較してかなり少ない。したがって、本発明の方法で用いられる式（I）化合物及び当該有機溶媒の対象液に対する質量比と、上述した処理液中における式（I）化合物及び当該有機溶媒の好ましい濃度は、実質的に同じとみなすことができる。すなわち、対象液に添加する式（I）化合物の合計量は、対象液全量に対して、好ましくは０．０１〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは０．１〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜５０ｐｐｍである。また、対象液に添加する当該有機溶媒の合計量は、対象液全量に対して、好ましくは１〜５０００ｐｐｍ、より好ましくは１〜３０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１５００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜３００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜２００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０〜１００ｐｐｍである。また、対象液に添加する式（I）化合物の合計量及び当該有機溶媒の合計量は、対象液全量に対して、それぞれ、それぞれ、好ましくは０．０１〜１０００ｐｐｍ及び１〜５０００ｐｐｍであり、より好ましくは０．１〜５００ｐｐｍ及び１〜３０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは１〜３００ｐｐｍ及び５〜１０００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜３００ｐｐｍ及び１０〜５００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜１００ｐｐｍ及び２０〜２００ｐｐｍであり、さらに好ましくは５〜５０ｐｐｍ及び２０〜１００ｐｐｍである。

本発明において、当該処理液中における当該有機溶媒に対する式（I）化合物の質量比（式（I）化合物質量／有機溶媒質量）の好ましい範囲は、上述した本発明の組成物中でのそれらの質量比の好ましい範囲と同じである。

本発明の方法において、当該処理液中における当該式（I）と当該有機溶媒の濃度は、常時上述した所定の範囲に維持しておく必要はなく、必要なときに、又は定期的に、上述した所定の範囲に調整し、一定時間維持すればよい。バイオフィルム形成抑制効果の観点からは、該処理液中における当該式（I）化合物及び有機溶媒の濃度を、上述した所定の範囲に、好ましくは２週間以上、より好ましくは１ヶ月以上、さらに好ましくは３ヶ月以上、なお好ましくは半年以上維持することが望ましい。該対象水中における式（I）化合物及び有機溶媒の濃度を上述した所定の範囲に維持する期間の上限は、特に制限されるものではないが、設備のメンテナンスの観点から、好ましくは１０年以下、より好ましくは５年以下、さらに好ましくは２年以下である。対象水中に添加する式（I）化合物及び有機溶媒の量や頻度は、対象水の総容量及び入れ換わる容量、対象水を含む機器又は設備の使用頻度、内部温度、汚染状況又はメンテナンスのスケジュール、などにあわせて適宜設定することができる。

本発明の方法において処理される対象水の温度及び処理液の温度は、該対象水及び処理液が用いられるシステムにあわせて適宜設定することができる。例えば、対象水及び処理液の温度は、それぞれ独立して設定され、好ましくは５℃以上、より好ましくは１０℃以上、さらに好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは２５℃以上であり、好ましくは６０℃以下、より好ましくは５５℃以下、さらに好ましくは５０℃以下である。

また、本発明は、バイオフィルム形成抑制のための、当該式（I）化合物と当該有機溶媒との組み合わせの使用を提供する。好ましくは、上述した式（I）化合物と有機溶媒とを含有するバイオフィルム形成抑制用組成物が、バイオフィルム形成抑制に使用される。また好ましくは、当該使用は、対象水におけるバイオフィルム形成抑制のための使用である。該式（I）化合物と有機溶媒の種類、使用濃度、及び使用方法は、上述したとおりである。

本発明はまた、例示的実施形態として以下の物質、製造方法、用途、方法等を包含する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されない。

〔１〕下記式（I）で表される化合物と有機溶媒とを含有する、バイオフィルム形成抑制用組成物：

（式中、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の炭化水素基、又は−ＣＨ₂−Ｒ⁵であり、ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の全てが同時に水素原子であることはなく；
Ｒ⁵は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は−ＮＲ^aＲ^bであり；
Ｒ^a及びＲ^bは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である）。
〔２〕前記式（I）で表される化合物が、
好ましくは、３−メチルサリチルアルデヒド、３−ｔｅｒｔ−ブチルサリチルアルデヒド、３，６−ジメチルサリチルアルデヒド、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチルアルデヒド、４−メチルサリチルアルデヒド、及び５−メチルサリチルアルデヒドからなる群より選ばれる１種以上であり、
より好ましくは、３−メチルサリチルアルデヒドである、
〔１〕記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔３〕前記有機溶媒が、
ＳＰ値が、好ましくは９．０以上、より好ましくは９．２以上、さらに好ましくは１０．０以上であり、かつ好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．８以下であるか、あるいは、
ＳＰ値が、好ましくは９．０〜１１．０、より好ましくは９．２〜１１．０、さらに好ましくは９．２〜１０．８である、
〔１〕又は〔２〕記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔４〕前記有機溶媒が、
好ましくは、エーテル系有機溶媒、アミド系溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、スルホキシド系有機溶媒、及びエステル系溶媒からなる群より選ばれる１種以上であり、
より好ましくは、脂肪族エーテル系有機溶媒及びアミド系溶媒からなる群より選ばれる１種以上である、〔３〕記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔５〕前記有機溶媒の炭素数が、
好ましくは３以上、より好ましくは４以上であり、かつ好ましくは１４以下、より好ましくは１２以下、より好ましくは８以下、さらに好ましくは６以下であるか、あるいは、
好ましくは３〜１４、より好ましくは３〜８、さらに好ましくは３〜６、さらに好ましくは４〜６である、
〔４〕記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔６〕好ましくは、前記有機溶媒が、ジメチルホルムアミド（１０．２）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（１０．６４）、ヘキシレングリコール（９．９７）、１−メトキシ−２−プロパノール（１０．１３）、ジアセトンアルコール（９．９２）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（９．８４）、１−ブタノール（９．８８）、３−（２−エチルヘキシル）−１、２プロパンジオール（９．８７）、２−プロパノール（９．７１）、１−ペンタノール（９．５７）、１−ヘキサノール（９．３６）、及び１−オクタノール（９．０８）（括弧内の数値はＳＰ値である）からなる群より選ばれる１種以上である、〔１〕又は〔２〕記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔７〕好ましくは、前記式（I）で表される化合物の含有量が０．１質量％以上かつ９０質量％以下である、〔１〕〜〔６〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔８〕好ましくは、前記有機溶媒の含有量が１０質量％以上かつ９９．９質量％以下である、〔１〕〜〔７〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔９〕好ましくは、前記式（I）で表される化合物及び前記有機溶媒の含有量が、それぞれ０．１〜９０質量％及び１０〜９９．９質量％である、〔１〕〜〔８〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１０〕好ましくは、前記式（I）で表される化合物（Ａ）と前記有機溶媒（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が０．００１以上かつ５以下である、〔１〕〜〔９〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１１〕好ましくは、前記式（I）で表される化合物と前記有機溶媒の合計含有量が５０質量％以上かつ好ましくは１００質量％以下である、〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１２〕好ましくは、対象水中での前記式（I）で表される化合物の濃度が０．０１ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下になる量で使用される、〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１３〕好ましくは、対象水中での前記有機溶媒の濃度が１ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下になる量で使用される、〔１〕〜〔１２〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１４〕好ましくは、対象水中での前記式（I）で表される化合物の濃度及び前記有機溶媒の濃度が、それぞれ０．０１〜１０００ｐｐｍ及び１〜５０００ｐｐｍになる量で使用される、〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
〔１５〕好ましくは、前記バイオフィルムが、水を流す又は貯留することによって機能する設備におけるバイオフィルム、又は該設備に流れる又は貯留される水におけるバイオフィルムである、〔１〕〜〔１４〕のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。

〔１６〕〔１〕〜〔１５〕のいずれか１項記載の式（I）で表される化合物と有機溶媒とを含有するバイオフィルム形成抑制用組成物を、対象水に添加することを含む、バイオフィルム形成抑制方法。
〔１７〕好ましくは、前記バイオフィルム形成抑制用組成物を添加された前記対象水中における前記式（I）で表される化合物の濃度が０．０１ｐｐｍ以上かつ１０００ｐｐｍ以下となるように、該組成物が該対象水に添加される、〔１６〕記載の方法。
〔１８〕好ましくは、前記バイオフィルム形成抑制用組成物を添加された前記対象水中における前記有機溶媒の濃度が１ｐｐｍ以上かつ５０００ｐｐｍ以下となるように、該組成物が該対象水に添加される、〔１６〕又は〔１７〕記載の方法。
〔１９〕好ましくは、前記バイオフィルム形成抑制用組成物を添加された前記対象水中における前記式（I）で表される化合物及び前記有機溶媒の濃度が、それぞれ０．０１〜１０００ｐｐｍ及び１〜５０００ｐｐｍとなるように、該組成物が該対象水に添加される、〔１６〕〜〔１８〕のいずれか１項記載の方法。
〔２０〕前記対象水全量に対して０．０１〜１０００ｐｐｍの前記式（I）で表される化合物が添加される、〔１６〕記載の方法。
〔２１〕前記対象水全量に対して１〜５０００ｐｐｍの前記有機溶媒が添加される、〔１６〕又は〔２０〕記載の方法。
〔２２〕前記対象水全量に対して０．０１〜１０００ｐｐｍの前記式（I）で表される化合物と、１〜５０００ｐｐｍの前記有機溶媒が添加される、〔１６〕、〔２０〕又は〔２１〕記載の方法。
〔２３〕好ましくは、前記対象水中での前記式（I）で表される化合物又は有機溶媒の濃度を２週間以上維持することをさらに含む、〔１７〕〜〔１９〕のいずれか１項記載の方法。
〔２４〕好ましくは、前記バイオフィルムが、水を流す又は貯留することによって機能する設備におけるバイオフィルム、又は該設備に流れる又は貯留される水におけるバイオフィルムである、〔１６〕〜〔２３〕のいずれか１項記載の方法。
〔２５〕前記対象水が、好ましくは水を流す又は貯留することによって機能する設備に流れる又は貯留されている水であり、より好ましくは水冷式冷却塔の冷却水である、〔１６〕〜〔２４〕のいずれか１項記載の方法。

以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（試薬及び培地）
Ａ成分：式（Ｉ）化合物
３−メチルサリチルアルデヒド（東京化成工業（株））
Ｂ成分：有機溶媒（括弧内はＳＰ値）
ジエチレングリコールモノメチルエーテル（１０．６４）（和光純薬）
ヘキシレングリコール（９．９７）（和光純薬）
培地
Ｒ２Ａ培地（和光純薬）

（試験液の調製）
表１に示すように式（I）化合物と有機溶媒とを混合し、試験液を調製した。

試験例１．バイオフィルム抑制試験
１）試験菌懸濁液の調製
水冷式冷却塔から採取した冷却水より単離したバイオフィルム形成菌について、試験液無添加のＲ２Ａ培地を用いて下記２）〜３）と同様の手順で培養し、バイオフィルム形成量（ＯＤ５７０）を測定した。ＯＤ５７０が０．７以上となる菌を選択し、Ｒ２Ａ培地で３０℃、２４時間振とう培養した。得られた培養液の濁度（ＯＤ６００）を測定し、Ｒ２Ａ培地で希釈して１０⁵ｃｆｕ／ｍＬの懸濁液を調製した。

２）培養
上記１）で調製した試験菌の懸濁液と表１記載の試験液を用いて培養液を調製し、９６ウェルマイクロプレートの各ウェルに１５０μＬ添加して、培養を開始した。培養液中における式（I）化合物の濃度が２０ｐｐｍとなるように試験液の添加量を調整した。対照として、試験液の代わりに水を添加した。

３）バイオフィルム量の測定
上記９６ウェルマイクロプレートを３０℃、４８時間静置培養した後、培養液を除き水で洗浄した。続いて、各ウェルを０．１％クリスタルバイオレットで染色した後、２００μＬのエタノールを添加し、吸光度（ＯＤ５７０）を測定することによってバイオフィルム（ＢＦ）形成量を求めた。

４）結果
バイオフィルム形成抑制試験の結果を表２に示す。式（I）化合物の濃度が２０ｐｐｍでバイオフィルム形成抑制効果があった。また、式（Ｉ）化合物によるバイオフィルム形成抑制効果は、Ａ／Ｂの値が増加するにつれて向上した。Ａ／Ｂの値が同じ場合は、ヘキシレングリコールよりも、ジエチレングリコールモノメチルエーテルの方が、バイオフィルム形成抑制効果が高かった。

Claims

下記式（I）で表される化合物と有機溶媒とを含有する、バイオフィルム形成抑制用組成物：

（式中、
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の炭化水素基、又は−ＣＨ₂−Ｒ⁵であり、ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、及びＲ⁴の全てが同時に水素原子であることはなく；
Ｒ⁵は、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、又は−ＮＲ^aＲ^bであり；
Ｒ^a及びＲ^bは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基である）。
前記有機溶媒が、ＳＰ値９．０以上１１．０以下を有する、請求項１記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
前記有機溶媒が脂肪族エーテル系有機溶媒、及びアミド系有機溶媒からなる群より選ばれる１種以上である、請求項１又は２記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
前記式（I）で表される化合物が３−メチルサリチルアルデヒドである、請求項１〜３のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
前記式（I）で表される化合物の含有量が０．１〜９０質量％である、請求項１〜４のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
前記有機溶媒の含有量が１０〜９９．９質量％である、請求項１〜５のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
前記式（I）で表される化合物（Ａ）と有機溶媒（Ｂ）との質量比（Ａ）／（Ｂ）が、０．００１以上５以下である、請求項１〜６のいずれか１項記載のバイオフィルム形成抑制用組成物。
請求項１〜７のいずれか１項記載の式（I）で表される化合物と有機溶媒とを含有するバイオフィルム形成抑制用組成物を、対象水に添加することを含む、バイオフィルム形成抑制方法。
前記バイオフィルム形成抑制用組成物を添加された前記対象水中における前記式（I）で表される化合物の濃度が０．０１〜１０００ｐｐｍとなるように、該組成物が該対象水に添加される、請求項８記載の方法。
前記バイオフィルム形成抑制用組成物を添加された前記対象水中における前記有機溶媒の濃度が１〜５０００ｐｐｍとなるように、該組成物が該対象水に添加される、請求項８又は９記載の方法。
前記対象水が水冷式冷却塔の冷却水である、請求項８〜１０のいずれか１項記載の方法。