氧化和非氧化殺生物劑用于控制耐受穩定的氧化劑處理的細菌的用圖
【專利說明】氧化和非氧化殺生物劑用于控制耐受穩定的氧化劑處理的 細菌的用途
[0001] 發明背景
[0002] 本發明大體涉及用于商業工藝系統中存在的微生物的檢測、鑒定和處理的物質的 組合物、裝置和方法。
[0003] 商業工藝系統中某些微生物的存在和生長是持續的挑戰。商業工藝系統的許多各 種階段包含具有不同量的水、養份、熱量、遮蓋物、錨定基質、化學條件、和/或缺少常作為 適于被所有種類微生物定殖（colonization)的環境生態位功能的捕食者的各種條件。這 些微生物的群體生長常造成包括降解工藝功能和使最終產品結垢的大量問題。
[0004] -個這樣的問題是微生物誘導的外殼沉積物形成。外殼是商業工藝系統中出現的 包括沉積的有機的和/或無機材料的剛性固體組合物的物品表面上的積累。外殼可以是微 生物的分泌物和/或它們自身的集群（colonies)。特別地，外殼可包括或由一種或多種硬 殼的和/或具有殼質的和/或珊瑚的生物體的積累組成。外殼對系統可以具有許多負面作 用，例如降低操作效率、過早的設備故障、生產力損失、生產質量損失以及提高健康相關的 危險。最壞的是外殼必須常通過刮除或其他物理的方法在物理上移除，并且這需要工藝系 統的部分或全部的昂貴的關閉或分解。
[0005] 通過生物膜的形成，微生物造成另一問題。生物膜是包括微生物或由微生物分泌 的外聚合物質的有機材料層，其幫助微生物群落形成。生物膜可以在工藝設備的表面上，也 可以在液體池中生長。這些生物膜是建立了用于集中養份的方式和提供用于生長的保護的 復雜生態系統。生物膜可以加速結殼、腐蝕和其他結垢過程。生物膜不僅有助于降低系統的 效率，而且它們還提供用于包括病原微生物的其他微生物的微生物增殖的極好的環境。因 此重要的是以最大可能程度減少生物膜和其他結垢過程，以最大化工藝效率并且最小化來 自這樣病原體的健康相關的危險。
[0006] -些因素有助于生物侵擾的程度以及控制合適的反應。水溫、水pH、有機的和無機 的養份、生長條件例如需氧的或厭氧的條件、以及一些情況下陽光的存在和缺失等可以起 到重要的作用。這些因素也幫助決定什么類型的微生物可以在水系統中存在和如何最好的 控制這些微生物。微生物的適當鑒定對合適地反應也是很關鍵的。關于微生物是否是植物、 動物或真菌，或者它們是否是浮游生物或固著物（sessile)的差異決定了各種生物防除策 略（biocontrol strategy)將會多有效。因為不同的微生物引起不同的問題，適當的鑒定 對合適地糾正不需要的微生物作用是很關鍵的。最后，因為化學引起的問題不能使用殺生 物劑糾正，所以鑒定哪些問題具有基于非生物的起源也是必需的。
[0007] 通常使用的對微生物侵擾反應的一類物質是氧化劑。氧化劑，例如次氯酸鈉，對 "燃燒"掉許多微生物的細胞壁是高度反應性的和有效的。不幸的是，因為它們是這樣的反 應性的，這樣的氧化劑常很快失去效力或它們對商業工藝系統中使用的其他組分或材料起 腐蝕作用或另外有害地相互作用。
[0008] 結果，人們開發了大量的技術以穩定氧化劑。一些方法描述在美國專利5, 565, 109 和7, 776, 363中。這樣的穩定導致對抗所謂的氧化劑需求作用。在氧化劑需求作用的反應 中，因為氧化劑是在與其具有高度反應性的某物存在下，氧化劑趨向快速反應并且對用作 殺生物劑變得不可用。通過穩定氧化劑，氧化劑保持在系統中存在更長的時間段并且能夠 抑制微生物延長的時間段。
[0009] 但是，在生物世界中，一個生物的死亡常意味著生態位變得可用于另一生物體 (其以前被它的現在死亡的鄰居抑制）定殖。實際上在使用穩定的氧化劑殺生物劑處理的 工藝水中情況常是如此。許多生物體（比如例如鞘氨醇單胞菌（Sphingomonas sp.)、不動 桿菌（Acinetobacter)和黃桿菌（Flavobacterium))分泌可以破壞氧化劑穩定劑的化學物 質并且一旦它們之前的競爭者被穩定的氧化劑消滅，它們能夠定殖到這些環境，盡管穩定 的氧化劑存在。結果是需要在使用穩定的氧化劑殺生物劑處理商業工藝系統之后追蹤以保 證這些生物體已經被根除的方法和裝置。
[0010] 因此清楚的用于追蹤商業工藝系統的穩定的氧化劑殺生物劑處理的新的方法和 組合物中有清楚的實用性。本節描述的技術不預期構成對本文提及的任一專利、出版物或 其他信息是本發明的"現有技術"的認可，除非特定指定為這樣的。此外，本節不應該被理 解為意味著研宄已經完成或意味著沒有如37CFR § 1. 56 (a)中定義的其他相關信息存在。
[0011] 發明簡述
[0012] 本發明的至少一個實施方案涉及工藝用水（process water)系統中處理微生物侵 擾的方法。該方法包括以下步驟：向所述工藝用水系統中引入包含氧化劑和氧化劑穩定劑 的殺生物組合物，所述穩定劑允許所述氧化劑持續作為殺生物劑而不管所述系統中存在對 所述氧化劑的高需求；檢測能夠降解所述氧化劑穩定劑的生物體的存在；如果檢測到，引 入能夠中和所述降解生物體的物質的組合物，而不另外損害所述殺生物組合物的效力。
[0013] 穩定劑可以包括基于氮的化合物。生物體可以是脲酶分泌生物體和/或硝化生物 體。組合物可以是容許高需求的。所述生物體在容許高需求的組合物已經完全被消耗很長 時間后可保持中和。檢測可通過選自由DNA分析、PCR分析、qPCR分析、脲酶檢測、氨檢測、 氨單加氧酶檢測、亞硝酸鹽氧化還原酶、硝酸鹽檢測、亞硝酸鹽檢測、羥胺檢測以及其任何 組合組成的列表的至少一項完成。如果沒有引入中和組合物，所述生物體可實際上在殺生 物組合物存在下比在殺生物組合物缺失下將會更好地繁榮生長，因為它以所述穩定劑或其 衍生物為食物。中和組合物可以包括戊二醛、DBNPA、次氯酸鈉、無機氯胺和其任何組合。如 果脲酶降解群被檢測到，中和組合物可以包括無機氯胺。
[0014] 發明詳述
[0015] 提供了下面的定義以確定在本申請中使用的術語和特別是權利要求將如何解釋。 定義的組織僅為了方便并且不預期將限制任何定義為任何特別的范疇。
[0016] "適應體（adaptor) "意指對生物防除程序（biocontrol program)表現出一定水 平耐受性的生物體。當適應體的微生物競爭被殺生物劑降低時，這種適應性生物體能夠繁 榮生長并且可以形成生物膜。
[0017] "生物的"意指其中至少10%的組合物（以體積或質量計）包括來自生物體的細 胞的物質的組合物。
[0018] "高需求"或"高氧化劑需求"意指在特定環境中與氧化劑高度反應性的化學物質 的存在并且氧化劑因此將會快速反應并且在短時間段后不會保持任何明顯的程度。高需求 條件耗盡不穩定的氧化劑比穩定的氧化劑更快。
[0019] "機會致病菌（opportunist) "意指通過習慣預先建立的生物膜、外殼、沉淀物或生 物體的其他集群而繁榮生長，并且傾向于代替、置換或在先驅生物體和/或先前的機會致 病菌生物體旁共存的生物體。
[0020] "PCR分析"意指聚合酶鏈式反應分析。
[0021] "探針"意指構建和排列以結合DNA的靶部分并且其能快速檢測何時這樣結合并且 因此被用于表明DNA靶區的存在和缺失的物質的組合物。
[0022] "qPCR分析"意指定量聚合酶鏈式反應分析。
[0023] "微生物"意指足夠小以使其自身潛入在工業方法（包括造紙）中使用的設備中、 與其鄰近、在其頂部或與其附接的任何生物體，它包括但不限于如此小以至于沒有顯微鏡 的幫助下不能看到它們的那些生物體，可通過肉眼看到的但是其包括大量太小而通過肉眼 看不到的單個生物體的這樣的小生物體的集合和集群，以及可以通過肉眼看到的一個或更 多個生物體，它包括但不限于其的存在以某些方式損害工業生產例如在噴嘴和/或氈制品 中形成栓塞和/或在紙張中引起缺陷的任何生物體。
[0024] 在以上定義或本申請其他地方陳述的描述與通常使用的、字典中的或通過引