door drs. B. L. Rohde Veip desinfectantia bv Nedefa (Nederlandse Vereniging van Desinfectiemiddelen Fabrikanten)

Transcriptie

1 106 1 Desinfectiemiddelen door drs. B. L. Rohde Veip desinfectantia bv Nedefa (Nederlandse Vereniging van Desinfectiemiddelen Fabrikanten) 1. Inleiding Soorten micro-organismen Bacteriën Schimmels Gisten Virussen Algen Soorten desinfectiemiddelen Alcoholen Aldehyden Amfotere detergentia Basen Biguaniden Fenolen Halogenen Chloor Jood Peroxiden Quaternaire ammoniumverbindingen (quats) Zuren Werking Bestrijdingsmiddelen Toepassingen Medische instellingen en zorgcentra Voedings- en genotmiddelenindustrie Intensieve veehouderij Aanvullende literatuur

2 Inleiding Desinfectiemiddelen (desinfectantia) zijn chemische stoffen die worden gebruikt om oppervlakken te ontdoen van de hierop voorkomende (ziekteverwekkende of hinderlijke) micro-organismen. Bacteriën bijvoorbeeld kunnen de gezondheid van mensen bedreigen en de voortgang in tal van processen verstoren. Bederf, kleurverandering, slijmvorming en geurafwijkingen zijn het gevolg. Ook schimmels blijken gevaarlijk te kunnen zijn. Algen kunnen koelwatersystemen verstoren, gladheid op paden veroorzaken en materialen ontsieren. 2. Soorten micro-organismen Micro-organismen zijn kleine, levende organismen die (meestal) niet met het blote oog zichtbaar zijn. De bekendste micro-organismen zijn: bacteriën, gisten, schimmels, virussen en algen. Micro-organismen zijn in het algemeen nuttig. Ze spelen een belangrijke rol bij de afvalverwerking (compost, waterzuivering), de produktie van geneesmiddelen (penicilline) en de produktie van levensmiddelen (kaas, zuurkool, bier) Bacteriën Bacteriën zijn ééncellige micro-organismen met afmetingen van 1-2 bij 2-6 µm (micrometer = 0,001 mm). De vorm is rond, staafvormig of spiraalvormig. Bacteriën vermeerderen zich door deling. Onder gunstige omstandigheden (voldoende voedsel, geschikte temperatuur) bedraagt de generatietijd circa 20 minuten. Eén bacterie kan dan in 8 uur uitgroeien tot een aantal van 10 miljoen. Sommige staafvormige bacteriën kunnen sporen vormen, een overlevingsvorm van de vegetatieve cel. Sporen zijn resistenter tegen allerlei invloeden (verhitting, desinfectie) dan de cel waaruit ze ontstaan zijn. Met behulp van een paarse kleurstof, de zogenaamde Gram-kleuring (naar de Deense arts Gram) worden bacteriën verdeeld in Gram-positieve (Bacillus, Lactobacillus, Staphylococcus) en Gram-

3 106 4 Desinfectiemiddelen negatieve soorten (Enterobacteriaceae, Pseudomonas). In het algemeen geldt dat Gram-negatieve bacteriën wat gevoeliger zijn voor ongunstige omstandigheden dan Gram-positieve. Desinfectiemiddelen die bacteriën doden noemt men bactericiden Schimmels Schimmels zijn meercellige micro-organismen. De vorm bestaat uit draden (hyphen), die een netwerk vormen (mycelium). Schimmels zijn veel groter dan bacteriën; meestal zijn ze met het blote oog zichtbaar (pluizig) op beschimmelde produkten (brood, fruit). De meeste schimmels vormen (enorme aantallen) sporen, die makkelijk verspreid worden en onder gunstige omstandigheden uitgroeien tot een nieuw mycelium. In het gekleurde deel van de schimmel vindt sporevorming plaats. Schimmelsporen staan in dienst van de voortplanting en zijn niet, zoals bij bacteriën, een overlevingsvorm. Ze zijn wel resistenter tegen ongunstige invloeden dan de vegetatieve cel. Desinfectiemiddelen die gisten en schimmels doden noemt men fungicide Gisten Gisten zijn ééncellige schimmels. De vorm is ovaal of langwerpig. De cellen zijn circa tien maal groter dan die van bacteriën. Met behulp van een microscoop zijn in gistcellen structuren waarneembaar (kern, vacuolen), die in bacteriecellen niet te zien zijn. Gisten vermeerderen zich meestal door knopvorming. Knoppen kunnen op meerdere plaatsen van de celwand ontstaan. Soms komen oude en nieuwe cellen niet los van elkaar, waardoor lange draden ontstaan (pseudo-mycelium). Onder bepaalde omstandigheden kunnen gisten sporen vormen. Deze sporen staan ook in dienst van de voortplanting en zijn geen overlevingsstadium. Ook sporen van gisten zijn beter bestand tegen ongunstige omstandigheden dan de vegetatieve cel. Desinfectiemiddelen die gisten en schimmels doden noemt men fungicide.

4 Virussen Virussen zijn kleiner dan bacteriën en alleen zichtbaar te maken met behulp van een electronenmicroscoop. Ze bestaan uit een cel met genetisch materiaal, al dan niet omgeven door een eiwitmantel. Ontbreekt de eiwitmantel, dan spreekt men van naakte virussen. Deze zijn resistenter dan de andere virussen. Vermeerdering van virussen kan uitsluitend plaats vinden in gastheercellen. De gastheercel wordt, via het genetisch materiaal van het virus, aangezet tot het produceren van virusdeeltjes. Dit gaat zo lang door tot de cel barst en de virusdeeltjes vrijkomen om andere cellen te infecteren. Virussen die een bacterie als gastheercel hebben noemt men bacteriofagen. Tussen gastheercel en virus bestaat een erg specifieke relatie. Hiervan wordt bij het typeren van bacteriën gebruik gemaakt (faagtypen). Omdat virussen eigenlijk geen levende organismen zijn (ze kunnen zich niet zelfstandig voortplanten) spreekt men niet over het doden, maar over het inactiveren van virussen. Desinfectiemiddelen die virussen inactiveren noemt men viruciden Algen Algen worden ook tot de micro-organismen gerekend. Er is een grote verscheidenheid aan vormen. Ze zijn te gecompliceerd om in kort bestek behandeld te worden. Men ziet ze regelmatig op glas (ruiten, aquaria), steen (muren, straten), daken, en in water (zwembaden, koelwatersystemen en leidingnetten). Desinfectiemiddelen die algen doden noemt men algiciden. 3. Soorten desinfectiemiddelen Er zijn weliswaar enige honderden toegelaten desinfectiemiddelen, maar vele bedienen zich van dezelfde werkzame stof(fen). Sommige desinfectiemiddelen worden in verdunde vorm ook wel toegepast als conserveermiddel. Conserveermiddelen zijn stoffen die in tal van produkten worden gebruikt om het microbiële bederf te remmen (bijvoorbeeld in voedingsmiddelen, cosmetica, verf). Deze toepassing wordt hierna niet verder besproken.

5 106 6 Desinfectiemiddelen De meest gebruikte basisstoffen zijn de volgende: 3.1. Alcoholen Deze worden voornamelijk voor huiddesinfectiedoeleinden ingezet. De belangrijkste zijn ethanol (C 2 H 5 OH) en isopropanol (CH 3 CHOHCH 3 ) die gewoonlijk in een concentratie van respectievelijk 70/80 % en 65 % in water worden gebruikt. Zij hebben een snelle en brede werkzaamheid maar doden geen sporen Aldehyden Naast het bekende formaldehyde (H 2 CO) is de laatste jaren glutaaraldehyde (C 5 H 8 O 2 ) sterk in beeld gekomen. Ook wordt wel met glyoxaal (CHOCHO) gewerkt. Formaldehyde is een gas dat overwegend in een waterige oplossing van circa 37 % wordt toegepast; in die vorm heet het formaline. Formaline werkt zeer prikkelend op slijmvliezen; blootstelling aan doses boven 20 ppm (parts per million delen per miljoen) kan aan de ademhalingswegen reeds beschadiging veroorzaken. Langdurige blootstelling aan hoge concentraties veroorzaakt bij ratten neuskanker. Het gebruik van maskers is daarom bij de verwerking verplicht. Na het gebruik moet zorgvuldig worden geventileerd. Paraformaldehyde is een polymeer van formaldehyde. Het is een vaste stof, die door verhitting boven 205 C formaldehyde vrijmaakt. Het gas wordt gebruikt voor behandeling van bijvoorbeeld broedeieren. Glutaaraldehyde heeft een minder prikkelend effect en is bovendien werkzamer (vooral bij buffering op een ph van ca. 8) waardoor lagere concentraties kunnen worden gebruikt. Omdat glutaaraldehyde, net als andere aldehyden, in staat is sporevormers te vernietigen, wordt deze stof vaak voor instrumentontsmetting in ziekenhuizen gebruikt. Door buffering wordt het middel actiever (sneller), maar het verliest dan zijn stabiliteit. Glutaaraldehyde wordt veel gebruikt voor instrumentarium dat niet kan worden gesteriliseerd in een autoclaaf (bijvoorbeeld endoscopen).

6 Amfotere detergentia Detergentia zijn wasmiddelen (oppervlakteactieve stoffen), die met uitzondering van de zogenoemde non-ionogene detergentia een negatieve (anionactieve) of een positieve (kationactieve) lading bezitten. Bij amfotere detergentia is de lading afhankelijk van de ph. Amfotere detergentia (ook wel amfotensiden genaamd) hebben de reputatie selectief te zijn ten opzichte van Gram-negatieve bacteriën zoals Pseudomonas-species en Salmonella-species. Dat delen zij met de quaternaire ammoniumverbindingen (zie 3.9). Hun geringe toxiciteit is een aantrekkelijke eigenschap Basen Hiermede worden de hydroxiden aangeduid waarvan natronloog (NaOH) en kaliloog (KOH) de bekendste zijn. Deze middelen zijn tamelijk agressief en worden beperkt toegepast. Het eiwitoplossend vermogen is groot en de bactericide en virucide eigenschappen maken het tot een betrouwbaar grof-desinfectans. Vaak ziet men dat in geval van virusinfecties in de rundvee- en varkenshouderij de ontsmetting met natronloog wordt uitgevoerd Biguaniden De belangrijkste vertegenwoordiger is chloorhexidine-digluconaat, een kationactief zout. Mede door de hoge kostprijs wordt dit middel voornamelijk voor huiddesinfectie toegepast, vaak in combinatie met alcohol. Ook dit middel heeft een selectieve werkzaamheid; het heeft een zwakke werkzaamheid versus Gram-negatieve bacteriën. Het doodt geen sporen, schimmels en virussen. Cl NH C NH C NH (CH 2 ) 6 NH C NH C NH NH NH NH NH chloorhexidine Cl

7 106 8 Desinfectiemiddelen 3.6. Fenolen Tussen het onaangenaam riekende en giftige fenol zelf (vroeger carbolzuur genaamd) en de moderne, synthetische en neutraal ruikende fenolen ligt een wereld van verschil. Fenolen zijn zeer effectief ten opzichte van schimmels. Naakte virussen en sporen worden echter niet vernietigd. De effectiviteit wordt door aanwezigheid van eiwitten niet verminderd. De vroeger zo gewaardeerde eigenschap van persistentie heeft zich tegen de fenolen gekeerd. Vele zijn moeilijk afbreekbaar. Van de voorheen zo dominante positie van fenolen is weinig overgebleven en door de giftigheid (onder andere ernstige huidaantasting en 1 tot 5 g oraal is dodelijk) zal die positie in de toekomst nog verder afkalven. OH fenol 3.7. Halogenen Van de halogenen (broom, chloor, fluor, jood en astatium) worden vooral chloor en jood toegepast. In de vorm van het grondontsmettingsmiddel methylbromide heeft broom van zich doen spreken als verontreiniging in grondwater Chloor Chloorgas, dat vroeger veelvuldig voor ontsmetting van bijvoorbeeld zwembadwater werd gebruikt, is tegenwoordig meer en meer vervangen door veiligere en stabielere vormen van chloor zoals hypochlorieten, chlooramine-t en dichloorisocyanuurzuur. Bleekwater wordt opgevat als een klassiek huishoudmiddel. Hierbij treft men vloeibare produkten aan waarin natriumhypochloriet (NaClO) gestabiliseerd is. Calciumhypochloriet (Ca(ClO) 2, in verschillende sterktes) wordt in Nederland steeds minder frequent toegepast. Chloorbleekloog (15 % natriumhypochloriet) heeft een zogenaamde

8 106 9 ambtshalve toelating en vindt vooral toepassing in de zuivelindustrie en in zwembaden. Organische chloorverbindingen als chlooramine-t en natriumdichloorisocyanuraat zijn stabieler en minder agressief. Deze worden veel op ambachtelijk niveau en in de institutionele markt toegepast. Het aantrekkelijke van chloorverbindingen is dat zij geen resistentie kennen; alle soorten micro-organismen, ook naakte virussen, kunnen ermee vernietigd worden. Helaas zijn ook deze middelen de sporen niet de baas; dat is het privilege van jood, aldehyden en peroxiden H 3 C SO 2 N chlooramine Na Cl T. 3 H 2 O H O C N C O Cl N C N Cl O dichloorisocyanuurzuur Jood Jood is natuurlijk bekend door joodtinctuur (een alcoholische oplossing in water van jood en natriumjodide). Dat is vooral een huiddesinfectiemiddel met een overigens matige stabiliteit. Een moderne vervanger is polyvinylpyrrolidon-jood (povidonjood). Dit is een complex van polyvinylpyrrolidon (pvp) als dragerstof voor jood. Deze verbinding is minder agressief dan joodtinctuur en veroorzaakt minder verkleuring. Dit type complexverbinding met een dragerstof wordt jodofoor genoemd. Er zijn ook jodoforen met een non-ionogeen detergens als drager; die worden veelal voor de ontsmetting van de tepels en uierkwartieren van koeien gebruikt. Ook zijn er wel jodoforen voor het desinfecteren van inerte oppervlakken in de voedingsmiddelenindustrie. Doordat jodoforen alleen actief zijn bij een lage ph, kunnen zij agressief zijn

9 Desinfectiemiddelen voor metalen en cement. Jood en derivaten zijn betrouwbare desinfectantia die bactericide, fungicide en virucide zijn; bij voldoend hoge concentratie en inwerkingstijd zijn ook sporen te vernietigen Peroxiden Waterstofperoxide (H 2 O 2 ) is een niet erg stabiele verbinding die in tamelijk hoge concentratie moet worden gebruikt. Een belangrijk punt is de milieuvriendelijkheid (verval tot water) en de algemene werking tegen micro-organismen. Actiever zijn perazijnzuur en soortgelijke verbindingen met een lage ph. Vanwege het instabiele karakter en de agressiviteit worden deze produkten nog beperkt toegepast. Er bestaan stabielere vormen die vooralsnog duur zijn. Desalniettemin houden de peroxiden een belofte voor de toekomst in, omdat ze effectief zijn en goed afbreekbaar. O CH 3 C O OH perazijnzuur Quaternaire ammoniumverbindingen (quats) Dit zijn gesubstitueerde ammoniumzouten die bereid worden door condensatie van een tertiair amine en een alkylzout. De werkzaamheid ligt in het kation. Deze verbindingen worden wel invertzepen genoemd omdat zij als kationactief detergens een tegengestelde lading hebben aan zeep. Dit betekent dat quats en zeep elkaar niet verdragen. Men mag beide niet mengen en in het gebruik moet men goed spoelen na de reiniging. Een veel gebruikte quat is benzalkoniumchloride, dat onder andere voorkomt in contactlensvloeistoffen. Deze stof is berucht geworden door de selectiviteit ten opzichte van Gram-negatieve bacteriën waardoor kolonisatie van resistente stammen wordt bevorderd.

10 Moderne quats (met didecyl en dioctyl-radicalen) presteren overigens uitstekend ten opzichte van gisten, Gram-negatieve en Grampositieve bacteriën. Ook hier is de werkzaamheid versus naakte virussen en sporevormers nihil. Tegenwoordig worden vooral in de intensieve veehouderij zogenaamde aldoquats gebruikt. Dit zijn mengsels van quats met aldehyden. Theoretisch moeten deze middelen werken tegen Gram-negatieve bacteriën, naakte virussen en sporevormers. Over het praktische effect tegen naakte virussen en sporen is echter nog weinig bekend. CH 3 + CH N R Cl _ 2 CH 3 R = C 8 H 17 tot C 18 H 37 benzalkoniumchloride Zuren Zuren zijn agressief en worden daarom niet vaak voor desinfectiedoeleinden gebruikt. Bij lage doseringsniveaus zijn zuren van oudsher de keuze om levensmiddelen voor bederf te behoeden; gisten en schimmels worden in de groei geremd maar bacteriën in veel mindere mate. Melkzuur (CH 3 CHOHCOOH) kan functioneel zijn om in slachtwarme karkassen van varkens bijvoorbeeld Salmonellaspecies terug te dringen. In andere landen dan Nederland worden zuren (in relatief hoge concentraties) gewaardeerd om hun virucide eigenschappen; veel virussoorten worden geïnactiveerd in het phgebied tusen 2 en Werking Op levende oppervlakken (bijvoorbeeld de huid) worden vaak andere middelen gebruikt dan op dode oppervlakken (instrumenten, werkbladen e.d.). Sommige kunnen op beide soorten oppervlakken worden toegepast. De werking van een desinfectans kan berusten op:

11 Desinfectiemiddelen coagulatie van het microbiële eiwit (halogenen, fenolen, alcoholen) of de oxidatie ervan (peroxiden, halogenen); ingrijpen in enzymatische processen (halogenen, alcoholen); verandering van de celwand (detergentia, quaternaire ammoniumverbindingen); De belangrijkste eisen die aan desinfectiemiddelen gesteld worden zijn: een breed spectrum, dat wil zeggen werkzaam tegen alle microorganismen met inbegrip van sporen; niet schadelijk voor de gezondheid (lage toxiciteit); ongevoeligheid voor organisch materiaal (bijvoorbeeld eiwitten) op levende oppervlakken. 5. Bestrijdingsmiddelenwet De regelgeving rond desinfectiemiddelen is vastgelegd in de Bestrijdingsmiddelenwet van Deze wet is in 1964 in werking getreden en ondergaat nog steeds wijzigingen. De Bestrijdingsmiddelenwet is een neerslag van een ontmoedigingsbeleid. De wet verbiedt elke stof en elk gebruik tenzij dit uitdrukkelijk is toegestaan. Alleen middelen die een zogenaamde toelating hebben mogen worden verkocht. Voor het verkrijgen van zo n toelating moet worden aangetoond, dat het middel deugdelijk is voor het gebruiksdoel en in de voorgeschreven dosering niet schadelijk is voor mens, dier en milieu. Zie hierover ook Chemische feitelijkheden 094 Bestrijdingsmiddelen. De overheid bepaalt voor welke toepassingen het middel mag worden gebruikt en welke waarschuwingen en veiligheidsaanbevelingen moeten worden vermeld. Deze informatie moet op het etiket van het produkt zijn beschreven. Tevens dienen de werkzame stoffen te worden vermeld met opgave van het gehalte. Het toelatingsnummer alsmede de naam en het adres van de toelatingshouder mogen niet ontbreken in het zogenaamde wettelijk kader. Chargenummer en inhoudsvermelding completeren dit.

12 Toepassingen 6.1. Medische instellingen en zorgcentra Patiënten zijn meer dan gemiddeld kwetsbaar. Juist door de concentratie van pathogene micro-organismen lopen zij nog eens extra risico. Het is in veel gevallen gewenst dat materialen en oppervlakken waarmee patiënten, bewoners en medewerkers in zorgcentra in aanraking komen, zorgvuldig worden ontsmet Voedings- en genotmiddelenindustrie Voedingsmiddelen zijn veelal zelf aantrekkelijk voor micro-organismen als voedingsbodem. Daar er een groot tijdsverschil kan bestaan tussen het moment van bereiding en het moment van consumptie kan een besmetting de kans krijgen gigantische proporties aan te nemen. Om die reden moeten werkoppervlakken in de voedingsmiddelenindustrie regelmatig grondig gereinigd en gedesinfecteerd worden om contaminatie tot het uiterste te beperken Intensieve veehouderij Varkenspest, mond- en klauwzeer, blaasjesziekte, pseudovogelpest, het zijn actuele namen voor een aantal infecties die de gezondheid van varkens, runderen, kippen etc. bedreigen. Stallen met kuikens zijn geen uitzondering. Varkenshouderijen met honderden biggen zijn evenmin zeldzaam. Deze bedrijven zijn vaak gesitueerd in een omgeving met tientallen soortgelijke bedrijven. Ook dat vergroot het risico. Veetransportwagens, hokken en stallen moeten steeds na gebruik zorgvuldig worden gedesinfecteerd om te voorkomen dat de nieuwkomers worden besmet. Een correct gebruik van desinfectiemiddelen kan leed bij dieren (ziekte, dood) helpen voorkomen en economisch verlies beperken.

13 Desinfectiemiddelen 7. Aanvullende literatuur Brochure Nedefa: Desinfectie een zaak van levensbelang. Waterigeweg 31, 3703 CH Zeist. K. H. Wallhäuser, Sterilisation, Desinfektion, Konservierung, 3. Auflage. Thieme Verlag Stuttgart, F. Wensinck, Begripsverwarring in de ontsmettingsleer. Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde 110 (1966) pag J. M. A. Snijders et al., Lactic acid as a decontaminant in slaughter and processing procedures. Tijdschrift voor Diergeneeskunde, Vol. 111, afl. 1, 1986, pag R. Kroes, Kwantitatieve risico-aspecten van chemische stoffen in het voedsel. De Ware(n) Chemicus 22 (1992) pag W. J. de Koe, Schimmels en mycotoxinen in internationaal perspectief. De Ware(n) Chemicus 22 (1992) pag B. van Klingeren, Antiseptische toepassing van desinfectantia. Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde, 131 (1987) pag G. P. M. Becht en G. J. A. Ridderbos, Levensmiddelen-hygiëne. 6e dr. Lemma, Utrecht, ISBN , 1993.