Evolució i característiques dels amonis quaternaris per a desinfecció de superfícies

La neteja i desinfecció de superfícies i ambients en contacte amb aliments són fonamentals a la indústria alimentària i la restauració per aconseguir mantenir un grau d’higiene d’acord amb els requisits establerts. A aquest efecte, com a part essencial de la implantació d’un sistema HACCP, és imprescindible elaborar, implantar i executar protocols de neteja i desinfecció adaptats a les necessitats de cada instal·lació, l’objectiu dels quals sigui evitar que es produeixin contaminacions fisicoquímiques i/o microbiològiques, per garantir la innocuïtat dels aliments produïts. D’aquesta manera s’aconsegueixen evitar casos de toxiinfeccions alimentàries, allargar la vida útil dels aliments i impedir alteracions organolèptiques.

La fase de disseny dels procediments de neteja i desinfecció juga un paper transcendental per assolir els objectius anteriors. Els protocols establerts han d’estar ben detallats, han de ser de fàcil aplicació i control i han de garantir la consecució dels objectius marcats.

Protocols de neteja i desinfecció

Un dels principals aspectes a considerar durant la fase de disseny és l’elecció dels productes utilitzats per als protocols de neteja i desinfecció, i en especial els productes desinfectants. Actualment, disposem d’una àmplia gamma de principis actius biocides regulats pel Reglament (UE) 528/2012 de Biocides (clor, amonis quaternaris, alcohols, glutarladehid, peròxids i peràcids, amines, etc.). Cadascun té associats certs avantatges i inconvenients que haurem de tenir en compte en el moment de l’elecció per als protocols de neteja i desinfecció.

Introducció als amonis quaternaris

 Els amonis quaternaris són compostos químics classificats dins del grup dels tensioactius catiònics. La seva estructura general comprèn una porció catiònica composta per un àtom de nitrogen unit a quatre cadenes alquíliques (part funcional de la molècula) i un àtom halogen (generalment clor).

Van ser desenvolupats en 1916 per Jacobs i Heidelberg^[1] que ja van destacar les seves propietats biocides, i millorats en 1935 per Domagk^[2], qui va proposar que la unió d’un grup alifàtic al nitrogen quaternari millorava les propietats biocides del compost. Domagk va desenvolupar el clorur de alquil dimetil bencil amoni  (ADBAC per les sigles en anglès) que és considerat com l’amoni quaternari de primera generació.

Posteriorment, la substitució d’un hidrogen a l’anell alifàtic per un grup etil va donar origen a la segona generació d’amonis quaternaris. Coneguts com a ADEBAC, clorur alquil dimetil bencil amoni.

L’any 1955 es va crear la tercera generació d’amonis quaternaris amb la combinació d‘ADBAC i ADEBAC que proporcionava millores en la seva activitat biocida i detergència alhora que en disminuïa la toxicitat.

Millores tècniques en la síntesi química van permetre que l’any 1965 es desenvolupés la quarta generació d’amonis quaternaris. Es tracta del clorur alquil dimetil bencil amoni i (DDAC) i es caracteritza per una major eficàcia biocida respecte a les generacions anteriors, especialment evident en condicions de presència de brutícia orgànica i/o aigües dures.

La cinquena generació d’amonis quaternaris la comprenen barreges en diferents proporcions de DDAC i ADBAC per obtenir un ampli rang d’actuació davant de la màxima quantitat de microorganismes.

Característiques dels amonis quaternaris

La seva naturalesa neutra i la seva relativa innocuïtat fan dels amonis quaternaris un compost ideal per a la desinfecció de superfícies i ambients. Entre els seus principals avantatges trobem:

• Ampli espectre bactericida, fungicida i virucida. El seu mecanisme d’actuació, penetrant i trencant la membrana citoplasmàtica, degradant proteïnes i àcids nucleics i, finalment, provocant la lisi cel·lular, li confereix propietats excel·lents davant de tot tipus de microorganismes.
• Baixa corrosivitat. No ataquen la majoria de superfícies presents a nivell industrial i institucional i la seva manipulació és relativament segura comparada amb altres principis desinfectants, sempre usant les mesures de protecció pertinents.
• Efectivitat fins i tot en presència de matèria orgànica, especialment en el cas de les darreres generacions d’amonis quaternaris.
• Poder residual. Les seves característiques fisicoquímiques fan que, en cas de no ser aclarits, es mantinguin sobre les superfícies i conservin durant temps la seva eficàcia desinfectant.

Alguns dels inconvenients que poden tenir són els següents:

• Incompatibilitat amb tensioactius aniònics que en dificulta la formulació conjunta amb alguns detergents.
• Baixa efectivitat enfront de microorganismes formadors d’espores sent considerats compostos esporastàtics més que esporocides^[3]. La paret dels esporulats quan estan en forma vegetativa és poc permeable als compostos quaternaris, cosa que en dificulta el mecanisme d’acció.
• Dificultat d’aplicació en processos que utilitzen bombes i sistemes de recirculació, per la tendència a formar escuma.
• La seva substantivitat en superfícies dificulta el seu aclariment respecte a altres desinfectants. La normativa vigent obliga a aclarir les superfícies que entraran en contacte amb els aliments per garantir que no queden restes de productes químics desinfectants que puguin contaminar l’aliment:
  – A nivell europeu, les línies generals per determinar el Límit Màxim de Residus (MRL per les sigles en anglès) en aliments venen determinades pel Reglament (UE) 396/2005. Per als amonis quaternaris, els límits establerts pel Reglament (UE) 1119/2014 són de 0,1 mg/kg d’aliment (0,01 mg/kg per a preparats infantils i llet en pols). Hi ha propostes elaborades pel grup de treball de l’ECHA per a l’establiment de la transferència de residus a aliments ^[4] que, un cop adaptats els càlculs, ens permeten establir uns valors de <0,5mg/m2 en superfícies i <0, 1mg/L en aigües d’aclarida, com a valors límit equivalents als MRLs en aliments per a aquests principis actius biocides. Aquests valors s’aconsegueixen fàcilment amb un aclarit adequat amb aigua un cop aplicat el producte desinfectant.
  – Segons estableix la normativa FDA (Food Code 2009: Chapter 7. Poisonous or Toxic Materials – subpart 204.11-) els productes sanititzants i altres desinfectants químics aplicats a superfícies en contacte amb aliments, han de complir els requisits especificats a la normativa CFR (40 CFR 180.940 Tolerància exemptions per actius i inerts ingredients per utilitzar antimicrobial formulations – food-contact surface sanitizing solutions -). Els amonis quaternaris estan inclosos en aquesta llista, sense necessitat d’esbandida, però garantint un drenatge adequat, en concentracions màximes que oscil·len entre les 200 i 400 ppm segons els compostos quaternaris utilitzats.
•  Possibilitat de causar fenòmens de resistència. Encara que no és comú, un ús incorrecte o un treball a concentracions subletals pot provocar l’aparició de microorganismes tolerants que obliguin a augmentar la dosi i/o combinar diferents tipus de biocides ^[5].

Conclusions: amonis quaternaris, desinfectants per a superfícies alimentàries

Els amplis avantatges que aporten els compostos d’amoni quaternari els situen en una de les primeres opcions a l’hora de dissenyar protocols de Neteja i Desinfecció i triar un producte desinfectant per a superfícies alimentàries, veterinàries o institucionals ( biocides PT4, PT3 i PT2, respectivament, dins del marc del Reglament (UE) 528/2012 de Biocides).

Per donar resposta a totes aquestes aplicacions, PROQUIMIA disposa d’una àmplia gamma de productes desinfectants basats en amonis quaternaris:

Referències bibliogràfiques:

[1] W. A. Jacobs, 1916. The Bactericidal properties of the quaternary salts of hexamethyltetramine. I. The problem of the chemotherapy of experimental bacterial infections. J. Exp. Med., 23: 563-568.

[2] G. Domagk, 1935. Eine neue Klasse von Disinfektionsmitteln. Dtsch. Med. Wochschr., 61: 828-832.

[3] Russell A D. Mechanisms of bacterial resistance to biocides. Int Biodeterior Biodegrad. 1995.

[4] https://echa.europa.eu/documents/10162/15623299/artfood_draft_guidance_project_en.pdf/0e431edd-3e42-45ac-a797-727ec630fece

[5] S. Langsrud  G. Sundheim  R. Borgmann‐Strahsen, 2003. Intrinsic and acquired resistance to quaternary ammonium compounds in food‐related Pseudomonas spp.

AUTOR: Dani Calvente