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미생물 ≫ 식중독 ≫ 보존료 살균제 : 상품의 화학 <세균전쟁> 보존료, 살균제, 항생제는 다르다 - 보존료 - 항생제 - 살균제 : 락스 - 상품의 화학- 세균전쟁 - 가습기 살균제 참사 출처 : 상품의 화학 – 존 엠슬리 Vanity, Vitality, and Virility – The Science Behind the Products You Love to Buy – John, Emsley 세균전쟁 1850년 런던에는 250만명이 살고 있었고, 그 해에 48,557명이 사망하였는데, 이중 26,325명은 미생물에 감염되었기 때문에 사망하였다. 오늘날은 잉글랜드와 웨일즈의 인구 4천5백만명 중 이러한 이유로 사망하는 수는 3500명에 불과하다. 1850년에는 태어난 아이의 15%가 첫 돌을 맞이하기 전에 미생물감염에 의해 죽었다. 오늘날은 0.5% 정도다. 가. 세균죽이기 박테리아, 바이러스, 균류 형태의 세균들은 우리 몸에 침입하거나 장기의 일부에서 번식하여 치료를 필요로 하는 증상을 유발하거나 우리 몸이 격렬하게 반응할 정도의 독소를 분비한다. 이러한 독소가 식중독의 원인이다. 박테리아 감염의 경우 항생제, 균류 감염에는 항진균제, 바이러스 감염에는 항바이러스제 등을 사용한다. 청소는 눈에 보이는 먼지와 함께 그것과 함께 섞여 있는 많은 미생물을 제거하며, 소독은 눈에 보이지 않는 먼지와 주로 박테리아, 특히 병원성 박테리아를 제거한다. 바이러스는 지름이 10분의 1 미크론미터로 매우 적고, 전자현미경으로만 볼 수 있다. 박테리아는 이보다 더 크지만 그래도 육안으로 볼 수 없으며, 1내지 20미크론미터 사이의 단일 세포로 구성되어 있다. 균류는 효모와 같이 약 5미크론미터 크기의 단일 세포 생물부터 섬유상 곰팡이를 거쳐 훨씬 더 크고 복잡한 구조를 가진 버섯에 이르기까지 그 종류가 다양하다. 염색이 되는 박테리아를 그람양성, 염색되지 않는 것을 그람음성이라고 한다. 그람양성 박테리아에는, 웰치균, 포도상구균, 리스테리아균이 있으며, 리스테리아균은 식중독을 일으킨다. 장구균은 대변에 많으며, 좌창균은 좌창을 일으킨다. 황색포도상구균은 목을 따갑게 하며, 충치균은 치석에 흔히 존재하는 구강박테리아이다. 그람음성 박테리아에는 우리 몸에 서식하는 대장균, 병원 감염을 일으키는 클레브시엘라균이 있다. 캄필로박터균, 식중독살모넬라균, 쥐티브스균은 식중독을 일으키고, 손네이이질균은 이질의 원인이 된다. 구강과 질 내 백색증을 일으키는 칸디다알비칸스균, 육상선수의 발에 뚜렷이 나타나는 표피사상균 종과 백선균 종이 있고, 무해한 것으로 비듬의 어루러기균, 좀더 심각한 소포자균 종이 있다. 흔히 접할 수 있는 바이러스 감염에는 입과 생식기 주변에 발진을 일으키는 단순포진 따위가 있다. 열기로 미생물을 죽일 수 있다. 70도 이상에서 끓이면 된다. 자외선도 미생물을 죽일 수 있다. 감마선을 이용하는 것이 장기간 식품을 보관하는 좋은 방법이다. 미생물과 싸우는 무기는 다양하다. 염소표백제, 과산화수소, 오존 등의 산화제도 있고, 트리클로산과 PCMX같은 클로로페놀류, 세트리미드같은 사차암모늄염도 있다. 클로로페놀류는 세포막을 가로질러 퍼져나가 미생물대사를 가로막고, 사차암모늄염은 미생물의 세포막을 공격한다. 항균화학물인 알코올은 구강세척제로 이용되는데, 높은 농도는 아니다. 알코올은 박테리아의 세포막을 녹이고 단백질을 변성시키는 작용을 한다. 70% 알코올 용액이 사용하기에 가장 좋고, 덜 효과적이지만 50% 용액도 활성을 가진다. 이는 비상시에 깨끗한 보드카나 진을 소독제로 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 대장균 O157에 의한 식중독은 독소 베로 사이토톡신이 장출혈의 원인이 되고, 신장도 손상시킬 수 있다. 이 박테리아는 몸속에 2주간 잠복하므로, 100마리만 있어도 병을 일으키는데 충분하다. 이 박테리아는 소의 장에 서식하므로, 오염된 소고기를 충분히 익히지 않으면 사람도 이 박테리아에 감염될 수 있다. 가장 많이 발생하는 식중독은 살모넬라와 캄필로박터 박테리아에 의한 것인데, 닭, 날달걀, 유제품이 오염된 경우에 발생한다. 세균의 중요한 원천중 하나는 행주인데, 수십억 마리의 세균이 살고 있다. 행주는 그것으로 닦는 곳마다 세균을 퍼뜨리는 좋은 원천이 된다. 이런 세균 대부분이 무해하지만, 행주로 닭의 피를 닦는 등 오염된 경우 당장 폐기하거나, 표백제에 담가 살균한 뒤에 사용해야 한다. 박테리아는 깨끗하고 건조한 곳에서는 살 수가 없다. 살균시 파괴되는 수가 너무 많아 로그살균이라는 표현을 쓴다. 로그4 살균은 99.99%의 박테리아를 살균하는 것이고, 로그6 살균은 99.9999%의 박테리아를 살균하는 것이다. 로그는 백만마리중 10%를 살균하여 십만마리가 남았을 때 10의 지수 하나가 줄어드는 것이므로, 로그1 살균이라고 한다. 대부분의 소독목적으로 로그6 살균이면 충분하다. 보통의 건강한 사람은, 수천 마리의 바이러스 또는 십만 마리 이상의 박테리아에 감염되면 병에 걸리게 된다. 형제 중에 어린 동생은 형이나 누나에 비해 천식, 건초열, 습진에 잘 걸리지 않는데, 이는 형이나 누나가 밖에서 묻혀온 온갖 먼지에 노출되기 때문이다. 면역체계가 적절하게 잘 작동하면 면역체계의 특별한 세포가 사이토카인을 내보내 감염된 세포의 해로운 박테리아나 바이러스를 죽이라는 지령을 내린다. 신체의 장 벽을 공격하는 것에 대해서는 항체를 분비하고 침입자에 저항하도록 마스트세포를 활성화해서, 마스트세포는 다량의 히스타민을 분비하고, 히스타민은 미생물을 제거하는 점액을 분비한다. 이러한 것이 잘못된 판단때문에 일어나면, 면역체계는 동물의 털, 꽃가루, 땅콩 등에 대해 알레르기를 일으킨다. 나. 하이포아염소산 염소는 독성의 녹황색 기체로서 수 분 안에 사람의 생명을 빼앗을 수 있다. 공기중에 단지 3ppm만 있어도 눈과 폐에 영향을 줄 수 있다. 농도 50ppm의 염소를 잠간 호흡해도 위험하며, 농도 500ppm의 마시면 10분 안에 사망한다. 염소는 물에 녹으면 독성이 훨씬 줄어드는데, 염산과 하이포아염소산-HCLO-을 형성한다. 수산화나트륨에는 훨씬 잘녹아서 하이포아염소산나트륨-NaCLO-을 형성하는데, 이는 강력한 살균성질이 있으며, 가정용 표백제로 사용된다. 1820년 프랑스 화학자 라바라크가 만들었을 때, 라바라크의 물이라는 말로 불리웠다. 지금 염소표백제라고도 불린다. 영국에서는 도메스토스, 미국에서는 클로락스라고 한다. 스페인에서는 1인당 연간 12리터를 사용하지만, 독일에서는 한 사람이 평생 12리터도 사용하지 않는다. 표백제는 햇빛에 의해 천천히 비활성인 염소산나트륨이나 산소기체로 분해되므로 오래 보관할 수 없다. 식수의 염소화는 인간에게 이익을 가져다 주어, 1998년 라이프지가 선정한 지난 천 년간의 위대한 성취 100가지에 포함되었다. 1차 세계대전동안 하이포아염소산나트륨 0.5% 용액인 데이킨액은 상처를 소독하고 괴저를 막기 위해 광범위하게 사용되었다. 농도 1%의 밀턴액은 일반적인 소독제로 널리 사용되었다. 우유병을 소독하는데 밀턴액에 담근 후 물기를 제거하고 물로 씻지 않고 그대로 사용하면 된다. 고체 디클로로이소시안우르산나트륨이 선호되는데, 물에 녹으면 하이포아염소산 용액이 된다. 이것은 수영장, 병원-흘린 혈액이나 체액을 빨아들이고 소독, 동물 농장, 식기체척기용 알약, 변기세정제, 마루청소에 사용된다. 8.5mg의 알약으로 1리터의 물을 소독하는데, 2ppm의 하이포아염소산 용액을 만들어내며, 병원체를 죽이는 데 충분한 농도이다. 물의 염소화에 대한 단점은 클로라민-NH2Cl-과 유기염소류-클로로메탄-같은 부산물을 만들어내는데, 오래 마시면 천식과 같은 증상이 생긴다. 수영장에는 보통의 물보다 20배 이상의 유기염소류가 존재하며, 대부분이 사람의 땀과 반응하여 만들어진 것이다. 1Ppm(0.0001%)의 하이포아염소산나트륨은 몇분안에 로그1 (99%)살균을 가능하게 하며, 5ppm은 로그2, 25ppm(0.025%) 정도면 포자도 박멸할 수 있다. 대부분의 나라에서 5% 용액을 판매하는데, 이는 50,000ppm으로서 물 10리터에 한 숟가락만 넣어도 50ppm농도로서 거의 모든 미생물을 죽일 수 있다. 1996년에 백혈구가 미생물과 싸우기 위해 하이포아염소산을 만들어낸다는 사실이 밝혀졌다. 다. 페놀과 클로로페놀 페놀과 크레졸은 모두 치명적인 독극물인데, 이를 첨가하여 카르볼, 콜타르, 의학용비누를 만든다. 물에 잘 녹지는 않지만, 발명가 제이스가 크레오소트를 수산화나트륨과 함께 가열한 뒤 로진을 첨가하면 수용성물질이 된다는 것을 발명하여 제이스액이라 부른다. 제이스액은 병원, 농장, 도살장, 식품가공공장, 공중변소, 야영지에서 사용하기에 적당하다. 소독약은 두 가지 형태로, 흑색액은 페놀류의 8% 용액이고, 백색액은 35% 용액이다. 페놀액은 일반적인 소독약으로서의 지위를 잃었지만, 매년 500만톤이 생산되어 나일론과 폴리탄산 같은 고분자물질을 만드는데 사용된다. 항균제로도 만들어진다. 페놀은 반응성이 매우 큰 분자이며 염소수와 반응하면 트리클로로페놀이 만들어지는데, 이는 강력한 항균제이며 항진균제이다. 벤질클로로페놀도 그런 생성물로서 강력한 살균제이다. 디클로로페놀에는 두 개의 염소가 존재하며, 이것은 방부제로 사요오디어 종자를 소독하기도 한다. 네 개의 염소가 치환된 테트라클로로페놀은 목재와 가죽의 보존재이고, 다섯 개의 염소가 치환된 펜타클로로페놀은 강력한 소독약이며 항진균제인 동시에 목재보존재로 광범위하게 사용된다. 헥사클로로펜은 비누, 손을 씻을 때 쓰는 물비누, 로션의 살균제로 사용되고 있다.이것은 두 개의 페놀 고리로 구성되어 각 페놀고리에는 3개씩의 염소가 있다. 좌창, 부스럼, 여드름에 대해 사용된다. 파라-클로로-메타-크실레놀은 상품명인 테톨로 잘 알려져 있다. 이른바 PCMX로서 방부제인데, 페놀보다 60배나 강하고, 주로 5% 용액으로 시판된다. 여기에 송진유, 캐스터오일비누, 이소프로판올같은 성분이 들어있다. 테톨은 반세기동안 최고의 응급처치 중 하나였고, 목욕물 첨가제와 감염된 직물의 세탁보조제로 사용되며, 에탄올과 함께 의료용구를 신속하게 소독하는데 사용된다. 테톨을 권장농도인 40분의 1로 묽히면 1분 안에 로그5 살균(99.99%)이 가능해진다. 10분의 1정도로 묽히면 바이러스조차도 살 수 없다. 이 용액을 사용하면 단순포진이 1분 만에 효과적으로 제거되며, HIV는 영향을 덜 받아도 로그3 살균이 가능하다. 트리클로산은 비누, 연고, 치약 같은 가정용 제품에 항균제 역할을 하고, 도마등의 플라스틱에도 주입하여 사용한다. 라. 사차암모늄염, 쿼트 쿼트는 양전하를 가져서 음전하를 띤 세포막의 외부에 끌리기 때문에 효과적인 살균제이다. 쿼트는 일단 자리를 잡으면 박테리아의 세포막을 파괴하여 박테리아는 세포막이 터져 결국 죽게 된다. 쿼트가 효과적으로 작용하려면 탄화수소 사슬의 길이가 30미크론미터는 되어야 한다. 최초의 쿼트는 술폰아미드로 그 뒤 벤잘코니움과 세트리미드가 1960년대 도입되었다. 염화벤잘코니움은 세피란과 게르미놀등의 상품명이 있는데, 두 개의 메틸기-CH3-와 한 개의 벤질기가 결합되어 있는 질소가 있다. 물에 잘 녹기 때문에 다양한 용도로 사용할 수 있다. 세트리미드는 질소 원자에 세 개의 메틸기와 한 개의 기다란 탄화수소기를 가지는 사차암모늄염의 혼합물이다. 피부치료에 뒤어난 성질을 가지고 있어서 살균 피부연고제에 사용된다-사블론이 가장 유명하다. 쿼트 분자가 결합한 섬유는 1970년대 다우에 의해 최초로 도입되었다. 최근에는 유리, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스터 등에 쿼트를 결합시키는 방법을 발견했다. 면, 의류, 양모, 종이 같이 탄수화물을 기반으로 하는 물질에 쿼트를 결합하는 것도 가능하게 되었다. 마. 과산화수소 과산화수소는 부산물이 물이라는 점에서 좋지만, 본질적으로 불안정하여 주의하지 않으면 물과 산소로 분해되는 경향이 있다. 과산화수소는 거의 1세기동안 소독제, 머리탈색제로 사용되었으며, 의류, 탁자보, 소파, 카펫의 얼룩에 사용된다. 얼룩이 묻은 직물을 탈색시키지 않으므로 하이포아염소산 표백제보다 좋다. 보통 농도가 8%이다. 과산화수소는 과탄산나트륨의 분말형태로 구입할 수 있는데, 세탁물에 첨가하기도 한다. 커피, 차, 적포도주, 과일주스의 얼룩을 없애는 데 효과가 좋다. 상처와 찰과상의 소독, 구강청정제, 치약, 무좀 제거와 귀 감염 치료에도 사용된다. 실내를 소독할 때 과산화수소증기-VPHP-를 이용하는 방법이 있다. 증기 소독에 포름알데히드와 산화에틸렌을 사용하는 것보다 안전하다. 1936년 독일에서 과산화수소를 힏라진과 메탄올 혼합물과 반응시켜, 그 힘으로 시속 965키로미터의 속력을 얻을 수 있었다. 폭탄먼지벌레는 자극을 받으면 꼬리 근처의 관으로 퀴놀이라는 자극물을 뜨겁게 가열하여 분사한다. 벌레는 이 무기를 30번 분사할 수 있고, 도망친 후 하루면 저장물을 재충전할 수 있다. 바. 오존 오존기체를 호흡하면 폐가 손상된다. 촉매변환기가 장착되기 이전의 자동차 배기가스에서도 생산되었다. 이산화질소를 배출하면, 강한 햇볕에 자극받아 일산화질소와 산소원자로 분해되는데, 산소원자가 일반적인 산소와 반응하여 오존이 되는 것이다. 오존은 물에 570ppm까지 녹는다. 그 용액은 안정하지는 않지만 강력한 살균성을 갖고 있다. 공중 수영장의 물은 보통 오존으로 소독하며, 소독된 물에 소량의 하이포아염소산을 첨가한다. 탄산수는 그 산성도 때문에 보호가 되지만, 비탄산수는 미생물이 성장하기 쉽다. 이때 물을 오존처리하여 밀봉하면 멸균상태가 유지된다. 수족관, 양어장, 물고기 부화장, 새우 양식장의 물은 염소화보다는 오존 처리로 보호한다. 또 오존은 오물에서 배출되는 하수를 청결하게 하는데도 사용된다. 해수욕장 부근으로 방류되는 하수에 이용되는데, 박테리아를 죽일 뿐만 아니라 악취를 제거한다. 항생제는 미생물이 변형된 효소를 개발하여 내성을 가지지만, 소독제는 분열 폭탄과 비슷해 미생물의 취약한 모든 곳, 효소, RNA, 세포막 분자, 전령분자를 가리지 않고 화학적 미사일을 뿌린다. 또 소독제는 치명적이며 매우 빠르게 작용하므로, 미생물이 소독제와 싸우는데 필요한 다양한 전략을 개발할 기회가 거의 없다. 사. 샤워실 청결제 클린샤워라고 하는 최초의 청결제는 1997년 플로리다 잭슨빌의 블랙이 만들었다. 블랙은 계면활성제, 킬레이트제, 그리고 용매를 넣어 만들었는데, 세척력과 용해력이 뛰어나다. 계면활성제는 물방울을 붕괴시키고 물 막을 형성할 정도로 표면장력을 감소시켜서 물 막이 여러표면을 흘러내리게 하는데, 이것을 퍼짐-sheeting 효과라고 한다. 보통의 물은 샤워실 표면에 방울로 남아있게 된다. 샤워실 청결제의 킬레이트제는 칼슘과 마그네슘 같은 금속 이온을 녹인다. 칼슘과 마그네슘은 상수도에도 녹아 있으며 물이 경수가 되어 비누가 잘 풀리지 않는다. 금속을 녹이는 가장 좋은 방법은 EDTA를 첨가하는 것이다. 용매는 신체나 스킨로션에서 배출되는 미량의 여러가지 기름들을 녹인다. 블랙은 이소프로필알코올을 선택하여 만들었다. 기름과 그리스를 제거하는 보통의 방법은 ph가 12 정도인 알칼리성 청결제를 이용하여 화학적으로 공격하는 것이다. 이것이 기름과 그리스를 분해하여 물에 녹는 글리세롤과 지방산 이온으로 만들면, 씻어낼 수 있기 때문이다. |
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