Amonio Cuaternario: uso, regulación y aplicaciones

La higiene e inocuidad cada día cobra más fuerza e importancia a nivel mundial. Hoy en día es normal encontrar programas de higiene estrictos en oficinas comerciales, controles que en el pasado solo aplicaban en el sector industrial dedicado a la producción de alimentos.

Enfermedades transmitidas por los alimentos y pandemias orginadas por enfermedades virales, han impulsado a la humanidad a continuar su desarrollo de soluciones nuevas y más eficientes para garantizar la creación de espacios seguros.

Una de las soluciones implementadas ha sido el uso con mayor frecuencia de productos desinfectantes, formulados a base de diversos compuestos químicos. Dentro de los cuales destacan los compuestos de Amonio Cuaternario

¿Qué es el Amonio Cuaternario?

Los compuestos de amonio cuaternario (QAC por sus siglas en inglés
"Quaternary Ammonium Compounds") son tensioactivos catiónicos ( agentes tensioactivos cargados positivamente) que impactan las paredes y membranas celulares después de tiempos de contacto relativamente largos.

Los productos a base de amonio cuaternario (QAC) se introdujeron por primera vez en 1917 y son probablemente los agentes tensioactivos catiónicos más conocidos.

En teoría, los grupos de amonio cuaternario cargados positivamente atraen fuertemente los cuerpos de los microorganismos cargados negativamente.

Por lo tanto, una mayor interacción electrostática determinará una adsorción más fuerte hacia los microorganismos, lo que dará como resultado una mayor actividad antibacteriana.

Por esta razón, tomando en cuenta también sus costos accesibles y alto rendimiento de consumo, Los compuestos de amonio cuaternario se encuentran entre los desinfectantes más utilizados en la industria alimentaria y existen numerosos productos y formulaciones disponibles comercialmente.

(Insertar Fotos con Descripción de las Opciones Comerciales Que Ofrecemos)

Los QAC se utilizan en concentraciones que oscilan entre 200 y 400 ppm para diversas superficies en contacto con alimentos . Generalmente son muy estables y en su mayoría no se ven afectados por los niveles de pH,por lo tanto, siguen siendo efectivos en una superficie de contacto con los alimentos durante mucho tiempo. Es decir, se caracterizan por un efecto residual prolongado.

Evolución del uso del Amonio Cuaternario

En el siglo 20 surge un nuevo compuesto activo conocido como sal de amonio cuaternario. Reportado por primera vez por el Instituto Rockefeller en 1916. En su informe detallan que se encontraron propiedades bactericidas en dichos compuestos.

Sin embargo, el uso de compuestos de amonio cuaternario (QAC) como germicida / desinfectante no se reconoció formalmente, sino hasta 1935. Siendo el Cloruro de Benzalconio el primer QAC en el mercado que se introdujo inicialmente como una alternativa al ácido carbólico para la antisepsia de la piel y el exfoliante en el entorno quirúrgico.

Este compuesto mostró una reducción significativa en la flora de la piel, lo que llevó a que los QAC se explorarán más a fondo como un posible desinfectante de superficies [lo que fue extremadamente exitoso]

Desafortunadamente, los QACS suelen ser desinfectantes de bajo nivel a menos que se combinan con un adyuvante químico o sean una generación más avanzada de cuaternario.

Es debido a esto, que los científicos comenzaron a combinar desinfectantes para ver si había algún cambio en la eficacia o la muerte de los microorganismos, encontrando que cuando los QAC se combinaron con alcohol, existía un cambio sinérgico que permitió una muerte mucho más rápida de un espectro más amplio de microorganismos, incluido Mycobacterium tuberculosis. *

Es así como inicia el largo camino en cuanto a la innovación y desarrollo de nuevos compuestos, combinados con alcoholes, para alcanzar asi un nivel intermedio de desinfección.

Hoy en día, muchos hospitales prefieren usar esta combinación de QAC / alcohol, por sus atributos de seguridad y eficacia. Como es el caso particular del Diversey Virex II con aprobación EPA como Virucida.

(Insertar Imagen del Virex 256)

Amonio Cuaternario: ¿1era, 2da o 5ta Generación?

Hoy en día, el amonio cuaternario de 5ta generación sufrió un

Efectividad del Amonio Cuaternario

Los productos formulados a base de amonio cuaternario son generalmente malos detergentes pero buenos agentes humectantes. En solución, la parte nitrogenada sustituida de la molécula se ioniza para producir un catión, el cual proporciona la propiedad tensoactiva.

Su fórmula química es

• Donde "X" suele ser un haluro, pero a veces un ion sulfato.
• R 1 , R 2 , R 3 y R 4 pueden ser una variedad de grupos alquilo o arilo.

La longitud de la cadena de carbono en los grupos R afecta la capacidad desinfectante ; por lo general, C8 a C18 son los más efectivos.

Existen múltiples razones, por las cuales los compuestos de amonio cuaternario son utilizados como principio activo de múltiples soluciones para la limpieza y desinfección. A continuación revisaremos las principales características, positivas y negativas de los productos formulados a base de amonio cuaternario.

Características generales

• La naturaleza tensoactiva de estas moléculas tiende a hacerlas demasiado espumosas para el uso CIP, pero se pueden usar para remojo y limpieza manual a 200-400 p.pm activas.
• La actividad óptima es alrededor de pH neutro, pero los compuestos de amonio cuaternario están activos entre pH 3.0 y 10.0.
• Es importante tomar en consideración la dureza del agua de disolución ya que su actividad desinfectante puede verse afectada
• Los productos desinfectantes, formulados a base de amonio cuaternario, no son corrosivos y son estables a la dilución en uso.
• Los compuestos de amonio cuaternario son generalmente muy eficaces contra las biopelículas bacterianas .
• Son más eficaces contra bacterias Gram positivas que contra bacterias Gram negativas.
• La gama de antimicrobianos de QAC es menor que la de los desinfectantes oxidantes.
• Se ven afectados por la tierra orgánica y que tienden a adherirse a las superficies.
• Son productos de costos accesibles, cuando se compara su rendimiento al usar productos concentrados.
• Tienen una actividad limitada contra las esporas bacterianas y muy poca actividad contra los virus.
• Para ser eficaz contra levaduras y mohos, se requiere una mayor concentración.

Un ejemplo de QAC es el cloruro de benzalconio, que a menudo se usa como limpiador y desinfectante para diversas superficies de alimentos , tanto en el hogar como en aplicaciones industriales en plantas de alimentos .

Regulaciones para los compuestos de Amonio Cuaternario como desinfectante

En línea general, el uso y regulación de sustancias químicas empleadas como agentes desinfectantes, está dictaminada por Instituciones internacionales como el FDA, USDA o Regulaciones Europeas. Dependerá en gran medida del mercado en el cual se esté trabajando

En este sentido, se lista a continuación las especificaciones descritas por el FDA, de los Estados Unidos, siendo esta agencia la que tiene un mayor alcance de forma general. Específicamente hablamos del Título 21 – Alimentos y drogas en su subcapítulo B parte 178:

"PARTE 178 - ADITIVOS ALIMENTARIOS INDIRECTOS: ADYUVANTES, AYUDAS A LA PRODUCCIÓN Y DESINFECTANTES"

Esta sección se especifica el uso de una series de compuestos químicos utilizados como base para soluciones desinfectantes, los cuales se pueden usar de manera segura en equipos y utensilios de procesamiento de alimentos y en otros artículos en contacto con alimentos siempre y cuando se cumplan las siguientes especificaciones

Es importante aclarar, que la siguiente información fue extraída directamente de las regulaciones descritas en el Título 21 descrito de forma previa. Los numerales al inicio de cada párrafo, hacen referencia al orden lógico en el documento.

Sobre Compuestos de Amonio Cuaternario:

(17) Una solución acuosa que contiene cloruros de di- n- alquil (C8-C10) dimetilamonio que tienen pesos moleculares medios de 332-361 y alcohol etílico o alcohol isopropílico. Además de usarse en equipos y utensilios de procesamiento de alimentos, esta solución se puede usar en superficies de contacto con alimentos en lugares públicos para comer.

(22) Una solución acuosa que contiene (1) compuestos de cloruro de di- n- alquil (C8-C10) dimetilamonio con pesos moleculares promedio de 332-361, (2) compuestos de cloruro de n -alquil (C12-C18) bencildimetilamonio que tienen pesos moleculares promedio de 351-380 y que consiste principalmente en grupos alquilo con 12 a 16 átomos de carbono con o sin no más del 1 por ciento de cada uno de los grupos con 8 y 10 átomos de carbono, y (3) alcohol etílico. La relación del compuesto (1) al compuesto (2) es de 60 a 40.

(23) Una solución acuosa que contiene cloruro de n- alquil (C12-C16) bencil-dimetilamonio y cloruro de didecil-dimetilamonio.

Concentraciones de uso

(17) Las soluciones identificadas en el párrafo (b) (22) de esta sección deberán proporcionar, cuando estén listas para usarse, al menos 150 partes por millón y no más de 400 partes por millón de compuesto cuaternario activo.

(18) Las soluciones identificadas en el párrafo (b) (23) de esta sección deberán proporcionar por lo menos 150 partes por millón y no más de 200 partes por millón del compuesto cuaternario activo.

4 Amonio Cuaternario vs el Hipoclorito de Sodio

Para iniciar una comparación entre ambos compuestos activos, utilizados como base para soluciones desinfectantes. Se debe comenzar por la principal diferencia entre ambos compuestos.

• El hipoclorito de sodio es un agente oxidante mientras que los compuestos de amonio cuaternario no lo son.
• En este sentido los Quats tienen un rango de compatibilidad con las superficies mucho más amplia que los compuestos clorados.
• En cuanto costó, los compuestos de amonio cuaternario son relativamente mas costosos que los compuestos clorados.

En nuestra experiencia hemos encontrado que el producto ideal, por si solo, no existe, por el contrario es la sumatoria de una serie de variables que incluyen el - Cómo Se limpia - y cómo podemos mejorar de forma continua.

En definitiva, los compuestos de amonio cuaternario presentan pro y contras, versus los productos clorados. Sin embargo, cada proceso es único y particular lo que quiere decir que deberás evaluar factores de costo beneficio para tomar una decisión acertada.

CONCLUSIONES, SOLUCIONES, ADVANCE

5 Comentarios del Autor

Si llegaste hasta acá, quiere decir que tu interés en el tema es genuino, el mundo de la higiene e inocuidad, como toda disciplina, requiere de recolección de data para la mejora continua.

Durante visitas y asesoramientos en la industria cárnica, hemos encontrado que es importante considerar cómo cada proceso como único, que aunque deben cumplir con lineamientos generales, hay aspectos como los "Límites de Aceptación" o concentración de soluciones de limpieza van a depender de las condiciones únicas del área de aplicación.

En lo personal, en Advance Laboratorios trabajamos con soluciones de limpieza a base de amonio cuaternario para los procesos diarios de higiene en plantas de alimentos. Sus efectos residuales y compatibilidad con un amplio rango de materiales, lo convierten en una opción

Te recomiendo tomar en consideración lo siguiente, antes de implementar un programa de limpieza con soluciones de esta naturaleza

• Material de las superficies a desinfectar
• ¿Existe el contacto directo con alimento de dichas superficies?
• ¿La planta de tratamiento de aguas no se ve afectada por los compuestos de amonio cuaternario ?
• Contemplar un programa de limpieza robusto que pueda complementar los efectos del amonio cuaternario.
• Implementar un proceso de validación de concentración de las soluciones desinfectantes
• No se recomienda para procesos de limpieza CIP

ENLACES DE INTERÉS

Referencias

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/quaternary-ammonium-compounds

https://www.sciencedirect.com/topics/nursing-and-health-professions/quaternary-ammonium-derivative

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/quaternary-ammonium-compound

https://pdihc.com/blog/history-and-evolution-of-surface-disinfectants/#_ftn1