Evolución y características de los amonios cuaternarios para desinfección de superficies.

La limpieza y desinfección de superficies y ambientes en contacto con alimentos son fundamentales en la industria alimentaria y la restauración para conseguir mantener un grado de higiene acorde a los requisitos establecidos. A tal efecto, como parte esencial de la implantación de un sistema HACCP, es imprescindible elaborar, implantar y ejecutar protocolos de limpieza y desinfección adaptados a las necesidades de cada instalación, cuyo objetivo sea evitar que se produzcan contaminaciones físico-químicas y/o microbiológicas, para garantizar la inocuidad de los alimentos producidos. De esta forma, se consiguen evitar casos de toxiinfecciones alimentarias, alargar la vida útil de los alimentos e impedir alteraciones organolépticas.

La fase de diseño de los procedimientos de limpieza y desinfección juega un papel trascendental para conseguir los objetivos anteriores. Los protocolos establecidos deben estar bien detallados, ser de fácil aplicación y control y garantizar la consecución de los objetivos marcados.

Uno de los principales aspectos a considerar durante la fase de diseño es la elección de los productos utilizados para los protocolos de limpieza y desinfección, y en especial los productos desinfectantes. Actualmente disponemos de una amplia gama de principios activos biocidas regulados por el Reglamento (UE) 528/2012 de Biocidas (cloro, amonios cuaternarios, alcoholes, glutarladehído, peróxidos y perácidos, aminas, etc.). Cada uno de ellos tiene asociadas ciertas ventajas e inconvenientes que deberemos tener en cuenta en el momento de la elección para los protocolos de limpieza y desinfección.

Introducción a los amonios cuaternarios.

Los amonios cuaternarios son compuestos químicos clasificados dentro del grupo de los tensioactivos catiónicos. Su estructura general comprende una porción catiónica compuesta por un átomo de nitrógeno unido a cuatro cadenas alquílicas (parte funcional de la molécula) y un átomo halógeno (generalmente cloro).

Fueron desarrollados en 1916 por Jacobs y Heidelberg^[1] que ya destacaron sus propiedades biocidas, y mejorados en 1935 por Domagk^[2], quien propuso que la unión de un grupo alifático al nitrógeno cuaternario mejoraba las propiedades biocidas del compuesto. Domagk desarrolló el cloruro de alquil dimetil bencil amonio (ADBAC por sus siglas en inglés) que es considerado como el amonio cuaternario de primera generación.

Posteriormente, la sustitución de un hidrógeno en el anillo alifático por un grupo etilo, dio origen a la segunda generación de amonios cuaternarios. Conocidos como ADEBAC, cloruro de alquil dimetil etilbencil amonio.

En el año 1955 se creó la tercera generación de amonios cuaternarios con la combinación de ADBAC y ADEBAC que proporcionaba mejoras en su actividad biocida y detergencia a la par que disminuía su toxicidad.

Mejoras técnicas en la síntesis química permitieron que, en el año 1965, se desarrollara la cuarta generación de amonios cuaternarios. Se trata del cloruro de alquil dimietil amonio (DDAC) y se caracteriza por una mayor eficacia biocida respecto a las generaciones anteriores, especialmente evidente en condiciones de presencia de suciedad orgánica y/o aguas duras.

La quinta generación de amonios cuaternarios la comprenden mezclas en distintas proporciones de DDAC y ADBAC para obtener un amplio rango de actuación frente a la máxima cantidad de microorganismos.

Características de los amonios cuaternarios.

Su naturaleza neutra y su relativa inocuidad hacen de los amonios cuaternarios un compuesto ideal para la desinfección de superficies y ambientes. Entre sus principales ventajas encontramos:

• Amplio espectro bactericida, fungicida y virucida. Su mecanismo de actuación, penetrando y rompiendo la membrana citroplasmática, degradando proteínas y ácidos nucleicos y, finalmente, provocando la lisis celular, le confiere excelentes propiedades frente a todo tipo de microorganismos.
• Baja corrosividad. No atacan la mayoría de superficies presentes a nivel industrial e institucional y su manipulación es relativamente segura comparada con la de otros principios desinfectantes, siempre usando las medidas de protección pertinentes.
• Efectividad incluso en presencia de materia orgánica, especialmente en el caso de las últimas generaciones de amonios cuaternarios.
• Poder residual. Sus características físico-químicas hacen que, en caso de no ser aclarados, se mantengan sobre las superficies y conserven durante tiempo su eficacia desinfectante.

Algunos de los inconvenientes que pueden tener son los siguientes:

• Incompatibilidad con tensioactivos aniónicos que dificulta su formulación conjunta con algunos detergentes.
• Baja efectividad frente a microorganismos formadores de esporas siendo considerados compuestos esporostáticos más que esporocidas^[3]. La pared de los esporulados cuando están en forma vegetativa es poco permeable a los compuestos cuaternarios lo que dificulta su mecanismo de acción.
• Dificultad de aplicación en procesos que utilicen bombas y sistemas de recirculación, por su tendencia a formar espuma.
• Su sustantividad en superficies dificulta su aclarado respecto a otros desinfectantes. La normativa vigente obliga a aclarar las superficies que vayan a entrar en contacto con los alimentos para garantizar que no quedan restos de productos químicos desinfectantes que puedan contaminar al alimento:
  • A nivel europeo, las líneas generales para determinar el Límite Máximo de Residuos (MRL por sus siglas en inglés) en alimentos vienen determinadas por el Reglamento (UE) 396/2005. Para los amonios cuaternarios, los límites establecidos por el Reglamento (UE) 1119/2014 son de 0,1 mg/kg de alimento (0,01 mg/Kg para preparados infantiles y leche en polvo). Existen propuestas elaboradas por el grupo de trabajo de la ECHA para el establecimiento de la transferencia de residuos a alimentos ^[4] que, una vez adaptados los cálculos, nos permiten establecer unos valores de <0,5mg/m2 en superficies y <0,1mg/L en aguas de aclarado, como valores límite equivalentes a los MRLs en alimentos para estos principios activos biocidas. Estos valores se consiguen fácilmente con un adecuado aclarado con agua una vez aplicado el producto desinfectante.
  • Según establece la normativa FDA (Food Code 2009: Chapter 7. Poisonous or Toxic Materials – subpart 204.11 -) los productos sanitizantes y otros desinfectantes químicos aplicados a superficies en contacto con alimentos, deben cumplir los requisitos especificados en la normativa CFR (40 CFR 180.940 Tolerance exemptions for active and inert ingredients for use antimicrobial formulations – food-contact surface sanitizing solutions -). Los amonios cuaternarios están incluidos en esta lista, sin necesidad de aclarado, pero garantizando un drenaje adecuado, en concentraciones máximas que oscilan entre las 200 y 400 ppm según los compuestos cuaternarios utilizados.
• Posibilidad de causar fenómenos de resistencia. Aunque no es común, un uso incorrecto o un trabajo a concentraciones sub-letales puede provocar la aparición de microorganismos tolerantes que obliguen a aumentar la dosis y/o combinar distintos tipos de biocidas ^[5].

Conclusiones.

Las amplias ventajas que aportan los compuestos de amonio cuaternario los sitúan en una de las primeras opciones en el momento de diseñar protocolos de Limpieza y Desinfección y elegir un producto desinfectante para superficies alimentarias, veterinarias o institucionales (biocidas PT4, PT3 y PT2, respectivamente, dentro del marco del Reglamento (UE) 528/2012 de Biocidas).

Para dar respuesta a todas estas aplicaciones, PROQUIMIA dispone de una amplia gama de productos desinfectantes basados en amonios cuaternarios:

Referencias bibliográficas:

[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.