CN103025856A - 包含生物表面活性剂和酶的洗涤剂组合物 - Google Patents

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Abstract

清洁组合物，其包含有效量的表面活性剂体系和酶体系，其特征在于，所述表面活性剂体系包含至少1wt％(基于清洁组合物)的细菌来源的生物表面活性剂，和至少一种选自如下的细菌来源的酶：纤维素酶、脂肪酶、酯酶、过氧化物酶/氧化酶、氧化还原酶、果胶酶、裂解酶、甘露聚糖酶及其混合物。

Description

包含生物表面活性剂和酶的洗涤剂组合物
技术领域
本发明涉及包含生物表面活性剂和酶的洗涤剂组合物。
背景
生物表面活性剂的一般性描述由Rahman发表于Biotechnology 7(2)：360-370，2008 ISSN 1682-296X“Production，Characterisation andapplication of Biosurfactants-review(生物表面活性剂的生产、表征和应用-综述)”。
酶已作为清洁辅助剂用于洗涤剂制剂中多年。它们可以获自其他来源的细菌。最常采用的酶是蛋白酶、淀粉酶、甘露聚糖酶、脂肪酶和纤维素酶。它们通常源自真菌或酵母培养物。
脂肪酶用于含表面活性剂的洗涤剂制剂中，以协助从织物上清洗油质污垢。尽管在几十年前就进行了对他们的分离和表征，但是这些酶一直难以配制于传统的表面活性剂制剂中，因为在酶和表面活性剂之间存在对目标基底油的竞争。表面活性剂会赢得这种对表面的竞争，并从油质表面上胜出或取代酶，并进而降低酶对那些污垢的作用。因此，洗涤清洁产品中的脂肪酶的实际效果是有限的，尤其是当与其它的清洁酶，如蛋白酶和淀粉酶的效果相比时。
对更可持续化学的推动增强了在清洗中减少表面活性剂水平的愿望。作为生物替代品，酶代表了具有重量效率的选择，用以在表面活性剂水平降低的情况下维持油质污垢去除作用。在许多现有技术的文献中，已经提出了使用生物表面活性剂。
下列文献涉及生物表面活性剂和由细菌产生的酶的组合。
DE10 2008 038479 A1(Henkel)公开了可获自细菌的α-淀粉酶与可为生物表面活性剂且可由细菌产生的表面活性剂的潜在混合物。
WO2006/031554A2(Novozymes)以一个实施例公开了获自细菌的蛋白酶与生物表面活性剂表面活性素的混合物。没有强调获自细菌的酶，大部分所引用的酶来自于真菌。
“Lipase and biosurfactant production for utilisation in bioremediationof vegetable oils and hydrocarbon(用于植物油和烃的生物修复中的脂肪酶和生物表面活性剂的生产)”。Martins VG等(2008)Quimica Nova第31期第8卷，1942-1947。
“Isolation and characterisation of a lipid degrading bacterium and itsapplication to lipid containing wastewater treatment(脂质降解细菌的分离和表征及其在含脂质废水的处理中的应用)”。Matsumiya Y.等(2007)Journal of Bioscience and Bioengineering第103期，第4卷，325-330。
US2006106120描述了微生物、生物表面活性剂和塑料降解酶的混合物，用于人造材料的生物修复。生物表面活性剂可以获自细菌或其它来源；在实施例中所使用的优选的酶是细菌来源的角质酶。它可以与淀粉酶和疏水蛋白共同被表达。该组合物不是用于清洗应用的。
下列文献涉及表面活性剂和不是专门由细菌生产的酶的组合，用于清洁。
US2006080785A(Nero)描述了通过在地毯上施用具有生物表面活性剂和酶的清洁组合物来清洁地毯；并用圆套清洁材料。该酶获自海藻(Sea Kelp)，因此不是获自细菌的。
CN101126052描述了含生物表面活性剂的清洁组合物，其还含有蛋白酶。蛋白酶的来源是植物菠萝。
US5417879(Unilever)描述了协同的二元表面活性剂洗衣组合物，含有槐糖脂(来自酵母)，纤维二糖脂(来自真菌)或鼠李糖脂(来自细菌)糖脂类的生物表面活性剂。使用这些生物表面活性剂的实施例不包含任何酶。在第12栏第24至25行中，提到可能将生物表面活性剂与未公开量的未公开来源的酶结合。
US2004171512A(Igarashi Keisuke；Hirata Yoshihiko；Furuta Taro)公开了低泡沫洗涤剂组合物，其包含可替代常规的低泡嵌段聚合物非离子表面活性剂的生物表面活性剂(来自酵母的槐糖脂)。根据整体公开的内容，生物表面活性剂以可与选自如下的未公开类型的酶一起使用：淀粉酶、蛋白酶、纤维素、脂肪酶、支链淀粉酶、异支链淀粉酶、异淀粉酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等等。根据其底物特异性，酶可以通过适当选择被添加。例如，蛋白酶可以选择用于蛋白质污渍，淀粉酶可选择用于淀粉污渍。实施例使用了与来自Novo Nordisk的蛋白酶Savinase6.0T和来自Novo Nordisk的淀粉溶解酶(淀粉酶)Duramyl 60T结合的槐糖脂来清洗碗盘(硬表面清洗)。Duramyl由地衣芽孢杆菌产生且Savinase由克劳氏芽孢杆菌/迟缓芽孢杆菌产生，两者都是细菌源。它们在此文献中没被教导为种属上优选的源。
US2009188055A(Stepan Co)公开了包含脂肪酸的磺化交内酯和其他衍生物的组合物。表20提供了这些表面活性剂与其他表面活性剂，包括鼠李糖脂结合的预言性实例。这些实施例中不包括酶。在该文献中的其他地方，声称通过使用脂肪酶与酸酐，用交内酯协同提高了对油腻性污垢的清洁性能。合适的脂肪酶包括由微生物假单胞菌组，如施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)ATCC 19.154产生的那些，其公开在英国专利1,372,034中。合适的脂肪酶包括由微生物荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)IAM 1057产生的显示出与脂肪酶抗体的阳性免疫交叉反应的那些。这种脂肪酶可从Amano Pharmaceutical Co.Ltd.，Nagoya，Japan以商品名Lipase P“Amano”得到，以下称为“Amano-P”。另外合适的脂肪酶是如M1 Lipase.RTM和Lipomax.RTM(Gist-Brocades)的脂肪酶。高度优选的脂肪酶是在2000年1月25日授权公开的US6017871(P&G)中描述的，由柔毛腐质霉(Humicola lanuginosa)(一种真菌)获得的天然脂肪酶的D96L脂解酶变种。优选地，使用柔毛腐质酶菌株DSM 4106。此酶根据该技术以每升清洗溶液中50LU-8500LU的水平混入组合物。优选地，变体D96L以每升清洗溶液中100LU-7500LU的水平存在。更优选每升清洗溶液中为150LU-5000LU的水平。
一篇文献提出生物表面活性剂和获自细菌的酶的组合，用于清洁。
US2004072713A(Unilever)公开了用于酶促织物清洁方法的制品，所述制品含有一种或多种类型的能够分泌用于所述织物清洁方法的酶的无害微生物。在一个实施方案中，该微生物可以是细菌，但也举例说明了真菌微生物。实施例都表示漂白酶。虽然在实施例中不使用微生物，但该文献推测如果除了酶以外微生物也能够产生其他有助于清洁过程的化学物质，例如生物表面活性剂(例如脂多糖)，则是尤其有用的。该文献中实际上没有公开包含获自细菌的生物表面活性剂和获自细菌的酶的混合物的清洗液或者浓缩物。我们确信生物表面活性剂的浓度会远远低于0.5g/L。
发明概述
本发明提供了清洁组合物，其包含有效量的表面活性剂体系和酶体系，其特征在于，该表面活性剂体系包含至少1wt％(基于清洁组合物)的获自细菌的生物表面活性剂，和至少一种选自如下的细菌来源的酶：纤维素酶、脂肪酶、酯酶、过氧化物酶/氧化酶、氧化还原酶、果胶酶、裂解酶、甘露聚糖酶及其混合物。
本发明的第二方面提供了用于清洁基体的方法，其包括将基体浸入水中、向水中加入根据前述权利要求任一项的组合物以形成清洗液和清洗基体的步骤，其特征在于清洗周期时间少于60分钟，优选少于30分钟，并且水温总是低于35℃。
现发现当某些获自细菌的酶与获自细菌的生物学表面活性剂(生物表面活性剂)相结合时，对于清洁污渍和污垢具有令人惊奇的协同效益。
该组合也可以被用于任何生物学制剂。脂肪酶是插入到洗涤剂组合物，尤其是洗衣洗涤剂的关键酶，而且也是被设计用于清洁硬表面的组合物，如清洗碗盘的组合物中的关键酶，其在降低的表面活性剂水平下有效清洁日常污垢和污渍，以便能够浓缩制剂。
我们测试了三种类型的生物表面活性剂(真菌，细菌和酵母)与两种类型的脂肪酶(真菌和细菌)的结合。最好的结果来自于获自细菌的酶与获自细菌的生物表面活性剂(鼠李糖脂)的结合。
发明详述
酶
细菌酶
用于本发明的细菌酶是纤维素酶、脂肪酶、酯酶、过氧化物酶/氧化酶、果胶酶、裂解酶和甘露聚糖酶，或其混合物。编码这种酶的细菌基因可以被转移到优选的产生表达体的宿主中，这不限于细菌并包括例如其它微生物宿主。本文所用的术语细菌酶包括源自细菌的，但被表达的酶。
该组合物可以包含分类为在EC 3.1.1.74中的角质酶。细菌角质酶的一个实例为来自假单胞菌菌株的角质酶，特别是门多萨假单胞菌，或恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。
酶可以是分类为EC 3.1.1.4和/或EC 3.1.1.32的磷脂酶。如本文所用，术语磷脂酶是一种酶，其对磷脂具有活性。磷脂，如卵磷脂或磷脂酰胆碱，其由用两个脂肪酸在外部(sn-1)和中间(sn-2)的位置酯化并用磷酸在第三位置酯化的甘油组成；磷酸进而可被酯化为氨基醇。磷脂酶是参与磷脂水解的酶。可以区分几种类型的磷脂酶活性，包括磷脂酶A1和A2，其水解一个脂肪酰基(分别在sn-1和sn-2位)以形成溶血磷脂；和可以水解溶血磷脂中剩余的脂肪酰基的溶血磷脂酶(或磷脂酶B)。磷脂酶C和磷脂酶D(磷酸二酯酶)分别释放二酰基甘油和磷脂酸。
术语磷脂酶包括有磷脂酶活性，例如磷脂酶A(A1或A2)、磷脂酶B活性、磷脂酶C活性、或磷脂酶D活性的酶。本文所用的与本发明的酶有关的术语“磷脂酶A”意为涵盖有磷脂酶A1和/或磷脂酶A2活性的酶。磷脂酶活性也可以通过还具有其他活性的酶(如，例如具有磷脂酶活性的脂肪酶)提供。磷脂酶活性可以例如来自具有磷脂酶副活性的脂肪酶。在本发明的其他实施方案中，磷脂酶酶活性通过基本上只具有磷脂酶活性且其中磷脂酶酶活性不是副活性的酶来提供。
优选地，磷脂酶细菌起源为芽孢杆菌属，例如巨大芽孢杆菌(B.megaterium)、枯草芽孢杆菌；柠檬酸杆菌属(Citrobacter)，例如弗氏柠檬酸杆菌(C.freundii)；肠杆菌属(Enterobacter)，例如产气肠杆菌(E.aerogenes)、阴沟肠杆菌(E.cloacae)；爱德华氏菌属(Edwardsiella)，如迟钝爱德华氏菌(E.tarda)；欧文氏菌属(Erwinia)，例如草生欧文氏菌(E.herbicola)；埃希氏菌属(Eecherichia )，例如大肠杆菌(E.coli)；克雷伯菌属(Klebsiella)，例如肺炎克雷伯菌(K.pneumoniae)；变形菌属(Proteus)，例如普通变形菌(P.vulgaris)；普罗维登斯菌属(Providencia)，例如斯氏普罗维登斯菌(P.stuartii)；沙门氏菌属(Salmonella)，例如鼠伤寒沙门氏菌(S.typhimurium)；沙雷氏菌属(Serratia)，例如液化沙雷氏菌(S.liquefasciens)、粘质沙雷氏菌(S.marcescens)；志贺氏菌属(Shigella)，如福氏志贺氏菌(S.flexneri)；
合适的纤维素酶尤其是细菌来源的。包括化学修饰的或蛋白质工程突变体。合适的纤维素酶包括来自芽孢杆菌属、假单胞菌属和梭状芽胞杆菌属的纤维素酶。
合适的过氧化物酶/氧化酶尤其是细菌起源的。包括化学修饰的或蛋白质工程突变体。氧化细菌的实例有从中可以产生氧化物酶的气单胞菌属(Aeromonas sp)，但不限于此。
果胶酸裂解酶的实例包括已从不同的菌属如欧文氏菌属、假单胞菌属、克雷伯氏菌属和黄单胞菌属以及从枯草芽孢杆菌(Nasser et al.(1993)FEBS Letts.335：319-326)和芽孢杆菌YA-14(Kim et al.(1994)Biosci.Biotech.Biochem.58：947-949)克隆得到的果胶酸裂解酶。
甘露聚糖酶(EC 3.2.1.78)的实例包括分离自多种细菌，包括芽孢杆菌属生物的那些。例如，Talbot等，Appl.Environ.Microbiol.，第56卷，第11期，第3505-3510页(1990)描述了获自嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的β-甘露聚糖酶。Mendoza等，World J.Microbiol.Biotech.，第10卷，第5期，第551-555页(1994)描述了获自枯草芽孢杆菌的β-甘露聚糖酶。JP-A-03047076公开了获自芽孢杆菌属的β-甘露聚糖酶。JP-A-63056289描述了碱性的、热稳定的β-甘露聚糖酶的生产。JP-A-63036775涉及芽孢杆菌属微生物FERM P-8856，其产生β-甘露聚糖酶和β-甘露糖苷酶。JP-A-08051975公开了来自嗜碱芽孢杆菌属AM-001的碱性β-甘露聚糖酶。一种来自解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)的纯化甘露聚糖酶公开在WO97/11164中。WO91/18974描述了一种半纤维素酶，如葡聚糖酶、木聚糖酶或甘露聚糖酶活性物。WO99/64619的实施例中涉及了芽孢杆菌属的甘露聚糖酶。
该组合物可以进一步包括细菌来源的其他酶和/或不是细菌来源的酶。
生物表面活性剂
它们获自细菌。本发明的范围以外的其他生物表面活性剂可以获自酵母和真菌。在本专利说明书中的术语生物表面活性剂不包括获自植物材料的表面活性剂，如烷基聚葡糖苷(APG)。
a)获自细菌的生物表面活性剂
它们是例如通常来自假单胞菌属的鼠李糖脂。有关其他由细菌获得的生物表面活性剂的信息可从“Mapping of Patents in Bioemulsifiers andbiosurfactants-review(生物乳化剂和生物表面活性剂的专利图谱-综述)，发表在the Journal of Scientific and Industrial Research第65卷，2006，第91页中得到。在细菌产生的生物表面活性剂的定义内，我们包括了细菌基因被克隆并随后从作为制造技术的另一种生物体表达获得的那些。例如，鼠李糖脂已被以这种方式从大肠杆菌中产生。
b)来自非细菌源的生物表面活性剂
来自非细菌性的微生物源的生物表面活性剂包括获自真菌和酵母的那些，例如来自假丝酵母属(Candida)和球拟酵母属(Torulopsis)的蜂生假丝酵母(Candida apicola)、Candida bombicola、解脂假丝酵母(Candida lipolytica)、Candida bogoriensis的槐糖脂。参见：Environmental applications for biosurfactants(生物表面活性剂的环境应用)-Environmental Pollution，第133卷，2005，第183-198页CatherineN.Mulligan。也参见Towards commercial production of microbialsurfactants(微生物表面活性剂的商业生产)-Trends in Biotechnology，第24卷，2006，第509-515页：Soumen Mukherjee，Palashpriya Das，Ramkrishna Sen。
甘露糖赤藓糖醇脂通常来自Pseudozyma(以前认为是假丝酵母属)Antarctica。纤维二糖脂通常来自玉米黑粉菌。海藻糖脂通常来自红球菌(Rhodococcus sp)。
更多信息参见Production，Characterisation and Applications ofBiosurfactants  Review(生物表面活性剂的生产、表征和应用综述)-Biotechnology-第7卷，2008，第370页：Pattanathu，Rahman和Gakpe。
洗涤剂组合物可以包括通常在洗衣液体中发现的其它成分。尤其是聚酯类的污垢释放聚合物、水溶助长剂、遮光剂、着色剂、香料、其它酶、其他表面活性剂，如香料和护理添加剂的微胶囊的成分、软化剂、用于抵抗污垢再沉积的聚合物、漂白剂、漂白活化剂和漂白催化剂、抗氧化剂、pH控制剂和缓冲剂、增稠剂，用于流变修正的外部结构化剂、视觉指示物，其带有或不带嵌入其中的功能性成分，和本领域技术人员已知的其它成分。组合物优选为液体的并有利地包装在多剂量瓶或单位剂量的水溶性袋中。
现将参考下面的非限制性实施例进一步描述本发明。
实施例
实施例1
在本实施例中，测试了各种酶/生物表面活性剂组合物以确定他们从棉布去除有色的牛肉污渍的能力。
通过将脂肪酶以4mg蛋白质/升的浓度与所需浓度的洗涤剂表面活性剂分散在pH调节为8和水硬度为12°FH的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中来制备清洗溶液。在37℃下将10毫升的清洗溶液于25mL的塑料小瓶中在回转式培养器以200rpm搅拌30分钟而混合。然后加入染有苏丹红着色的牛肉脂肪污渍的棉布样品(约1cm2)，并将小瓶送回振荡培养器。在一定的时间间隔后移除样品，在冷水中漂洗，并在37℃干燥。使用Macbeth Colour Eye监测残留的颜色，并与未处理的染有污渍的布相比。30分钟的结果示于表1中，4小时的示于表2中。
细菌酶为“Lipomax”：产碱假单胞菌脂肪酶的细菌源脂肪酶变体M21L，其描述于Gist-Brocades(M.M.M.J.Cox，H.B.M.Lenting，L.J.S.M.Mulleners和J.M.van der Laan)的WO94/25578中。
真菌酶为“Lipolase”：获自Humicola languginosa，其描述于EP0258068中并可从Novozymes A/S获得。
表面活性剂的详细信息如下：
SL＝槐糖脂：真菌来源的生物表面活性剂。
AC＝ACCELL：获自酵母的生物表面活性剂。
RL＝鼠李糖脂：获自细菌的生物表面活性剂。
表1-30分钟
  生物表面活性剂   没有酶   细菌酶   真菌酶
  0.25g/L SL   2.83   8.42   4.29
  0.25g/L AC   0.96   2.39   1.25
  0.25g/L RL   3.35   5.40   3.29
  0.5g/L SL   8.98   11.20   8.44
  0.5g/L AC   1.05   1.95   1.00
  0.5g/L RL   1.28   10.00   0.82
表2-4小时
  生物表面活性剂   没有酶   细菌酶   真菌酶
  0.25g/L SL   5.52   12.98   8.61
  0.25g/L AC   3.67   9.15   3.19
  0.25g/L RL   3.12   8.01   3.36
  0.5g/L SL   12.23   13.59   11.29
  0.5g/L AC   2.22   8.40   3.52
  0.5g/L RL   1.38   12.01   2.34
对于所有的污垢类型，细菌酶一致地优于真菌酶。对于槐糖脂，真菌酶的存在与没有使用任何酶的表面活性剂相比，没有提供任何好处。
通过使用标准的BCA蛋白试剂盒(ex Pierce)按照制造商的方法来确定在每个样品中的活性酶蛋白的量，从而以相同的水平给量所有的酶。
实施例2
在本实施例中，检验了各种酶/生物表面活性剂组合物，以确定他们从棉布去除有色的牛肉污渍的能力。
按照实施例1进行相同的实验，除了鼠李糖脂材料被分离为其单鼠李糖脂和二鼠李糖脂成分。二鼠李糖脂在酰基上具有2个鼠李糖。我们使用R1记录单鼠李糖脂及R2记录二鼠李糖脂材料。1小时和4小时的清洁结果在表3和表4中给出。
表3-1小时
  生物表面活性剂   没有酶   细菌酶   真菌酶
  0.5g/L SL   6.34   10.28   9.72
  0.5g/L RL   1.15   8.88   1.04
  0.5g/L R1   9.85   11.31   12.25
  0.5g/L R2   0.80   8.87   1.05
表4-4小时
  生物表面活性剂   没有酶   细菌酶   真菌酶
  0.5g/L SL   10.25   12.54   11.17
  0.5g/L RL   1.18   10.68   1.89
  0.5g/L R1   14.52   12.43   14.19
  0.5g/L R2   1.14   11.42   2.85

Claims (6)

1.清洁组合物，其包含有效量的表面活性剂体系和酶体系，其特征在于，所述表面活性剂体系包含至少1wt％(基于清洁组合物)的细菌来源的生物表面活性剂，和至少一种选自如下的细菌来源的酶：纤维素酶、脂肪酶、酯酶、过氧化物酶/氧化酶、氧化还原酶、果胶酶、裂解酶、甘露聚糖酶及其混合物。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述酶选自脂肪酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、酯酶、氧化还原酶及其混合物。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述酶包括脂肪酶和/或酯酶，优选脂肪酶。
4.根据前述权利要求的任一项所述的组合物，其中所述生物表面活性剂是鼠李糖脂。
5.根据前述权利要求的任一项所述的组合物，其中所述鼠李糖脂包含在酰基链上的两个或更多个鼠李糖单元，优选其为至少60％的二鼠李糖脂。
6.用于清洁基体的方法，其包括将基体浸入水中、向水中加入根据任意前述权利要求之一的组合物以形成清洗液和清洗基体的步骤，其特征在于所述方法的清洗周期时间少于60分钟，优选少于30分钟，和水温总是低于35℃。
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