DE10106541B4

DE10106541B4 - Enzympräparat und dessen Verwendung in der Gerberei

Info

Publication number: DE10106541B4
Application number: DE2001106541
Authority: DE
Inventors: Jozef Dr. Sagala; Siegfried Nagel; Ingeborg Mehl
Original assignee: Schill and Seilacher AG
Current assignee: Schill and Seilacher GmbH
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: DE10106541A1

Abstract

Enzympräparat, enthaltend eine Proteinase und einen Stabilisator für die Proteinase, wobei die Proteinase durch Adsorption an einen pulverförmigen Polysaccharid-Träger immobilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Polysaccharid-Träger Getreidegrieß und/oder -dunst ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Enzympräparat, insbesondere zur Verwendung beim Weichen und/oder Beizen von Hautblößen in der Gerberei, das eine Proteinase und einen Stabilisator für die Proteinase enthält . Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des Enzympräparats zum Weichen und/oder Beizen von Hautblößen und Fellen sowie zur Auflockerung des Hautgewebes von Lederhalbfabrikaten (wet-blues und wet-whites), bei dem die Blößen, Felle oder Lederhalbfabrikate in wäßriger Flotte bei einem pH-Wert zwischen 2,5 und 7,5 mit dem Enzympräparat behandelt werden.

In der Gerberei dient das Weichen der Wiederherstellung des natürlichen Quellungszustandes der Haut sowie der Entfernung von Schmutz, löslichen Eiweißstoffen und Konservierungsmitteln, während das Beizen die weitere Auflockerung und Anpeptisierung des Hautfasergefüges unter Aufhebung der Alkalischwellung mit Hilfe spezifisch wirkender Enzyme bewirkt.

Zum Beizen wurden in der Vergangenheit Proteasen tierischer, pflanzlicher und mikrobieller Herkunft verwendet. Proteinasen, eine Untergruppe der Proteasen, in der älteren Literatur meist "Endopeptidasen" genannt, wurden bereits für den Einsatz in der Gerberei vorgeschlagen: Aus der DE-PS 1 800 891 ist ein Verfahren zum Weichen oder Beizen von Häuten oder Fellen oder zum Nachbeizen von vorgegerbten Lederhalbfabrikaten bei einem pH-Wert zwischen 3 und 5 unter nichtschwellenden Bedingungen bekannt, bei dem Papain als Proteinase verwendet wird.

Aus DE 34 44 746 A1 ist ein proteolytischer Wundverband in Form eines Streupulvers oder Puders zur Abdeckung und Behandlung eitriger Wunden bekannt. Das Pulver besteht aus immobilisierten Proteasen, wobei als Träger für das Enzym vernetzte Dextrane, Chitin oder Chitosan in einer Teilchengröße von 0,01 bis 0,5 mm verwendet werden.

Die auflockernde Wirkung enzymatischer Weichhilfsmittel auf das Hautgewebe wurde von A. Zissel in "Bibliothek des Leders", Bd. 2, Seite 44 bis 49 und Seite 199, Umschau-Verlag, Frankfurt am Main, 1988, beschrieben.

Unter "wet-whites" werden chromfrei vorgegerbte Lederhalbfabrikate verstanden, die eine erhöhte Schrumpfungstemperatur aufweisen und deshalb ein Falzen im nassen Zustand ermöglichen. "Wet-blues" sind chromgegerbte Lederhalbfabrikate, die – ebenso wie die wet-whites – in der Wasserwerkstatt häufig nicht ausreichend aufgeschlossen worden sind und deshalb häufig noch unstrukturierte, fransenartige Telopeptide zwischen den Kollagenmolekülen enthalten, welche zur Verbesserung der Färbbarkeit der gegerbten Leder entfernt werden müssen. Zur Entfernung dieser unerwünschten Telopeptide werden Proteasen verwendet, wie beispielsweise in der DE-PS 28 56 320 beschrieben, worin eine α-Amylase bakterieller Herkunft empfohlen wird, deren hydrolytische Aktivität im sauren pH-Bereich optimal ist.

Obwohl die Verwendung von Papain zum Weichen und Beizen von Hautblößen und Fellen sowie zur Auflockerung des Hautgewebes von Lederhalbfabrikaten schon vor mehr als 30 Jahren in der DE-OS 18 00 891 vorgeschlagen worden ist, hat sich das Verfahren in der Lederindustrie bisher nicht durchsetzen können, was vermutlich an den wenig reproduzierbaren Ergebnissen liegt, die bisher beim Einsatz von papainhaltigen enzymatischen Präparaten auf Haut und Leder erhalten worden sind. Die sehr unterschiedlichen und nicht vorhersagbaren Ergebnisse beruhen höchstwahrscheinlich auf den Veränderungen, die das Papain während der Lagerung durch Desaktivierung, Autolyse und durch bei der Konservierung verwendete Salze erleidet. Da Papain eine relativ unspezifisch spaltende Proteinase ist, die nicht nur Peptide, sondern auch Amide und Ester spaltet, können bei der Lagerung von entsprechenden Enzympräparaten, insbesondere unter der Einwirkung von Feuchtigkeit und Wärme, unkontrollierte Zerfallsprozesse ablaufen, die zu erheblichen irreversiblen Aktivitätsverlusten des Enzyms und nach dessen Verwendung zu höchst unterschiedlich aufgelockerten Hautgeweben in der Gerberei führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Enzympräparat der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das eine verbesserte Lagerstabilität aufweist, eine einfache Handhabung in der Gerberei gestattet, kostengünstig herstellbar ist und zu gleichbleibend reproduzierbaren Ergebnissen beim Weichen, Beizen und Auflockern des Hautgewebes führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Enzympräparat gelöst, bei dem die Proteinase durch Adsorption an einen pulverförmigen Polysaccharid-Träger gemäß Anspruch 1 immobilisiert ist. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung wird das immobilisierte Enzympräparat der wäßrigen Flotte, mit der die Hautblößen, Felle oder Lederhalbfabrikate behandelt werden, in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der zu behandelnden Haut, zugegeben. Vorteilhaft kann zusätzlich zur Proteinase auch der Stabilisator für die Proteinase an den pulverförmigen Polysaccharid-Träger adsorbiert und dadurch immobilisiert sein.

Ein Nachteil des Standes der Technik bestand darin, daß sowohl unverdünnte stabilisierte Proteinasen als auch wäßrige, proteinasehaltige Enzympräparate trotz zugesetzter Stabilisatoren nicht über einen Zeitraum von mindestens 6 Monaten stabil unter "normalen" Bedingungen (höchstens 35°C, weniger als 50 % rel. Luftfeuchtigkeit, verschlossener Behälter) gelagert werden konnten. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Immobilisierung von Proteinase und ggf. Stabilisator durch Adsorption an einen pulverförmigen Polysaccharid-Träger zu einer lagerstabilen Formulierung führt, die wegen der Erhaltung der Enzymaktivität über einen Zeitraum von mindestens 6 Monaten absolut reproduzierbare und standardisierbare Ergebnisse bei der Anwendung auf Hautblößen, Felle und Lederhalbfabrikatehervorbringt.

Da pulverförmige Polysaccharid-Träger gemäß Anspruch 1 in großer Menge billig zur Verfügung stehen und aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, ist das erfindungsgemäße Enzympräparat kostengünstig herstellbar und ökologisch unbedenklich, sowohl hinsichtlich der Gewinnung als auch hinsichtlich der Abbaubarkeit. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Präparats besteht in der stabilen, einheitlichen Verteilung des immobilisierten Enzyms und ggf. seines Stabilisators sowie in der schnellen Desorption des Enzyms in den wäßrigen Behandlungsflotten bei seiner Anwendung.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Enzympräparat zusätzlich eine schwefelhaltige Verbindung zur Aktivierung der Enzymaktivität, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, wobei sich als schwefelhaltige Verbindung zur Aktivierung der Enzymaktivität insbesondere Cystein und/oder Glutathion eignen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Enzympräparats ist zusätzlich noch ein Komplexierungsmittel zum Abfangen von Schwermetallionen enthalten, besonders bevorzugt Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA) oder eines der Salze dieser Säuren. Diese Ausführungsform ist besonders zur Auflockerung des Hautgewebes von wet-blues geeignet, da aus der Chromgerbung stammende restliche Chromionen die Enzymaktivität der Proteinase deutlich herabsetzen können.

Das erfindungsgemäße Enzympräparat enthält vorzugsweise eine oder mehrere Proteinasen pflanzlichen Ursprungs, besonders bevorzugt Papain, Bromelain, Ficin oder ein mindestens eines dieser Enzyme enthaltendes Gemisch von Pflanzenproteinasen.

Als Stabilisator für die Proteinase wird vorzugsweise Bisulfit oder Thiosulfat verwendet, und zwar besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Präparats.

Als pulverförmiger Polysaccharid-Träger hat sich überraschenderweise Getreidegrieß und/oder Getreidedunst erwiesen. Unter "Dunst" versteht man ein Mühlenprodukt, dessen Korngröße zwischen denjenigen von Grieß und von Mehl liegt, also etwas feiner als Grieß ist.

Besonders bevorzugte Träger für die Immobilisierung der Proteinase sind Weizengrieß und/oder Weizendunst. Die bevorzugten Korngrößen für den pulverförmigen Polysaccharid-Träger liegen im Bereich zwischen 0,125 und 1,25 mm. Die Korngrößenverteilung in diesem Bereich hat sich als optimal erwiesen hinsichtlich der Hydrophilie und der Elektroneutralität der Teilchen, welche dazu beitragen, daß die Aktivitätsverluste des immobilisierten Enzyms minimal bleiben. Darüber hinaus läßt sich mit dem pulverförmigen Polysaccharid-Träger eine homogene Durchmischung von Enzym und Träger sehr einfach bewerkstelligen, wobei der Träger überdies biologisch und ökologisch absolut unbedenklich ist.

Das Gewichtsverhältnis zwischen Proteinase und Polysaccharid-Träger beträgt vorzugsweise 0,5 : 100 bis 10 : 100.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Enzympräparats verwendet man eine handelsübliche Proteinase, beispielsweise das Collupulin^® – Pulver der Firma DSM (Gist-brocades), das eine hohe proteolytische Aktivität in dem für wet-blues günstigen pH-Bereich von 3,5 bis 6,0, insbesondere zwischen 4,2 und 5,0, sowie eine ausgezeichnete thermische Stabilität bei Temperaturen bis zu 60°C aufweist. Der verwendete Polysaccharid-Träger wird zunächst mit etwa 1 Gew.-% Bisulfit, vorzugsweise Natriumbisulfit, stabilisiert und anschließend mit dem Enzymkonzentrat vermischt. Zusätzlich werden geringe Mengen des Komplexierungsmittels und/oder der genannten Aktivatoren zugegeben.

Das erfindungsgemäße Enzympräparat weist eine vergleichsweise sehr gute Lagerstabilität auf: Die Aktivitätsverluste betragen weniger als 20 % nach 6 Monaten Lagerung in verschlossenem Behälter bei 35°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 50 %, wobei überraschenderweise die Anwesenheit von Chromionen in Konzentrationen bis zu 200 ppm in den Behandlungsflotten bei der Behandlung von wet-blues die enzymatische Aktivität des erfindungsgemäßen Enzympräparats nicht merklich beeinträchtigt. Bei trockener Lagerung in einem verschlossenen Behälter bei einer Temperatur < 25°C betragen die Aktivitätsverluste nach 12 Monaten 0 bis 20 %, wobei "trocken" eine rel. Luftfeuchte von weniger als 50 % bedeutet.

Die proteolytische Aktivität von Enzymen wird üblicherweise nach der Anson-Hämoglobin-Methode oder nach der Löhlein-Volhard-Methode bestimmt (vgl. Methods of Enzymology 3 (1957), Seite 448). Die Aktivitätseinheiten werden in Units als "U_Hb" angegeben, wobei "Hb" für "Hämoglobin" steht. Eine U_Hb-Einheit entspricht derjenigen Enzymmenge, welche die Freisetzung von trichloressigsäurelöslichen Bruchstücken aus Hämoglobin pro Minute bei 30°C katalysiert und der Wirkung von 1 μMol Tyrosin entspricht.

Das erfindungsgemäße Enzympräparat wird vorzugsweise eingesetzt in der Weiche, nach dem Auswaschen des Salzes, in der Beize, vorzugsweise in frischer Flotte, und bei der Behandlung von wet-blues, nach dem Waschen und vor der Neutralisation.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert:
Beispiel 1: Herstellung des Enzympräparats
Zu 100 kg Weizendunst wird 1,5 kg Natriumbisulfit zugesetzt und in einer Trockenmischanlage 15 Minuten gemischt. Dann werden 2,0 kg Papain-Konzentrat mit einer Enzymaktivität von mindestens 50.000 UHb/g zugegeben und weitere 20 Minuten gemischt. Schließlich werden 0,2 kg EDTA und 0,5 kg Glutathion zugegeben und weitere 20 Minuten gemischt. Die Temperatur der Ausgangsmaterialien und des Gemischs wird auf maximal 40°C begrenzt. Man erhält so ein Enzympräparat in Form eines hellbeigen Pulvers mit einer Enzymaktivität von etwa 800 UHb/g, das bei Lagerung in verschlossener Packung bei Temperaturen von < 25°C 12 Monate lang nahezu keinen Verlust an enzymatischer Aktivität erleidet.
Beispiel 2: Weichen von getrockneten oder angetrockneten Fellen
Getrocknete Nerzfelle werden in der Haspel in einer mit Ameisensäure auf pH 4,0 bis 6,0 angesäuerten Weichflotte bei 20 bis 24°C geweicht. 10 1 Wasser pro Fell werden für die Flotte verwendet. 0,3 bis 0,5 g/l Ameisensäure, 0,5 bis 1,5 g/l des erfindungsgemäßen Enzympräparats, hergestellt gemäß Beispiel 1, und 0,3 bis 0,7 g/l Emulgator werden der Flotte zugesetzt. Die Weiche dauert 6 bis 10 Stunden, wobei der Inhalt der Haspel periodisch bewegt wird, beispielsweise jeweils 2 Minuten innerhalb von 30 Minuten.
Beispiel 3: Beizen von Rindblößen
Als Ausgangsmaterial werden geäscherte, gespaltene und mit Kohlendioxid entkälkte Rindblößen verwendet. Die Beizflotte besteht aus Wasser von 35 bis 37°C, dem 0,1 % Ameisensäure oder Milchsäure zugegeben werden, so daß sich ein pH von 4,5 bis 5,5 einstellt. Ferner werden 0,5 bis 0,8 % des erfin dungsgemäßen Enzympräparats, das gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, zugesetzt. Nach 30 bis 60 Minuten wird die Flotte abgelassen, und die Blößen werden weiter, wie üblich, aufgearbeitet.
Im Vergleich zur Behandlung mit üblichen pankreatischen Proteasen entsteht keine unerwünschte Nubukierung des Narbens der Rindblößen.
Beispiel 4: Beizen von wet-blues
Als Ausgangsmaterial werden chromausgegerbte und gefalzte Rind-wet-blues verwendet (die nachfolgenden %-Angaben beziehen sich auf das Falzgewicht).
Für das erste Waschen werden 200 % Wasser bei 50°C verwendet, wobei die Flotte nach 15 Minuten abgelassen wird.
Für das zweite Waschen werden erneut 200 % Wasser bei 50°C verwendet, wobei die Flotte nach 15 Minuten abgelassen wird.
Die Beize wird mit 150 % Wasser bei 50 bis 55°C in saurem Milieu durchgeführt, wobei der Flotte 1 bis 2 % des erfindungsgemäßen Enzympräparats, hergestellt gemäß Beispiel 1, zugesetzt werden. Die Flotte wird nach 2 bis 6 Stunden, je nach erwünschter Aufschlußrate, abgelassen.
Anschließend wird mit 200 % Wasser bei 30°C 15 Minuten lang gewaschen, wonach die Flotte abgelassen und, wie üblich, weitergearbeitet wird.
Die dem Beizen nachfolgende Wäsche ist nach dem sauren Beizen wichtig, um gute Foggingwerte gemäß DIN 75201 zu erreichen.
Die Hydrophobierung der so behandelten wet-blues sowie Weichheit, Farbe und Griff der daraus hergestellten Fertigleder sind ausgezeichnet.

Claims

Enzympräparat, enthaltend eine Proteinase und einen Stabilisator für die Proteinase, wobei die Proteinase durch Adsorption an einen pulverförmigen Polysaccharid-Träger immobilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Polysaccharid-Träger Getreidegrieß und/oder -dunst ist.
Enzympräparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Polysaccharid-Träger Weizengrieß und/oder -dunst ist.
Enzympräparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Polysaccharid-Träger eine Korngrößenverteilung von zwischen 0,125 und 1,25 mm besitzt.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine schwefelhaltige Verbindung zur Aktivierung der Enzymaktivität der Proteinase enthält.
Enzympräparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es die schwefelhaltige Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-% enthält.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Komplexierungsmittel zum Abfangen von Schwermetallionen enthält.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Proteinase pflanzlichen Ursprungs ist.
Enzympräparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet; daß die Proteinase Papain, Bromelain, Ficin oder ein mindestens eines dieser Enzyme enthaltendes Gemisch von Pflanzenproteinasen ist.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator ein Bisulfit oder Thiosulfat ist.
Enzympräparat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es den Stabilisator in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-% enthält.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schwefelhaltige Verbindung zur Aktivierung der Enzymaktivität der Proteinase Cystein und/oder Glutathion ist.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Komplexierungsmittel Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Nitrilotriessigsäure (NTA) oder eines der Salze dieser Säuren ist.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Proteinase und Polysaccharid-Träger 0,5 : 100 bis 10 : 100 beträgt.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Aktivität der Proteinase mindestens 700 UHb/g des Präparats, vorzugsweise mindestens 800 UHb/g des Präparats, beträgt.
Enzympräparat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Aktivität des Präparats bei trockener Lagerung in einem verschlossenen Behälter und bei Temperaturen < 25°C mindestens 12 Monate lang erhalten bleibt.
Enzympräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Stabilisator für die Proteinase durch Adsorption an den pulverförmigen Polysaccharid-Träger immobilisiert ist.
Verwendung des Enzympräparats gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Weichen und/oder Beizen von Hautblößen und Fellen sowie zur Auflockerung des Hautgewebes von Lederhalbfabrikaten (wet-blues und wet-whites).