DE102016214383A1

DE102016214383A1 - Reinigungsmittel enthaltend Keratinase

Info

Publication number: DE102016214383A1
Application number: DE102016214383.2A
Authority: DE
Inventors: Walter Heberlein
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Reinigungsmittel, insbesondere Geschirrspülmittel und Rohrreiniger, die Keratinase enthalten, sowie deren entsprechende Verwendung und Verfahren in denen diese Mittel eingesetzt werden. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Keratinase in einem Reinigungsmittel zur Reinigung automatischen Geschirrspülmaschinen und Rohrleitungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Reinigungsmittel, insbesondere Geschirrspülmittel und Rohrreiniger, die Keratinase enthalten, sowie deren entsprechende Verwendung und Verfahren in denen diese Mittel eingesetzt werden. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von Keratinase in einem Reinigungsmittel zur Reinigung automatischen Geschirrspülmaschinen und Rohrleitungen.
Enzyme gehören zu den bedeutenden Bestandteilen von Reinigungsmitteln. Ihr Einsatz in derartigen Mitteln ist industriell etabliert und sie sind in praktisch allen modernen, leistungsfähigen Reinigungsmitteln enthalten. Insbesondere Proteasen und Lipasen werden verwendet um proteolytische und lipolytische Anschmutzungen durch die hydrolytische Aktivität der genannten Enzyme zu entfernen. Neben Proteasen und Lipasen kommen in Reinigungsmitteln auch weitere Enzyme wie Amylasen, Cellulasen und Oxidoreduktasen zum Einsatz. Die Verwendung von Enzymen in Reinigungsmitteln hat signifikante Vorteile im Vergleich zur Verwendung von Reagenzien, die keine katalytische Aktivität besitzen. Zum einen verändern Enzyme in der von ihnen katalysierten Reaktion nicht ihre molekulare Struktur. Das heißt, dass ein Enzym durch die katalysierte Reaktion nicht „verbraucht“ wird und für einen erneuten Reaktionszyklus zur Verfügung steht. Im Gegensatz dazu werden nicht-katalytische Bestandteile von Reinigungsmitteln, die am Säuberungsprozess von Anschmutzungen beteiligt sind, normalerweise durch eine Reaktion verändert, so dass sie für keinen weiteren Reaktionszyklus zur Verfügung stehen. Die eingesetzte Menge an Enzym kann daher in einem Reinigungsmittel sehr gering gehalten werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass Enzyme aus Aminosäuren, die über eine Peptid-Bindung miteinander verknüpft sind, bestehen. Solche Bindungen können durch Umwelteinflüsse (insbesondere hohe Temperaturen) oder den oben erwähnten Proteasen gelöst werden, wodurch Enzyme zu den umweltverträglichen Bestandteilen von Reinigungsmitteln gehören. Aufgrund dieser Vorteile ist der Einsatz von Enzymen in Reinigungsmitteln wünschenswert.
Ein Problem, das bei der Reinigung von harten Oberflächen unter der Verwendung von Reinigungsmitteln entsteht, ist, dass die von der Oberfläche gelösten Anschmutzungen in den Abfluss(rohr)leitungen bzw. eventuell vorgeschalteten Filtern akkumulieren und dadurch den Filter/die (Rohr)leitung teilweise oder vollständig blockieren können. Das trifft sowohl für automatische Geschirrspülmaschinen als auch für Rohrleitungen im Küchen- und Sanitärbereich zu, wie die Abwasserleitungen von Spül- und Waschbecken. Bei einem großen Teil dieser Anschmutzungen handelt es sich um wasserunlösliche Fasern, insbesondere Haare. Blockierte Rohre müssen dann entweder kostenintensiv durch einen Spezialisten mit einer Reinigungsspirale oder durch den Einsatz aggressiver Reinigungsmittel, die für den Verbraucher bei der Handhabung gefährlich sind, von den Ablagerungen befreit werden. Eine im Stand der Technik bekannte vorbeugende Lösung, die eine Ablagerung von Anschmutzungen in den Abflussrohren verhindern soll, ist der Einsatz von Filtern über den Abflussauslässen von Spülbecken oder in Spülmaschinen. Diese Filter benötigen allerdings eine regelmäßige Reinigung, da sie ansonsten selber durch die Anschmutzungen blockiert werden.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die Verwendung von Keratinase in Reinigungsmitteln, wie beispielsweise Geschirrspülmitteln und Rohrreinigern (Abflussreinigern), den Verschluss von Rohren und Filtern verringern kann. Keratinasen gehören zu der Familie der Serin- oder Metalloproteasen und sind in der Lage unter wässrigen Bedingungen als Endopeptidase zu wirken und Peptidbindungen zu spalten. Neben dem natürlichen Substrat, den Keratinen, kann die Keratinase auch eine Reihe an weiteren Proteinen proteolytisch spalten, insbesondere sind hier strukturgebende Faserproteine wie Fibrin, Kollagen und Elastin zu nennen. Als Keratine bezeichnet man eine Gruppe von faserbildenden Strukturproteinen, die zur Bildung von Intermediärfilamenten benötigt werden und der Zelle Stabilität und Form verleihen. Keratin kommt beim Menschen in der Epidermis (Oberhaut), in den Haaren sowie in den Nägeln vor. Bei Tieren ist es u.a. Bestandteil für Federn, Schuppen, Klauen und Hörner. Keratine haben ein Molekulargewicht (MG) zwischen 40.000 und 68.000 Dalton und enthalten viel Cystein, welches mit Cystein-Resten in anderen Aminosäurenketten Disulfid-Bindungen eingeht. Diese Disulfid-Bindungen sind der Grund für die Festigkeit des Keratins. Durch die proteolytische Wirkung der Keratinase werden die Faserproteine gespalten und die Fasern nach und nach aufgelöst. Keratinasen weisen typischerweise katalytische Aktivität im moderat alkalischen Bereich (pH 8,0–8,5) auf, der dem pH-Wert von modernen Reinigungsmitteln entspricht.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Reinigungsmittel, insbesondere ein Geschirrspülmittel oder ein Rohrreinigungsmittel, das mindestens eine Keratinase enthält.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Reinigungsmittels zum Reinigen von automatischen Geschirrspülmaschinen und/oder Rohrleitungen.
Des Weiteren richtet sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen bei dem ein erfindungsgemäßes Reinigungsmittel zum Einsatz kommt.
Schließlich richtet sich ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung von Keratinase in einem Reinigungsmittel zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen.
Diese und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und Ansprüche ersichtlich. Dabei kann jedes Merkmal aus einem Aspekt der Erfindung in jedem anderen Aspekt der Erfindung eingesetzt werden. Ferner ist es selbstverständlich, dass die hierin enthaltenen Beispiele die Erfindung beschreiben und veranschaulichen sollen, diese aber nicht einschränken und insbesondere die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Numerische Bereiche, die in dem Format „von x bis y“ angegeben sind, schließen die genannten Werte ein. Wenn mehrere bevorzugte numerische Bereiche in diesem Format angegeben sind, ist es selbstverständlich, dass alle Bereiche, die durch die Kombination der verschiedenen Endpunkte entstehen, ebenfalls erfasst werden.
„Mindestens ein“, wie hierin verwendet, bedeutet 1 oder mehr, d.h. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder mehr. Bezogen auf einen Inhaltsstoff bezieht sich die Angabe auf die Art des Inhaltsstoffs und nicht auf die absolute Zahl der Moleküle. Zusammen mit Gewichtsangaben bezieht sich die Angabe auf alle Verbindungen der angegebenen Art, die in der Zusammensetzung/Mischung enthalten sind, d.h. dass die Zusammensetzung über die angegebene Menge der entsprechenden Verbindungen hinaus keine weiteren Verbindungen dieser Art enthält.
Alle Prozentangaben, die im Zusammenhang mit den hierin beschriebenen Zusammensetzungen gemacht werden, beziehen sich, sofern nicht explizit anders angegeben auf Gew.-%, jeweils bezogen auf die betreffende Mischung.
„Reinigung“, wie hierin verwendet, bedeutet, dass die in den Anschmutzungen enthaltenen strukturgebenden Polypeptide durch die im erfindungsgemäßen Reinigungsmittel enthaltene Keratinase gespalten werden, insbesondere derart, dass die Fasern nach und nach aufgelöst werden.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind Keratinasen proteolytische Enzyme, die die Spaltung von Peptidbindungen in Proteinen katalysieren. Keratinasen fallen unter die Enzyme Commission Number (EC-Nummer) 3.4.21/24/99 und sind Serin- oder Metalloproteasen bzw. Proteasen mit unbekanntem Wirkmechanismus.
Die vorliegend eingesetzten Keratinasen können natürlicherweise vorkommende Keratinasen sein oder Keratinasen, die auf Basis natürlich vorkommender Keratinasen durch eine oder mehrere Mutationen verändert wurden, um gewünschte Eigenschaften, wie katalytische Aktivität oder Stabilität, positiv zu beeinflussen.
Die den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln zugesetzten Keratinasen können aus verschiedenartigen Organismen stammen. Geeignete Mikroorganismen sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Gattungen von Escherichia, Klebsiella, Bacillus, Staphylococcus, Corynebakterium, Arthrobacter, Streptomyces, Stenotrophomonas und Pseudomonas, vorzugsweise Bacillus, noch bevorzugter Bacillus subtilis oder Bacillus cereus. Geeignete Stämme wie Bacillus subtilis BF11 oder Bacillus cereus BF21 werden beispielsweise beschrieben in Lakshmi et al. ("Efficient Degradation of Feather by Keratinase Producing Bacillus sp." in International Journal of Microbiology, Volume 2013, Article ID 608321, pages 1–7).
In der vorliegenden Erfindung kann eine genetisch veränderte Keratinase mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90%, mindestens 95%, mindestens 98% oder 100% Sequenzidentität mit einer natürlich vorkommenden Ausgangskeratinase über die gesamte Länge des Ausgangsproteins aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die katalytische Aktivität einer genetisch veränderten Keratinase mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90%, mindestens 95%, mindestens 98% oder 100% der katalytischen Aktivität ihrer AusgangsKeratinase betragen. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, ist die im erfindungsgemäßen Reinigungsmittel verwendete Keratinase eine kommerziell unter dem Handelsnamen KERATOCLEAN^® HYDRA PB“ Micro-granules erhältliche Keratinase.
Die Bestimmung der Identität von Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen erfolgt durch einen Sequenzvergleich. Dieser Sequenzvergleich basiert auf dem im Stand der Technik etablierten und üblicherweise genutzten BLAST-Algorithmus (vgl. beispielsweise Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W. & Lipman, D.J. (1990) "Basic local alignment search tool." J. Mol. Biol. 215: 403–410, und Altschul, Stephan F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Hheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997): "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs"; Nucleic Acids Res., 25, S. 3389–3402) und geschieht prinzipiell dadurch, dass ähnliche Abfolgen von Nukleotiden oder Aminosäuren in den Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen einander zugeordnet werden. Eine tabellarische Zuordnung der betreffenden Positionen wird als Alignment bezeichnet. Ein weiterer im Stand der Technik verfügbarer Algorithmus ist der FASTA-Algorithmus. Sequenzvergleiche (Alignments), insbesondere multiple Sequenzvergleiche, werden mit Computerprogrammen erstellt. Häufig genutzt werden beispielsweise die Clustal-Serie (vgl. beispielsweise Chenna et al. (2003): Multiple sequence alignment with the Clustal series of programs. Nucleic Acid Research 31, 3497–3500), T-Coffee (vgl. beispielsweise Notredame et al. (2000): T-Coffee: A novel method for multiple sequence alignments. J. Mol. Biol. 302, 205–217) oder Programme, die auf diesen Programmen beziehungsweise Algorithmen basieren. Ferner möglich sind Sequenzvergleiche (Alignments) mit dem Computer-Programm Vector NTI^® Suite 10.3 (Invitrogen Corporation, 1600 Faraday Avenue, Carlsbad, Kalifornien, USA) mit den vorgegebenen Standardparametern, dessen AlignX-Modul für die Sequenzvergleiche auf ClustalW basiert.
Solch ein Vergleich erlaubt auch eine Aussage über die Ähnlichkeit der verglichenen Sequenzen zueinander. Sie wird üblicherweise in Prozent Identität, das heißt dem Anteil der identischen Nukleotide oder Aminosäurereste an denselben oder in einem Alignment einander entsprechenden Positionen angegeben. Der weiter gefasste Begriff der Homologie bezieht bei Aminosäuresequenzen konservierte Aminosäure-Austausche in die Betrachtung mit ein, also Aminosäuren mit ähnlicher chemischer Aktivität, da diese innerhalb des Proteins meist ähnliche chemische Aktivitäten ausüben. Daher kann die Ähnlichkeit der verglichenen Sequenzen auch Prozent Homologie oder Prozent Ähnlichkeit angegeben sein. Identitäts- und/oder Homologieangaben können über ganze Polypeptide oder Gene oder nur über einzelne Bereiche getroffen werden. Homologe oder identische Bereiche von verschiedenen Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen sind daher durch Übereinstimmungen in den Sequenzen definiert. Solche Bereiche weisen oftmals identische Funktionen auf. Sie können klein sein und nur wenige Nukleotide oder Aminosäuren umfassen. Oftmals üben solche kleinen Bereiche für die Gesamtaktivität des Proteins essentielle Funktionen aus. Es kann daher sinnvoll sein, Sequenzübereinstimmungen nur auf einzelne, gegebenenfalls kleine Bereiche zu beziehen. Soweit nicht anders angegeben beziehen sich Identitäts- oder Homologieangaben in der vorliegenden Anmeldung aber auf die Gesamtlänge der jeweils angegebenen Nukleinsäure- oder Aminosäuresäuresequenz.
Weitere in den erfindungsgemäßen Mitteln verwendbare Keratinasen können auch Aminosäureveränderungen, insbesondere Aminosäure-Substitutionen, -Insertionen oder -Deletionen, im Vergleich zu den natürliche vorkommenden Keratinasen aufweisen. Solche Keratinasen sind beispielsweise durch gezielte genetische Veränderung, d.h. durch Mutageneseverfahren, weiterentwickelt und für bestimmte Einsatzzwecke oder hinsichtlich spezieller Eigenschaften (beispielsweise hinsichtlich ihrer katalytischen Aktivität, Stabilität, usw.) optimiert. Ferner können Nukleinsäuren, die die verwendeten Keratinasen kodieren, in Rekombinationsansätze eingebracht und damit zur Erzeugung völlig neuartiger Keratinasen oder anderer Polypeptide genutzt werden.
Das Ziel ist es, in die bekannten Moleküle gezielte Mutationen wie Substitutionen, Insertionen oder Deletionen einzuführen, um beispielsweise die Reinigungsleistung von erfindungsgemäßen Enzymen zu verbessern. Hierzu können insbesondere die Oberflächenladungen und/oder der isoelektrische Punkt der Moleküle und dadurch ihre Wechselwirkungen mit dem Substrat verändert werden. So kann beispielsweise die Nettoladung der Enzyme verändert werden, um darüber die Substratbindung insbesondere für den Einsatz in Reinigungsmitteln zu beeinflussen. Alternativ oder ergänzend kann durch eine oder mehrere entsprechende Mutationen die Stabilität der Keratinase noch weiter erhöht und dadurch ihre Reinigungsleistung verbessert werden. Vorteilhafte Eigenschaften einzelner Mutationen, z.B. einzelner Substitutionen, können sich ergänzen. Eine hinsichtlich bestimmter Eigenschaften bereits optimierte Keratinasen, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Aktivität und/oder ihrer Woll-Reparatur-Leistung, kann daher im Rahmen der Erfindung zusätzlich weiterentwickelt sein.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Mittel enthaltend eine Keratinase, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Keratinase wie vorstehend beschrieben als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch ein- oder mehrfache konservative Aminosäuresubstitution. Der Begriff "konservative Aminosäuresubstitution" bedeutet den Austausch (Substitution) eines Aminosäurerestes gegen einen anderen Aminosäurerest, wobei dieser Austausch nicht zu einer Änderung der Polarität oder Ladung an der Position der ausgetauschten Aminosäure führt, z. B. der Austausch eines unpolaren Aminosäurerestes gegen einen anderen unpolaren Aminosäurerest. Konservative Aminosäuresubstitutionen im Rahmen der Erfindung umfassen beispielsweise: G = A = S, I = V = L = M, D = E, N = Q, K = R, Y = F, S = T, G = A = I = V = L = M = Y = F = W = P = S = T.
Alternativ oder ergänzend ist die Keratinase dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer oben beschriebenen Keratinase als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch Fragmentierung, Deletions-, Insertions- oder Substitutionsmutagenese.
So ist es beispielsweise möglich, an den Termini oder in den Loops des Enzyms einzelne Aminosäuren zu deletieren, ohne dass dadurch die katalytische Aktivität verloren oder vermindert wird. Ferner kann durch derartige Fragmentierung, Deletions-, Insertions- oder Substitutionsmutagenese beispielsweise auch die Allergenizität betreffender Enzyme gesenkt und somit insgesamt ihre Einsetzbarkeit verbessert werden. Vorteilhafterweise behalten die Enzyme auch nach der Mutagenese ihre katalytische Aktivität, d.h. ihre katalytische Aktivität entspricht mindestens derjenigen des Ausgangsenzyms, d.h. in einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die katalytische Aktivität mindestens 80, vorzugsweise mindestens 90 % der Aktivität des Ausgangsenzyms. Auch weitere Substitutionen können vorteilhafte Wirkungen zeigen. Sowohl einzelne wie auch mehrere zusammenhängende Aminosäuren können gegen andere Aminosäuren ausgetauscht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist die Keratinase in einer Menge von 0,001 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gew.-% Aktivprotein im erfindungsgemäßen Reinigungsmittel bezogen auf das Gesamtgewicht des Reinigungsmittels enthalten. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Keratinase, die im Wesentlichen frei ist von anderen Proteinen und/oder anderen zellulären Kontaminationen (z.B. Lipide, DNA, RNA, usw.).
Die Keratinase kann in für andere in Reinigungsmitteln eingesetzte Enzyme bekannten Formen formuliert werden, beispielsweise in verkapselter Form. Entsprechende Möglichkeiten sind dem Fachmann bekannt.
In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel neben der Keratinase oder alternativ dazu einen Keratinase produzierenden Mikroorganismus enthalten, insbesondere einen Mikroorganimus der Gattung Bacillus, noch bevorzugter Bacillus subtilis oder Bacillus cereus, am bevorzugtesten einen oder beide der Stämme, die von Lakshmi et al. (supra) beschrieben wurden. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, ist dieser Mikroorganismus in einer Menge von 0,001 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels in diesem enthalten.
Die erfindungsgemäßen Reinigungsmittel schließen alle denkbaren Reinigungsmittelarten ein, sowohl Konzentrate als auch unverdünnt anzuwendende Mittel. Dazu gehören beispielsweise Geschirrspülmittel, sowohl Maschinengeschirrspülmittel als auch Handgeschirrspülmittel, aber auch Haushaltsreiniger für harte Oberflächen, insbesondere Rohrreiniger. Zu den Reinigungsmitteln im Rahmen der Erfindung zählen ferner Hilfsmittel, die beim manuellen oder maschinellen Geschirrspülen zum eigentlichen Reinigungsmittel hinzudosiert werden, um eine weitere Wirkung zu erzielen, wie beispielsweise Maschinenpfleger. Ferner zählen zu Reinigungsmitteln im Rahmen der Erfindung auch Vor- und Nachbehandlungsmittel, also solche Mittel, mit denen die Anschmutzungen vor der eigentlichen Reinigung in Kontakt gebracht werden, beispielsweise zum Anlösen hartnäckiger Verschmutzungen.
Die erfindungsgemäßen Reinigungsmittel können als pulverförmige Feststoffe, in nachverdichteter Teilchenform, als homogene Lösungen oder Suspensionen vorliegen und können neben der oben beschriebenen Keratinase alle bekannten und in derartigen Mitteln üblichen Inhaltsstoffe enthalten, wobei bevorzugt mindestens ein weiterer Inhaltsstoff in dem Mittel vorhanden ist. Die erfindungsgemäßen Mittel können insbesondere Tenside, Builder (Gerüststoffe), Persauerstoffverbindungen oder Bleichaktivatoren enthalten. Ferner können sie wassermischbare organische Lösungsmittel, weitere Enzyme, Sequestrierungsmittel, Elektrolyte, pH-Regulatoren und/oder weitere Hilfsstoffe wie optische Aufheller, Vergrauungsinhibitoren, Schaumregulatoren, Farbtransferinhibitoren, sowie Farb- und Duftstoffe sowie Kombinationen hiervon enthalten.
Neben den bisher genannten Komponenten können die erfindungsgemäßen Mittel weitere Inhaltsstoffe enthalten, die die anwendungstechnischen und/oder ästhetischen Eigenschaften des Reinigungsmittels weiter verbessern. Hierzu zählen beispielsweise Additive zur Einstellung der Viskosität und/oder zur Stabilisierung, sowie weitere in Reinigungsmitteln übliche Hilfs- und Zusatzstoffe, etwa UV-Stabilisatoren, Konservierungsmittel, Bitterstoffe, strukturgebende Polymere, sowie Hautgefühl-verbessernde oder pflegende Additive.
Vorteilhafte Inhaltsstoffe erfindungsgemäßer Mittel sind offenbart in der internationalen Patentanmeldung WO 2009/121725 , dort beginnend auf Seite 5, vorletzter Absatz, und endend auf Seite 13 nach dem zweiten Absatz. Auf diese Offenbarung wird ausdrücklich Bezug genommen und der dortige Offenbarungsgehalt in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das erfindungsgemäße Reinigungsmittel ein Geschirrspülmittel und kann anionische Tenside, nichtionische Tenside und deren Gemische, aber auch kationische, zwitterionische und amphotere Tenside enthalten.
Erfindungsgemäße Reinigungsmittel können neben der Keratinase weitere Enzyme enthalten. Dies können hydrolytische Enzyme oder andere Enzyme in einer für die Wirksamkeit des Mittels zweckmäßigen Konzentration sein. Eine Ausführungsform der Erfindung stellen somit Mittel dar, die ein oder mehrere weitere Enzyme umfassen. Als Enzyme bevorzugt einsetzbar sind alle Enzyme, die in dem erfindungsgemäßen Mittel eine katalytische Aktivität entfalten können, insbesondere eine weitere Protease, Amylase, Cellulase, Hemicellulase, Mannanase, Tannase, Xylanase, Xanthanase, Xyloglucanase, ß-Glucosidase, Pektinase, Carrageenase, Perhydrolase, Oxidase, Oxidoreduktase oder eine Lipase, sowie deren Gemische. Enzyme sind in dem Mittel vorteilhafterweise jeweils in einer Menge von 1 × 10^–8 bis 5 Gew.-% bezogen auf aktives Protein enthalten. Zunehmend bevorzugt ist jedes Enzym in einer Menge von 1 × 10^–7–3 Gew.-%, von 0,00001–1 Gew.-%, von 0,00005–0,5 Gew.-%, von 0,0001 bis 0,1 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,0001 bis 0,05 Gew.-% in erfindungsgemäßen Mitteln enthalten, bezogen auf aktives Protein. Besonders bevorzugt zeigen die Enzyme synergistische Reinigungsleistungen gegenüber bestimmten Anschmutzungen oder Flecken, d.h. die in der Mittelzusammensetzung enthaltenen Enzyme unterstützen sich in ihrer Reinigungsleistung gegenseitig. Synergistische Effekte können nicht nur zwischen verschiedenen Enzymen, sondern auch zwischen einem oder mehreren Enzymen und weiteren Inhaltsstoffen des erfindungsgemäßen Mittels auftreten.
Die Proteinkonzentration kann mit Hilfe bekannter Methoden, zum Beispiel dem BCA-Verfahren (Bicinchoninsäure; 2,2'-Bichinolyl-4,4'-dicarbonsäure) oder dem Biuret-Verfahren bestimmt werden. Die Bestimmung der Aktivproteinkonzentration erfolgt diesbezüglich über eine Titration der aktiven Zentren unter Verwendung eines geeigneten irreversiblen Inhibitors (für Proteasen beispielsweise Phenylmethylsulfonylfluorid (PMSF)) und Bestimmung der Restaktivität (vgl. M. Bender et al., J. Am. Chem. Soc. 88, 24 (1966), S. 5890–5913).
In den hierin beschriebenen Reinigungsmitteln können die einzusetzenden Enzyme ferner zusammen mit Begleitstoffen, etwa aus der Fermentation, konfektioniert sein. In flüssigen Formulierungen werden die Enzyme bevorzugt als Enzymflüssigformulierung(en) eingesetzt.
Die Enzyme werden in der Regel nicht in Form des reinen Proteins, sondern vielmehr in Form stabilisierter, lager- und transportfähiger Zubereitungen bereitgestellt. Zu diesen vorkonfektionierten Zubereitungen zählen beispielsweise die durch Granulation, Extrusion oder Lyophilisierung erhaltenen festen Präparationen oder, insbesondere bei flüssigen oder gelförmigen Mitteln, Lösungen der Enzyme, vorteilhafterweise möglichst konzentriert, wasserarm und/oder mit Stabilisatoren oder weiteren Hilfsmitteln versetzt.
Alternativ können die Enzyme sowohl für die feste als auch für die flüssige Darreichungsform verkapselt werden, beispielsweise durch Sprühtrocknung oder Extrusion der Enzymlösung zusammen mit einem vorzugsweise natürlichen Polymer oder in Form von Kapseln, beispielsweise solchen, bei denen die Enzyme wie in einem erstarrten Gel eingeschlossen sind oder in solchen vom Kern-Schale-Typ, bei dem ein enzymhaltiger Kern mit einer Wasser-, Luft- und/oder Chemikalien-undurchlässigen Schutzschicht überzogen ist. In aufgelagerten Schichten können zusätzlich weitere Wirkstoffe, beispielsweise Stabilisatoren, Emulgatoren, Pigmente, Bleich- oder Farbstoffe aufgebracht werden. Derartige Kapseln werden nach an sich bekannten Methoden, beispielsweise durch Schüttel- oder Rollgranulation oder in Fluid-bed-Prozessen aufgebracht. Vorteilhafterweise sind derartige Granulate, beispielsweise durch Aufbringen polymerer Filmbildner, staubarm und aufgrund der Beschichtung lagerstabil.
Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehrere Enzyme zusammen zu konfektionieren, so dass ein einzelnes Granulat mehrere Enzymaktivitäten aufweist.
Die vorstehend beschriebenen Formulierungsformen von Enzymen sind selbstverständlich auch für die erfindungsgemäß eingesetzten Keratinasen einsetzbar.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Mittel einen oder mehrere Enzymstabilisatoren aufweisen. Derartige Stabilisatoren sind im Stand der Technik bekannt.
In einer Ausführungsform sind die Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung flüssig und enthalten Wasser als Hauptlösungsmittel, d.h. es handelt sich um wässrige Mittel. Der Wassergehalt des erfindungsgemäßen wässrigen Mittels beträgt üblicherweise 15 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%. In verschiedenen Ausführungsformen beträgt der Wassergehalt mehr als 5 Gew.-%, bevorzugt mehr als 15 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mehr als 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Mittel.
Daneben können dem Mittel nichtwässrige Lösungsmittel zugesetzt werden. Geeignete nichtwässrige Lösungsmittel umfassen ein- oder mehrwertige Alkohole, Alkanolamine oder Glykolether, sofern sie im angegebenen Konzentrationsbereich mit Wasser mischbar sind. Vorzugsweise werden die Lösungsmittel ausgewählt aus Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanolen, Glykol, Propandiol, Butandiol, Methylpropandiol, Glycerin, Diglykol, Propyldiglycol, Butyldiglykol, Hexylenglycol, Ethylenglykolmethylether, Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolpropylether, Ethylenglykolmono-n-butylether, Diethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Propylenglykolmethylether, Propylenglykolethylether, Propylenglykolpropylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonoethylether, Methoxytriglykol, Ethoxytriglykol, Butoxytriglykol, 1-Butoxyethoxy-2-propanol, 3-Methyl-3-methoxybutanol, Propylen-glykol-t-butylether, Di-n-octylether sowie Mischungen dieser Lösungsmittel.
Ein erfindungsgemäßes Reinigungsmittel, insbesondere Geschirrspülmittel, kann vorzugsweise mindestens einen wasserlöslichen und/oder wasserunlöslichen, organischen und/oder anorganischen Builder (Gerüststoff) enthalten.
Zu den generell einsetzbaren Gerüststoffen zählen insbesondere die Aminocarbonsäuren und deren Salze, Zeolithe, Silikate, Carbonate, organische (Co)Builder und – wo keine ökologischen Vorurteile gegen ihren Einsatz bestehen – auch die Phosphate. Vorzugsweise sind die Mittel aber phosphatfrei.
Die hierin beschriebenen Mittel, insbesondere die Rohrreiniger, zeichnen sich gegenüber bekannten, nicht-enzymatischen Rohrreinigern dadurch aus, dass sie nicht so extrem sauer bzw. alkalisch sind. Typischerweise liegt ihr pH-Wert im leicht alkalischen Bereich, d.h. im Bereich zwischen 7 und 10, vorzugsweise im Bereich zwischen 7,5 und 9. Das Vermeiden des Einsatzes starker Säuren bzw. Basen trägt zur Vereinfachung der Handhabung bei und vermindert das Risiko für den Anwender.
Generell kann die Konfektionierung hierin beschriebener Mittel in unterschiedlicher Weise erfolgen. Die Mittel können in fester oder flüssiger sowie als Kombination fester und flüssiger Angebotsformen vorliegen. Als feste Angebotsformen eignen sich insbesondere Pulver, Granulate, Extrudate, Kompaktate, insbesondere Tabletten. Die flüssigen Angebotsformen auf Basis von Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln können verdickt, in Form von Gelen vorliegen. Die Mittel können in Form mehrphasiger Produkte konfektioniert werden. Die einzelnen Phasen solcher mehrphasiger Mittel können gleiche oder unterschiedliche Aggregatzustände aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen liegt das Mittel in fester Form vor. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt das Mittel in flüssiger Form vor.
Die Mittel können beispielsweise als Formkörper vorliegen. Um den Zerfall solcher vorgefertigter Formkörper zu erleichtern, ist es möglich, Desintegrationshilfsmittel, so genannte Tablettensprengmittel, in diese Mittel einzuarbeiten, um die Zerfallszeiten zu verkürzen. Unter Tablettensprengmitteln bzw. Zerfallsbeschleunigern werden Hilfsstoffe verstanden, die für den raschen Zerfall von Tabletten in Wasser oder anderen Medien und für die zügige Freisetzung der Wirkstoffe sorgen.
Die hierin beschriebenen Mittel, insbesondere die maschinellen Geschirrspülmittel, werden vorzugsweise zu Dosiereinheiten vorkonfektioniert. Diese Dosiereinheiten umfassen vorzugsweise die für einen Reinigungsgang notwendige Menge an reinigungsaktiven Substanzen. Bevorzugte Dosiereinheiten weisen ein Gewicht zwischen 12 und 30 g, bevorzugt zwischen 14 und 26 g und insbesondere zwischen 15 und 22 g auf. Das Volumen der vorgenannten Dosiereinheiten sowie deren Raumform sind mit besonderem Vorzug so gewählt, dass eine Dosierbarkeit der vorkonfektionierten Einheiten über die Dosierkammer einer Geschirrspülmaschine gewährleistet ist. Das Volumen der Dosiereinheit beträgt daher bevorzugt zwischen 10 und 35 ml, vorzugsweise zwischen 12 und 30 ml.
Die hierin beschriebenen Mittel, insbesondere die vorgefertigten Dosiereinheiten weisen mit besonderem Vorzug eine wasserlösliche Umhüllung auf.
Die wasserlösliche Umhüllung wird vorzugsweise aus einem wasserlöslichen Folienmaterial, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren oder Polymergemischen, gebildet. Die Umhüllung kann aus einer oder aus zwei oder mehr Lagen aus dem wasserlöslichen Folienmaterial gebildet werden. Das wasserlösliche Folienmaterial der ersten Lage und der weiteren Lagen, falls vorhanden, kann gleich oder unterschiedlich sein. Besonders bevorzugt sind Folien, die beispielsweise zu Verpackungen wie Schläuchen oder Kissen verklebt und/oder versiegelt werden können, nachdem sie mit einem Mittel befüllt wurden.
Es ist bevorzugt, dass die wasserlösliche Umhüllung Polyvinylalkohol oder ein Polyvinylalkoholcopolymer enthält. Wasserlösliche Umhüllungen, die Polyvinylalkohol oder ein Polyvinylalkoholcopolymer enthalten, weisen eine gute Stabilität bei einer ausreichend hohen Wasserlöslichkeit, insbesondere Kaltwasserlöslichkeit, auf.
Geeignete wasserlösliche Folien zur Herstellung der wasserlöslichen Umhüllung basieren bevorzugt auf einem Polyvinylalkohol oder einem Polyvinylalkoholcopolymer, dessen Molekulargewicht im Bereich von 5.000 bis 1.000.000 gmol^–1, vorzugsweise von 20.000 bis 500.000 gmol^–1, besonders bevorzugt von 30.000 bis 100.000 gmol^–1 und insbesondere von 40.000 bis 80.000 gmol^–1 liegt.
Geeignete wasserlösliche Folien zum Einsatz in den wasserlöslichen Umhüllungen der wasserlöslichen Verpackungen gemäß der Erfindung sind Folien, die von der Firma MonoSol LLC beispielsweise unter der Bezeichnung M8630, C8400 oder M8900 vertrieben werden. Andere geeignete Folien umfassen Folien mit der Bezeichnung Solublon^® PT, Solublon^® GA, Solublon^® KC oder Solublon^® KL von der Aicello Chemical Europe GmbH oder die Folien VF-HP von Kuraray.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Reinigung von harten Oberflächen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in mindestens einem Verfahrensschritt ein erfindungsgemäßes Mittel angewendet wird. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Verfahren zum Geschirrspülen handeln, bei welchem gleichzeitig auch ein Reinigungseffekt auf die automatische Geschirrspülmaschine und hierbei insbesondere die Filter und Abflüsse erzielt wird. Alternativ kann es sich auch um ein Verfahren zum Reinigen von Rohrleitungen handeln. Die vorliegende Erfindung richtet sich somit auch auf ein Verfahren zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen bei dem ein erfindungsgemäßes Reinigungsmittel zum Einsatz kommt.
In verschieden Ausführungsformen zeichnen sich die oben beschriebene Verfahren dadurch aus, dass das erfindungsgemäße Mittel bei einer Temperatur von 0–100°C, bevorzugt 0–60°C, weiter bevorzugt 20–45°C eingesetzt wird.
Hierunter fallen sowohl manuelle als auch maschinelle Verfahren, wobei maschinelle Verfahren bevorzugt sind. Verfahren zur Reinigung von harten Oberflächen zeichnen sich im allgemeinen dadurch aus, dass in mehreren Verfahrensschritten verschiedene reinigungsaktive Substanzen auf das Reinigungsgut aufgebracht und nach der Einwirkzeit abgewaschen werden, oder dass das Reinigungsgut in sonstiger Weise mit einem Reinigungsmittel oder einer Lösung oder Verdünnung dieses Mittels behandelt wird. Alle denkbaren Reinigungsverfahren können in wenigstens einem der Verfahrensschritte um die Anwendung eines erfindungsgemäßen Reinigungsmittels bereichert werden und stellen dann Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Wenn das erfindungsgemäße Mittel ein maschinelles Geschirrspülmittel ist, kann während des Durchlaufens eines Geschirrspülprogramms vor Beginn des Hauptspülgangs oder im Verlaufe des Hauptspülgangs das Mittel in den Innenraum einer Geschirrspülmaschine eindosiert werden. Die Eindosierung bzw. der Eintrag des erfindungsgemäßen Mittels in den Innenraum der Geschirrspülmaschine kann manuell erfolgen, vorzugsweise wird das Mittel jedoch mittels der Dosierkammer in den Innenraum der Geschirrspülmaschine dosiert.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Reinigungsmittels zum Reinigen von automatischen Geschirrspülmaschinen und/oder Rohrleitungen.
Schließlich richtet sich ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung von Keratinase in einem Reinigungsmittel, zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen. Die Keratinase kann eine Keratinase sein wie sie hierin definiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen der Verwendung ist die Keratinase in einer Menge von 0,001–1,5 Gew-%, insbesondere von 0,01–0,05 Gew.-%, in dem Mittel enthalten.
Alle Sachverhalte, Gegenstände und Ausführungsformen, die für erfindungsgemäßen Mittel und die Keratinase beschrieben sind, sind auch auf die weiteren Erfindungsgegenstände anwendbar. Daher wird an dieser Stelle ausdrücklich auf die Offenbarung an entsprechender Stelle verwiesen mit dem Hinweis, dass diese Offenbarung auch für das vorstehende erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Verwendungen gilt.
Beispiele

Beispiel 1: Zusammensetzung eines maschinellen Geschirrspülmittels (ADW) enthaltend Keratinase (Angaben in Gew.-% jeweils bezogen auf das gesamte Reinigungsmittel)

Rohstoffe	Variante 1	Variante 2	Variante 3

Na₂-Carbonat	30–50%	30–50%	30–50%
Natriumsulfat	15–20%	15–20%	15–20%
Citrat-Na₃ 2H₂O	10–20%	10–20%	10–20%
2Na₂-Carbonat 3H₂O₂	10–15%	10–15%	10–15%
HEDP-Na₄	3–4%	3–4%	3–4%
Parfüm	0,5%	0,5%	0,5%
C13-15 Alkohol, 12.6-EO/2.1-BuO	1–2%	1–2%	1–2%
Farbstoff	0,01%	0,01%	0,01%
C8-10 Fettalkoholethoxylat 22EO	1–2%	1–2%	1–2%
Na-Disilikat (krist.)	0,1%	0,1%	0,1%
Diacetat-Zn	0,1%	0,1%	0,1%
Benzotriazol	0,05–0,1%	0,05–0,1%	0,05–0,1%
Mn-Triazolin-Komplex	0,01–0,02%	0,01–0,02%	0,01–0,02%
Protease	0,03–0,05%	0,03–0,05%	0,03–0,05%
Amylase	0,01–0,03%	0,01–0,03%	0,01–0,03%
Keratinase KERATOCLEAN^® HYDRA PB“ Micro-granules	0,01%	0,5%	0,1%
BF11 (Bacillus subtilis) und BF21 (Bacillus cereus)	0	0	1%

BF11 und BF21 wie in Lakshmi et al. (supra) beschrieben. Beispiel 2: Zusammensetzung eines manuellen Geschirrspülmittels (HDWL) enthaltend Keratinase (Angaben in Gew.-% jeweils bezogen auf das gesamte Reinigungsmittel)

Rohstoffe	Variante 4	Variante 5

C12-14 Fettalkohol-EO-Sulfat 2EO Na-Salz	4–5%	4–5%
Natriumchlorid	2–3%	2–3%
Cocoalkyldimethylamidopropylbetain	1–2%	1–2%
C12-18-Alkyldimethylaminoxid	1–2%	1–2%
Cumensulfonat Na-Salz	0,5–1%	0,5–1%
Kaliumacetat	0,1%	0,1%
Propan-1,2-diol	0,1%	0,1%
Parfüm-Öl	1%	1%
Protease	0,05%	0,05%
Amylase	0,02–0,05%	0,02–0,05%
Keratinase KERATOCLEAN^® HYDRA PB“ Micro-granules	0,01%	0,05%
Lipase	0,02–0,05%	0,02–0,05%
Cellulase	0,02–0,05%	0,02–0,05%
Wasser	auf 100%	auf 100%

Beispiel 3: Zusammensetzung eines Abflussreinigers enthaltend Keratinase (Angaben in Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Abflussreinigers)

Rohstoffe	Variante 1	Variante 2	Variante 3	Variante 4

Natriumchlorid	auf 100%	auf 100%	auf 100%	auf 100%
Natriumcarbonat (Soda)	50%	50%	50%	50%
Alkylbenzolsulfonat-Na C10-13 linear	3–5%	3–5%	3–5%	3–5%
Lipase	0,5%	1%	2%	2%
Keratinase KERATOCLEAN^® HYDRA PB“ Micro-granules	1%	1,5%	5%	1%
BF11 (Bacillus subtilus) und BF21 (Bacillus cereus)	0%	0%	0%	1%

BF11 und BF21 wie in Lakshmi et al. (supra) beschrieben.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/121725 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Lakshmi et al. (“Efficient Degradation of Feather by Keratinase Producing Bacillus sp.” in International Journal of Microbiology, Volume 2013, Article ID 608321, pages 1–7) [0015]
Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W. & Lipman, D.J. (1990) "Basic local alignment search tool." J. Mol. Biol. 215: 403–410 [0017]
Altschul, Stephan F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Hheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997): "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs"; Nucleic Acids Res., 25, S. 3389–3402 [0017]
Chenna et al. (2003): Multiple sequence alignment with the Clustal series of programs. Nucleic Acid Research 31, 3497–3500 [0017]
T-Coffee (vgl. beispielsweise Notredame et al. (2000): T-Coffee: A novel method for multiple sequence alignments. J. Mol. Biol. 302, 205–217 [0017]
M. Bender et al., J. Am. Chem. Soc. 88, 24 (1966), S. 5890–5913 [0033]

Claims

Reinigungsmittel, insbesondere Geschirrspülmittel oder Rohrreinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Keratinase enthält.
Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keratinase in einer Menge von 0,001 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Reinigungsmittels enthalten ist.
Reinigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keratinase eine bakterielle Keratinase, vorzugsweise aus Bacillus, besonders bevorzugt Bacillus subtilis oder Bacillus cereus, ist.
Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner mindestens einen Mikroorganismus enthält, der Keratinase produzieren kann, insbesondere einen Mikroorganimus der Gattung Bacillus, vorzugsweise Bacillus subtilis oder Bacillus cereus.
Reinigungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mikroorganismus in einer Menge von 0,001 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Reinigungsmittels enthalten sind.
Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen, vorzugsweise zwei oder mehr weitere Bestandteile ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Buildern (Gerüststoffen), Persauerstoffverbindungen, Bleichaktivatoren, wassermischbaren organischen Lösungsmittel, weitere Enzymen, Sequestrierungsmitteln, Elektrolyten, pH-Regulatoren, optischen Aufhellern, Vergrauungsinhibitoren, Schaumregulatoren, Farbtransferinhibitoren, Farb- und Duftstoffen, Additiven zur Einstellung der Viskosität und/oder zur Stabilisierung, UV-Stabilisatoren, Konservierungsmitteln, Bitterstoffen, strukturgebenden Polymeren, Hautgefühlverbessernden oder pflegenden Additiven sowie Kombinationen hiervon enthält.
Verwendung eines Reinigungsmittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Reinigen von automatischen Geschirrspülmaschinen und/oder Rohrleitungen.
Verfahren zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1–6 angewendet wird.
Verwendung von Keratinase in einem Reinigungsmittel, insbesondere einem Reinigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Reinigung von automatischen Geschirrspülmaschinen oder Rohrleitungen.