DE1964088B2 - Stabilisierte wässerige Enzymmischung - Google Patents

Stabilisierte wässerige Enzymmischung

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    • C12N9/96—Stabilising an enzyme by forming an adduct or a composition; Forming enzyme conjugates

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft wässerige Enzymmischungen, die beim Abbau von Stärkematerialien wertvoll sind und gegen einen Verlust an amylolytischer
ίο Aktivität stabilisiert sind.
Die Verwendung von amylolytischen Enzymen bei der Veränderung und/oder beim Abbau von Stäricematerialien ist bekannt So werden beispielsweise in der US-PS 26 07 359 Mischungen beschrieben, welche ein amylolytisches Enzym enthalten und die Entfernung von porösen Materialien, wie Tapeten, Klebezettel und Pasten auf Caseinbasis von Oberflächen, an denen die porösen Materialien mittels eines stärkehaltigen Klebstoffes haften, erleichtern. In »Seifen, öle,, Fette, Wachse« 88, Nr. 24r Seiten 789-793 wird die Verwendung von amylolytischen Enzymen in Waschmittelansätzen beschrieben.
Diese Enzyme unterstützen den Waschprozeß, indem sie stärkehaltigen Schmutz und stärkehaltige Flecken, wie sie in verschmutzten Geweben auftreten, angreifen, diesen Schmutz bzw. diese Flecken zersetzen und/oder so ändern, daß eine leichte Entfernbarkeit während des Waschvorganges gegeben ist Enzymatische Materialien sind teure und stark wirksame Materialien, die wohlüberlegt abgemengt und verwendet werden müssen. Diese Enzyme sind bei Anwendung in wässerigen Mischungen instabil und erleiden eine nennenswerte Zerstörung bei langen Lagerungszeiträumen, was sich durch einen wesentlichen Verlust an Wirksamkeit hinsichtlich Stärkeabbau und/oder Schmutz- und Flekkentfernung zeigt Dieser Verlust an amylo'ytischer Aktivität ist insbesondere unter Bedingungen hoher Temperatur stark. Ferner enthalten amylolytische Enzyme enthaltende Waschlösungen oft zusätzliche, beim Waschprozeß erwünschte Komponenten, die jedoch einen nachteiligen Effekt auf das amylolytische Enzym aufweisen. Proteolytische Enzyme haben oft, obgleich sie beispielsweise in Waschmittelmischungen bei der Verleihung von proteinartigen Schmutz- und Flecken-entfernden Eigenschaften wertvoll sind, die Tendenz, auf amylolytische Enzyme einen nachteiligen Abbaueffekt auszuüben.
Es sind bereits Versuche angestellt worden, um Mischungen mit einem Gehalt an amylolytischem Enzym zu schaffen, worin die Enzymaktivität durch Einverleibung eines Stabilisierungsmittels geschützt ist. Bei diesen Versuchen war im allgemeinen die Einverleibung eines wasserlöslichen Calciumsalzes in solchen Mischungen vorgesehen. In einer Firmendruckschrift in der bakterielle Amylasen aus Bacillus subtilis beschrieben werden und die von Daiwa K a s e i K. K, Osaka, Japan, ausgegeben worden ist, wird die Stabilisierung von bakterieller Amylase mit Calcium- und Natriumionen beschrieben. Ferner wurde vom Hamada und Mitarb, Agr. Biol. Chenu 31, Nr.l Seiten 1 —6 (1967) die stabilisierende Wirkung von Calciumionen auf a-Amylase beschrieben.
Die Anwendung von Calciumsalzen zur Verminderung des Verlustes an amylolytischer Aktivität, insbesondere bei hohen Temperaturen, hat sich nicht völlig zufriedenstellend erwiesen, insbesondere bei längeren Lagerzeiträumen bei hohen Temperaturen. Es besteht somit ein Bedarf für amylolytisches Enzym enthaltende
Mischungen mit verbesserter amylolytischer Enzymstabilität
In Agr. BioL Chem. 29, Nr. 7, 1954, Seiten 665—671 werden von Katsuharu Yasumatsu, Mashiro Ohno, Chikashi Matsumura und Hirao Shima-ζ ο η ο Untersuchungen fiber Stabilitäten von Enzymen in Wasser und verschiedenen mehrwertigen Alkoholen beschrieben. Gemäß diesen Untersuchungen wurde gefunden, daß 70%iges wässeriges Sorbit zur Stabilisierung der Enzyme bei Lagerung und Erwärmen am geeignetsten ist, während 50%iges und 20%iges wässeriges Propylenglycol und 50%iges wässeriges Sorbit weniger geeignet sind, woraus gemäß dieser Druckschrift (Seite 670) geschlossen wird, daß die gute Stabilität in 70%igem Sorbit teilweise dem geringen Wassergehalt zuzuschreiben ist Gemische, die 70% einer Nicht-Detergenskomponente, wie Sorbit, das zudem erheblich teurer als Wasser ist, enthalten, sind jedoch unökonomisch und auf dem Gebiet der flüssigen Detergentien unpraktikabeL Gemische, wie sie sich gemäß diesen Untersuchungen als vorteilhaft bezüglich der Enzymstabilisierung erwiesen, sind daher für Flüssigdetergentien nicht geeignet, sondern sind, wie aus Seite 665 dieser Druckschrift ersichtlich, als Mittel zum Zartmachen von Fleisch anwendbar.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, stabilisierende wässerige, amylolytisches Enzym enthaltende Mischungen zu schaffen, die ihre amylolytische Aktivität bei der Lagerung im wesentlichen beibehalten, und die im wesentlichen gegen Aktivitätsverlust durch das Vorliegen geringer Mengen enzymstabilisierender Verbindungen stabilisiert sind.
Diese und andere Ziele werden erfindungsgemäß überraschend durch Schaffung wässeriger, amylolytisches Enzym enthaltender Mischungen erreicht, die geringe Mengen Calciumionen und bestimmte organische Costabilisierungsmittel enthalten. Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auf der Erkenntnis, daß längere Stabilisierungszeiträume erreicht werden können, wenn in wässerige, enzymenthaltende Mischungen eine Quelle für Calciumionen und bestimmte aliphatische Glykole oder 1,3-Propandiol, eingeführt wird.
Die erfindungsgemäßen stabilisierten wässerigen Enzymmischungen sind gemäß Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß sie
(a) etwa 65 bis etwa 97 Gew.-% Wasser,
(b) etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.-% amylolytisches Enzym,
(c) etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Calciumion, eines wasserlöslichen, enzymstabilisierenden Calciumsalzes,
(d) als Costabilisatorverbindung etwa 2 bis etwa 27 Gew.-% aliphatische Glykole der allgemeinen Formel
HOfCH2CH2OJrH,
worin Af etwa 1 bis etwa 200 bedeutet, oder 1,3 Propandiol und
(e) 0 bis etwa 15 Gew.-% eines nichtionischen oder zwitterionischen Detergens
enthalten.
Die amylolytischen Enzyme, die in wässeriger Lösung durch die Wirkung der oben beschriebenen Kombination von Calciumionen und organischer Verbindung stabilisiert werden können, sind bekannte Materialien und können aus Pilzen, Pflanzen, Tieren oder Bakterien stammen. Geeignete amylolytische Enzyme umfassen
50
60 die a-Amylasen, die insbesondere gut zur Spaltung von Stärkemolekülen geeignet sind, da sie die «1,4-glykosidischen Bindungen der Stärke angreifen. Die abgebauten kurzen Ketten werden leicht aus ihrer Umgebung durch Wasser oder wässerige Detergensiösungen entfernt
Beispiele geeigneter amylolytischer Enzyme umfassen die a-Amylasen aus Schimmelpilzen, einschließlich solcher, die von Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, AspergiUus alliaceus, Aspergillus wentii und Penicillium glaucum stammen. Die a-Amylasen, die von Getreidekörnen), pankreatischen Quellen und solchen Bakterien, wie Bacillus subtilis, Bacillus macerans, Bacillus mesentericus und Bacillus thermophilus stammen, sind ebenfalls im Rahmen der Erfindung von Wert Diese Enzyme sind im pH-Bereich von etwa 4,5 bis etwa 10 und bei -einer Temperatur von etwa 15° C bis 66° C aktiv. Optimale Aktivität dieser <x-Amylasen zeigt sich im allgemeinen im pH-Bereich von etwa 5,5 bis 7,5.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt amylolytische Enzyme sind die a-Amylasen, die sich vom Bakterienorganismus Bacillus subtilis ableiten. Diese Amylasen zeigen ausgezeichnete Appreturentfernungs- und Stärkeabbaueigenschaften und sind insbesondere beim Waschen von Textilmaterialien von Wert, die Schmutz und Flecken auf Basis von siärkeartigen Produkten enthalten.
Die amylolytischen Enzyme können in reinem Zustand angewendet werden. Im allgemeinen werden sie in Form eines pulverförmiger im Handel erhältlichen Präparates benutzt, in dem das amylolytische Enzym in einer Menge von etwa 2 bis etwa 80% des Präparates enthalten ist Der restliche Anteil, d. h. etwa 20% bis etwa 98%, umfaßt inerte Trägerstoffe, wie Natriumsulfat Calciumsulfat Natriumchlorid, Ton od. dgl. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen stabilisierten wässerigen stärkeabbauenden Mischungen werden solche im Handel erhältliche Enzympräparate mit Wasser und den übrigen Komponenten der Mischungen vermischt
Der Aktivenzymgehalt dieser im Handel erhältlichen Enzymmischungen hängt von den angewendeten Herstellungsmethoden ab und ist hier so lange nicht kritisch, als die erfindungsgemäßen Endmischungen den nachstehend angegebenen speziellen Enzymgehalt aufweisen. Unlösliche Inertmaterialien werden im allgemeinen aus den erfindungsgemäßen Mischungen entfernt, um wässerige Mischungen zu schaffen, die klar und im wesentlichen von gefällten Niederschlägen frei sind. Spezielle Beispiele von im Handel erhältlichen Enzympräparaten, die zur Verwendung im Rahmen der Erfindung geeignet sind, umfassen: Diasmen-a-amylase, Rapidase-«-aniylse THC-25, Novo Bacterial-«-amylase, Wallerstein-a-amylase (enthält etwa 10% «-Amylase in einem inerten Träger) und Rhozyme-33 und Rhozyme H-39.
Bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist als Quelle für amylolytisches Enzym ein pulverförmiges Enzympräparat, das «-Amylase und ein Gemisch aus alkalischen und neutralen Proteasen von Bacillus subtilis enthält (CRD-Protease oder Monsanto DA-10). Die Mischung enthält etwa 3% «-Amylase und etwas Protease in einem inerten, auf Stärke basierenden Träger und ist zur Herstellung von erfindungsgemäßen Mischungen mit amylolytischer und proteolytischer Enzymaktivität von Wert Mischungen von Proteasen und «-Amylasen werden erfindungsgemäß bevorzugt und umfassen die Enzympräparate, die in der US-PS 30 31 380 beschrieben sind.
Die Menge von in den erfindungsgemäßen Mischungen angewendetem amylolytischen Enzym kann in Abhängigkeit von der Aktivität des Enzyms oder Enzympräparates, den pH-Bedingungen und der beabsichtigten Verwendung der Mischungen variieren. Werden die erfindungsgemäßeu stabilisierten wässerigen Mischungen als Fleckentferner benutzt, so sollen sie eine ausreichende Menge an amyloJytischem Enzym enthalten, um normalerweise vorkommenden stärkehaltigen Schmutz oder stärkehaltige Flecken in einem Wasciiprozeß zu entfernen. Normalerweise werden die erfindungsgemäßen Mischungen so hergestellt, daß sie etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% Enzym auf Reinenzymbasis, bezogen auf die wässerige Mischung, enthalten. is
Zur Erzielung bester Ergebnisse enthalten die Mischungen vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 0,5% amylolytisches Enzym. Wird ein im Handel erhältliches pulverförmiges Enzympräparat als Quelle für amylolytisches Enzym verwendet, so enthalten die erfindungsge- mäßen Mischungen etwa 0,1% bis etwa 4,0% des pulverförmiger!, amylolytisches Enzym enthaltenden Präparates wie es in der Handelsform erhältlich ist, z. B. mit einem Gehalt an Aktivenzym von etwa 2% bis etwa 80%. Werden solche Präparate im Rahmen der Erfindung verwendet, so wird die Menge des Präparates, die zur Schaffung wässeriger Mischungen mit dem gewünschten Wert an amylolytischer Aktivität erfor derlich ist, von dem Aktivitätswert des angewendeten enzymenthaltenden Präparates abhängig sein. Die genauen Mengen solcher angewendeter Materialien können leicht durch an sich bekannte Methoden bestimmt werden, solange die erfindungsgemäßen stabilisierten Mischungen einen Wert an amylolytischer Enzymaktivität ergeben, der ausreichend ist, um die gewünschten Werte an stärkeabbauenden Eigenschaften zu erzielen.
Im Rahnen der Erfindung bezieht sich der Ausdruck »amylolytische Aktivität« auf die Tendenz eines amylolytischen Enzyms zur Ausübung der gewünschten Funktion von katalytischer Änderung und/oder katalytischem Abbau von Stärkematerialien. Der Begriff »Stabilität«, wie er im Rahmen der Erfindung benutzt wird, bezieht sich auf die Tendenz eines amylolytischen Enzyms zur Beibehaltung seiner enzymatischen Aktivitat Der Aktivitätswert von erfindungsgemäß geeignetem amylolytischem Enzym kann nach zahlreichen Methoden bestimmt werden. Eine geeignete Methode ist die 3,5-Dinitrosalicyiat-Testmethode. Gemäß dieser Methode wird eine Probe von Amylase zur Katalysierung der Hydrolyse der l,4<x-glykosidischen Bindungen von Stärke und Glykogen während 5 Minuten bei einer Temperatur von 37° C bei einem pH-Wert von 6,0 unterworfen. Die Reaktion wird durch Zugabe von gepuffertem Natrium-3,5-dinitrosalicylat beendet, die Farbe wird entwickelt und die Menge an Maltose durch spektrophotometrische Ermittlung und Vergleich mit Lösungen, die unter Verwendung von analytisch reinem Maltosehydrat hergestellt worden sind, bestimmt
Die Amylase zeigt eine Aktivitätseinheit je 0,4 mg Maltosehydrat, das während der Hydrolyse unter den angegebenen Bedingungen gebildet worden ist Die Amj'laseaktivitätsmethode ist bekannt und genauer von P. Bernfeld in »Methods in Enzymol.«, Bd. I, Seite 149 (1955) beschrieben.
Wie vorstehend ausgeführt, beruht die vorliegende Erfindung zum Teil auf der überraschenden Feststellung, daß während ausgedehnter Zeiträume eine Enzymstabilisierung erreicht werden kann, wenn in wässerige Enzymlösungen eine Kombination von wasserlöslichem Calciumsalz und organischer Costabilisierungsverbindung, wie sie vorstehend beschrieben ist einverleibt wird. Die wasserlöslichen Salze des Calciums umfassen beispielsweise Calciumchlorid, Calciumacetat Calciumcitrat, Calciumglyeerinphosphat, Calciumgluconat, Calciumglucoheptanat, Caldumlactat, Calciumlävulinat Calciumlactobionat, Cakiummalat, Cakiumlactophosphat, Calriumsuccinat Calciummaleat und Calciumsulfat Die stabilisierenden Mischungen gemäß der Erfindung werden so hergestellt, daß sie (bezogen auf das Calciumion) etwa 0,001% bis etwa 1% der stabilisierenden Mischung, enthalten. Vorzugsweise werden zur Erzielung bester Stabilisierung (bezogen auf das Calciumion) etwa 0,005% bis etwa 0,05% angewendet Wie oben beschrieben, enthalten bestimmte der im Handel erhältlichen Enzympräparate, die hier geeignet sind, zusätzlich zum aktiven Enzym gewisse Inertmaterialien, einschließlich beispielsweise Calciumchlorid oder Calciumsulfat Wird ein solches Enzympräparat als Quelle für amylolytisches Enzym angewendet, so wird .dabei auch eine Menge an Calciumion einverleibt Zusätzliches Calciumion wird zweckmäßigerweise durch Zusatz eines oder mehrerer der Calciumsalze, wie sie vorstehend beschrieben sind, zur Verfügung gestellt so daß sich ein Calciumionenwert innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches ergibt Bevorzugte Calciumsalze umfassen Calciumacetat Calciumsulfat und Calciumchlorid.
Die aliphatischen Glykole, die erfindungsgemäß als Costabilisatoren verwendet werden, haben die allgemeine Formel
HO[CH2CH2O]XH,
worin χ 1 bis etwa 200 bedeutet und umfassen Ethylenglykol und die Polyethylenglykole. Die im Rahmen der Erfindung wertvollen Polyethylenglykole sind jene, worin χ in der vorstehend angegebenen Formel einen Wert von 2 bis etwa 200 aufweist und umfassen Diethylenglykol, Triethylenglykol und die entsprechenden Polymeren von Ethylenoxid, worin die mittlere Zahl der Oxyethylengruppe von 4 (Tetraethylenglykol) aufwärts bis etwa 200 beträgt
Die aliphatischen Glykole, die erfindungsgemäß brauchbar sind, haben eine Konsistenz von leichten Flüssigkeiten bis wachsartigen Feststoffen und lösen sich in Wasser unter Bildung klarer Lösungen auf. Die bevorzugten aliphatischen Glykole umfassen Diethylenglykol und Triethylenglykol. Bevorzugt werden auch Polyethylenglykole, worin der Durchschnittswert von χ 4 bis etwa 80 beträgt Diese Polyethylenglykole haben mittlere Molekulargewichte von etwa 200 bis 3500 und sind im Handel mit Zahlen, die auf das mittlere Molekulargewicht hinweisen, z.B. 200, 400, 600, 1000 od. dgl. erhältlich. Die Zunahme der numerischen Angabe entspricht einer Zunahme im Molekulargewicht einem Ansteigen des Schmelzpunktes und einer Abnahme der Wasserlöslichkeit Mischungen von erfindungsgemäß angewandten aliphatischen Glykolen können erfindungsgemäß verwendet werden.
Es wurde gefunden, daß 1,3-Propandiol ebenfalls einen, amylolytisches Enzym stabilisierenden Effekt ausübt Diese Verbindung ist ein bevorzugtes costabilisierendes Mittel und ergibt ausgezeichnete Stabilisierungswirkungen.
Die erfindungsgemäß verwendbaren organischen amylolytischen enzymcostabilisierenden Verbindungen
werden in geringen, aber wirksam Mengen, die im Bereich von etwa 2 Gew.-% bis etwa 27 Gew.-°/o der Mischung liegen, verwendet Vorzugsweise werden die stabilisierenden Mischungen so hergestellt, daß sie etwa 5 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% des costabilisierenden Mittels enthalten. Der letztere Bereich wird vom Standpunkt optimaler Stabilisierungswirkungen, insbesondere bei langen Lagerzeiträumen bei hohen Temperaturen, bevorzugt.
Obgleich der Mechanismus, durch weichen die Calciumsalze und organisches (»stabilisierendes Mittel der hier beschriebenen Art zusammenwirken, um die amylolytischen Enzyme gegen Aktivitätsverlust zu schützen, nicht genau bekannt ist, ergibt die Kombination von Salz und organischer Verbindung Enzymstabilitätswerte, die wesentlich größer sind als jene, die durch übliche Calciumstabilisierung allein erzielt werden kann. Dieser Stabilisierungseffekt wird auch in Gegenwart von Proteasen erreicht, welche die Tendenz zeigen, einen schädlichen Denaturierungseffekt auf «-Amylasen auszuüben.
Als gegebenenfalls vorliegende Bestandteile können wasserlösliche nichtionische und zwitterionische Detergentien in den erfindungsgemäßen Mischungen angewendet werden. Diese Detergentien erhöhen die Lagerstabilität des angewendeten amylolytischen Enzyms beträchtlich und verbessern oder verstärken die Detergenscharakteristika der Mischung signifikant Wegen dieser nützlichen Charakteristika wird es bevorzugt den erfindungsgemäßen wässerigen Enzymmischungen nichtionische und zwitterionische Detergentien einzuverleiben. Die nichtionischen und zwitterionischen Komponenten werden in Mengen benützt die, bezogen auf die Enzym enthaltenden Mischungen, 0% bis etwa 15%, vorzugsweise 4Gew.-% bis 10 Gew.-°/o, betragen.
Beispiele erfindungsgemäß geeigneter nichtionischer Detergentien zur Verwendung umfassen:
(1) Die Polyethylenoxidkondensate von Alkylphenolen, z. B. die Kondensationsprodukte von Alkylphenolen mit einer etwa 6—12 Kohlenstoffatome in gerader oder verzweigter Kettenkonfiguration aufweisenden Alkylgruppe mit Ethylenoxid, wobei das Ethylenoxid in Mengen vorliegt die 5 bis 25 Molen Ethylenoxid je Mol Alkylphenol entsprechen. Der Alkylsubstituent in solchen Verbindungen kann beispielsweise von polymerisiertem Propylen, Diisobutylen, Octen oder Nonen abgeleitet sein.
(2) Nichtionische synthetische Detergentien, die sich aus der Kondensation von Ethylenoxid mit dem Produkt das bei der Reaktion von Propylenoxid und Ethylendiamin entsteht, ableiten. Beispielsweise sind Verbindungen zufriedenstellend, die etwa 40 Gew-% bis etwa 80Gew.-% Polyoxyethylen enthalten und ein Molekulargewicht von etwa 500 bis 11 000 aufweisen und bei der Reaktion von Ethylenoxidgruppen nut einer hydrophoben Base entstehen, die das Reaktionsprodukt von Ethylendiamin und überschüssigem Propyienond darstellt, wobei die Base ein Molekulargewicht in der Größenordnung von 2500 bis 3000 aufweist
(3) Das Kondensationsprodukt eines Mob aliphatischer Alkohole mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in efitweder gerader oder verzweigter Kettenkonfiguration, mit 5 bis 40 Molen Ethylenoxid, z. B. ein Kokosnußalkohol-Ethylenoxid-Kondensat mit 5 bis 40 Molen Ethylenoxid je Mol Kokosnußalkohol, wobei die Kokosnußalkoholfraktion 10 bis 14 Kohlenstoffatome aufweist
(4) Die unsubstituierten Amide und die Monoethanol- und Diethanolamide von Fettsäuren, die Acylreste mit etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen aufweisen. Diese Acylreste sind üblicherweise von natürlich vorkommenden Glyceriden (z. B. Kokosnußöl, Palmöl, Sojabohnenöl und Talg) abgeleitet, ίο können aber auch synthetischer Herkunft sein (z. B. durch Oxydation von Erdöl oder durch Hydrieren von Kohlenmonoxid nach dem Fischer-'Tropsch-Verfahren erhaltene).
(5) Langkettige tertiäre Aminoxide, die der folgenden allgemeinen Formel
R2
R3
entsprechen, worin R1 ein Alkylrest mit etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, R2 und R3 jeweils
Methyl-, Äthyl- oder Hydroxyäthylreste, R4 Äthylen und η 0 bis etwa 10 bedeuten. Der Pfeil in der Formel ist eine übliche Darstellung einer semipolaren Bindung. Spezielle Beispiele von Aminoxiddetergentien umfassen: Dimethyldodecylaminoxid und Bis-(2-hydroxyethyr)-dodecylaminoxid.
(6) Langkettige tertiäre Phosphinoxide, die der allgemeinen Formel
RR'R'T —O
entsprechen, worin R einen Alkyl-, Alkenyl- oder Monohydroxyalkylrest mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Kette und R' und R" jeweils Alkyl- oder Monohydroxyalkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten. Der Pfeil in der Formel ist eine übliche Darstellung einer semipolaren Bindung. Beispiele geeigneter Phosphinoxide finden sich in der US-PS 33 04 263 und umfassen: Dimethyldodecylphosphinoxid und Bis-(2-hydroxyethylj-dodecylphosphinoxid.
(7) Langkettige Sulfoxide mit der allgemeinen Formel
O
Rs—S—R6
worin R5 einen Alkylrest mit etwa 10 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen, 0 bis etwa 5 Etherbindungen und 0 bis etwa 2 Hydroxylsubstituenten bedeutet, wobei wenigstens ein Abschnitt von R5 nicht durch Etherbindungen unterbrochen ist und etwa 10 bis etwa 18 Kohlenstoff atome enthalt, und worin R6 ein Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und 0 bis 2 Hydroxylgruppen ist Spezielle Beispiele dieser Sulfoxide sind: Dodecylmethylsulfoxid und 3-Hydroxytridecvunethylsulfoxid.
Die zwitterionischen synthetischen Detergentien, die zur Verwendung im Rahmen der Erfindung geeignet sind, können allgemein ab Derivate aliphatischer quaternär«- Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumverbindungen beschrieben werden, in welchen der aliphatische Rest geradkettig oder verzweigt sein kann
und worin einer der aliphatischen Substituenten etwa 8 bis 22 Kohlenstoffatome und einer eine anionische wasserlöslichmachende Gruppe, z. B. eine Carboxy-, Sulfo-, Sulfato-, Phosphato- oder Phosphono-Gruppe enthält. Beispiele von Verbindungen, die unter diese Definition fallen, sind 3-(N,N-Dimethyl-N-hexadecylammonio)-propan-l-sulfonat und 3-(N,N-Dimethyl-N-hexadecylammonio)-2-hydroxypropan-1 -sulfonat. Bezüglich weiterer Beispiele zwitterionischer synthetischer Detergentien siehe die CA-PS 7 08 147 Seite 6, Zeilen 1 -22.
Mischungen verschiedener nichtionischer Detergentien oder Mischungen von nichtionischen Detergentien und zwitterionischen Detergentien können erfindungsgemäß mit Vorteil verwendet werden. Bevorzugt werden die Kondensationsprodukte aus 1 Mol aliphatischem Alkohol mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und 5 bis 40 Mol Ethylenoxid, z. B. Talgalkohol, der mit 11 oder 30 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist, und Kokosnußalkohol, der mit 6 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist. Bevorzugt sind auch die 3-(N,N-Dimethyl-N-alkylammonio)-2-hydroxypropan-1-sulfonate, worin der Alkylrest 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, z.B. 3-(N,N-Dimethyl-N-kokosnußalkylammonio)-2-hydroxypropan-1 -sulfonat und die 3-(N,N-Dimethyl-N-alkylammonio)-propan-lsulfonate, worin der Alkylrest 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, z. B. 3-(N,N-Dimethyl-N-talgalkylammonio)-propan-1 -sulfonat Diese Verbindungen erhöhen, zusätzlich zur Amylasestabilisierung als solcher, die Stabilisierung von Calcium und organischer Costabilisierungsverbindung. Außerdem ergeben sie ausgezeichnete Detergenseigenschaften.
Die erfindungsgemäßen stabilen Mischungen werden so hergestellt, daß sie etwa 65 bis etwa 97 Gew.-°/o Wasser enthalten. Vorzugsweise werden etwa 72 bis etwa 95% angewendet Entmineralisiertes Wasser wird bevorzugt wenngleich es für die Verwendung im Rahmen der Erfindung nicht zwingend vorgeschrieben ist
Die verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Enzymmischungen können in beliebiger Reihenfolge zusammengemischt werden. Es wird jedoch bevorzugt zuerst ein Stabilisator-Wasser-Gemisch herzustellen und die Enzyme zuzusetzen, um irgendwelchem Abbau oder iregendwelcher Aktivierung vorzubeugen, die beim Zusatz des Enzyms zu Wasser auftreten können, das nicht die erfindungsgemäße Enzym-stabilisierende Kombination enthält Die gegebenenfalls vorliegenden Detergenskomponenten können zu beliebiger Zeit zugesetzt werden.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen stabilisierten wässerigen Enzymmischungen liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 5,0 bis 10,0 und vorzugsweise im Bereich von etwa 6,5 bis etwa 8,5. Maximale Stabilisierungswirkungen werden im bevorzugten pH-Bereich erzielt Der pH-Wert kann mittels einer Base, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid, erhöht oder mittels einer Säure, z. B. Chlorwasserstoffsäure, erniedrigt werden.
Es wird ferner bevorzugt, wenngleich es nicht zwingend ist, daß ein Schutzmittel zugesetzt wird, um die Mischungen gegen Bakterien- oder Pilzbefall zu schützen. Phenylmercuriacetat, das im allgemeinen in Mengen im Bereich von etwa 10 bis· etwa 40 Teflen/Mfllion der Mischungen verwendet wird, stellt ein wirksames Schutzmittel dar. Es können erfindungsgemäß beliebige, mit den Komponenten der Mischungen verträgliche Schutzmittel verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen stabilisierten wässerigen Mischungen können auch beliebige der üblichen Detergenszusätze, Verdünnungsmittel und Additive enthalten, solange diese die Aktivität der enzymatischen Komponenten im wesentlichen nicht stören. Beispielsweise können Parfüms, Vergilbungshemmstoffe, Inertsalze, wie Natriumsulfat, Schmutzwiederablagerung verhindernde Mittel, bakteriostatische Mittel, Farbstoffe, Fluoreszenzstoffe, Schaumverbesserer, Schaum-ver- mindernde Stoffe u. dgl., verwendet werden, ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften dieser Mischungen beeinträchtigt werden. Es wird ferner bevorzugt, wenn die erfindungsgemäßen Mischungen außerdem gewisse proteolytische Enzyme enthalten. Diese Enzyme umfas-
!5 sen die alkalischen Proteasen, neutrale Proteasen und saure Proteasen, die wesentlich bei der Entfernung von proteinartigem Schmutz und Flecken aus zu waschenden Textilien beitragen. Die Anwendung von proteolytischen Enzymen in Kombination mit den amylolytischen Enzymen gemäß der Erfindung wird vom Standpunkt der Erleichterung der Entfernung eines umfassenden Spektrums verschiedener Schmutz- und Fleckenarten bevorzugt Die bevorzugten proteolytischen Enzyme sind die Subtilisine, die vom bakteriellen Organismus Bacillus subtilis erhalten werden. Werden proteolytische Enzyme den erfindungsgemäßen Mischungen einverleibt, so ist es erwünscht, bekannte Materialien, die proteolytisches Enzym stabilisieren, einzuverleiben, um dadurch die proteolytische Enzymaktivität nach Lage rung zu erhöhen. Geeignete Materialien zur Stabilisie rung proteolytischen Enzyms sind beispielsweise in der BE-PS 7 23 873 beschrieben.
Die Mischungen gemäß der Erfindung können als Fleckentferner, Reinigungsmittelzusätze oder als Deter gens-enthaltende Reinigungsmittelmischungen als sol che verwendet werden. Diese Mischungen können in Sprühbehälter abgepackt werden und werden zweckmäßigerweise verwendet um relativ kleine Flecken von Geweben zu entfernen, oder können in größeren Mengen als Zusätze zu anderen Wasch- und Reinigungsmittelmischungen verwendet werden. Diese Mischungen können an Stelle von Hypochloritbleichmitteln benutzt werden, da sie beliebige Flecken, die diese Bleichmittel entfernen, beseitigen, die Textilfasern nicht aufweichen und Fluoreszenzstoffe und Weißgrad-erhöhende Stoffe nicht angreifen oder abbauen. Unter Zusatz von gegebenenfalls anzuwendenden nichtionischen und/oder zwitterionischen Detergentien können diese Mischungen als solche als ausgezeichnete
so Reinigungsmittelmischungen und unter verschiedenen Waschbedingungen benutzt werden.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Alle Angaben betreffend Teile, Prozentsätze und Verhältnisse beziehen sich auf
Gewicht, falls nichts anderes angegeben ist, Beispiele
Die folgenden Mischungen wurden hergestellt und in geschlossenen Glasflaschen während jener Zeiträume gelagert, die in Tabelle I angegeben sind. Jede Mischung enthielt 10 Gew.-% des organischen (»stabilisierenden Mittels, 1% eines im Handel erhältlichen Gemisches aus Proteasen und Amylasen von Bacillus subtilis (CRD-Protease) und 89% einer wässerigen Stammlösung, die 0,01% Calciumacetatmonohydrat und 0,29% Natriumchlorid enthielt Die amylolytische Aktivität jeder Mischung wurde nach den angegebenen Intervallen
unter Anwendung der oben beschriebenen Bestimmungsmethode ermittelt.
Vergleichsproben wurden unter identischen Bedingungen gelagert und ebenfalls hinsichtlich der Beibehaltung der enzymatischen Aktivität bewertet. Beim Vergleich 1 wurde kein organisches (»stabilisierendes
Tabelle I
Mittel angewendet. Im Falle des Vergleichs 2 lag kein organisches costabilisierendes Mittel vor, und die Stammlösung wurde durch destilliertes Wasser ersetzt, d.h., es lag kein Calciumacetatmonohydrat oder Natriumchlorid vor. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Beispiel *) =3 %Ca++ Organisches % Restaktivität nach 6 8
costabilisieren Lagerung bei 380C 29 17
des Mittel Wochen
2 4 - -
Vergl. 0,0023 keines 54 34
Nr. 1 34 28
Vergl. keines keines 0*) - 44 37
Nr. 2
1 0,0021 Ethylenglykol 70 51 43 35
2 0,0021 Diethylen- 71 64
glykol
3 0,0021 1,3-Propandiol 60 47
Tage.
Es wurden die folgenden stabilisierten Mischungen der Beispiele 4 bis 29 hergestellt In jedem Beispiel wurden das Wasser (enthaltend Calciumacetatmonohydrat und Natriumchlorid), das organische costabilisierende Mittel und Ethanol (soweit angewendet) innig vermischt, die nichtionische oder zwitterionische Komponente zugesetzt und das Enzym als letztes beigegeben. Die angewendeten Enzyme waren Alcalase (ein proteolytisches Enzympräparat mit einem Gehalt an kristallinem Enzym von etwa 6%, erhalten aus Bacillus subtilis) und/oder CRD-Protease.
Äthanol wurde, soweit vorhanden, als Stabilisator für
das proteolytische Enzym benutzt Bei jedem Beispiel wurde eine wässerige Stammlösung, wie vorstehend beschrieben, in einer Menge angewendet, um den Rest der Mischung auf 100% zu ergänzen. Die Mischungen wurden während der in Tabelle II angegebenen Zeiträume bei einer Temperatur von 38° C gelagert und deren amylolytische Aktivität wurde, wie vorstehend beschrieben, bestimmt Die Mischungen der Beispiele 4 bis 29 erweisen sich als gut geeignet für Fleckentferner, Zusätze zu Wasch- und Reinigungsmittelmischungen und als Wasch- und Reinigungsmittel als solche für das Wäschewaschen.
Tabelle II %Ca++ % Organischer % Eraym Enzym % oberflächenaktives C D E % Restaktivität nach 4 6 88 8
Bei Ethanol Costabilisator gemisch*) Mittel··): — _ _ Lagerung bei 38 0C 100 100
spiel (in.\·) Alca Wochen 50
lase 0,5 - - - 79 50
A B 2 58
0,0017 10 Diethylen- 0,5 0,5 5 - - - - 100 83 63
4 glykol (10) 53
0,0019 5 Diethylen- 0,5 0,5 5 - - - - 100 70 30
5 glykol (5) 45
0,0017 10 Triethylen- 0,5 0,5 C - - - 100 83 33
6 glykol (10) 31
0,0019 5 Trietbylen- 0,5 0,5 5 - - - - 98 61 11
7 glykol (5) 18
0,0017 10 Polyethylen- 0,5 0,5 5 - - - - 90 42 7
8 glykol 380 (10) 18
0,0019 5 Polyethylen- 0,5 0,5 5 - — - ■ - 82 32 4
9 glykol 380 (5) 100
0,0017 10 Polyethylen- 0,5 0,5 5 - - - - 70 100 100
10 glykol 4000 (10)
0,0019 5 Polyethylen- 0,5 0,5 5 - 79
11 glykol 4000 (S)
0,0020 - Triethylen- 0,5 - - 90
12 glykol (10)
14
Fortsetzung
Bei- % Ca++ spiel
% Organischer
Ethanol Costabilisator
% Enzym
Alca- Enzymlase gemisch*)
% oberflächenaktives Mittel**):
% Restaktivität nach Lagerung bei 38°C
Wochen
Polyethylen- 0,5 0,5 ----- 78
glykol 4000 (10)
Diethylen- 0,5 0,5 5 - - - 68
glykol (10)
Diethylen- 0,5 0,5 5 - - 95
glykol (10)
Triethylen- 0,5 0,5 5 - 100
glykol (10)
Polyethylen- 0,5 0,5 5 - 91
glykol 380 (10)
Polyethylen- 0,5 0,5 5 - 87
glykol 4000 (10)
Diethylen- 0,5 0,5 ----- 96
glykol (10)
Diethylen- - 1,0 10
glykol (10)
Diethylen- - 1,0 10
glykol (10)
Diethylen- - 1,0 10
glykol (10)
Diethylen- - 1,0 10
glykol (10)
Diethylen- - 1,0 10
glykol (10)
1,3-Propan- - 1,0 10
diol (10)
1,3-Propan- - 1,0
diol (10)
1,3-Propan- - 1,0
diol (10)
1,3-Propan- - 1,0
diol (10)
1,3-Propan- - 1,0
diol (10)
*) Gemisch aus proteolytischen und amylolytischen Enzymen erhalten aus Bacillus subtilis (CRD-Protease). **) A = Talgalkohol, der mit 11 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist B = Talgalkohol, der mit 30 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist C = Kokosnußalkohol, der mit 6 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist D = HAPS - 3-(NJ<-E)imethyl-N-alkylammonio)-2-hydroxypropan-l-sulft>nat, worin die Alkylgruppe vom Mittel-
schnitt-KokosnuBalkohol (2% C]o; 66% Cn; 23% Cu und 9% Ci6) abgeleitet ist E = 3-CN,N-Dimethyl-N-talgalkylammonio)-propan-l-sulfonat
Beispiel 30 Eine stabilisierte wässerige Enzymmischung wurde Diese Mischung kann ohne Verdünnung als Schmutz-
erfindungsgemäß aus folgenden Komponenten ange- und Fleckentfernungsmischung zur Entfernung oder zur
setzt Erleichterung der Entfernung von Stärke- und Protein-
"^ ~- : ~p, ζ: 60 materialien auf Textilien verwendet werden. Die
Komponente ocw.--W) Schmutz- und Fleckentfernungswirksamkeit zeigt sich Diasmen-dc-Amylase 1 selbst nach ausgedehnten Lagerungszeiträumen (8 Wo- Calchimchlorid 0,01 chen) bei erhöhter Temperatur (490C). Die Mischung Polyethylenglykol4000 10 dieses Beispiels kann als Zusatz zu handelsüblichen Alcalase 65 Detergensansätzen benutzt werden. Werden etwa
(6% proteolytisches Enzym) 1 1,2 ml der Mischung zu 3,791 Waschlösung zugesetzt, so
Ethanol 10 werden ausgezeichnete Schmutz- und Fleckentfer- Wasser . 78 nungseigenschaften erhalten.
13 0,0020 —
14 0,0019 10
15 0,0017 10
16 0,0017 10
17 0,0017 10
18 0,0017 10
19 0,0020 -
20 0,0018 -
21 0,0018 -
22 0,0018 -
23 0,0018 -
24 0,0018 -
25 0,0018 -
26 0,0018 -
27 0,0018 -
28 0,0018 -
29 0,0018
10 -
10 -
10 -
10
87 83 82
75 59 59
77 45 54
85 75 74
73 64 65
69 57 64
73 73 75
95 - 89
87 - 72
59 - 49
51 - 36
48 - 30
89 - 81
77 - 72
86 - 65
100 - 55
100 _ 74
Beispiel 31
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die folgenden organischen (»stabilisierenden Verbindungen an Stelle der Costabilisierungsverbindungen, die in den Beispielen 1 bis 29 benutzt werden, angewendet werden, wobei das amylolytische Enzym in wässeriger Lösung stabilisiert ist:
Ethylenglykol,
Diethylenglykol,
Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol,
Polyethylenglykol 200,
Polyethylenglykol 300,
Polyethylenglykol 380,
Polyethylenglykol 600,
Polyethylenglykol 1000,
Polyethylenglykol 1500,
Polyethylenglykol 4000,
Polyethylenglykol 6000 und
1,3-Propandiol.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die folgenden amylolytischen Enzyme an Stelle jener verwendet werden, die in den Beispielen 1 bis 29 benutzt werden, wobei Λ-Amylase in wässeriger Lösung stabilisiert wird:
Diasmen-«-amylase,
Rapidase-«-amylase THC-25,
Novo Bacterial-a-amylase,
Wallerstein-«-amylase,
Rhozyme-33 und
Rhozyme H-39.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die folgenden nichtionischen und zwitterionischen Detergentien an Stelle von
Talgalkoholethoxylaten,
Kokosnußalkoholethoxylat,
S-iN.N-Dimethyl-N-mittelschnitt-kokosnußalkylammon!o)-2-hydroxypropan-1 -sulfonat
und
3-(N,N-Dimethyl-N-talgalkylammonio)-propan-1 -sulfonat,
wie sie in den Beispielen 4 bis 11,14 bis 18 und 20 bis 29 benutzt werden, eingesetzt werden, wobei die Stabilisierung durch Calciumion und organische Costabilisatorverbindung erhöht ist und ausgezeichnete Reinigungseigenschaften erhalten werden: Decylphenol, das mit 20 Mol Ethylenoxid je Mol Decylphenol ethoxyliert ist, Hexadecansäureamid, Hexadecansäurediethanolamid, Dimethyldodecylaminoxid, Dimethyldodecylphosphino-
is xid und Dodecylmethylsulfoxid, das Kondensationsprodukt von Ethylenoxid mit dem Kondensationsprodukt von Propylenoxid und Propylenglykol, wobei der Ethylenoxidanteil der Verbindung 50% des Gesamtgewichtes der Verbindung ausmacht und das Gesamtmolekulargewieht der Verbindung etwa 1700 beträgt, das Kondensationsprodukt von Ethylendoxid. mit dem Kondensationsprodukt von Propylenoxid und Ethylendiamin, wobei das Produkt etwa 65 Gew.-% Polyethylenoxid enthält nd das Gesamtmolekulargewicht der Verbindung 6000 ist.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn das Calciumacetatmonohydrat der Beispiele 1 bis 29 durch die folgenden Calciumsalze in Mengen ersetzt wird, die eine äquivalente Menge Calciumion ergeben, wobei eine Stabilisierung des amylolytischen Enzyms in wässeriger Lösung beobachtet wird:
Calciumchlorid, Calciumnitrat,
Calciumglycerinphosphat,
Calciumgluconat, Calciumglucoheptanat,
Calciumlactat, Calciumlävulinat,
Calciumlactobionat, Calciummalat,
Calciumlactophosphal, Calciumsuccinat,
Calciummaleat und
Calciumsulfat.
909 532/37

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Stabilisierte wässerige Enzymmischung, dadurch gekennzeichnet, daß sie
(a) etwa 65 bis etwa 97 Gew.-% Wasser,
(b) etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.-% amylolytisches Enzym,
(c) etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Calciumion, eine wasserlöslichen, enzymstabilisierenden Calciumsalzes,
(d) als Costabilisatorverbindung etwa 2 bis etwa 27 Gew.-% aliphatische Glykole der allgemeinen Formel
HO[CH2CH2O]xH,
worin χ etwa 1 bis etwa 200 bedeutet, oder 13-Propandiolund
(e) 0 bis etwa 15 Gew.-% eines nichtionischen oder zwitterionischen Detergens
enthält
2. Mischung nach Anspruch 1, worin das amylolytische Enzym eine a-Amylase ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie im pH-Bereich von etwa 4,5 bis etwa 10 und bei einer Temperatur von etwa 15° C bis etwa 66° C eine amylolytische Aktivität aufweist
3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie von Bacillus subtilis stammende oc-Amylase enthält
4. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die «-Amylase in einer Menge von etwa 0,01 % bis etwa 0,5% vorliegt
5. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Calciumion in einer Menge von etwa 0,005 bis 0,05 Gew.-% und die organische Costabilisatorverbindung in einer Menge von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% vorliegt
6. Mischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß sie als organische Costabilisatorverbindung ein Glykol der allgemeinen Formel
HO[CH2CH2O]xH,
worin der Durchschnittswert von χ 4 bis etwa 80 beträgt oder 1,3-Propandiol enthält
7. Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß sie etwa 4 bis etwa 10 Gew.-% eines nichtionischen oder zwitterionischen Detergens enthält.
8. Mischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß das Detergens ein Kondensationsprodukt eines Mols aliphatischen Alkohols mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen mit 5 bis 40MoI Ethylenoxid, 3-(N,N-Dimethyl-N-alkylammonio)-propan-l-sulfonat worin der Alkylrest 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, oder 3-(N,N-Dimethyl-N-alkyiammonio)-2-hydroxypropan-l-sulfonat, worin der Alkylrest 8 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist ist
9. Mischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Detergens 3-(N,N,-Dimethyl-N-kokosnußalkylammonio)-2-hydroxypropan-1 -sulfonat und als organischen Costabilisator Triethylenglykol enthält.
10. Mischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß sie als Calciumsalz Calciumacetat, Calciumsulfat oder Calciumchlorid enthält.
11. Mischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß sie eine Protease enthält.
12. Mischung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Protease eine alkalische, vom Bacillus subtilis stammende Protease ist
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