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"Mittel zur Stabilisierung von Enzymen und deren Verwen-
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dung" Gegenstand der Erfindung sind Mittel zur Stabilisierung von
Enzymen, die in tensidhaltigen wäßrigen Systemen löslich sind und deren Verwendung
in flüssigen Wasch-und Reinigungsmitteln.
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Seit längerem ist es bereits bekannt, zur Stabilisierung von Enzymen
sogenannte Schutzproteine zu verwenden. Als Schutzproteine kommen verschiedenartige
Proteine in Frage, die man einerseits enzymhaltigen Zubereitungen direkt zusetzt,
oder mit deren Hilfe man andererseits die Enzyme immobilisiert. Die erstgenannte
Möglichkeit ist beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 16 42
582, 18 11 000, 22 34 412, 24 33 454 und 27 11 754 beschrieben; als Schutzproteine
werden hierbei Gemische von Serum-Albumin und Saccharose, partiell hydrolysiertes
Kollagen, Lactalbumin und/oder Trockenmagermilchpulver, Proteinfraktionen aus mit
Wasser extrahierter tiefe sowie Gelatine genannt. Die Immobilisierung von Enzymen
durch Bildung von Protein-Enzym-Komplexen ist beispiclsweise Gegenstand der amerikanischen
Patentschriften US-PS 3 843 446 und 3 977 941.
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Die aufgezeigten Möglichkeiten zur Stabilisierung von Enzymen lassen
sich mit Vorteil bei wäßrigen Enzymldsungen oder auch in Enzymreaktoren verwenden.
Als nachteilig
erweist es sich jedoch, daß derartige Schutzproteine
und Protein-Enzym-Komplexe in tensidhaltigen wäßrigen Lösungen oder Systemen nicht
löslich sind, was deren Einsatz in homogenen flüssigen enzymhaltigen Wasch- und
Reinigungsmitteln im Wege steht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, solche Mittel
zur Stabilisierung von Enzymen zu entwickeln, die einerseits Enzyme in wäßrigen
tensidhaltigen Lösungen hinreichend zu stabilisieren vermögen und andererseits in
derartigen Lösungen oder Systemen selbst klar löslich sind, so daß die Verwendung
solcher Stabilisierungsmittel in flüssigen enzymhaltigen Wasch- und Reinigungsmitteln
ermöglicht wird.
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Gegenstand der Erfindung sind somit Mittel zur Stabilisierung von
Enzymen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus Anlagerungsprodukten von a.
Ammoniak oder primären beziehungsweise sekundären Aminen mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen
und/oder b. aliphatischen Epoxiden mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen an Proteine bestehen.
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Oberraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß derartige Anlagerungsprodukte
eine ausgezeichnete stabilisierende Wirkung auf Enzyme hinsichtlich deren Aktivität
ausüben. Dieser stabilisierende Effekt wirkt sich auch auf in tensidhaltigen wäßrigen
Systemen gelöste Enzyme aus, so daß derartige Enzymlösungen selbst nach einer längeren
Zeitdauer noch vergleichbar hohe Restaktivitäten
aufweisen. Darüber
hinaus sind die genannten Anlagerungsprodukte in solchen tensidhaltigen wäßrigen
Systemen vollständig löslich, so daß klare homogene Lösungen resultieren. Dementsprechend
können die erfindungsgemäßen Njittel zur Stabilisierung von Enzymen in tensidhaltigen
wäßrigen Lösungen oder Systemen Verwendung finden.
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Für die vorstehend genannten Anlagerungsprodukte können als Proteine
beispielsweise Gelatine, Kollagen, Zein, Casein, Sojaproteine und andere Pflanzenproteine
sowie sogenannte Einzellerproteine Verwendung finden. Erfindungsgemäß werden bevorzugt
Gelatine, Kollagen oder Casein als Proteine eingesetzt.
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Im Sinne der Erfindung ist der Begriff "Anlagerungsprodukt" mit "Umsetzungsprodukt"
gleichzusetzen. Derartige Anlagerungs- oder Umsetzungsprodukte können erfindungsgemäß
durch Umsetzung von Ammoniak oder primären beziehungsweise sekundären Aminen, die
bis zu 20 Kohlenstoffatomen aufweisen, mit den genannten Proteinen gewonnen werden.
Andererseits lassen sich solche Produkte auch durch Anlagerung von aliphatischen
Epoxiden mit 2 bis 18 Kohlentoffatomen an Proteine herstellen. Eine weitere Möglichkeit
derartige Produkte zu erhalten, besteht in der Umsetzung von Ammoniak beziehungsweise
von Aminen mit Proteinen und der nachfolgenden Anlagerung von Epoxiden an das primär
gebildete Reaktionsprodukt.
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Neben Ammoniak kommen als Amine beispielsweise aliphatische Monoalkylamine,
wie Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butylamin beziehungsweise die entsprechenden,
mit zwei Alkylresten substituierten sekundären Amine, aliphatische Di- und Oligoalkylamine,
wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetraamin oder die entsprechenden
Oligoamine mit bis zu acht Amingruppen, aliphatische Alkanolamine, wie Mono- oder
Diethanolamin, cyclische
Amine, wie Morpholin oder Pyrrolidin, sowie
entsprechende substituierte Amine zur Umsetzung mit Proteinen in Frage. Erfindungsgemäß
werden zur Umsetzung bevorzugt primäre oder sekundäre aliphatische Mono-, Di- oder
Oligoamine und Alkanolamine verwendet.
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Als besonders wirkungsvoll zur Enzymstabilisierung im Sinne der Erfindung
haben sich hierbei solche Umsetzungs-oder Anlagerungsprodukte erwiesen, die ein
Gewichtsverhältnis Amin zu Protein von 0,01 bis 2 : 1, vorzugsweise von 0,1 bis
1 : 1, aufweisen.
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Zur Anlagerung an Proteine sind im Rahmen der Erfindung beispielsweise
die nachstehend angeführten Epoxide geeignet: Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid,
die entsprechenden höheren Alkylenoxide mit bis zu zwanzig Kohlenstoffatomen sowie
Epichlorhydrin, Glycidol und Glycidyltrimethylammoniumchlorid. Vorzugsweise werden
als aliphatische Epoxide Ethylenoxid und/oder Propylenoxid verwendet.
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Hinsichtlich ihrer enzymstabilisierenden Wirkung werden hierbei solche
Epoxidanlagerungsprrdukte an Proteine bevorzugt, die ein Gewichtsverhältnis Epoxid
zu Protein von 0,1 bis 10 : 1, vorzugsweise von O,S bis 2 : 1, aufweisen.
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Beispiele für Enzyme, für die die erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
als Stabilisierungsmittel Verwendung finden können, sind nachstehend angeführt:
Oxidoreduktasen, beispielsweise Uricase 1.7.3.3, Catalase 1.11.1.6, Lipoxidase 1.13.11.12;
Transferasen, beispielsweise Hexokinase 2.7.1.1; Hydrolasen, beispielsweise Esterase
3.1.1.1, Lipase 3.1.1.3, Ribonuclease I 3.1.4.22,o(-Amylase 3.2.1.1, ß-Amylase 3.2.1.2,
Amyloglucosidase
3.2.1.3, Cellulase 3.2.1.4, Dextranase 3.2.1.11, Urease 3.5.1.5 und insbesondere
Proteasen wie beispielsweise Subtilisin 3.4.21.14; Lyasen, beispielsweise Aspartase
4.3.1.1; Isomerasen, beispielsweise Glucose-Isomerase 5.3.1.18; sowie Ligasen, beispielsweise
Glutaminsynthetase 6.3.1.2. Hierbei ist zu berUcksichtigen, daß handelsübliche Enzymprodukte
meist nicht rein sind, sondern nur gewisse Anteile der entsprechenden Enzyme enthalten.
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Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind die erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
in tensidhaltigen wäßrigen Systemen klar löslich und somit zur Stabilisierung von
Enzymen in solchen Lösungen geeignet, wobei die Menge des zugesetzten Stabilisierungsmittels
0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Gesamtformulierung, beträgt.
Bevorzugt sind hierbei Zusatzmengen an Stabilisierungsmittel im Bereich von 1 bis
5 Gewichtsprozent, da in diesem Bereich die besten Ergebnisse hinsichtlich der Enzymstabilisierung
erzielt werden. Dementsprechend lassen sich die erfindungsgemäßen Mittel zur Stabilisierung
von Enzymen, vorzugsweise von mikrobiell gewonnenen Proteasen, in flüssigen Wasch-
und Relnigungsmittelformulierungen auf der Basis nichtionischer und/oder anionischer
Tenside verwenden.
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Nachstehend werden die Herstellung der erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
beschrieben sowie deren enzymstabilisierende Wirkung in tensidhaltigen wäßrigen'Systemen
aufgezeigt.
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Die Herstellung ethoxylierter und/oder propoxylierter Protein-Derivate
kann beispielsweise durch Umsetzung von in einem inerten Lösungsmittel suspendierten
Protein mit gasförmigem Ethylenoxid und/oder Propylenoxid in Gegenwart von Natriummethylat
als Katalysator unter Druck
und bei erhöhter Temperatur erfolgen.
Die näheren Einzelheiten einer solchen Synthese sind aus der nachstehenden Herstellungsvorschrift
ersichtlich.
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Beispiel zur Herstellung von Anlagerungsprodukten des Propylenoxids
an Gelatine: In einem 2 l-Rührautoklaven werden 150 g Gelatine in 600 ml Dioxan
suspendiert und 0,9 g Natriummethylat als Katalysator zugegeben. Die Suspension
wird auf 165 bis 1700C aufgeheizt und das Propylenoxid während 2 bis 3 Stunden in
Portionen von etwa 50 bis 75 g aufgedrückt.
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Der Reaktionsansatz wird bei 165 bis 1700C und dem sich einstellenden
Druck bis zur Druckkonstanz gerührt und anschließend noch 1 Stunde weitergerührt.
Die Reaktionsbedingungen einzelner beispielhafter Ansätze sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 angeführt. Nach beendeter Reaktion wird die entstandene braune, dünnflüssige
Lösung mit 2n-Salzsäure neutralisiert und vom nicht gelösten Rückstand durch Filtration
abgetrennt. Das Dioxan wird am Rotationsverdampfer abdestilliert.
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In analoger Weise lassen sich auch Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid
und/oder Propylenoxid an Gelatine und andere Proteine gewinnen, wobei in der Regel
zuerst Ethylenoxid und nachfolgend Propylenoxid auf die Suspension des Proteins
aufgedrückt wird. Entsprechende Reaktionsbedingungen beispielhafter Ansätze sind
in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellt.
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Die so erhaltenen Reaktionsproduktc sind alle wasserlöslich. Bis zu
einem Gewichtsverhältnis Epoxid zu Protein von n = 1,6 weisen liege wäßrige Lösungen
der Anlagerungsprodukte keine Trübungspunkte auf. Entsprechende Lösungen von Anlagerungsprodukten
mit einem Gewichtsverhältnis von n = 2 oder höher können hingegen Trübungspunkte
im Bereich von 30 bis 500C zeigen.
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Tabelle 1: Beispiele für Reaktionsbedingungen zur Gewinnung von Anlagerungsprodukten
des Propylenoxids an Gelatine
| Gelatine PO n Temperatur Druck Zeit nicht gelös- Ausbeute |
| g g °C bar Std. ter Rückstand |
| g g |
| 150 75 0,5 164-170 8,5-12,0 4 1,7 216 |
| 150 100 0,66 166-170 9,0-13,5 4 2,4 241 |
| 150 150 1 166-170 7,5-12,0 4 3,9 287 |
| 150 195 1,3 165-171 9,5-13,0 6 0,6 336 |
| 150 240 1,6 163-171 10,0-15,0 6 1,1 350 |
| 150 375 2,5 166-171 10,5-16,0 7,5 0,9 476 |
| 150 450 3 166-172 10,0-16,5 7,5 1,4 526 |
| 150 525 3,5 167-171 9,0-16,0 7,5 0,9 637 |
PO = Propylenoxid n = Gewichtsverhältnis von propylenoxid zu Gelatine
Tabelle
2: Beispeile für Reaktionsbedingungen zur Gewinnung von Anlagerungprodukten von
Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an Proteine
| Protein Epoxid n Temperatur Druck Zeit nicht gelöster Ausbeute |
| g g °C bar Std. Rückstand g g |
| Gelatine/150 Propylenoxid/100 0,66 166-170 9,0-13,5 4,0 2,4
241 |
| Gelatine/150 Ethylenoxid/75 0,5 160-170 8,0-12,0 3,0 2,3 226 |
| Gelatine/150 Ethylenoxid/450 3,0 160-170 7,0-15,0 5,3 - 596 |
| Gelatine/150 Ethylenoxid/50 0,66 162-170 7,0-11,0 3,8 1,9 243 |
| Pronylenoxid/50 |
| Kollagen/100 Propylenoxid/200 2,0 165-172 8,5-13,0 5,3 - 239 |
| Casein/100 Ethylenoxid/50 0,5 168-170 6,0-11,0 2,5 1,2 150 |
| Casein/100 Ethylenoxid/200 2,0 168-174 6,5-15,0 6,0 2,0 173 |
| Zein/50 Ethylenoxid/50 1,0 168-171 7,0-12,0 3,0 - 96 |
n = Gewichtsverhältnis von Epoxid zu Protein
Die Löslichkeit der
erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte in tensidhaltigen wäßrigen Lösungen läßt sich
zum Beispiel mit Hilfe einer Testrezeptur auf der Basis nichtionischer und anionischer
Tenside übcrprüfen. Einc solche Testrezeptur kann beispielsweise die folgende Zusammensetzung
aufweisen.
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Rezeptur 1: 2,5 Gew. Alkylbenzolsulfonat-Natriumsalz 5 Gew.-% Anlagerungsprodukt
von 10 Mol Ethylenoxid an Oleylalkohol 5 Gew.-t Anlagerungsprodukt an 5 Mol Ethylenoxid
an Oleylalkohol 10 Gew.-% Toluolsulfonat-Kaliumsalz Rest: destilliertes Wasser In
einem solchen tensidhaltigen System, das als Beispiel für eine flüssige Wasch- oder
Reinigungsmittelformulierung angesehen werden kann, sind die erfindungsgemaßen Anlagerungsprodukte
des Propylenoxids an Gelatine klar löslich.
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Die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
auf die Aktivität von Enzymen, die in tensidhaltigen wäßrigen Systemen gelöst vorliegen,
wird nachstehend am Beispiel der handelsüblichen Protease Maxatase P der Firma Gist-Brocades
N.V., De lft, Niederlande, aufgezeigt.
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Als Beispiel für ein tensidhaltiges wäßriges System wurden hierbei
wieder Lösungen gemäß der vorstehend angegebenen Testrezeptur auf der Basis nichtionischer
und anionischer Tenside eingesetzt. Das verwendete mikrobiell gewonnene Protease-Konzentrat
Maxatase wies eine Enzymaktivität von 440.000 PE/g auf. Eine Definition der sogenannten
Proteaseeinheit "PE" findet sich
in der Veröffentlichung von van
Raay, Saran und Verbeek, "Zur Bestimmung der proteolytischen Aktivität in Enzymkonzentraten
und enzymhaltigen Wasch-, SpUl- und Reinigungsmitteln", in Tenside-Detergents, 7.
Jahrgang (1970), Seiten 125 bis 132. Proben der Tensidlösung mit der in der vorstehenden
Testrezeptur angegebenen Konzentration an Inhaltsstoffen wurden mit der Protease
in einer Konzentration von 800 PE/ml sowie jeweils einer bestimmten Menge der erfindungsgemäGen
Stabilisierungsmittel mit unterschiedlichen Werten für n ((;ewichtsverhältnis von
Propylenoxid zu Gelatine im Anlagerungsprodukt) versetzt. Diese Proben wurden über
einen Zeitraum von bis zu 50 Tagen bei einer Temperatur von 400C gelagert. Die sinkende
Restaktivität des Enzyms, die als ein Maß für dessen Lagerstabilität in einem solchen
tensidhaltigen wäßrigen System dienen kann, wurde über dicse Zeitdauer hin mit Hilfe
eines Analysenverfahrens verfolgt, das die Bestimmung der Proteaseaktivität in tensidhaltigen
Lösungen erlaubt. Als solches kommt beispielsweise das in der vorstehend genannten
Verdffentlichung von van Raay, Saran und Vcrbeek beschriebene Verfahren in Frage.
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Dic Ergebnisse der Aktivitätsbestimmungen sind in der nachstehenden
Tabelle 3 wiedergegeben; die dort angeführten Werte kennzeichnen die jeweilige Restaktivität
des Enzyms in Prozent des Anfangswertes, wobei dieser gleich 100 % angesetzt wurde.
In dieser Tabelle sind die Ergebnisse zweier beispielhafter Versuchsreihen zusammengefaßt,
die einerseits mit einem Zusatz von 1 Gew.-% Stabilisierungsmittel, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Testlösung sowie andererseits mit einem Zusatz von 5 Gew.-t
Stabilisierungsmittel erhalten wurden. Entsprechendc Restaktivitäten der Protease
ohne Zusatz des erfindungsgemäßen Stabilisicrungsmittels sind gleichfalls angeführt.
Aus dieser Tabelle ist ferner der Einfluß
des Gewichtsverhältnisses
n auf die enzymstabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
ersichtlich.
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Tabelle 3: Ergebnisse von Enzym-Aktivitätsbestimmungen mit und ohne
Zusatz von erfindungsgemäßen Stabilisierungsmitteln, vom Typ Gelatine/PO
| % R e s t a k t i v i t ä t b e i Z u s a t z v o n |
| 1 % Stabilisierungsmittel 5 % Stabilisierungsmittel ohne |
| n - 0.5 0.66 1.0 1.3 1.6 2.5 3.0 3.5 0.5 0.66 1.0 1.3 1.6 2.5
3.0 3.5 Zusatz |
| Zeit(h) |
| 24 92.2 87.5 89.6 90.0 81.1 90.0 90 |
| 26 90.1 104.3 96.2 96.2 86.9 84.4 87.5 76.7 93.4 86.4 |
| 48 76.8 77.5 66.6 72.5 78.7 87.5 83 |
| 72 66.6 71.3 57.6 65.0 66.5 75.0 71 |
| 98 62.1 55.4 60.0 60.2 50.0 68.9 82.5 52.3 52.1 44.3 54 |
| 194 56.0 38.1 37.4 41.0 39.1 66.6 57.5 34.9 34.8 29.5 23 |
| 216 66.6 58.8 25.6 65.0 56.9 32.5 17 |
| 264 38.4 37.5 32.0 65.0 66.6 50.0 8 |
| 336 32.0 45.0 28.2 65.0 50.8 52.5 5 |
| 434 25.5 21.7 47.3 21.8 19.6 53.2 55.0 18.6 13.0 18.2 |
| 506 26.8 32.6 12.5 21.8 13.0 52.2 47.5 18.6 17.4 2.2 |
| 528 19.2 22.5 19.2 40.0 44.8 35.0 |
| 672 15.4 16.3 19.2 35.0 33.9 31.3 |
| 770 19.5 21.7 12.5 17.9 33.4 32.5 11.6 10.8 |
| 840 7.7 12.5 7.7 22.5 21.8 16.3 |
| 842 19.5 24.4 32.5 |
| 1178 7.3 5.1 |
Wie die in der vorstehendeP Tabelle 3 beispielsweise wiedergegebenen
Ergebnisse zeigen, bewirken die erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte des Propylenoxids
an Gelatine eine ausgezeichnete Stabilisierung der in tensidhaltigen wäßrigen Systemen
gelösten Enzyme, Die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel wird einersdits
vom Gewichtsverhältnis n, das heißt vom Propoxylierungsgrad der Anlagerungsprodukteo
sowie andererseits von der zugesetzten Menge des Stabilisierungsmittels beeinflußt.
Dementsprechend werden solche Anlagerungsprodukte des Propylenoxids an Gelatine
als Stabilisierungsmittel für Enzyme bevorzugt, die ein Gewichtsverhältnis Propylenoxid
zu Gelatine von 0,5 bis 2 : 1 aufweisen, wenngleich auch Produkte mit einem geringeren
oder höheren Gewichtsverhältnis g]eichfalls eine stabilisierende Wirkung auf Enzyme
ausüben.
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Aus der Tabelle ist ferner die gute stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen
Mittel in dem für die Zusatzmenge an Stabilisierungsmittel bevorzugten Bereich von
1 bis 5 Gew.- ersichtlich, obgleich diese Mittel auch bei geringeren oder höheren
Zusatzmengen enzymstabiiisierend wirken.
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Weitere Bestimmungen der enzymstabilisierenden Wirkung der erfindungsgemäßen
Anlagerungsprodukte in flüssigen tensidhaltigen Systemen wurden in der nachstehenden
Testrezeptur durchgeführt: Rezeptur 2: 8,5 Gew.-O Alkylbenzolslfonat-Tricthanolaminsalz
8,5 Gew.-9 Anlagerungsprodukt von 10 Mol Ethylenoxid an Oleylalkohol 8,5 Gew.-%
Anlagerungsprodukt von 5 Mol Ethylenoxid an O1eylalkohol 4,0 Gew.-9 Anlagerungsprodukt
von 7 Mol Ethylenoxid an Oxoalkohol
2,0 Gew.-t Natriumsalz von
C12 bis C18 - Fettsäuregemisch 6,0 Gew.-% Toluolsulfonat-Kaliumsalz 5,0 Gew.-% Ethanol
5,0 Gew.-% 1,2-Propylenglykol 0,8 Gew. -t Maxatase-Slurry 2,5 Gew. -t Stabilisator
Rest: destilliertes Wasser pH-Wert der Lösung: 9,3 Als Stabilisator wurden hierbei
die in Tabelle 2 angeführten Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid
an Proteine eingesetzt. In der Lösung gemäß der vorstehenden Testrezeptur waren
die genannten Stabilisierungsmittel vollständig löslich. Der verwendete Maxatase-Slurry
(Firma Gist-Brocades N.V.,Delft, Niederlande) wies eine Enzymaktivität von 188.600
PE/g auf. Die Lösungen wurden jeweils bis zu 7 Wochen bei einer Temperatur von 400C
in verschlossenen Schraubdeckelgläsern aufbewahrt, und die Enzymaktivitäten nach
2 beziehungsweise 7 Wochen in der vorstehend angeführten Weise bestimmt. Die so
erhaltenen Ergebnisse der Enzym-Akti-v-itätsbestimmungen sind in der nachfolgenden
Tabelle 4 zusammengefaßt.
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Tabelle 4: Ergebnisse von Enzym-Aktivitätsbestimmungen mit und ohne
Zusatz von erfindungsgemäßen Stabilisierungsmitteln vom Typ Protein/EC und/oder
PC in Rezeptur 2
| Anlagerungsprodukt n % Restaktivgität nach Wochen |
| Protein/Epoxid 2 7 |
| ohne Zusatz - 71 10 |
| Gelatine/PO 0,66 86 24 |
| Gelatine/EO 0,5 88 29 |
| Gelatine/EO 3,0 95 19 |
| Gelatine/EO/PO 0,66 85 22 |
| Kollagen/PO 2,0 91 14 |
| Casein/EO 0,5 91 27 |
| Casein/EO 2,0 80 17 |
| Zein/EO 1,0 86 17 |
EO = Ethylenoxid, PO = Propylenoxid
Die Herstellung der erfindungsgemäßen
Anlagerungsprodukte von Aminen an Proteine kann beispielsweise durch Umsetzung einer
wäßrigen Suspension des Proteins mit dem jeweiligen Amin beziehungsweise einer wäßrigen
handelsüblichen Ammoniaklösung bei erhöhten Temperaturen - vorzugsweise im Bereich
von 80 bis 1400C -erfolgen. Gegebenenfalls läßt sich überschüssiges Amin durch Fällung
des Reaktionsproduktes mit einem Oberschuß an Isopropanol oder durch isoelektrische
Fällung entfernen.
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Zur Synthese derartiger Anlagerungs- beziehungsweise Umsetzungsprodukte
können die nachstehend angeführten Herstellungsvorschriften Verwendung finden: Beispiele
zur Herstellung von Anlagerungsprodukten des Ethylendiamins an Casein: In einem
heizbaren Kneter läßt man 150 g Casein mit 80 ml Wasser bei einer Temperatur von
950C vorqucllen. Anschließend fügt man dem gequollenen Protein 30 g Ethylendiamin
zu und knetet das Reaktionsgemisch 50 Minuten bei gleichfalls 950C. In das heiße
Gemisch werden 500 ml Isopropanol eingetragen und das aus ge fällte Produkt abgesaugt.
Zur weiteren Reinigung des angefallenen Reaktionsproduktes wird dieses erneut in
Wasser gelöst und mit Isopropanol gefällt.
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Beispiel zur herstellung von Anlagerungsprodukten des Diethanolamins
an Casein: In der vorstehend beschriebenen Weise läßt man 150 g Casein mit 85 ml
Wasser vorquellen, fügt 35 g Diethanolamin hinzu und knetet das Gemisch 35 Minuten
bei 95 0C. Das Reaktionsgemisch wird anschließend in 300 ml Wasser gelöst und der
pil-Wert der Lösung durch Zusatz von verdünnter Schwefelsäure auf 3,5 eingestellt.
Zur weiteren Reinigung wird das ausgefällte Reaktionspro-
dukt
in verdünnter Natronlauge gelöst und erneut mit Schwefelsäure gefällt.
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Analog den vorstehenden beispielhaften Herstellungsvorschriften lassen
sich die in Tabelle 5 angeführten Protein/Amin-Derivate bei Reaktionszeiten zwischen
0,5 und 4 Stunden gewinnen.
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Zur herstellung der erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte von Aminen
und Epoxiden an Proteine werden die vorstehend beschriebenen Reaktionsprodukte aus
Proteinen und Aminen nach ihrer Isolierung mit Epoxiden umgesetzt. Beim Einsatz
gasförmiger Epoxide, zum Beispiel Ethylenoxid, wird in einer Weise verfahren, wie
beispielhaft bei der Herstellung ethoxylierter und/oder propoxylierter Protein-Derivate
beschrieben. Unter Normalbedingungen flüssige Epoxide, zum Beispiel das C12-Epoxid,
werden in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst oder suspendiert bei Temperaturen
im Bereich von 80 bis 1400C und Reaktionszeiten zwischen 0,5 und 4 Stunden unter
Riihren mit dem entsprechenden primären Reaktionsprodukt umgesetzt.
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Beispiele derartiger Protein/Amin/Epoxid-Anlagc rungspro -dukte finden
sich in der nachfolgenden Tabelle 5. In dieser Tabelle sind ferner Ergebnisse von
Enzym-Aktivitätsbestimmungen aufgeführt, die mit und ohne Zusatz von erfindungsgemäßen
Stabilisierungsmitteln vom Typ Protein/Amin und Protein/Amin/flpoxid in einem tensidhaltigen
wäßrigen System gemäß der vorstehenden Rezeptur 2 erhalten wurden. Die angeführten
Protein-1)erivate waren sowohl in Wasser als auch in dem tensidhaltigen System klar
löslich.
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Auch aus dieser Tabelle ist die ausge'eichnete stabilisierende Wirkung
der erfindungsgemäßen Anlagerungsprodukte
auf in tensidhaltigen
wäßrigen Systemen gelöste Enzyme ersichtlich.
Tabelle 5: Ergebnisse
von Enzym-Aktivitätsbestimmungen mit und ohne Zusatz von erfindungsgemäßen Stabilisierungsmitteln
vom Typ Protein/Amin und Protein/Amin/Epoxid in Rezeptur2
| Anlagerungsprodukt % Restaktivität nach Wochen |
| Protein Amin Epoxid n1 n2 2 7 |
| o h n e Z u s a t z - - 43 10 |
| Casein Ethylendiamin - 0,2 - 62 22 |
| Casein Diethanolamin - 0,23 - 67 28 |
| Casein Triethylentetraamin - 0,25 - 62 17 |
| Casein Triethylentetraamin - 0,15 - 46 19 |
| Casein Ethylendiamin C12-Epoxid 0,4 0,31 41 21 |
| Casein Ethylendiamin C12-Epoxid 0,26 0,26 34 18 |
| Gelatin Ethylendiamin Glycidyltrimethyl- 0,2 0,15 55 22 |
| ammoniumchlorid |
| Casein Ethylendiamin Ethylenoxid 0,2 0,93 59 17 |
| Casein Triethylentetraamin C12-Epoxid 0,15 0,11 68 13 |
| Casein Triethylentetraamin C12-Epoxid 0,15 0,16 66 13 |
ZATE/ra@me n1 = Gewichtsverhältnis von Amin zu Protein n2 = Gewichtsverhältnis von
Enoxid zu Protein