DE3704465A1 - Fluessig-formulierungen von enzymen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Flüssigformulierungen von Enzymen
unter Verwendung wasserfreier organischer Lösungsmittel,
vorzugsweise zusammen mit speziellen, die Rheologie
beeinflussenden Additiven, die sich besonders zur Anwendung
in der Lederindustrie eignen.
Die industrielle Anwendung von Enzymen kann gegenwärtig
hohes Interesse beanspruchen, gilt sie doch als der Prototyp
einer "sanften" Technologie.
Die Art und die Anzahl der industriellen Verfahren, in
denen Enzyme eingesetzt werden, ist noch begrenzt. Eine
Erweiterung ist jedoch zu erwarten (vgl. Ullmann's
Encyclopädie der technischen Chemie, Band 10, S. 522-
526 ff, Verlag Chemie 1975; Kirk-Othmer, Encyclopedia of
Chemical Technology, 3rd Ed. Vol. 9, pp. 173-224,
J. Wiley 1980).
Zu nennen sind insbesondere die Gebiete der Nahrungs- und
Futtermitteltechnologie, der Waschmitteltechnologie und der
Lederherstellung, auf denen die Enzymanwendung bereits eine
längere Tradition hat. Darüber hinaus finden Enzyme auch
für gezielte chemische Umsetzungen Anwendung (vgl. Raul
Präwe, Jahrbuch Biotechnologie, 1986/87, Carl Hauser Verlag
München, Wiem, S. 359-397).
Wichtige Vertreter der industriell verwendeten Enzyme
(Industrial Enzymes = IE) sind u. a. γ-Aminobutyrotransaminase,
Amylase, Cellulase, Collagenase, Glucose-
Oxidase, Glutaminsäure-Decarboxylase, Hemicellulase,
Invertase, Katalase, Lipase, Pectinase, Penicillase,
Protease, Streptokinase.
Da es sich bei den Medien, in denen die in der Natur vorgefundenen
Enzymen wirksam sind, ganz überwiegend um wäßrige
Medien handelt, wobei oft auch noch eine gewisse Abhängigkeit
vom pH-Wert und den gelösten Bestandteilen des
wäßrigen Mediums registriert wird, darf das wäßrige
Milieu als Standardmedium bei enzymatischen Reaktionen
gelten.
Da Enzyme als Polypeptide, deren Wirksamkeit in erster
Näherung von ihrer strukturellen Organisation abhängt, wie
andere Proteine auch durch gewisse organische Lösungsmittel
denaturiert werden können, empfahl sich von jeher Zurückhaltung
bei der Anwendung organischer Lösungsmittel
zusammen mit Enzymen.
In neuerer Zeit hat man z. B. bei Untersuchungen an
immobilisierten Enzymen den Einfluß von Zusätzen wasserlöslicher
organischer Solventien zum wäßrigen Medium
bestimmt und festgestellt, daß mit abnehmender
Dielektrizitätskonstante, die Reaktionsgeschwindigkeit
steigt [vgl. H. Weetall, P. Vann in "Enzyme Engineering
Vol. 4. (Ed. G. B. Brown, et al) "NCI Monograph No. 27 (Ed.
M. P. Stulberg) 1967, pp 141-152].
Bei der Handhabung, insbesondere der Dosierung von
chemischen Agentien wird oft als vorteilhaft empfunden,
wenn diese in flüssiger Form vorliegen. In der Regel ist
das Einmischen von flüssigen Zubereitungen in flüssige
Reaktionsmedien mit weniger Problemen behaftet als das
Eintragen von Pulvern oder anderen Festkörpern. Dies gilt
auch für Enzympräparationen.
Entsprechende Tendenzen lassen sich z. B. in der
Waschmittelindustrie verfolgen. Auf der anderen Seite sieht
man sich gerade bei flüssigen Enzympräparaten einer ganzen
Reihe von Problemen gegenüber. An erster Stelle steht die
Stabilität solcher Enzympräparate. Wie bereits angedeutet,
unterliegen Enzyme in wäßrigem Medium der Beeinflussung
durch die übrigen vorhandenen Bestandteile des Mediums wie
Säuren, Basen, Salze, oberflächenaktive und komplexaktive
Bestandteile, andere Makromoleküle, insbesondere andere
Enzyme, die Substrate der Enzymwirkung u. ä.
Diese Zusätze können sowohl stabilisierend als destabilisierend
wirken. Als stabilisierende Zusätze für bestimmte
Enzyme in wäßrigen Lösungen sind beispielsweise Glykole,
Polyglykole, Tenside, Proteine und Proteinhydrolysate,
synthetische Polymere, Carbonsäuren, spezifische Kationen,
bzw. Anionen u. ä. vorgeschlagen worden
[vgl. US-Patent 45 19 934;
L. Kravetz, K. F. Guin, Journal of the Am. Oil, Chem. Soc.
Vol. 62, 5 (1985);
L. Gianfreda, M. Modafferri und G. Greco, Enzyme Microb.
Technol. 7, 78-82 (1985);
K. Martinek, V. P. Torchilin, Enzyme Microb. Technol.
Vol. 1, 74-82 (1979);
US-A 41 11 855 (1978);
US-A 43 18 818 (1982);
US-A 35 57 002 (1971);
US-A 41 69 817 (1979)]
US-A 41 11 855 (1978);
US-A 43 18 818 (1982);
US-A 35 57 002 (1971);
US-A 41 69 817 (1979)]
Als eine weitere Möglichkeit, Enzyme in wäßriger Lösung zu
stabilisieren, wurde die Bildung inverser Micellen im
System Wasser/Tensid/organische Lösungsmittel in Betracht
gezogen (vgl. P. L. Luisi, Angew. Chem. 97, 449-460
[1985]).
Die vorliegende Aufgabe sei am Beispiel der in der Lederherstellung
angewendeten Enzyme bzw. Enzymsysteme näher
erläutert.
Gerade bei der Lederherstellung hat die Flüssigdosierung
gegenüber der Feststoffdosierung in jüngerer Zeit stark an
Boden gewonnen, da sie in der Tat Vorteile u. a. bei der
Handhabung aufweist. Das Problem bei der Herstellung
flüssiger, Enzyme enthaltender Präparationen, beispielsweise
enzymatischer Beiz- und Weichhilfsmittel liegt jedoch
in der ungenügenden Stabilität solcher Produkte. Die
Instabilität, insbesondere von Pankreaspräparationen, kommt
keinesfalls unerwartet; man kennt sie zum Teil bereits von
der Enzymaufarbeitung her. Soweit es sich um Proteasen
handelt, muß speziell auch mit der selbstverdauenden
Wirkung und mit der Abbauwirkung auf sonstige anwesende
Enzymproteine, gerechnet werden (vgl. K. Martinek,
V. P. Torchilin, Enzyme Microb. Technol. Vol. 1, S. 74-82
[1979]).
Es bleibt zu konstatieren, daß sich Flüssig-Enzympräparate
in der Praxis bislang nicht durchsetzen konnten. Es bestand
also nach wie vor die Aufgabe, flüssige Formulierungen für
Enzyme zur Verfügung zu stellen, die a) unter Praxisbedingungen
hinreichend stabil sein sollten, b) bei denen die
Aktivität der Enzyme möglichst nicht, bzw. nicht irreversibel
beeinflußt sein sollte, c) die mit den vorgesehenen
Einsatzgebieten der Enzyme kompatibel sein sollten und die
d) oekonomisch und oekologisch tragbar sein sollten.
Die Anforderungen an ein solches sogenanntes "Flüssigenzym"
für die modernen Methoden der Lederherstellung gehen darin,
daß der Aktivitätsabfall innerhalb 4 bis 6 Monaten nicht
größer als 15% sein darf.
Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäßen flüssigen
Enzymformulierungen die Anforderungen der Technik überraschenderweise
in hohem Maße erfüllen. Die Erfindung
betrifft Flüssigformulierungen von Enzymen zur technischen
Anwendung, wobei als Trägerflüssigkeit für die Enzyme
mindestens ein im wesentlichen wasserfreies organisches Lösungsmittel
(LM) oder Gemische von solchen eingesetzt
werden. Als Lösungsmittel kommen im Einklang mit den oben
dargestellten Aufgaben stehende, vorteilhaft an sich
übliche, vorzugsweise umweltunbedenkliche, insbesondere
wenig toxische, nicht-enzymschädigende Lösungsmittel in
Frage. Die erfindungsgemäß zu verwendenden organischen
Lösungsmittel LM enthalten vorzugsweise neben Kohlenstoff,
Wasserstoff und gegebenenfalls Sauerstoff und weniger
bevorzugt Schwefel keine weiteren Heteroatome. Bevorzugt
sind Lösungsmittel der Struktur I
R₁-X-R₂ (I)
worin X für Sauerstoff oder Schwefel und
worin R₁ für einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder für einen Rest
worin R₁ für einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder für einen Rest
wobei R₃
Wasserstoff -CH₃ oder -CH₂OH bedeutet oder für
einen Rest -(CH₂-CH₂O) n -H, wobei n eine Zahl
von 1 bis 15 bedeutet und
R₂ für Wasserstoff- oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht oder,
worin R₁ und R₂ für einen Rest -CH₂-CH₂OH stehen oder
worin R₁ und R₂ zusammen mit dem Sauerstoff einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring bilden, wobei alle Ringglieder aus -CH₂-Gruppen bestehen oder ein Ringglied eine Carbonylgruppe darstellen, und wobei gegebenenfalls ein weiteres Ringglied aus Sauerstoff bestehen kann, oder
worin X für eine Carbonylgruppe -C=O steht, mit der Maßgabe, daß in diesem Falle R₁ und R₂ einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder
worin X für eine COO-Gruppe steht, mit der Maßgabe, daß in diesem Fall R₁ und R₂ für einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen oder R₁ für Wasserstoff und R₂ für einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht.
R₂ für Wasserstoff- oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht oder,
worin R₁ und R₂ für einen Rest -CH₂-CH₂OH stehen oder
worin R₁ und R₂ zusammen mit dem Sauerstoff einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring bilden, wobei alle Ringglieder aus -CH₂-Gruppen bestehen oder ein Ringglied eine Carbonylgruppe darstellen, und wobei gegebenenfalls ein weiteres Ringglied aus Sauerstoff bestehen kann, oder
worin X für eine Carbonylgruppe -C=O steht, mit der Maßgabe, daß in diesem Falle R₁ und R₂ einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder
worin X für eine COO-Gruppe steht, mit der Maßgabe, daß in diesem Fall R₁ und R₂ für einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen stehen oder R₁ für Wasserstoff und R₂ für einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht.
Weiter sind als Lösungsmittel LM solche der Struktur II
brauchbar
worin R₅ für einen Rest-CH₃ oder -CH=CH₂ steht.
Besonders genannt seien als Vertreter der Formel I Kohlensäureester,
insbesondere cyclische Kohlensäureester,
speziell Propylencarbonat. Weiter sind von Interesse
mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Butylglykol,
Butyldiglykol, Diethylenglykol, Polyethylenglykole
soweit sie flüssig sind, einwertige Alkanole wie Methanol,
Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, 2-
Ethylhexanol, Cyclohexanol, Äther wie Diethylether,
insbesondere cyclische Ether wie Dioxan, Tetrahydrofuran,
Ketone wie Aceton, Ethylmethylketon, Ester wie Ethylacetat,
Butylacetat, Lactone wie γ-Butyrolacton. Als Vertreter der
Formel II seien Toluol und Styrol genannt, ferner sind
Terpentin, Solventnaphtha, Lackbenzine, aliphatische
Kohlenwasserstoffe und Mineralöle (Siedebereiche vorzugsweise
zwischen 50 und 180°C, speziell zwischen 70 und
150°C) brauchbar. Mit Ausnahme der Polyethylenglykole
handelt es sich bei den Lösungsmitteln LM in der Regel um
solche mit einem Molekulargewicht < 110 und überwiegend mit
Siedepunkten unter 300°C bei Normaldruck. (Weitere
Daten zu den Lösungsmitteln können z. B. der Monographie
Gramm, Fuchs, Lösungsmittel und Weichmachungsmittel, 8.
Auflage, Wissensch. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1980
entnommen werden.) Die erfindungsgemäß zu verwendenden
organischen Lösungsmittel LM sind im wesentlichen
wasserfrei, d. h. sie enthalten in der Regel weniger als 1
Gew.-% Wasser, vorzugsweise nicht mehr als die übliche
Haftfeuchtigkeit. Die Trocknung der Lösungsmittel LM wird
in an sich üblicher Weise vorgenommen, z. B. durch Anwendung
gebräuchlicher Trockenmittel, Destillation, Azeotropierung
usw. (vgl. Houben Weyl. Auflage, Bd. I/2, pg 765-886,
Georg Thieme-Verlag 1959).
Das Vorhandensein von Wasser in den erfindungsgemäßen
Formulierungen ist im allgemeinen nicht vorgesehen,
zumindest nicht in den Erfindungszweck beeinträchtigenden
Mengen. Bei der Verwendung von Lösungsmitteln, welche sich
nicht mit Wasser mischen, können die Enzymformulierungen
zusätzlich Tenside enthalten. Bevorzugt sind hier nicht-
ionische Tenside von Typ Fettalkohol-/Alkylphenolethoxylate
(z. B. mit Oleocetyl- und Oleinalkohol) ferner
Addukte von Polyglykolen mit 4-42 Mol Ethylenoxid neben
anionischen Typen wie Alkylsulfate, Alkylethersulfate,
Alkylphosphate, Alkyletherphosphate, Alkylsulfonate und
Alkylarylsulfonaten (vgl. De-A 33 22 840). Der Anteil an
den Tensiden beträgt im allgemeinen 0,001 bis 50 Gew.-%,
vorzugsweise 0,005 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Trägerflüssigkeit.
Im allgemeinen liegt der HLB-Wert der Emulgatoren
(bez. Ö/W-Emulgierwirkung) bei 8-18, vorzugsweise
9-15. (Zu Emulgatoren und HLB-Wert. Vgl. Kirk-Othmer
3. rd. Ed. Vol. 8, 910-916.) Bevorzugt sind ferner die
Lösungsmittel LM, die sich mit Wasser mischen, insbesondere
die mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Lösungsmittel.
In erster Näherung ist davon auszugehen, daß die
Enzyme in den Lösungsmitteln LM völlig ungelöst bleiben.
Daher tritt die Tendenz zur Selbstverdauung bzw. zum Abbau
anderer Enzyme weitestgehend zurück.
Die Menge der eingesetzten Lösungsmittel LM bemißt sich in
erster Linie aus der Zweckmäßigkeit bei der Handhabung der
Enzyme; sie ist nicht eigentlich kritisch. Im allgemeinen
wird man aus Gründen der Handhabbarkeit ein Gewichtsverhältnis
Enzyme zu Lösungsmittel LM von 1 : 10 nicht unterschreiten.
Im Interesse vernünftiger Konzentrationsverhältnisse
wird die obere Grenze der Gewichtsrelation Enzym
zu LM in der Regel mit 1 : 30 bis 1 : 500 anzusetzen sein.
Als Faustregel hat sich ein Verhältnis Enzym zu LM von 1 zu
ca. 50 als gut brauchbar erwiesen. Geeignet sind gegebenenfalls
auch Gemische aus den obengenannten Lösungsmitteln
LM. Bei der Zugabe der im wesentlichen aus Protein
bestehenden Enzyme zu den im wesentlichen wasserfreien
Lösungsmitteln LM können Probleme auftreten wie zögernde
Benetzung und/oder Verteilungsprobleme wie Absatz- oder
Aufrahmerscheinungen.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
wurde nun gefunden, daß sich die mit der Herstellung
homogener flüssiger Enzym-Formulierungen verbundenen
Probleme wie Aufrahmen und Absetzen zumindest teilweise
lösen lassen, wenn man anorganische pulverförmige Zusätze
AZ in die Lösungsmittel LM eindispergiert.
Pulverförmige Zusätze aus anorganischen Dispergatoren sind
für gänzlich andere Anwendungszwecke beschrieben worden,
z. B. als Dispergatoren von "Öl in Wasser"-Dispersionen,
bzw. als Dispergatoren bei der radikalischen Perlpolymerisation
(vgl. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie,
Band XIV/1 Makromolekulare Stoffe, S. 420-421, Georg-
Thieme-Verlag 1961). Als solche anorganische Dispergatoren
werden z. B. unlösliche Salze der Erdalkalimetalle
(Carbonate, Phosphate, Sulfate, Silikate) Aluminiumhydroxid,
Talkum und Bentonit empfohlen. Zur Lösung der
vorliegenden Aufgabe werden Tone, insbesondere Bentonit
empfohlen. Kaolin und Bentonit bilden bekanntlich mit einer
Reihe polarer und unpolarer organischer Flüssigkeiten
thixotrope Gele. Die Thixotropie der Gele verschwindet z. B.
durch Zugabe geringer Mengen längerkettiger Alkohole (vgl.
Ullmanns Enzyclopädie der techn. Chemie, 4. Auflage, Bd.
23, S. 318-326, Verlag Chemie 19; U. Hoffmann et al.
Kolloid Z. 151, 97-115 [1957]).
Unter Tonen seien die üblichen Aluminiumsilikate, unter
Bentonit die hauptsächlich aus Montmorillonit
(Al₂O₃ · 4 · SiO₂ · H₂O) bestehenden, handelsüblichen
Präparationen verstanden. Von besonderem Interesse sind
organisch aktivierte Bentonite, z. B. die durch Umsetzung
von Na-Montmorillonit mit quartären Alkylammoniumverbindungen
entstandenen. Durch Kationenaustausch bilden sich
sogenannte organophile Bentonite, die in organischen
Flüssigkeiten quellen (vgl. Ullmann loc. cit. S. 323).
Im allgemeinen können die Lieferformen des Handels
(Plättchen, Teilchengrößen im Bereich 0,5- 5 µm)
eingesetzt werden, wobei zweckmäßigerweise aber eine
Behandlung unter Scherbeanspruchung in dem gewählten
Lösungsmittel LM erfolgen soll. Im allgemeinen beträgt der
Gehalt der Lösungsmittel LM an anorganischen Zusätzen AZ
0,1 bis 3 Gew.-% bezogen auf das Lösungsmittel,
vorzugsweise 0,3 bis 1 Gew.-%. Als besonders vorteilhaft
hat sich erwiesen, den anorganischen Zusatz des Enzymkonzentrats
zusammen mit dem Lösungsmittel LM mittels
eines geeigneten Aggregats, insbesondere eines Dispergators
der Scherwirkung zu unterwerfen. Als Dispergatoren kommen
handelsübliche Geräte in Frage (vgl. Ullmanns Encyclopädie
der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 1, S. 239, Verlag
Chemie 1972).
Die Drehzahlen bzw. die anzuwendenden Bearbeitungszeiten
sind in erster Linie von der Art des Aggregats abhängig.
Als Anhalt für die Einwirkung handelsüblicher dispergierwirksamer
Aggregate auf Bentonit in einem der erfindungsgemäß
zu verwendenden Lösungsmittel LM seien 2 bis 60
Minuten genannt bei einer Umfangsgeschwindigkeit von
4-36 m/sec.
Als besonders geeignet hat sich das Lösungsmittel Propylencarbonat
insbesondere in Kombination mit Bentonit herausgestellt.
Die erfindungsgemäßen Formulierungen unterliegen in bezug
auf die Enzymkomponente keinen erkennbar gewordenen Beschränkungen
(es sei denn im Hinblick auf die Stabilität
der Enzyme selbst gegenüber organischen Lösungsmitteln wie
Alkoholen). Vorausgesetzt werden soll, daß die Lösungsmittelkomponente
LM mit der endgültigen Verwendung der
Enzyme kompatibel ist. Zur Steigerung des Anti-Absetz- bzw.
Antiaufrahmeffekts können den Trägerflüssigkeiten, insbesondere,
wenn es sich um polare Lösungsmittel, etwa vom Typ
der Formel I handelt, noch wenig polare Lösungsmittel zugesetzt
werden. So kann es vorteilhaft sein, daß die Trägerflüssigkeit
1-10 Gew.-% Kohlenwasserstoffe, insbesondere
verzweigte oder geradkettige Aliphaten mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen
enthält. Genannt seien z. B. Petroleumfraktionen
etwa im Siedebereich 50-180°C (vgl. auch vorstehende
Definition von LM). Als Enzyme seien insbesondere
die bereits industriell oder in sonstigen Anwendungsfeldern
genutzten hervorgehoben (vgl. Stand der Technik, oben).
A) Proteasen (E.C. 3,4; Kirk-Othmer, loc. cit. Vol. 9, K.
Aunstrup in B. Spencer Ed. Industrial Aspects of Biochemistry,
Vol. 30 (I), pp 23-46, North Holland 1974.)
- a) tierischen Ursprungs, wie beispielsweise
- α ) Rennin (E.C. 3.4.23.4)
- β ) Pankreas-Proteasen
Pancreatin, insbesondere Trypsin, Chymotrypsin (pH-Wirkungsbereich ca. 7-10)
Pepsin (E.C. 3.4.23.1) (pH-Wirkungsbereich ca. 1,5-4,0)
Kathepsin (E.C. 3.4.23.5) (pH- Wirkungsbereich ca. 4,0-5,0)
- b) pflanzlichen Ursprungs
- α ) Papain (E.C. 3.4.22.1) pH-Wirkungsbereich ca. 5,0-8,0
- β ) Ficin (E.C. 3.4.22.3) pH-Wirkungsbereich ca. 4,0-9,0
- γ ) Bromelain (E.C. 3.4.22.4 und 3.4.22.5) pH- Wirkungsbereich ca. 5,0-7,0;
- c) mikrobiellen Ursprungs (vgl. L. Keay in "Process
Biochemistry", 1971, 17-21.
- α ) aus Bacillus-Arten wie B. subtilis, B. licheniformis, B. alkalophilus, B. cereus, B. natto, B. vulgatus, B. mycoides.
- β ) aus Streptococcus-Arten
- γ ) aus Streptomyces-Arten wie Streptomyces fradiae, S. griseus, S. rectus
- δ ) aus Aspergillus-Arten wie Aspergillus flavus-oryzae, A. niger, A. saitoi, A. usamii
- ε ) aus Mucor- und Rhizopus-Arten wie Mucor pusillus, M. mietrei
- ϕ ) Endothia-Arten wie Endothia parasitica
- η ) aus Trametes-Arten wie Trametes sanguinea.
Außer der Unterscheidung nach der Herkunft findet auch
die Unterscheidung gemäß dem Angriffsort (Exo-versus
Endo-Enzyme) und aufgrund der "Active Site" der
Proteasen (Serin-Proteasen, die durch DFP gehemmt
werden, Sulfhydril-Enzyme) Anwendung.
Weiter ist von erheblicher praktischer Bedeutung die
pH-Abhängigkeit der Enzymaktivität.
Man unterscheidet daher vor allem unter praktischen Gesichtspunkten
- i) Alkalische Proteasen, mit Wirkungsoptimum etwa im Bereich von pH 7,5 bis 13, insbesondere alkalische Bakterienproteasen (E.C. 3.4.21.) (die zumeist dem Serin-typ angehören) und alkal. Pilzproteasen
- ii) Neutrale Proteasen, mit Wirkungsoptimum im Bereich von pH 6,0-9,0 insbesondere neutrale Bakterienprotease (E.C. 3.4.24.) (die zu den Metalloenzymen gehören) und Pilzproteasen, beispielsweise Bacillus- Proteasen, Pseudomonas-Proteasen, Streptomyces- Proteasen, Aspergillus-Proteasen.
- iii) Saure Proteasen mit Wirkungsoptimum im Bereich von pH 2,0-5,0 (E.C. 3.4.23) insbesondere saure Pilzproteasen, z. B. aus Rhizopus spp., Aspergillus spp., Pennicillium spp., Mucor spp., und Impex lacteus und Endothitia parasitica.
Proteasen finden u. a. bei der Lederherstellung, in
Waschmitteln und bei der Reinigung, in der
Entschlichtung, bei der Käseherstellung, beim Fleischabbau
und bei der Stabilisierung von Bier industrielle
Anwendung.
Genannt seien als alkalische Proteasen insbesondere die
Substilisine, alkalische Bakterienproteinasen vom Serin-
Typ, die im pH-Bereich 9-10 stabil und gegen Perborat
einigermaßen unempfindlich sind.
Die proteolytische Wirksamkeit von Enzymen wird
gebräuchlicherweise nach der Anson-Haemoglobin-Methode
(M. L. Anson J. Gen. Physiol. 22, 79 [1939] bzw. nach
der Löhlein-Volhard-Methode [die Löhlein-Volhard'sche
Methode zur Bestimmung der proteolytischen Aktivität.
Gerbereichem. Taschenbuch. Dresden-Leipzig, 1955] als
"LVE" (Löhlein-Volhard-Einheit) bestimmt.
Unter einer Löhlein-Volhard-Einheit ist diejenige
Enzymmenge zu verstehen, die unter den spezifischen
Bedingungen der Methode 1,725 mg Casein verdaut. Weiter
werden im folgenden für die Aktivitätsbestimmung der im
sauren Bereich wirksamen Enzyme Einheiten verwendet,
die aus der Anson-Methode abgeleitet sind. Diese werden
als "Proteinase-Units (Haemoglobin)" UHb bezeichnet.
Eine UHb entspricht der Enzymmenge, welche die Freisetzung
von trichloressigsäure-löslichen Bruchstücken
aus Haemoglobin äquivalent 1 µMol Tyrosin pro Minute
bei 37°C (gemessen bei 280 nm) katalysiert (1
mUHb = 10-3 UHb).
B) Amylasen (E.C. 3.2, vgl. Ullmann, loc. cit Bd. 10, S.
506-510, und B. Spencer, Industrial Aspects of
Biochemistry loc. cit, pp 143-144, 175).
α ) Endo-Amylasen
α₁) α Amylasen (α-1,4 Glucanhydrolasen)
(E.C. 3.2.1.1)β₂) α-1,6-Glucanhydrolasen
β ) Exo-Amylasen (saccharogene Amylasen)
β₁) β-Amylasen (α-1,4-Glucanmaltohydrolasen)
(E.C. 3.2.1.2)β₂) Glucamylasen (α-1,4-Glucan-Glucohydrolasen)
(E.C. 3.2.1.3).α-Amylasen kommen bekanntlich u. a. in Pflanzen
zusammen mit β-Amylasen vor. Die technische Gewinnung
erfolgt z. B. aus Pankreasdrüsen und aus Bakterien- und
Pilzkulturen.
Besonders günstig ist die Herstellung aus Bacillus-
Arten wie B. subtilis, B. mesentericus, B. polymixa,
B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, ferner aus
Pilzen, insbesondere Aspergillus-Arten wie A. niger,
A. pheonicis, A. oryzae, A. awamori, Mucor-Arten wie
M. rouxianus, Rhizopus-Arten wie R. delemar, R. oryzae,
R. Japonicus, und Endomyces-Arten wie E. fibuliger.
Das pH-Optimum der α-Amylasen liegt überwiegend im
Bereich von 4,7 bis 7,2. Amylasen finden u. a. Anwendung
auf dem Ernährungssektor [vgl. H.-J. Rehm & Reed Ed.
"Biotechnology" Vol. 5, Verlag Chemie 1983; B. Spencer,
Ed. Industrial Aspects of Biochemistry; Vol. 30, part
I, pp. 139-186, 213-260, Elseviers (1973)] in der
Stärkeverflüssigung, Malzgewinnung, in der Ethanolgewinnung,
Entschlichtung, in der Lederherstellung u. a.
Die Aktivität von α-Amylasen unter Verwendung von
Stärke als Substrat kann nach der Methode von
Sandstedt, Kneen & Blish (Cereal Chem. 16, 172 [1939]
und Technical Bulletin Nr. 1024, U.S. Dept. of
Agriculture) bestimmt werden. Dabei ist 1 Amylaseneinheit
(= 1 SKB-Einheit) diejenige Enzymmenge, die bei
30°C und den im übrigen gegebenen Reaktionsbedingungen
instande ist, 1 g lösliche Stärke im Laufe
von 1 Stunde zu dextrinieren.
Ferner wird die Methode von Willstätter zur Bestimmung
der Aktivität der Pankreas-Amylase herangezogen (Hoppe-
Seylers, Z. physiol. Chem. 126, 143 [1923]). Dabei wird
eine Willstätter-Amylase-Einheit als das Hundertfache
derjenigen Enzymmenge definiert, die unter den
gegebenen Versuchsbedingungen die Stärke mit einer
solchen Geschwindigkeit spaltet, daß die monomolekulare
Reaktionskonstante gleich 0,01 ist.
C) Lipasen (E.C. 3.1.1.3)
Als Lipasen werden bekanntlich Carboxylesterasen
bezeichnet, die Glycerinester in wäßriger Emulsion
spalten. Sie unterscheiden sich insofern von anderen
Carboxylesterasen, die das Substrat in wäßriger Lösung
spalten.
α) Pankreas-Lipasen
Der pankreatische Enzymkomplex enthält neben
Lipasen meist Esterasen sowie Proteasen und
Amylasen als technisch wichtige Begleitenzyme.
Das pH-Optimum (gegenüber Olivenöl) liegt im
Bereich 7-8,5 der Aktivitätsbereich liegt bei
pH 6,5-9,5.
Lipasen sind i. a. sehr instabil, insbesondere
gegenüber proteolytischem Abbau durch Begleitproteasen.
β ) Mikrobiologische Lipasen
z. B. aus Pseudomonas fragi, Aspergillus sp. (z. B.
A. luchuensis) Candida cylindracea, Geotrichum
candidum, Humicola lanuginosa, Mucor pusillus,
Penicillium sp. (z.B. chrysogenum, P. oxalicum,
Rhizopus sp. (R. nigricans, R. oryzae).Diese Lipasen weisen in der Regel mindestens ein pH-
Optimum bei pH < 7,0. Lipasen finden, soweit ihre
Instabilität dies zuläßt, Verwendung u. a. in der
Abfallbeseitigung, Lederindustrie und in der
Ernährungsbranche.
D) Katalasen/Hydroperoxidasen (E.C. 1.11.1.6)
α ) aus tierischem Gewebe
z. B. aus Leberβ ) aus Pflanzenq ) aus Mikroorganismen
z. B. aus Micrococcus lysodeicticusKatalasen finden Anwendung zur Peroxid-Bleichung und in
der Milchindustrie.
E) Cellulasen [E.C. 3.2.1.4] (vgl. Ullmann loc. cit,
pp. 510-511)
Cellulase ist bekanntlich ein Enzymkomplex, dessen
Komponenten sukzessive am Abbau der nativen Cellulose
beteiligt sind.
Cellulasen finden sich in Insekten, Mollusken und
Mikroorganismen (Bakterien/Schimmelpilzen).
Kommerziell genutzte Quellen für Cellulasen sind
insbesondere Aspergillus-, Neurospora-, Rhizopus-,
Trichoderma- und Trametes-Arten.
Das Wirkungsoptimum technischer Präparate liegt
zwischen pH 4-6. Cellulasepräparate des Standes der
Technik verlieren bei kühler und trockner Lagerung ca.
10-20% ihrer Aktivität pro Jahr.
Cellulasen finden technisch Anwendung in der Nahrungsmittelindustrie
zur Umwandlung cellulosehaltiger
Abfallstoffe u. ä.
Die vorliegende Erfindung sei am Beispiel der Verwendung
von Enzymen in der Lederherstellung näher erläutert.
Die Anwendung von Enzymem, insbesondere von proteolytischen
Enzymen ist seit der Einführung der enzymatischen
Beize/tryptische Verdauungsenzyme der Bauchspeicheldrüse in
der OROPON®-Beize durch Dr. Otto Röhm (DE-PS 20 05 19) vor
rd. 80 Jahren fester Bestandteil der Lederherstellung,
insbesondere der Wasserwerkstatt:
neben den Anwendungen in der Beize (DE-PS 9 27 464;
DE-PS 9 76 107; DE-PS 9 41 811; DE-PS 9 74 813,
DE-PS 9 75 095; DE-PS 9 76 928; DE-PS 11 20 066;
DE-PS 11 34 474; DE-PS 12 19 620; DE-PS 12 82 837;
US-PS 39 39 040; US-PS 42 73 876) finden Enzympräparate
auch Anwendung in der Weiche (DE-PS 2 88 095;
DE-PS 9 76 662; DE-PS 10 22 748; DE-PS 10 34 317,
DE-PS 12 82 838, DE-PS 20 59 453, US-PS 42 78 432,
US-PS 43 44 762) bei der Haarlockerung und dem Hautaufschluß
(US-PS 42 94 087).
Zur Enthaarung (DE-PS 10 26 038, DE-PS 12 11 349,
DE-PS 11 55 560, DE-PS 12 30 169, DE-PS 12 88 728,
US-PS 36 23 950) und im Äscher (DE-PS 10 23 183;
DE-PS 12 03 416, DE-PS 20 53 016, DE-PS 23 29 047) im
Pickel (DE-PS 8 47 947, DE-PS 9 41 680) oder in einem
Kompaktverfahren (US-PS 39 86 926, US-PS 39 86 926,
US-PS 39 66 551),
zur Naßentfettung (DE-A 33 12 840),
zur Lockerung des Fasergefüges von Rauchwaren
(US-PS 35 49 495; US-PS 35 58 430) usw.
Ferner dienen Enzympräparationen zum Auflösen von
Maschinenleimleder u. sonstigen Nebenprodukten der Lederherstellung
(US-PS 42 10 721, CH-PS 6 31 486,
US-PS 42 93 647, US-PS 42 20 723) von keratinhaltigen
Rohstoffen (US-PS 42 32 123) von elastinhaltigen Präparaten
(US-PS 41 79 333) zur Aufarbeitung von kollagenhaltigem
Rohmaterial (US-PS 42 20 714) u. ä.
In Anlehnung an die vorstehend genannten, enzymatischen
Verfahren können Enzym-Flüssig-Formulierungen entsprechend
den vorliegenden Ansprüchen in den einzelnen Schritten der
Lederherstellung eingesetzt werden (vgl. Ullmanns
Encyclopädie der Techn. Chemie, 3. Auflage, Bd. 11, S. 609,
Urban/Schwarzenberg, Ullmanns Encyclopädie der Techn.
Chemie, 4. Auflage, Bd. 16, S. 111-174, Verlag Chemie,
1978, F. Stather, Gerbereichemie und Gerbereitechnologie,
4. Auflage, Akademie-Verlag Berlin 1967).
I) In der Weiche
II) Bei der Haarlockerung, im Äscher und in der Enthaarung
III) Bei der Entkälkung und in der Beize und gegebenenfalls
IV) Im Pickel.
Zu I.) Die Weiche
Die Weiche von Hautmaterial bei der die bei der Salzkonservierung
eintretende Verhärtung der Häute rückgängig
gemacht wird, wird üblicherweise bei pH 7,0 bis 10,0
durchgeführt. Die Mitverwendung von Enzymen, insbesondere
von proteolytischen Enzymen [siehe A)] beschleunigt die
Weichwirkung durch "Verdauen" der wasserlöslichen und
sonstigen Eiweißkörper, die nicht zum kollagenen Fasergefüge
der Haut gehören.
Im allgemeinen finden in der Weiche Enzyme mit dem
Wirkungsbereich (bzw. pH-Optimum der proteolytischen
Wirkung) bei pH 7,0-10,0 Anwendung. Mit der Entfernung
der nicht-kollagenen Eiweiße wird eine schnellere und
intensivere Benetzung der Haut gewährleistet.
Vorteilhafterweise wird das Weichwasser leicht alkalisch
gestellt, jedoch muß der pH-Wert stets <12 bleiben.
Außerdem sind Weichhilfsmittel (wie z. B. Monoethanolamin
mit Antiseptikum wie Zephyrol oder Naphthalinsulfonsäure in
Kombination mit substituierten Phenolen; hochsulfierter
Ricinolsäurebutylester mit Methylhexalin; Fettalkoholsulfate
mit Lösungsmittel) in den üblichen Konzentrationsbereichen
(10-1000 g/l) vorteilhaft. Als enzymatische
Zusätze in den erfindungsgemäßen Enzym-Flüssig-Formulierungen
kommen z. B. die vorstehend unter A) genannten
Proteasen insbesondere die unter A) c) genannten Proteasen
in Frage: speziell mikrobielle Proteasen im Wirkungsbereich
4-9,5, insbesondere Pilzproteinasen, z. B. aus
Aspergillusarten wie A. saitoi und A. usamii, insbesondere
saure Proteinasen mit pH-Wirkungsbereich 2,5 bis
4,5, weiter solche aus A. oryzae mit pH-Wirkungsbereich
4,0-9,5, ferner aus A niger und A. flavus mit pH-
Wirkungsbereich 9,5-11,0.
Im allgemeinen liegt die Konzentration proteolytischer
Aktivitäten der verwendeten Proteinasen im Bereich 0,1-
1,0, Anson-Einheiten bzw. 1000 bis 3000 Löhlein-Volhard-
Einheiten pro l Weichbrühe.
Schließlich können die Weichbrühen noch Amylasen
gemäß B) enthalten. Die Amylasen treten z. B. als Begleitenzyme
von Pilzproteinasen auf. Sie begünstigen die
Spaltung glykosidischer Bindungen bei den Proteoglykanen
und Glykoproteinen der Haut.
Insbesondere eignen sich Amylasen mikrobiellen Ursprungs,
besonders solche aus Aspergillus-Arten wie A. oryzae und
A. niger speziell solche mit einem pH-Wirkungsbereich von
3,0-5,8, außerdem solche bakteriellen Ursprungs wie z. B.
aus Bacillus substilis, B. mesentericus, B. polymixa mit
einem Wirkungsbereich von 5,0-7,0.
Im allgemeinen liegen die glykolytischen Aktivitäten der
Amylasen im Bereich von 500-2000 SKB.
Die Temperatur der Weichbrühen liegt vorteilhaft bei
<20°C. Die Weichdauer ist möglichst kurz zu bemessen,
sie liegt im allgemeinen zwischen 4 und 36 Stunden.
Zu II) Haarlockerung, Äscher, Hautaufschluß
Zur Enthaarung werden meist Äscher benutzt (vgl. Ullmann
loc. cit., 3. Auflage, Bd. 11, S. 560; 4. Auflage Bd. 16, S.
118-119). Man arbeitet durchweg mit sogenannten angeschärften
Äschern, vorzugsweise einer Kombination von
Calciumhydroxid und Natriumsulfid und in Anwesenheit von
puffernden, quellungshemmenden Äscherhilfsmitteln (z. B.
Netzmittel, insbesondere kationenaktive Netzmittel in
Kombination mit Monoethanolamin und Desinfektionsmittel wie
quartäre Alkyl-dimethyl-benzylammoniumverbindungen bzw.
Dialkylamin und dessen Sulfat). Für die Haarlockerung und
den Hautaufschluß können Enzyme neben den üblichen Äscherchemikalien
verwendet werden, die in diesem pH-Bereich
genügend stabil bleiben. Die Weiche und der Äscher lassen
sich durch allmähliches Ansteigen des pH-Wertes und Einsatz
entsprechender Enzyme zusammenfassen.
Die Anwendung der Enzyme im Zusammenhang der Äscher/Haarlockerungs-/
Enthaarungswirkung geschieht im allgemeinen im
pH-Bereich von 9-13, speziell 9-12.
Im Anschluß an die DE-A 29 17 376 bzw. US-A 42 94 687 kann
die vom Konservierungssalz befreite Haut zunächst im sauren
pH-Bereich mit Disulfid-brücken-spaltenden Substanzen
vorbehandelt und anschließend ohne vorhergehende Weiche
unter Verwendung von im alkalischen Bereich wirksamen
Proteasen bei einem pH-Wert von ca. 11-13 Haarlockerung
und Hautaufschluß gleichzeitig herbeigeführt werden. Es
folgen dann die weiteren, in der Wasserwerkstatt üblichen
Bearbeitungsschritte III) und gegebenenfalls IV).
Zweckmäßigerweise werden in den Operationen der Wasserwerkstatt
unter II) alkalische Proteasen vom
Typ i) (s. oben) angewendet, insbesondere alkalische
Bakterienproteinasen (Serin-Proteasen), beispielsweise aus
B. substilis, B, licheniformis, B. firmus, B. alcalophilus,
B. polymixa, B. mesenthericus.
Diese Proteasen haben im allgemeinen eine Aktivität die
zwischen 8000 und 10 000 Löhlein-Volhard-Einheiten (LVE)
pro Gramm liegt. Man verwendet sie zweckmäßig in Mengen,
die bei 0,1-10 Gew.-%, vorzugsweise 1-5 Gew.-% bezogen
auf das Gewicht der gesalzenen Häute und Felle (Rohgewicht)
ausmachen.
Die enzymatische Reaktion bei der Haargewinnung/Hautaufschluß
führt man bei ca. 18-28°C durch, wobei die
Reaktionszeiten i. a. zwischen 12 und 24 Stunden, speziell
bei 12-16 Stunden liegen.
Enthaarung bzw. Entwollung kann auch mit alkalischen
Pilzproteinasen vom Typ i) durchgeführt werden, beispielsweise
mit Aspergillus-Proteasen, insbesondere aus A. niger
und A. flavus mit einem Wirkungsbereich bei pH 9,5 bis
11,0.
Weiter ist das enzymatische Enthaarungsverfahren nach
DE-A 34 29 047 anwendbar, demzufolge Häute und Felle in
einer Flotte im pH-Bereich von 9-11 mit solchen
proteolytischen Enzymen behandelt wurden, deren Wirkungsoptimum
in einem pH-Bereich von 2 bis 7,5 liegt und man die
Enthaarung durchführt. Zur Anwendung kommen somit Proteasen
vom Typ iii) (s. oben) insbesondere aus A. oryzae, A.
saitoi, A. parasiticus, A. usamii, A. awamori, aus
Paelomyces sp. aus Penicillium sp. auch Rhizopus sp.
und/oder aus Mucor pusillus, sowie die sauren Proteasen
unter A)a) und A)b) (s. oben).
Am allgemeinen werden 0,5 bis 6 Gew.-% vorzugsweise 1,0 bis
3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der gesalzenen Häute oder
Felle angewendet. Dabei liegt die Aktivität im allgemeinen
im Bereich von 50 bis 200 mUHb.
Zu III)
Bei der Entkälkung und in der Beize finden bevorzugt Enzyme
Anwendung. Die Entkälkung dient dazu, die Alkalität der
Blößen von pH-Werten von 13-14 auf pH-Werte im Bereich
7-8 herabzusetzen. Zum Entkälken sollen vorzugsweise
keine stark dissoziierten, sondern schwache organische
Säuren, z. B. vom Typ der Dicarbonsäuren oder schwachsauren
Salze verwendet werden. Bei der Beize sollen Epidermis-,
Haar- und Pigmentreste entfernt und ein zusätzlicher Hautaufschluß
bewirkt werden. Außerdem werden nicht-kollagene
Eiweißbestandteile entfernt (vgl. Ullmann, 4. Auflage, Bd.
16 loc. cit S. 119-120). Bei der Beize wird konventionell
bei pH 7,5 bis 8,5 gearbeitet. Aus der DE-A 31 08 428 ist
die Anwendung cyclischer Carbonate in der Entkälkung
bekannt.
Gleichzeitig können bei der Beize auch Lipasen gemäß C.,
beispielsweise Pankreas-Lipasen mit einem Wirkungsbereich
bei pH 7,0-9,0 eingesetzt werden.
Auch Amylasen gemäß B., beispielsweise Pankreas-Amylasen,
mit einem Wirkungsbereich bei pH 5,5-8,5, welche die
Spaltung glykosidischer Bindungen bei der Beize
begünstigen, sind (vor allem als Begleitenzyme von Trypsin
und Chymotrypsin) von günstigem Einfluß auf die Beize.
Zu IV) Im Pickel
Bekanntlich muß die Blöße zur Vorbereitung auf die
mineralische Gerbung sauer gestellt werden, d. h. vom pH-
Wert von ca. 8 auf 3-4 gebracht werden. Dies geschieht
z. B. im Pickel, der eine Säure/Salzlösung in Wasser
darstellt, beispielsweise Schwefelsäure oder Ameisensäure
zusammen mit Kochsalz.
Empfohlen werden z. B. Schimmelpilztryptasen, Pankreastryptasen
und Bakterientryptasen gegebenenfalls zusammen
mit Kohlehydrat-spaltenden Enzymen, insbesondere aus
Bakterien oder Schimmelpilzen.
Vorteilhafte Wirkungen
Die Flüssigformulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung
bieten eine verallgemeinerungsfähige und relativ problemlose
Lösung der vielfach vorhandenen, wenn auch nicht immer
ausgesprochenen Aufgabe, nämlich flüssige Enzymformulierungen
zur Anwendung bringen zu können. Vorteilhaft ist
auch die Möglichkeit Enzyme mit anderen Komponenten zu
kombinieren, die in wäßrigem Milieu und bei längerer
Einwirkungsdauer die Enzymwirkung beeinträchtigen. Dies
gilt vor allem für die Kombination verschiedener Enzyme,
z. B. von Proteasen mit Amylasen, Lipasen, u. ä., aber auch
mit Hydrotropica wie z. B. Harnstoff, Guanidiniumsalze,
Cumolsulfonat etc.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der
erfindungsgemäßen Flüssigformulierungen und ihrer
Anwendung.
700 g Propylencarbonat (0,6% Wasser) werden nach Zusatz
von 3,5 g eines organisch modifizierten Betonits (z. B.
Betone 27, Fa. Kronos/Titan Leverkusen) 45 bis 60 Minuten
lang bei einer Umdrehung von 16 m/Sek. in einem
Zahnscheibenrührer dispergiert (Scheibe: Gefäß = 1 : 2,5;
Einfüllhöhe ist das 2- bis 2,5fache des
Scheibendurchmessers, der Bodenabstand des Rührers ist der
halbe Scheibendurchmesser).
Unter weiterem Dispergieren werden 2,54 g eines
Pilzproteasekonzentrates aus Aspergillus parasiticus (pH-
Optimum 7,5-9) (150 000 LVE) und 1,48 g eines
Pankreasenzympräparates (pH-Optimum 6-8) (220 000 LVE)
zugegeben. Bei gleichbleibender Drehzahl wird weitere 30
Minuten lang dispergiert, wobei darauf zu achten ist, daß
die Temperatur 40°C nicht überschreitet. Das
Endprodukt hat eine Aktivität von 1000 LVE und nach 4
Wochen bei 20°C keinen Aktivitätsabfall. Das Produkt
zeigt keine Aufrahm- bzw. Absetzerscheinungen des Enzyms.
Entsprechend der Art des Lösungsmittels, der Korngröße und
der Konzentration des Enzymkonzentrates müssen die
Dispergierbedingungen (Drehzahl) und der Typ des organisch
modifizierten Bentone geändert werden.
10 g geäscherte und gewaschene Rindsblößen, Spaltstärke 3
bis 4 mm, 30% Wasser, Temperatur 35°C, 3% Enzymlösung
auf Pankreas- und Pilzenzymbasis in Propylencarbonat
wie in Beispiel A (Aktivität 1000 LV/g), 0,2%
nichtionogenes Netzmittel auf Basis Fettalkoholethoxylat
mit 8 bis 9 mol Ethylenoxyd.
Nach 80 Minuten ist die Blöße vollständig durchentkälkt
sowie Grund und Gneist hervorragend gelockert. Der End-pH
der Flotte liegt bei 8,0. Während der Entkälkung entweicht
kein giftiger Schwefelwasserstoff, da der pH nie unter
pH 8,0 fällt.
920 g Butylglykol und 40 g Petroleum Kp 110-130 werden
nach Zusatz von 30 g eines organisch, modifizierten
Bentonits (z. B. Bentone 27, Firma Kronos-Titan, Leverkusen)
38 Minuten lang in einem Ultra-Turrax-Rührer mit 16 m/sec
dispergiert.
Die Dispersion läßt man 24 Stunden stehen. Unter obigen
Dispersionsbedingungen werden nun 18,5 g einer neutralen
Protease aus einem Bazillus subtilis-Stamm (pH-Optimum
5,5-7) (70 000 LVE/g) zugegeben. Man dispergiert
insgesamt weitere 5 Minuten. Das Endprodukt hat eine
Aktivität von 1300 LVE. Nach 5 Wochen ist kein
Aktivitätsabfall in der LVE-Messung zu beobachten. Die
Enzymflüssigformulierung bleibt homogen ohne abzusetzen
bzw. aufzurahmen.
Prozentangaben auf Salzgewicht:
100,0 kg schmutzgeweichte Rindshäute,
200,0% Wasser mit T = 26°C,
0,8% EnzymFlüssigformulierung aus Beispiel C,
0,4% nichtionogenes Netzmittel auf Basis Fettalkoholethoxylat mit 6 Mol Ethylenoxid,
0,2% eines Bakterizids auf Basis Chloracetamid.
200,0% Wasser mit T = 26°C,
0,8% EnzymFlüssigformulierung aus Beispiel C,
0,4% nichtionogenes Netzmittel auf Basis Fettalkoholethoxylat mit 6 Mol Ethylenoxid,
0,2% eines Bakterizids auf Basis Chloracetamid.
Nach 5 Stunden Weichdauer sind die Häute völlig
zurückgeweicht und gleichzeitig zur Haarlockerung bereit.
Ein großer Teil des Naturhautfettes ist in der Weichflotte
emulgiert.
Die auf obiger Art und Weise geweichten Häute werden nach
bekannten Verfahren geäschert und zum Crustleder für Schuhe
weitergearbeitet.
1000 g Petroleum Kp 110-130°C werden auf 40°C
erhitzt und nach Zusatz eines organisch modifizierten
Bentonits (z. B. MPA-X-2000, Firma Kronos-Titan,
Leverkusen) 10 Minuten lang dispergiert, dann werden 2,5 g
einer sauren Pilzprotease (pH-Optimum 3,5-5) aus
Aspergillus parasiticus (80 000 LVE/g) zugesetzt und
weitere 5 Minuten dispergiert.
Man erhält eine flüssige Enzymformulierung mit einer
Aktivität von 200 LVE, welche nach 4 Wochen bei 20°C
keinen Aktivitätsabfall zeigt. Die Lösung ist homogen und
rahmt weder auf noch setzt sie ab.
200% Wasser 35°C, 15% Kochsalz, 5 Minuten bewegen,
10 kg Pickelblößen zugeben und 30 Minuten bewegen,
entfleischen, Flotte ablassen.
30% Wasser, 35°C, 2% eines nichtionogenen
Netzmittels auf Basis Fettalkoholethoxylat (6-8 Mol
Ethylenoxid), 6% des Flüssigenzyms aus Beispiel E
(200 LVE/g), 8 kg Pickelblöße, 30 Minuten bewegen.
Die Blößen sind durch die Wirkung der Kombination
Enzym/Tensid/Petroleum gut entfettet und aufgelockert.
Zur Entpicklung können in verlängerter bzw. neuer Flotte
handelsübliche Entpickelungsgerbstoffe zugegeben werden und
kann in bekannter Weise weitergearbeitet werden.
Claims (27)
1. Flüssigformulierung von Enzymen zur technischen
Anwendung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerflüssigkeit für das Enzym aus wenigstens
einem wasserfreien organischen Lösungsmittel besteht.
2. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die wasserfreien
organischen Lösungsmittel ein Molekulargewicht < 110
und einen Siedepunkt unterhalb 300°C Normaldruck
besitzen.
3. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen
1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Gewichtsverhältnis Enzym zu Lösungsmittel von 1 : 10
bis 1 : 500 besteht.
4. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerflüssigkeit aus einem wasserfreien, aber an sich
wassermischbaren, organischen Lösungsmittel besteht.
5. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerflüssigkeit aus einem nicht mit Wasser
mischbaren, organischen Lösungsmittel besteht.
6. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerflüssigkeit anorganische, pulverförmige
Dispergatoren enthält.
7. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an anorganischen
pulverförmigen Dispergatoren 0,1 bis 6 Gew.% bezogen
auf die Trägerflüssigkeit beträgt.
8. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die wassermischbaren,
organischen Lösungsmittel 1 bis 10 Gew.-% bezogen auf
diese an Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 20
Kohlenstoffatomen enthalten.
9. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Tenside in
Anteilen von 0,001 bis 50 Gew.-% bezogen auf die
Trägerflüssigkeit enthält.
10. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trägerflüssigkeit aus einem cyclischen Kohlensäureester
besteht oder diesen enthält.
11. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit aus
Propylencarbonat besteht oder dieses enthält.
12. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme
Proteasen (nach E.C.3.4) sind.
13. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme Amylasen
(nach E.C.3.2) sind.
14. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme Lipasen
(nach E.C.3.1.1.3) sind.
15. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme
Katalasen (nach E.C.1.11.1.6) sind.
16. Flüssigformulierung von Enzymen gemäß den Ansprüchen 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme
Cellulasen (nach E.C. 3.2.1.4) sind.
17. Verwendung der Flüssigformulierungen von Enzymen gemäß
den Ansprüchen 1 bis 14 bei der Lederherstellung.
18. Verwendung der Flüssigformulierungen von Enzymen gemäß
den Ansprüchen 1 bis 14 in Wasch- und
Reinigungsmitteln.
19. Verwendung der Flüssigformulierungen von Enzymen gemäß
Anspruch 12 und 13 bei der Entschlichtung.
20. Verwendung der Flüssigformulierungen von Enzymen gemäß
Anspruch 15 zur Peroxidbleichung.
21. Verwendung der Flüssigformulierungen von Enzymen gemäß
Anspruch 16 zur technischen Umwandlung
cellulosehaltiger Substrate.
22. Verfahren zur Entkälkung und Beize von Blößen, dadurch
gekennzeichnet, daß man Flüssigformulierungen der
Enzyme gemäß den Ansprüchen 1-13 einsetzt.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Flüssigformulierungen von Pankreasenzymen
einsetzt.
24. Verfahren zur enzymatischen Weiche von Häuten und
Fellen, dadurch gekennzeichnet, daß man
Flüssigformulierungen der Enzyme gemäß den Ansprüchen 1
bis 13 einsetzt.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Flüssigformulierungen von neutralen
Proteasen einsetzt.
26. Verfahren zur Entfettung von Blößen, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Flüssigformulierungen einer
sauren Protease gemäß den Ansprüchen 1-13 einsetzt.
27. Verfahren gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Flüssigformulierung einer Aspergillus-
Protease einsetzt.
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