DE60024656T2

DE60024656T2 - Proteinhaltige körnchen und granulatformulierungen

Info

Publication number: DE60024656T2
Application number: DE60024656T
Authority: DE
Inventors: M. Mahmood GHANI
Original assignee: Genencor International Inc
Current assignee: Danisco US Inc
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: ATE312162T1; WO2001029170A1; AU7875800A; DE60024656D1; DK1632561T3; DK1220887T3; EP1220887B1; ATE473265T1; JP2003514922A; PT1632561E; ES2348461T3; EP1220887A1; ES2249300T3; EP1632561A1; CA2387511A1; EP1632561B1; DE60044652D1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Protein-haltige Granalien, z.B. Enzym-Granalien, und Zusammensetzungen zur Verwendung darin sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Granalien.
Hintergrund der Erfindung
Der Einsatz von Proteinen, wie pharmazeutisch bedeutenden Proteinen, z.B. Hormonen, und industriell bedeutenden Proteinen, z.B. Enzymen, hat in den letzten Jahren rasch zugenommen. Heute finden z.B. Enzyme eine häufige Verwendung unter anderem in der Stärke-, Milch- und Detergensindustrie.
Insbesondere in der Detergensindustrie werden Enzyme häufig in granulärer Form mit der Absicht konfiguriert, ein oder mehrere wünschenswerte Lagerungs- und/oder Leistungsmerkmale zu erzielen, abhängig von der speziellen jeweiligen Anwendung. In dieser Hinsicht hat die Industrie zahlreiche Entwicklungen bei der Granulierung und Beschichtung von Enzymen angeboten, von denen mehrere in den folgenden Patenten und Veröffentlichungen als Beispiele aufgeführt sind:
Das U.S.-Patent 4,106,991 beschreibt eine verbesserte Formulierung von Enzym-Granalien durch Einschluss fein zerteilter Cellulose-Fasern in einer Menge von 2 bis 40% Gew./Gew., bezogen auf das Trockengewicht der gesamten Zusammensetzung, in die Zusammensetzung, die einer Granulierung unterzogen wird. Zusätzlich beschreibt dieses Patent, dass wachsartige Substanzen verwendet werden können, um die Teilchen des Granulats zu beschichten.
Das U.S. Patent 4,689,297 beschreibt Enzym-haltige Teilchen, die einen teilchenförmigen, in Wasser dispergierbaren Kern, dessen längste Abmessung 150–2000 Mikrometer ist, eine gleichförmige Enzym-Schicht um das Kern-Teilchen, die 10 bis 35 Gew.-% des Gewichts des Kern-Teilchens ausmacht, und eine Schicht aus makromolekularem, filmbildendem, wasserlöslichem oder in Wasser dispergierbarem Beschichtungsmittel enthält, die gleichförmig die Enzym-Schicht umgibt, wobei die Kombination von Enzym und Beschichtungsmittel 25–55% des Gewichts des Kernteilchens ausmacht. Das in diesem Patent beschriebene Kernmaterial umfasst Ton, einen in Schichten aus Maisstärke eingeschlossenen Zuckerkristall, der mit einer Schicht aus Dextrin beschichtet ist, agglomerierte Kartoffelstärke, teilchenförmiges Salz, agglomeriertes Trinatriumcitrat, in Schalen kristallisierte NaCl-Flocken, Bentonit-Granalien oder NaCl-Flocken, Bentonit-Granalien oder -Prills, Granalien, die Bentonit, Kaolin oder Diatomeenerde enthalten, oder Natriumcitrat-Kristalle. Bei dem filmbildenden Material kann es sich um einen Fettsäureester, einen alkoxylierten Alkohol, einen Polyvinylalkohol oder ein ethoxyliertes Alkylphenol handeln.
Das U.S. Patent 4,740,469 beschreibt eine granuläre Enzym-Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus 1–35 Gew.-% eines Enzyms und 0,5 bis 30 Gew.-% eines synthetischen faserigen Materials mit einer durchschnittlichen Länge von 100–500 Mikrometern und einer Feinheit im Bereich von 0,05–0,7 Denier besteht, wobei der Rest ein Streckmittel oder ein Füllstoff ist. Die granuläre Zusammensetzung kann weiter ein geschmolzenes wachsartiges Material, wie Polyethylenglycol, und gegebenenfalls ein Färbemittel, wie Titandioxid, enthalten.
Das U.S. Patent 5,324,649 beschreibt Enzym-haltige Granalien mit einem Kern, einer Enzym-Schicht und einer äußeren Überzugsschicht. Die Enzym-Schicht und gegebenenfalls der Kern und die äußere Überzugsschicht enthalten ein Vinyl-Polymer.
Die WO 91/0941 beschreibt ein Enzym-haltiges Präparat, wobei mindestens 50% der enzymatischen Aktivität in dem Präparat als Enzym-Kristalle vorliegen. Das Präparat kann entweder eine Aufschlämmung oder ein Granulat sein.
Die WO 97/12958 offenbart eine mikrogranuläre Enzym-Zusammensetzung. Die Granalien werden durch Fließbett-Agglomeration hergestellt, was Granalien mit zahlreichen Träger- oder Keim-Teilchen zum Ergebnis hat, die mit Enzym beschichtet und durch ein Bindemittel zusammengebunden sind.
Die WO 99/32613 lehrt eine granuläre Zusammensetzung, die einen Kern umfasst, der ein Protein oder Enzym einschließt, das mit einem Zucker oder Zuckeralkohol und einem Strukturmittel, wie einem Polysaccharid oder Polypeptid, gemischt ist. Die granuläre Zusammensetzung kann weiter eine über dem Kern gebildete Barriereschicht sowie ein Außenseiten-Beschichtungsmaterial einschließen. Die Barriereschicht kann z.B. anorganische Salze oder organische Säuren oder Salze umfassen. Beispielhafte Beschichtungsmaterialien umfassen z.B. wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare filmbildende Materialien, wie Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP) oder Cellulose-Derivate, wie Methylcellulose. Typisch umfasst die äußere Beschichtung weiter ein Pigment, wie TiO₂, um der Zusammensetzung eine gewünschte Farbe zu verleihen.
Trotz derartiger Entwicklungen gibt es einen anhaltenden Bedarf an Enzym-Granalien, die zusätzliche vorteilhafte oder verbesserte Eigenschaften aufweisen. Eine derartige Eigenschaft, die in der Enzym-Granulationsindustrie benötigt wird, sind Granalien-Formulierungen mit guter Stabilität, insbesondere bei hoher Feuchtigkeit und Temperatur. Besonders erwünscht sind Enzym-Granalien mit guter Stabilität bei der Lagerung in beispielsweise Bleichmittel-haltigen Detergens-Formulierungen, wie jenen, die Peroxid-Bleichmittel, z.B. Natriumperborat oder Natriumpercarbonat, enthalten.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen bereitzustellen, die als Beschichtungen oder Überzüge verwendet werden, welche Enzym haltige Bereiche, z.B. Kerne, von Granalien umgeben, was Granalien mit einer guten Lagerstabilität zum Ergebnis hat. Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, granuläre Formulierungen bereitzustellen, die derartige Zusammensetzungen z.B. als eine oder mehrere Schichten oder Überzüge einschließen. Es ist noch ein weiteres Ziel hiervon, ein Verfahren zur Herstellung von Enzym-Granalien mit guter Lagerstabilität bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Granalie bereit, die einen inneren Protein-haltigen Bereich (z.B. einen Kern), eine Matrixschicht, die den Protein-haltigen Kern umgibt, wobei die Matrixschicht eine Mischung umfasst, die ein fein zerteiltes Trocknungsmittel, Polysaccharid und Zucker oder Zuckeralkohol einschließt, und eine äußere Schicht aus einem filmbildenden Polymer umfasst, wobei die äußere Schicht im Wesentlichen frei von Pigmenten ist, so dass ein klarer Überzug gebildet wird. Gegebenenfalls kann die Matrix weiter ein Tensid oder Benetzungsmittel, z.B. Neodol, einschließen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Matrixschicht im Wesentlichen frei von Enzymen.
In einer Ausführungsform ist die Granalie durch eine geringe Affinität zu Feuchtigkeit gekennzeichnet. Zum Beispiel nimmt die Granalie in dieser Ausführungsform, wenn sie 50°C und 70% relativer Feuchtigkeit ausgesetzt wird, weniger als 10% und bevorzugt weniger als 5% Feuchtigkeitsgewichtszunahme "im Gleichgewicht" auf, d.h. wenn die Feuchtigkeitsaufnahme bereits abgeklungen ist. Am bevorzugtesten klingt die Feuchtigkeits-Gewichtsaufnahme bei etwa 2 bis 3% ab.
Bei dem Trocknungsmittel der Matrix kann es sich zum Beispiel um im Wesentlichen wasserunlösliche, in Wasser dispergierbare Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von nicht mehr als etwa 30 Mikrometer handeln. In einer Ausführungsform besteht das Trocknungsmittel zumindest teilweise aus einem Pigment oder einem Ton. Beispielhafte Trocknungsmittel umfassen TiO₂, Talkum, Calciumcarbonat, Bentonit, Diatomeenerde und jede Mischung derselben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Trocknungsmittel TiO₂.
Beispielhafte Polysaccharide umfassen Stärke, Carrageenan, Cellulose, Gummi arabicum, Akaziengummi, Xanthangummi, Johannisbrotgummi und Guargummi und alle Mischungen derselben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polysaccharid ein im Wesentlichen wasserunlösliches Polysaccharid, z.B. Stärke.
Beispielhafte Zucker und Zuckeralkohole umfassen Glucose, Fructose, Raffinose, Maltose, Lactose, Trehalose und Saccharose, Mannit, Sorbit, Inosit und alle Mischungen derselben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zucker Saccharose.
Gemäß einer Ausführungsform schließt der Protein-haltige Bereich (z.B. der Kern) mindestens ein Enzym ein. Bevorzugt ist im Wesentlichen das ganze Enzym, das in der Granalie eingeschlossen ist, in dieser Ausführungsform innerhalb des Protein-haltigen Bereichs enthalten. Alle geeigneten Enzyme können verwendet werden, wie Proteasen, Amylasen, Lipasen und/oder Cellulasen.
In einem weiteren ihrer Aspekte stellt die vorliegende Erfindung eine Enzym-Granalie bereit, umfassend: (i) einen inneren, Enzym-haltigen Bereich; (ii) eine Matrixschicht, welche den Enzym-haltigen Bereich umgibt, wobei die Matrixschicht eine Mischung umfasst, welche (a) ein Pigment, (b) einen Zucker oder Zuckeralkohol und (c) ein Polysaccharid einschließt, und (iii) einen äußeren, im Wesentlichen Pigment-freien, polymeren Überzug, welcher die Matrixschicht umgibt. Gegebenenfalls kann die Matrix weiter ein Tensid oder Benetzungsmittel (z.B. Neodol) einschließen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Granalie im Wesentlichen frei von Schichten mit einem hohen Salzgehalt.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Granalie, wie hierin beschrieben, bereit. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: (i) Bereitstellen eines Protein-haltigen Teilchens, (ii) Bilden einer Barrierematrix-Schicht um das Teilchen herum durch Auftragen einer Mischung, welche (a) ein fein zerteiltes Trocknungsmittel, (b) ein Polysaccharid und (c) einen Zucker oder Zuckeralkohol einschließt, und (iii) Auftragen eines Überzugs um die Matrixschicht herum aus einem filmbildenden Polymer, wobei die äußere Schicht im Wesentlichen frei von Pigment ist.
Beispielhafte Matrix-Komponenten umfassen: (i) ein Pigment oder einen Ton als Trocknungsmittel, (ii) einen Zucker oder Zuckeralkohol und (iii) ein Polysaccharid. Zum Beispiel kann es sich bei dem Trocknungsmittel um TiO₂ handeln, kann es sich bei dem Zucker um Saccharose handeln und kann es sich bei dem Polysaccharid um Stärke handeln.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Überzug aus einem im Wesentlichen Pigment-freien, polymeren Material (z.B. HPMC) gebildet.
In einem beispielhaften Verfahren wird das Protein-haltige Teilchen durch Auftragen eines Enzyms, das mit mindestens einem Bindemittel zusammengemischt ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kohlehydraten, Kohlehydrat-Derivaten, -salzen und allen Mischungen derselben, auf ein inertes teilchenförmiges Material gebildet. In einem weiteren beispielhaften Verfahren wird das Protein-haltige Teilchen durch Beschichten eines Kern-Materials mit einem Enzym-haltigen Material gebildet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Umgebens des teilchenförmigen Enzym-Materials mit einer Barrierematrix. In dieser Ausführungsform umfasst die Barrierematrix eine Mischung, welche ein fein zerteiltes Trocknungsmittel, ein Polysaccharid und einen Zucker oder Zuckeralkohol einschließt.
Beispielhafte Barrierematrix-Komponenten umfassen: (i) ein Pigment oder einen Ton als Trocknungsmittel, (ii) einen Zucker oder Zuckeralkohol und (iii) ein Polysaccharid. Beispielsweise kann es sich bei dem Trocknungsmittel um TiO₂ handeln, bei dem Zucker um Saccharose handeln und bei dem Polysaccharid um Stärke handeln.
Das Verfahren umfasst den zusätzlichen Schritt des Auftragens eines im Wesentlichen Pigment-freien polymeren Überzugs (z.B. HPMC) um die Barrierematrix herum.
Die hierin offenbarten Granalien sind besonders gut zur Verwendung in Detergens-Formulierungen, wie Wasch- und/oder Geschirrspülmitteln, geeignet.
Die anderen Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die zur Verwendung in Verbindung mit Protein-haltigen Granalien, z.B. Enzym-Granalien, geeignet ist. Allgemein umfasst die Zusammensetzung eine Mischung, die ein Trocknungsmittel, ein Polysaccharid und einen Zucker oder Zuckeralkohol umfasst, welche zusammen eine Matrix definieren. Die Matrix ist als Überzug oder Schicht um einen Protein-haltigen Bereich einer Granalie herum anwendbar. Zum Beispiel kann die Matrix einen Enzym-haltigen Kern umgeben. Bevorzugt ist die Matrix so ausgelegt, dass sie als Barriere oder physikalische Trennwand wirkt, welche die Diffusion von Substanzen, wie Feuchtigkeit oder Bleichmittel, die das Protein oder Enzym im Protein-haltigen Bereich der Granalie nachteilig beeinflussen können, verlangsamt oder verhindert. Demgemäß wird die Matrix hierin allgemein als "Barrierematrix" bezeichnet.
Die Erfindung stellt zusätzlich einen polymeren Überzug oder eine polymere Schicht zur Verwendung in einer Protein-haltigen Granalie bereit. Der Überzug ist im Wesentlichen frei von Pigmenten. Überzüge, die gemäß der Erfindung formuliert sind, werden hierin allgemein als "klare Überzüge" bezeichnet. Es sollte in dieser Hinsicht bemerkt werden, dass der Ausdruck "klar" im Zusammenhang mit der Formulierung "klarer Überzug" anzeigen soll, dass der Überzug frei von Pigmenten ist, und nicht notwendigerweise, dass der Überzug ermöglicht, dass Licht durchtritt. So sollte verstanden werden, dass die Formulierung "klarer Überzug" transparente Überzüge sowie halbtransparente und opake Überzüge umfasst. Das Schlüsselmerkmal hier ist, dass der Überzug im Wesentlichen frei von Pigmenten ist.
Wie nachstehend vollständiger erörtert, werden die Matrix und der Überzug der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Enzym-Granalienformulierung verwendet, wobei die resultierenden Granalien eine gute Stabilität zeigen, wenn gewisse destabilisierende Faktoren und/oder Ereignisse auf sie einwirken. Einzelheiten der Matrix und der Überzüge werden als nächstes beschrieben.
Wie vorstehend erwähnt, umfasst die Barrierematrix der vorliegenden Erfindung eine Mischung von Komponenten, die ein Trocknungsmittel, ein Polysaccharid und einen Zucker oder Zuckeralkohol einschließen.
Trocknungsmittel, die zur Verwendung in der Barrierematrix der Erfindung in Betracht gezogen werden, umfassen im Wesentlichen wasserunlösliche, in Wasser dispergierbare Materialien. Vorzugsweise umfasst das Trocknungsmittel ein anorganisches Material in fein zerteilter Form, z.B. ein teilchenförmiges Material mit einem mittleren Durchmesser von nicht mehr als etwa 30 Mikrometern, vorzugsweise nicht mehr als etwa 14 Mikrometern. In einer derartigen Ausführungsform weist das Trocknungsmaterial einen mittleren Durchmesser von zwischen etwa 1–5 Mikrometern auf.
Beispielhafte Trocknungsmittel umfassen Pigmente und Tone. Zum Beispiel kann das Trocknungsmittel eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen: TiO₂, Talkum, Calciumcarbonat, Bentonit, Diatomeenerde und jede Mischung derselben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Trocknungsmittel TiO₂.
Beispielhafte Zucker und Zuckeralkohole umfassen Glucose, Fructose, Raffinose, Maltose, Lactose, Trehalose, Saccharose, Mannit, Sorbit, Inosit und alle Mischungen derselben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zucker Saccharose.
Beispielhafte Polysaccharide umfassen Stärke, Carrageenan, Cellulose, Gummi arabicum, Akaziengummi, Xanthangummi, Johannisbrotgummi und Guargummi und alle Mischungen derselben. in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Polysaccharid ein im Wesentlichen wasserunlösliches Polysaccharid, wie Stärke (z.B. unmodifizierte, rohe oder nicht-hydratisierte Stärke).
Im Hinblick auf das Polysaccharid sollte weiter bemerkt werden, dass Polysaccharide typisch die gleichzeitigen wünschenswerten Eigenschaften von hohem Molekulargewicht und hoher Wasserlöslichkeit aufweisen. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, nimmt man an, dass das hohe Molekulargewicht der Polysaccharide zu zwei wichtigen Eigenschaften beiträgt, welche einer Zucker- oder Zuckeralkoholmatrix allein fehlen würden: (1) Bereitstellung von Kohäsion und Festigkeit für das Teilchen, was in großem Maß die Tendenz des Teilchens zum Stauben verringert, und (2) Wirkung als Diffusionsbarriere gegen Wasser und kleine Moleküle aufgrund der Bildung eines Polymer-Netzwerkes oder "Käfigs" in der ganzen Matrixstruktur. Dies verbessert die Stabilität der Granalie in großem Maß.
Die teilchenförmigen Polysaccharide weisen auch typisch eine Antiklebrigkeits-Eigenschaft auf, die dazu beiträgt, die Bindemittel-Eigenschaft des Zuckers oder Zuckeralkohols zu verringern und zu ermöglichen, dass sich die Matrixschichten – z.B. bei der Fließbett-Beschichtung – mit raschen Geschwindigkeiten ohne Agglomeration aufbauen.
Zucker und Zuckeralkohole und Polysaccharid weisen auch eine hohe Wasserlöslichkeit oder Dispergierbarkeit in Wasser auf. Man kann leicht eine Matrixformulierung, die einen Zucker oder Zuckeralkohol, ein Polysaccharid und ein Trocknungsmittel einschließt, als Lösung als Aufschlämmung mit einer hohen Konzentration an Gesamtfeststoffen herstellen. Gesamt-Lösungs- oder Aufschlämmungs-Feststoffkonzentrationen von 20–50% Gew./Gew. oder mehr können formuliert werden. Diese konzentrierten Mischungen sind hoch wünschenswert, indem sie zu Granalien mit einem minimalen Erfordernis für die Verdampfung von Wasser geformt werden können, ein Vorteil bei jedem Granulations- und Trocknungsverfahren.
Gegebenenfalls kann die Matrix der vorliegenden Erfindung weiter ein Tensid oder Benetzungsmittel einschließen. Das Tensid oder Benetzungsmittel kann z.B. nützlich sein, dazu beizutragen, das Trocknungsmittel der Matrix, z.B. TiO₂, in Suspension zu halten. Beispielhafte Materialien, die der Matrix einverleibt werden können, umfassen Neodol, Talgalkohole, Fettsäuren, Fettsäuresalze, wie Magnesiumstearat, und Fettsäureester. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird Neodol in der Matrix verwendet.
Einzelheiten des polymeren Überzugs oder der polymeren Schicht der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben. Der Überzug umfasst ein filmbildendes Polymer, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Cellulose-Derivate, wie Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxycellulose, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Ethylenglycol, Polyethylenoxid, Chitosan, Gummi arabicum, Xanthan, Carrageenan oder alle Mischungen derselben. Wie zuvor erwähnt, ist der polymere Überzug im Wesentlichen frei von Pigmenten und dergleichen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein klarer Überzug aus Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) oder einer Kombination von HPMC und anderen Polymeren gebildet. Zum Beispiel ist Methocel E15, eine Hydroxylpropylcellulose, im Handel von Dow Chemical Co., Midland, Mich., erhältlich. Gegebenenfalls kann der klare Überzug ein Mittel zur Erhöhung der Gelierungstemperatur, wie einen oder mehrere Zucker (z.B. Saccharose), und einen Weichmacher einschließen. Geeignete Weichmacher umfassen z.B. Polyole, wie Zucker, Zuckeralkohole, oder Polyethylenglycole (PEGs), Harnstoff, Glycol, Propylenglycol oder andere bekannte Weichmacher, wie Triethylcitrat, Dibutyl- oder Dimethylphthalat oder Wasser. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Weichmacher Polyethylenglycol (z.B. PEG 400 und/oder PEG 600).
Wie oben erörtert, werden die Barrierematrix und der klare Überzug der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Enzym-Granalienformulierung verwendet. In einer bevorzugten Anordnung ist der klare Überzug direkt angrenzend an die Barrierematrix angeordnet, wobei der Überzug der äußerste der beiden ist. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass eine oder mehrere dazwischen liegende Schichten (d.h. zwischen der Matrix und dem Überzug) ebenfalls eingeschlossen werden können.
Eine große Vielfalt von Protein- oder Enzym-Granalien können die Matrix und/oder den Überzug der vorliegenden Erfindung enthalten. Zum Beispiel kann die Barriere-Matrix und/oder der klare Überzug u.a. in Prills, Marums, Extrudaten, im Fließbett geschichteten Granalien (z.B. Enzoguard^®-Granalien, Genencor International Inc.) und/oder Hochscher-Matrixgranalien (z.B. T-Granulate, Novo-Nordisk) verwirklicht werden. In einer typischen Formulierung umfasst die Granalie mindestens einen Bereich, der ein oder mehrere Proteine oder Enzyme enthält, um den herum die Matrix aufgebracht werden kann. Der Protein-haltige Bereich kann z.B. einen Kern umfassen, in dem ein oder mehrere Proteine oder Enzyme eingebettet oder dispergiert sind und/oder darauf aufgetragen oder aufgeschichtet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Protein- oder Enzym-haltige Bereich ein inertes Teilchen einschließen, auf das eine Protein- oder Enzymmatrix aufgeschichtet wird. Oder der Protein- oder Enzym-haltige Bereich kann im Wesentlichen homogener Natur sein, z.B. ein homogener Kern. Beispielhafte Granalien, die so modifiziert werden können, dass sie die Barrierematrix und/oder den klaren Überzug der vorliegenden Erfindung enthalten, sind in den PCT-Veröffentlichungen Nr. WO 99/32613, WO 99/32595 und WO 99/32612; sowie in den U.S. Patenten Nr. 5,814,501, 5,324,649, 4,698,297 und 4,106,991 offenbart.
Proteine, die im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen, umfassen pharmazeutisch bedeutende Proteine, wie Hormone und andere therapeutische Proteine, und industriell bedeutende Proteine, wie Enzyme.
Irgendein Enzym oder irgendeine Kombination von Enzymen kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugte Enzyme umfassen jene Enzyme, die in der Lage sind, Substrate, z.B. Flecken, zu hydrolysieren. Derartige Enzyme, die als Hydrolasen bekannt sind, umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Proteasen (bakterielle, fungale, saure, neutrale oder alkalische), Amylasen (alpha oder beta), Lipasen, Cellulasen und deren Mischungen. Besonders bevorzugte Enzyme sind Subtilisine und Cellulasen. Am meisten bevorzugt sind Subtilisine, wie z.B. im U.S. Patent 4,760,025, EP-Patent 130 756 B1 und in der PCT-Anmeldung WO 91/06637 beschrieben, und Cellulasen, wie Multifect L250^TM und Puradex^TM, die im Handel von Genencor International erhältlich sind. Andere Enzyme, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Oxidasen, Transferasen, Dehydratasen, Reduktasen, Hemicellulasen und Isomerasen.
Die Granalien der vorliegenden Erfindung können auch eine(n) oder mehrere zusätzliche Überzüge oder Schichten umfassen, z.B. eine oder mehrere Zwischenschichten und/oder einen Decküberzug. Diese können irgendeiner einer Anzahl von Funktionen in einer granulären Zusammensetzung dienen, abhängig von der Endverwendung der Granalie. Zum Beispiel können Überzüge ein Enzym resistent gegen eine Oxidation durch Bleichmittel machen, bei Einführung der Granalie in ein wässriges Medium wünschenswerte Auflösungsgeschwindigkeiten herbeiführen und/oder die Möglichkeiten eines mikrobiellen Wachstums innerhalb der Granalie verringern.
Die hierin beschriebenen Granalien können durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Enzym-Granulation bekannt sind, einschließlich Dragierkesselbeschichtung, Fleißbettbeschichtung, Sprühkristallisation, Scheibengranulation, Sprühtrocknung, Extrusion, Zentrifugenextrusion, Sphäronisation, Trommelgranulation, Hochscher-Agglomeration oder Kombinationen dieser Techniken.
Ein bevorzugtes Verfahren, das von der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird, ist ein Fließbett-Sprühverfahren. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Eintragen von fluidisierbaren Teilchen, wie Zuckerkristallen, in eine Fließbett-Sprühvorrichtung, wie eine Vektor FL 1-Fließbett-Beschichtungsvorrichtung. Wenn die Teilchen fluidisiert sind, kann ein erster Sprühnebel aufgetragen werden, der bevorzugt eine wässrige Protein- oder Enzym-Lösung umfasst. Der erste Sprühnebel kann z.B. ein fluides Konzentrat sein, das eine Protease, einen gelösten Zucker und suspendierte Stärke einschließt. Auf diese Weise kann über den fluidisierten Teilchen eine) erster) Schicht oder Überzug gebildet werden. Als nächstes kann ein zweiter Sprühnebel aufgetragen werden, der vorzugsweise die Barrierematrix der vorliegenden Erfindung umfasst. Der zweite Sprühnebel kann z.B. eine fluide Mischung sein, die einen gelösten Zucker in Wasser und suspendierte Stärke und Titandioxid umfasst. Diese Suspension kann auch ein Tensid/Benetzungsmittel, wie Neodol, enthalten, um dazu beizutragen, Titandioxid in Suspension zu halten. Als nächstes kann ein dritter Sprühnebel aufgetragen werden, der bevorzugt einen klaren Überzug um die Barrierematrix herum bildet. Der dritte Sprühnebel kann z.B. eine Lösung sein, die HPMC (oder ein Kombination von HPMC und anderen Polymeren) und gegebenenfalls einen Zucker (z.B. Saccharose) zur Erhöhung der Gelierungstemperatur und/oder einen Weichmacher, wie PEG 400 oder PEG 600, einschließt.
Eine besonders bevorzugte Granalie, die hergestellt werden kann, wie eben beschrieben, besteht im Wesentlichen aus (i) einem Kern, welcher einen Zuckerkristall umfasst, der mit einer Enzymmatrix beschichtet ist; (ii) einer Barrierematrix, die über die Enzymmatrix geschichtet ist; und (iii) einem klaren Überzug, der über der Barrierematrix gebildet ist. Ohne dass man sich an irgendeine spezielle Theorie bindet, nimmt man an, dass die verbesserte Stabilität einer derartigen Granalie auf der Anwesenheit eines Pigments (z.B. Titandioxid) und von nicht-hydratisierter Stärke in der Barrierematrix beruht, die als Trocknungsmittel wirken und das Enzym vor Feuchtigkeit abschirmen. Weiter nimmt man an, dass der klare Überzug einen im Wesentlichen kontinuierlichen filmartigen Überzug bereitstellt. Die bekannten granulierten Enzymprodukte weisen typisch das Pigment in dem äußeren Überzug auf, wodurch ein Decküberzug mit einer schwächeren Struktur geschaffen wird.
Bevorzugte Granalien, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, sind durch ihre geringe Affinität zu Feuchtigkeit gekennzeichnet. So sind derartige Granalien im Wesentlichen frei von Schichten oder Überzügen mit einer hohen Affinität zu Feuchtigkeit (z.B. Salzschichten). Wie hierin verwendet, bedeutet "niedrige Affinität zu Feuchtigkeit", dass eine Granalie, die 50°C und 70% relativer Feuchtigkeit ausgesetzt wird, weniger als 10% und bevorzugt weniger als 5% Feuchtigkeitsgewichtszunahme "im Gleichgewicht", d.h., wenn die Feuchtigkeitsaufnahme bereits abgeklungen ist, aufnimmt. Wie aus den Ergebnissen des (nachstehenden) Beispiels 5 ersichtlich ist, erreichen beispielhafte Granalien-Formulierungen, welche die Matrix der vorliegenden Erfindung enthalten, ein Plateau bei etwa 2 bis 3% Feuchtigkeitsgewichtszunahme. Man nimmt an, dass als Ergebnis einer derartigen niedrigen Affinität zu Feuchtigkeit das unerwünschte Eindringen von Feuchtigkeit und damit verbundenen inaktivierenden Substanzen in den Protein-haltigen Bereich derartiger Granalien deutlich verringert ist. Wenn die Barrierematrix und/oder der klare Überzug der Erfindung in einer Enzym-Granalie verwirklicht sind, zeigen die dadurch umgebenen Enzyme typisch eine sehr gute Stabilität.
Die folgenden Beispiele sind repräsentativ und sollen nicht beschränkend sein.
BEISPIELE
Beispiel 1:
Enzym-Granalien-Formulierung
Eine beispielhafte Formulierung für eine Granalien-Charge, die unter Verwendung eines Fließbett-Sprühverfahrens erzeugt worden ist, ist nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Der anfängliche Sprühnebel in diesem Beispiel wurde auf 540,0 g Saccharose-Kristalle aufgetragen, die in eine Fließbettkammer eingetragen und darin suspendiert waren. Das verwendete Enzym war Purafect OxP (Genencor International Inc.). In diesem und in den folgenden Beispielen bezeichnet "Sprühnebel 1" eine Enzymmatrix, die auf einem fluidisierbaren Teilchen gebildet wird, bezeichnet "Sprühnebel 2" die Barrierematrix der vorliegenden Erfindung, und bezeichnet "Sprühnebel 3" den klaren Überzug der vorliegenden Erfindung. Gewisse Einzelheiten des Fließbettverfahrens waren im Wesentlichen wie in Beispiel 2 der WO 99/32613 beschrieben.
Tabelle 1
Beispiel 2:
Enzym-Granalien-Formulierungen
Mehrere zusätzliche beispielhafte Formulierungen für Enzym-Granalien, die ebenfalls unter Verwendung des Fließbett-Sprühverfahrens hergestellt wurden, sind nachstehend in den Tabellen 2, 3, und 4 gezeigt. Wie beim vorigen Beispiel wurde der anfängliche Sprühnebel bei jeder der folgenden Formulierungen auf 540,0 g Saccharose-Kristalle aufgetragen, die in eine Fließbettkammer eingetragen und darin suspendiert waren. Das in diesen Formulierungen verwendete Enzym war Properase (Genencor International, Inc.).
Tabelle 2 – "Los 80"
Tabelle 3 – "Los 81"
Tabelle 4 – Los "82"
Beispiel 3:
Beschleunigte Stabilitätstests unter Verwendung einer Waschmittelbasis
Die Granalien von Beispiel 2 (Lose 80, 81 und 82) wurden analysiert, um ihre Stabilität in drei Stabilitätstests unter ungünstigen Bedingungen zu bestimmen. Die Verfahren für diese Vorgehensweisen waren im Wesentlichen wie in Beispiel 3 der WO 99/32613 beschrieben. In diesem Beispiel wurde jedoch eine Marken-Waschmittelbasis verwendet.
Wie in der WO 99/32613 erörtert, ist ein beschleunigter Stabilitätstest so ausgelegt, dass er die Entwicklung und Durchmusterung von granulären Formulierungen unterstützt, da er ein beschleunigtes Mittel zur Bestimmung der relativen Granalien-Stabilität bereitstellt. Die Bedingungen des beschleunigten Stabilitätstests (AST) sind viel strenger als jene, auf die Enzym-Granalien oder -Detergenzien bei einer realistischen Lagerung oder einem realistischen Transport stoßen würden. Der AST ist ein "Stress-Test", der so ausgelegt ist, dass er Unterschiede zwischen Formulierungen unterscheidet, die anderenfalls über Wochen oder Monate nicht ersichtlich wären.
Die AST-Ergebnisse, die in der nachstehenden Tabelle 5 aufgeführt sind, zeigen die prozentuale Aktivität, die über eine dreitägige Zeitspanne bei jedem der Lose 80, 81 und 82 verblieb.
Tabelle 5 – Prozentuale Aktivität der ursprünglichen
Die Stabilitätsergebnisse der zwei zusätzlichen Lose, die als 74A und 87B bezeichnet sind, sind ebenfalls in Tabelle 5 gezeigt. Diese zusätzlichen Lose weisen die in der nachstehenden Tabelle 6 gezeigten allgemeinen Formulierungen auf. Es sollte bemerkt werden, dass diese zusätzlichen Formulierungen in einer Fließbett-Sprühvorrichtung, wie oben, durch Aufbringen der Sprühnebel auf in einer Kammer der Vorrichtung fluidisierte Saccharose-Kristalle hergestellt wurden.
Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, umfassen die Lose 74-A und 87-B Granalien, die den in den vorstehenden Beispielen 1 und 2 aufgeführten sehr ähnlich sind, außer dass den Granalien von Los 74-A ein klarer Überzug fehlt und den Granalien von Los 87-B eine Barrierematrix-Schicht fehlt.
Während Granalien mit einem Enzym-Kern, der nur von der Matrixbarriere (z.B. Los 74-A) oder der klaren Beschichtung (z.B. Lose 87-B) der vorliegenden Erfindung umgeben ist, in den beschleunigten Stabiliätstest eine gute Stabilität zeigen (siehe vorstehende Tabelle 5), zeigen die Granalien, die beide derartige Schichten um einen Enzym-Kern herum einschließen (z.B. die Lose 80, 81 und 82) eine sogar noch bessere Stabilität.
Beispiel 4:
Beschleunigte Stabilitätstests unter Verwendung einer Geschirrspülmaschinen-Geschirrspülmittelbasis
Die Granalien von Beispiel 2 (Lose 80, 81 und 82) wurden weiter in dreitägigen Stabilitätstests unter ungünstigen Bedingungen analysiert, um die Stabilität in einer Marken-Geschirrspülmaschinen-Geschirrspülmittelbasis zu bestimmen. Wie beim vorangehenden Beispiel waren die Verfahren für diese Vorgehensweisen im Wesentlichen wie in Beispiel 3 der WO 99/32613 beschrieben. Hier wurden jedoch die Untersuchungen bei 40°C und 70% relativer Feuchtigkeit durchgeführt.
Die nachstehende Tabelle 7 zeigt die prozentuale Aktivität, die bei jedem der Lose 80, 81 und 82 über eine dreitägige Zeitspanne verblieb. Ergebnisse für eine kommerziell erhältliche Protease-Granalie unter den gleichen Bedingungen sind ebenfalls gezeigt.
Tabelle 7 – Prozentuale Aktivität der ursprünglichen
Beispiel 5:
Beschleunigte Stabilitätstests unter Verwendung einer Geschirrspülmaschinen-Geschirrspülmittelbasis
Wie vorstehend erörtert, weisen bevorzugte Granalien der vorliegenden Erfindung eine niedrige Affinität zu Feuchtigkeit auf. So sind derartige Granalien (z.B. die Granalien der Lose 80, 81, 82, 74-A, 87-B) im Wesentlichen frei von Schichten oder Überzügen, die eine hohe Affinität zu Feuchtigkeit aufweisen (z.B. Salzschichten). Wie hierin verwendet, bedeutet "niedrige Affinität zu Feuchtigkeit", dass eine Granalie, die 50°C und 70% relativer Feuchtigkeit ausgesetzt wird, weniger als 10% und bevorzugt weniger als 5% Feuchtigkeitsgewichtszunahme "im Gleichgewicht" aufnimmt, d.h. wenn die Feuchtigkeitsaufnahme allgemein abgeklungen ist. Wie aus den Daten der nachstehenden Tabelle 8 ersichtlich ist, erreicht die beispielhafte Granalien-Formulierung von Los 81 ein Plateau bei einer Feuchtigkeitsgewichtszunahme von weniger als etwa 2 bis 3%. Die kommerzielle Protease-Granalie andererseits zeigte eine Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgewichtszunahme von mindestens 17%.
Tabelle 8 – Prozentuale Gewichtszunahme

Claims

Granalie, umfassend einen inneren Protein-haltigen Bereich; eine Barriere-Matrixschicht, die den Protein-haltigen Bereich umgibt und ein fein zerteiltes Trocknungsmittel, Polysaccharid und Zucker oder Zuckeralkohol umfasst; und eine äußere Schicht aus einem filmbildenden Polymer, welche die Barriere-Matrixschicht umgibt, wobei die äußere Schicht im Wesentlichen frei von Pigmenten ist, so dass ein klarer Überzug gebildet wird.
Granalie nach Anspruch 1, in der die Barriere-Matrixschicht weiter ein Tensid oder Benetzungsmittel umfasst.
Granalie nach Anspruch 1, in der das Trocknungsmittel in Wasser im Wesentlichen unlösliche, in Wasser dispergierbare Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von nicht mehr als etwa 30 Mikrometer umfasst.
Granalie nach Anspruch 1, in der das Trocknungsmittel mindestens teilweise aus einem Pigment oder Ton besteht.
Granalie nach Anspruch 4, in der das Trocknungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus TiO₂, Talkum, Calciumcarbonat, Bentonit, Diatomeenerde und jeder beliebigen Mischung derselben.
Granalie nach Anspruch 1, in der das Polysaccharid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Carrageenan, Cellulose, Gummi arabicum, Akaziengummi, Xanthangummi, Johannisbrotgummi und Guar Gum und jeder beliebigen Mischung derselben.
Granalie nach Anspruch 1, in der der Zucker oder Zuckeralkohol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glucose, Fructose, Raffinose, Maltose, Lactose, Trehalose und Saccharose, Mannit, Sorbit, Inosit und jeder beliebigen Mischung derselben.
Granalie nach Anspruch 2, in der das Tensid oder Benetzungsmittel Neodol ist.
Granalie nach Anspruch 1, in der das Protein ein Enzym ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Protease, Amylase, Lipase und Cellulase.
Verfahren zur Herstellung einer Granalie nach Anspruch 1, umfassend: (i) Bereitstellen eines Protein-tragenden Teilchens, (ii) Bilden einer Barriere-Matrixschicht um das Teilchen herum durch Auftragen einer Mischung, die ein fein zerteiltes Trocknungsmittel, Polysaccharid und Zucker oder Zuckeralkohol einschließt, und (iii) Aufbringen eines klaren Überzugs aus einem filmbildenden Polymer um die Barriere-Matrixschicht herum, wobei die äußere Schicht im Wesentlichen frei von Pigmenten ist.