DE69818726T2

DE69818726T2 - Verfahren und Enzyme enthaltende Zusammensetzung zur Verbesserung des Enthaarens von Baumwollartikeln

Info

Publication number: DE69818726T2
Application number: DE69818726T
Authority: DE
Inventors: Brian Ottawa Foody; Jeffrey S. Ottawa Tolan
Original assignee: Iogen Bio Products Corp
Current assignee: Iogen Bio Products Corp
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: CN1194315A; US5866407A; AR012099A1; DE69818726D1; EP0866165A1; EP0866165B1; CA2232322A1; DK0866165T4; BR9800904A; CN1138889C; CA2232322C; DK0866165T3; EP0866165B2; ES2208985T3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Entpillungsbehandlung von nicht appretierten Baumwollgewebestücken oder appretierten Kleidungsstücken mit Cellulaseenzymen, wobei durch die Behandlung weniger als etwa 3,0% des anfänglichen Gewichts des Textilerzeugnisses entfernt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Reduktion oder Verhinderung eines Festigkeitsverlusts des Textilerzeugnisses während des Entpillens durch Anwendung bestimmter spezifischer Cellulase-Mischungen und vorzugsweise Trichoderma-Cellulase-Enzymmischungen, die im Wesentlichen aus wenigstens 80% EGII bestehen. Es wurde gefunden, dass mit Enzymmischungen, die mit EGII angereichert sind, das Entfernen von Knötchen wirksamer ist und eine Zerstörung des Textilerzeugnisses während der Enzymbehandlung um etwa 80% reduziert werden kann, bezogen auf die kommerziellen Standard-Cellulaseenzyme, die zur Zeit verwendet werden.
Kurze Beschreibung des Standes der Technik
Cellulaseenzyme werden im breiten Maße verwendet, um das Aussehen und die Weichheit von Baumwolle enthaltenden Textilerzeugnissen und Kleidungsstücken zu verbessern. Der Ausdruck "Baumwollwaren", wie er hierin verwendet wird, bezeichnet appretierte und nicht appretierte Textilerzeugnisse, die aus Baumwolle oder Mischungen von Baumwolle mit anderen Fasern bestehen.
Eine weit verbreitete Anwendung von Cellulaseenzymen besteht in der Behandlung von Baumwolle enthaltenden Textilerzeugnissen, so, um ein "stonewashing" mit Denim-Gewebe durchzuführen, bei dem Cellulaseenzyme weitgehend Steine ersetzt haben, um das weiche, ausgebleichte Denim-Gewebe zu erzeugen, das von den Verbrauchern gewünscht wird. Weitere Einzelheiten für das Denim-Stonewashing können in Nielsen et al. ENZYME APPLICATIONS (INDUSTRIAL), Encyclopedia of Chemical Technology (Kirk-Othmer Publishers, 1993), Band 9, S. 603–604 (nachstehend als "Nielsen et al." bezeichnet) gefunden werden.
Eine zweite weitverbreitete Anwendung von Cellulaseenzymen besteht in der Behandlung von Baumwolle enthaltenden Textilerzeugnissen, um Baumwollfussel oder lose Oberflächenfasern auf oder in dem Textilerzeugnis zu entfernen, was kategorisch das Entfernen von weniger als etwa 3,0% des anfänglichen Gewichts des Textilerzeugnisses und typischerweise von weniger als 1,0% beinhaltet. Dieses Verfahren wird verschiedentlich durch die Ausdrücke "Entpillen", "Biopolieren", "Bioendbehandlung" und "Reformieren" bekannt. Der Ausdruck "Entpillen" wird hierin verwendet, um sich auf alle solchen Textilerzeugnis-Behandlungen zu beziehen. Beim Entpillen glättet die Cellulase-Behandlung die Oberfläche des Textilerzeugnisses, wodurch wiederum eine verbesserte Weichheit und ein verbessertes Aussehen verliehen wird, wodurch die Qualität und der Wert des Textilerzeugnisses erhöht wird. Die Cellulase-Behandlung zum Entpillen ist auch behilflich, um die nachfolgende Bildung von Faserknötchen zu verhindern, die das Kleidungsstück als abgetragen erscheinen lassen, und verbessert die Gleichmäßigkeit des Textilerzeugnisses, indem tote oder unreife Baumwolle entfernt wird. Weitere Einzelheiten über Cellulase zum Entpillen können weiterhin in Nielsen et al. auf den Seiten 595 bis 604 gefunden werden. Das Entpillen von Baumwolle enthaltenden Waren ist das Gebiet der vorliegenden Erfindung.
Während der Herstellung des Kleidungsstücks und beim wiederholten Tragen, Waschen und Trocknen im Taumeltrockner wird eine Scherspannung an Baumwolle-Kleidungsstücke angelegt, und dadurch wird die Oberfläche beschädigt. Eine aufmerksame Untersuchung zeigt, dass Fibrillen vorliegen, die in ihrer Größe von einigen μm bis zu einigen mm reichen. Die beschädigte Oberfläche streut Licht und ergibt eine stumpfes gräuliches Aussehen mit verringerter Farbhelligkeit und einem verringertem Kontrast zwischen unterschiedlichen Farben. Staubteilchen haften auch häufig an den beschädigten Bereichen und verstärken noch das gräuliche Aussehen. Die beschädigten Fasern machen die Oberfläche auch steifer, wodurch der Griff oder die Weichheit reduziert wird.
Cellulaseenzyme hydrolysieren freigelegte β-1,4-Bindungen in der Cellulose. Dies führt zum Entfernen der Fibrillen, die der am stärkten ausgesetzte Teil des Textilerzeugnisses sind. Es wird angenommen, dass das Entfernen von Fibrillen die Weichheit der Kleidungsstücke direkt verbessert und auch zu einer besseren Farbe und Sauberkeit führt, und zwar sowohl durch Entfernen von Schmutz, der an den Fibrillen haftet, als auch durch eine Verbesserung des Durchdringens anderer verwendeter Reinigungs-Verbindungen. Das Entfernen von Fibrillen ist auch anfänglich hilfreich, um eine nachfolgende Bildung von Fibrillen zu verhindern.
Cellulaseenzyme haben verschiedene Vorteile gegenüber konventionellen Weichmachern von Textilerzeugnissen, die verwendet werden, um die Glätte und den Glanz von Baumwoll-Textilerzeugnissen zu verbessern. Herkömmliche Weichmacher, die primär Ton oder kationische Tenside sind, beschichten das Textilerzeugnis und verleihen ihm einen fettigen Griff, was unerwünscht ist. Weichmacher reduzieren auch das Wasser-Absorptionsvermögen, was ein Nachteil für Handtücher und dergleichen ist. Die Enzyme werden auch vom Umweltgesichtspunkt aus gesehen bevorzugt.
In einem typischen Entpillungs-Behandlungsschritts während der Herstellung von Kleidungsstücken werden Textilerzeugnis (üblicherweise gefärbt), Wasser, Puffer, Detergentien und Enzym in einen rotierenden, horizontalen oder vertikalen Trommeldüsentrockner, eine Waschmaschine oder eine andere Vorrichtung gegeben, die dem Textilerzeugnis ein Umwälzen oder Scheren verleiht. Die Behandlung erfolgt typischerweise 15 bis 120 Minuten lang bei 35 bis 60°C bei einem pH von 4 bis 6,5. Das Verhältnis von Lauge zu Textilerzeugnis liegt üblicherweise zwischen 2,5 : 1 bis 6 : 1, bezogen auf das Gewicht. Die zugefügte Menge an Cellulaseenzym entspricht typischerweise einer Cellulaseaktivität von etwa 1000 bis 200 000 CMC-Einheiten pro kg Textilerzeugnis, bezogen auf die Cellulase-Assay-Methode von Ghose (1987). Nach der Behandlung wird das Enzym oft zerstört, indem man die Lösung 10 Minuten lang auf 70°C erwärmt. Das Textilerzeugnis wird aus der Maschine entfernt, getrocknet und in Rollenform gebracht, manchmal nach einem zusätzlichen Trocknen. Eine Zusammenfassung von Veröffentlichungen, die weiterhin Einzelheiten von konventionellen Cellulase-Behandlungen zum Entpillen von Baumwolle-Textilerzeugnissen während der Herstellung beschreiben wird im US Patent Nr. 5,232,851, Spalte 1 gefunden.
Für eine Entpillungsbehandlung während eines Waschschritts wird die Cellulase in einer Detergensmischung mit vielen anderen Bestandteilen eingeschlossen. Die anderen Bestandteile können andere Enzyme, wie Proteasen, Lipasen und Cellulasen, sowie Tenside, Puffer, Builder, Bleichmittel und Antivergrauungsmittel, optische Aufheller, Antioxidationsmittel und Solubilisierungsmittel einschließen.
Eine herkömmliche Detergensmischung, die Cellulaseenzyme enthält, wird weiterhin von Clarkson et al. im US Patent Nr. 5,290,474 (nachstehend als "Clarkson '474" bezeichnet) beschrieben. Die Behandlung erfolgt typischerweise 15 bis 60 Minuten lang bei 20 bis 70°C und bei einem pH von 7 bis 9,5. Das Gewichtsverhältnis von Lauge zu Textilerzeugnis liegt üblicherweise zwischen 2,5 : 1 und 10 : 1. Die zugefügte Menge des Cellulaseenzyms entspricht typischerweise einer Cellulaseaktivität von etwa 200 bis 40 000 CMC-Einheiten pro kg Textilerzeugnis, bezogen auf die Cellulase-Assay-Methode von Ghose (1987).
Cellulaseenzyme werden zum Entpillen vom Baumwoll-Textilerzeugnissen und von Mischungen von Baumwolle und synthetisch hergestellten Fasern, einschließlich Lyocell, Rayon, Polyester, Acryl, Nylon und Celluloseacetat, verwendet. Weitere Einzelheiten werden in Clarkson '474, Spalte 7 erläutert. Die Cellulase-Behandlung wird auf den Textilerzeugnissen oder den genähten Kleidungsstücken, umfassend Material aus Baumwolle oder Baumwollgemischen, mit oder ohne eine harzartige Appretur durchgeführt. Das Cellulase-Entpillen kann auf Textilerzeugnissen aus wenigstens 40 Gew.-% Baumwolle durchgeführt werden. Die Ergebnisse sind jedoch ausgeprägter und wirtschaftlicher, wenn der Baumwollegehalt mehr als 60 Gew.-% beträgt, und die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn der Baumwollegehalt größer als 75 Gew.-% ist.
Die Cellulaseenzyme einer bestimmten Art eines holzzersetzenden Pilzes, Trichoderma, werden oft bei Entpillungsanwendungen verwendet. Trichoderma-Cellulasen werden bei der Verarbeitung und beim Waschen von Textilerzeugnissen bevorzugt, und zwar wegen der hocheffizienten Auswirkung auf Baumwolle und andere Formen von Cellulose. Trichoderma-Cellulase-Produkte sind im Handel von Iogen Corporation in Ottawa, Ontario, Kanada; Genencor International; Novo Nordisk; Enzyme Development Company und anderen erhältlich. Kommerzielle Cellulasen wie Iogen-Cellulase werden als "natürliche" oder "vollständige" Cellulasen bezeichnet, weil sie die meisten, wenn nicht alle der sechs am meisten verbreiteten, natürlich vorkommenden Cellulase-Komponenten enthalten: Cellobiohydrolase I (CBHI); Cellobiohydrolase II (CBHII); Endoglucanase I (EGI); Endoglucanase II (EGII); Endoglucanase III (EGIII) und Endoglucanase V (EGV).
Die weitverbreitete Anwendung kompletter Cellulasen zum Entpillen zeugt von der Brauchbarkeit dieser Enzyme. Ein Nachteil solcher kompletten Cellulasen für Entpillungsanwendungen besteht jedoch darin, dass sie einen signifikanten Verlust an Festigkeit der Textilerzeugnisse bewirken können. Siehe Clarkson et al., US Patent Nr. 5,246,853, (nachstehend als "Clarkson '853" bezeichnet). Der Festigkeitsverlust ergibt sich aus der Wirkung der Cellulase gegen die Cellulose auf dem Hauptkörper des Textilerzeugnisses, und nicht aus der gerade erwünschten Wirkung gegen Fussel oder Knötchen. Ein übermäßiger Festigkeitsverlust kann eine Beschädigung des Textilerzeugnisses bewirken, wie Nadellöcher oder übermäßig abgetragene Stellen, und die brauchbare Lebensdauer des Textilerzeugnisses reduzieren. Eine Reduktion des Festigkeitsverlustes würde diese Probleme lösen. Zusätzlich dazu würde eine Reduktion des Festigkeitsverlustes es ermöglichen, das erwünschte Aussehen und die erwünschte Weichheit bei Textilerzeugnissen mit höherer Festigkeit als sie derzeit erreichbar ist, zu erreichen. Dies würde wertvolle neue Produkte für die Industrie und den Verbraucher ergeben.
Um den Festigkeitsverlust zu reduzieren, der durch Trichoderma-Cellulase bewirkt wird, konzentrierten sich die Anstrengungen auf die Eigenschaften der einzelnen Enzyme, die Trichoderma-Cellulase umfassen.
Trichoderma macht von Natur aus eine Mischung von etwa zwölf unterschiedlichen Typen von Cellulaseenzymen aus, die einzeln als Komponenten bekannt sind. Verschiedene der am häufigsten vorkommenden dieser Komponenten wurden identifiziert und benannt, einschließlich Cellobiohydrolase I (CBHI), Cellobiohydrolase II (CBHII), Endoglucanase I (EGI), Endoglucanase II (EGII), Endoglucanase III (EGIII) und Endoglucanase V (EGV).
Jedes der Trichoderma-Cellulaseenzyme wurde in eine geeignete Familie der mehr als 40 anerkannten Familien von Hydrolase-Enzymen klassifiziert. Die Klassifizierung basiert auf der Sequenz von Aminosäuren, die die Enzyme umfassen, und der dreidimensionalen Struktur, wie von Claesssens und Henrissat, "SPECIFICITY MAPPING OF CELLULOLYTIC ENZYMES: CLASSIFICATION INTO FAMILIES OF STRUCTURALLY RELATED PROTEINS CONFIRMED BY BIOCHEMICAL ANALYSIS", in Protein Science Band 1, S. 1293– 1297 (1992) beschrieben wird. Die ungefähren Eigenschaften, die Klassifizierung, Literaturstellen für Aminosäuresequenzen und der Anteil des gesamten Cellulaseproteins in dem natürlichen Enzym verschiedener Trichoderma-Cellulase-Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1: Trichoderma-Cellulase-Komponenten
Literaturstellen

A. Shoemaker et al., Molecular Cloning Of Exo-Cellobiohydrolase I Derived From Trichoderma Reesei Strain L27. BIO/TECHNOLOGY Band 1, 5. 691–696 (1983).
B. Chen et al., Nucleotide Sequence And Deduced Primary Structure Of Cellobiohydrolase II From Trichoderma Reesei. BIO/TECHNOLOGY, Band 5, S.274–278 (1987).
C. Penttila et al., Homology Between Cellulase Genes Of Trichoderma Reesei: Complete Nucleotide Sequence Of The Endoglucanase I Gene. GENE Band 45, 5. 253–263 (1986).
D. Saloheimo et al., EGIII, A New Endoglucanase From Trichoderma Reesei: The Characterization Of Both Gene And Enzyme. GENE, Band 63, S. 11–21 (1988).
E. Ward et al., US Patent Nr. 5,475,101 F. Saloheimo et al., A Novel, Small Endoglucanase Gene, Eg15, From Trichoderma Reesei Isolated By Expression In Yeast. MOLECULAR MICROBIOLOGY Band 61, S. 1090–1097.

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die in der Tabelle 1 verwendete Nomenklatur diejenige Nomenklatur ist, die normalerweise auf diesem Gebiet verwendet wird, und bestimmte Änderungen gegenüber der früheren Nomenklatur wiedergibt. Z. B. wurde die Komponente "EGII" in früheren Arbeiten der Literatur unkorrekt und oft als EGIII bezeichnet. Siehe z. B. die Diskussion in Stalbrand et al. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Band 61, Seite 1090–1097 (1995).
Ein Versuch, der von Forschern des Standes der Technik bei der Suche nach einer Reduktion des Festigkeitsverlustes aufgrund von Entpillungsbehandlungen durchgeführt wurde, bestand darin, herzustellen, was als eine "gestutzte Version" von Cellulase-Komponenten bekannt ist.
Die meisten Cellulase-Komponenten umfassen einen katalytischen Kernbereich und einen Cellulose-bindenden Bereich, die durch einen flexiblen Linker voneinander getrennt sind, der aus mehreren Aminosäuren besteht. Techniken wurden berichtet, um entweder den Kernbereich oder den Bindungsbereich zu spalten. Es wurden auch Techniken der Verwendung von Trichoderma-Stämmen mit modifizierter DNA berichtet, um so nur einen erwünschten Teil der Cellulase zu kodieren. Siehe das veröffentlichte Patentdokument Fowler et al:, WO 95/16782 (nachstehend "Fowler '782"). Die Verwendung von Protease-Enzymen zur Spaltung eines erwünschten Teils eines Enzyms wurde auch berichtet. Siehe Woodward et al., BIOTECHNOL. APPL. BIOCHEM., Band 19, S. 141–153 (1994).
Diese gestutzten Cellulasen haben nicht die Probleme des Festigkeitsverlustes beim Entpillen gelöst, wie von Kumar et al. in "OPTIMIZING THE USE OF CELLULASE ENZYMES IN FINISHING CELLULOSIC FABRICS", 1995 AATCC Konferenz, Atlanta, Seite 238 (nachstehend als "Kumar et al" bezeichnet) berichtet wird. Die Veröffentlichung vergleicht die Leistungsfähigkeiten beim Entpillen (oder bei der "Bio-Endbehandlung", wie der Ausdruck darin verwendet wird) von Standard Whole Cellulase (die sechs Cellulase-Hauptkomponenten enthält) und zwei neuen Cellulasen. Eine neue Cellulase soll eine "modifizierte Säure-Cellulase" sein (d. h. eine gestutzte Cellulase, die unter Verwendung der Arbeitsweisen von Fowler '782 hergestellt wird) und dieselbe zeigt keine Reduktion des Festigkeitsverlustes von Textilerzeugnissen während des Entpillens, in Bezug auf Standard Whole Cellulase.
Ein zweiter Versuch im Hinblick auf eine Reduktion des Festigkeitsverlustes von Textilerzeugnissen bei Entpillungsbehandlungen besteht darin, Mischungen von Cellulase-Komponenten auszuwählen, die Vorteile gegenüber der natürlichen Mischung bieten. Unter Verwendung wohlbekannter Techniken der Gentechnik oder der Protein-Verarbeitung (beschrieben in Clarkson '853) kann man die relativen Mengen von vorliegenden Cellulase-Komponenten verändern.
Bjork et al., US Patent Nr. 5,120,463 (nachstehend "Bjork '463") und die Patentveröffentlichung Clarkson et al., WO 93/22428 (nachstehend "Clarkson '428") lehren, dass ein Cellulaseenzym, das mit CBHI-Komponenten angereichert ist, einen geringeren Festigkeitsverlust sowie eine bessere Leistungsfähigkeit beim Weichmachen und Verbessern des Griffs von Baumwoll-Textil erzeugnissen hat, als eine Cellulase mit ihren vorliegenden Endoglucanasen. Die Enzym-Mischung mit der besten Leistungsfähigkeit, die in Bjork '463 gelehrt wird, ist 96% CBHI, 2% EGI und 2% EGII (siehe Tabelle 3 des Beispiels 3), mit 500 ppm CBHI und 10 ppm EGI und EGII in gleichen Anteilen. Diese Mischung wird hierin auch in 1 als " Bjork '463-beste" angegeben. Eine sehr schlechte Leistungsfähigkeit wird für eine Mischung angegeben, die aus 45% EGI, 45% EGII und 10% CBHI besteht. Diese Mischung, die als 10 ppm CBHI und 100 ppm, geteilt zwischen EGI und EGII, angegeben wird, ist auch in 1 aufgeführt, und zwar als "Bjork '463-schlechte".
Die Lehren von Bjork '463 werden auch durch die Lehren von Cavaco-Paulo und Rios, "ANALYSIS OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF CELLULASE TREATED FABRICS", (1996 AATCC Konferenz, Nashville) auf Seite 129 gestützt.
Clarkson et al., US Patent Nr. 5,525,507 und Clarkson '853 machen beide eine bestimmte Cellulaseenzym-Zusammensetzung zur Behandlung von Baumwoll-Textilerzeugnissen geltend, um einen verbesserten Griff, eine verbesserte Weichheit, eine Farbverstärkung und ein "steingewaschenes" Aussehen zu erreichen. Es wird gelehrt, dass die bestimmte Enzym-Zusammensetzung notwendigerweise frei von Komponenten vom CBHI-Typ sein soll (Spalte 2, Zeile 57). In einer bevorzugten Ausführungsform wird auch gelehrt, dass das Enzym notwendigerweise frei von vom CBHII-Komponenten sein soll. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird gelehrt, dass das Enzym notwendigerweise wenigstens 10% Endoglucanase-Komponenten aufweisen soll. In einer dritten Ausführungsform wird gelehrt, dass das Enzym notwendigerweise wenigstens 20 % Endoglucanase-Komponenten aufweisen soll.
Clarkson '853 behauptete, dass die besten Ergebnisse mit einer Mischung erzielt werden, die aus 50% EGI, 37% EGII und 13% EGIII besteht. Diese Mischung wird in hierin 1 als "Clarkson '853-beste" angegeben und durch Clarkson '853 als "frei von CBHI und CBHIII" im Beispiel 16 beschrieben. Die notwendigen Anteile an Endoglucanasen in dieser Mischung – wie oben angegeben wurde – wurden wie folgt bestimmt: In Clarkson '853 sind im Beispiel 13 die Anteile der Cellulase-Komponenten in der natürlichen Mischung so aufgeführt, dass sie CBHI 45–55%; CBHII 13–15%; EGI 11–13%; EGII 8–11%; EGIII 1–4% betragen. Im Beispiel 16 sollen bei dem bevorzugten Enzym das gesamte CBHI und das gesamte CBHII entfernt sein. Wenn CBHI und CBHII aus der gesamten Mischung entfernt sind, und die durchschnittlichen Konzentrationen der verbleibenden Enzyme auf insgesamt 100% normalisiert ist, ist das Ergebnis, wie oben angegeben wurde.
Die zweitbeste Leistungsfähigkeit, die in Clarkson '853 gezeigt wird, war eine Mischung aus 37% CBHII, 32% EGI, 24% EGII und 7% EGIII. Diese Mischung wird in 1 als "Clarkson '853-zweitbeste" angegeben und in Clarkson '853 als "frei von CBHI" beschrieben. Die Anteile der Enzyme in dieser wie oben aufgeführten Mischung wurden wie folgt bestimmt: In Clarkson '853 sind z. B. im Beispiel 13 die Anteile der Cellulase-Komponenten in der natürlichen Mischung so angegeben, dass sie CBHI 45–55%; CBHII 13–15%; EGI 11–13%; EGII 8–11 %; EGIII 1–4% betragen. Im Beispiel 16 soll bei dem zweitbesten Enzym das gesamte CBHI fehlen. Wenn CBHI aus der gesamten Mischung entfernt ist, und die durchschnittlichen Konzentrationen der restlichen Enzyme auf insgesamt 100 % normalisiert sind, ist das Ergebnis, wie oben angegeben wurde.
Die drittbeste Leistungsfähigkeit, die in Clarkson '853 gezeigt wird, war eine Mischung aus 68% CBHI, 16% EGI, 12% EGII und 4% EGIII. Diese Mischung wird in 1 als "Clarkson '853-drittbeste" angegeben wird in Clarkson '853 so beschrieben, dass "CBHII entfernt ist". Die Anteile der Enzyme in dieser wie oben angegebenen Mischung wurden wie folgt bestimmt: In Clarkson '853 sind im Beispiel 13 die Anteile der Cellulase-Komponenten in der natürlichen Mischung so aufgeführt, dass sie CBHI 45–55%; CBHII 13–15%; EGI 11–13%; EGII 8– 11%; EGIII 1–4% betragen. Im Beispiel 16 soll bei dem drittbesten Enzym das gesamte CBHII entfernt sein. Wenn CBHII aus der gesamten Mischung entfernt ist, und die durchschnittlichen Konzentrationen der verbleibenden Enzyme auf 100% normalisiert sind, ist das Ergebnis wie oben angegeben.
Die schlechteste Leistungsfähigkeit, die in Clarkson '853" angegeben wird, war die einer natürlichen Cellulase-Mischung, was auch hierin in 1 angegeben wird.
Clarkson et al., US Patent Nr. 5,290,474 (nachstehend "Clarkson '474"), beanspruchen die Verwendung von Enzymen, die wenigstens 40% EGIII enthalten, für die Behandlung von Baumwolle. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Enzym aus nicht mehr als 5% CBHI-Komponenten und wenigstens 70% EGIII. Clarkson '474 beansprucht, dass diese Mischung von Enzymen dahingehend vorteilhaft ist, dass sie bei einem alkalischen pH (Spalte 3, Zeile 58) verwendet werden kann. Es gibt keinen Hinweis, dass diese Mischungen von Enzymen einen geringeren Festigkeitsverlust erleiden als die Mischungen, die von Clarkson '853 gelehrt werden.
Das einzige Beispiel von Cellulase-Mischungen, das in Clarkson '474 beschrieben wird, ist im Wesentlichen reines EGIII. Dies wird in 1 gezeigt.
Die Patentveröffentlichung von Saloheimo et al. WO 94/28117 bezieht sich auf Verwendungen für die Komponente EGV-Endoglucanase. Es wird gelehrt, dass das Enzym bei alkalischem pH aktiv ist und zur Verwendung in der Textilindustrie empfohlen wird (Seite 16, Zeile 19). Jedoch wird durch Saloheimo et al. weder offenbart noch nahegelegt, ob dieses Enzym eventuell eine überlegene Entpillungsfähigkeit gegenüber anderen Mischungen oder Komponenten hat, die gemäß dem Stand der Technik beschrieben werden.
Kumar et al. beschreiben gemessene Leistungsfähigkeiten beim Entpillen mit Standard Whole Cellulase, die alle Cellulase-Hauptkomponenten enthält, und auch für zwei geltend gemachte "neue Cellulasen". Eine dieser sogenannten neuen Cellulasen soll "angereicherte Endo-Cellulase" sein, jedoch werden die vorliegenden oder entfernten Komponenten nicht identifiziert. Kumar et al. behaupten, dass das "angereicherte Endo-Cellulase"-Enzym einen geringeren Festigkeitsverlust beim Entpillen bewirkt als dies bei Standard Whole Cellulase der Fall ist. Diese "angereicherte Endo-Cellulase" wurde jedoch nicht für Anwendungen mit hohen Anforderungen an den Abrieb empfohlen, wie schwere Baumwolle und Lyocell, da hohe Dosierungen und zusätzliche Zeitspannen notwendig sein sollen (Seite 243, mittlerer Absatz).
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben überraschenderweise gefunden, dass die Behandlung von Baumwollwaren mit einer Trichoderma-Cellulase-Enzymmischung, die im Wesentlichen aus wenigstens 80% EGII-Komponente besteht, ein überlegenes Entpillen mit einem geringeren Verlust an Festigkeit des Textilerzeugnisses als andere Trichoderma-Cellulase-Mischungen bietet. Unter Verwendung spezieller Enzymmischungen der vorliegenden Erfindung ist das Entfernen von Knötchen effizienter, und die Größe der Textilerzeugnis-Zerstörung während der Enzymbehandlung wird um 88% reduziert, bezogen auf kommerzielle Standard-Cellulaseenzyme, die derzeit zur Behandlung von Baumwoll-Textilerzeugnissen verwendet werden. Daher besteht die Erfindung aus einem Verfahren zur Behandlung von Baumwoll-Textilerzeugnissen unter Verwendung spezieller Cellulase-Mischungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein ternäres Diagramm. Die Zusammensetzung von Trichoderma-Cellulasen (unter Vernachlässigung der geringen EGV-Menge) kann als ternäres Diagramm mit CBHI und CBHII an dem einem Scheitelpunkt, EGI und EGIII an einem zweiten Scheitelpunkt und EGII an einem dritten Scheitelpunkt dargestellt werden. Datenpunkte, die Cellulase-Zusammensetzungen des Standes der Technik darstellen, und Datenpunkte, die die vorliegende Erfindung darstellen, werden unter Bezugnahme auf die Patentschrift aufgetragen. Bezüglich eines weiteren Hintergrundes der Interpretation von 1 beziehen sich die Anmelden ausdrücklich auf die Übereinkünfte zum Lesen von ternären Diagrammen, wie sie von C. Judson King in SEPARATION PROCESSES (McGraw Hill, 1980) auf Seite 60 erklärt werden. Unter Verwendung solcher Übereinkünfte wird die Konzentration einer Spezies entlang der Linie von dem Scheitelpunkt, der mit der Spezies markiert ist, zur gegenüberliegenden Seite abgelesen. Die Konzentration einer Spezies ist 100% an dem Scheitelpunkt, der mit einer ersten Spezies markiert ist, und dieselbe nimmt linear entlang jeder Linie ab, die von diesem Punkt gezogen wird, und erreicht einen Wert von Null für die erste Spezies, wo diese Linie einen gegenüberliegenden Scheitelpunkt oder eine gegenüberliegende Seite schneidet.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Es wurde gefunden, dass Baumwollwaren, die mit einer Trichoderma-Cellulasemischung behandelt wurden, die im Wesentlichen aus wenigstens 80% EGII-Komponente besteht, ein glattes Aussehen und einen weichen Griff und einen geringeren Verlust an Festigkeit des Textilerzeugnisses aufweisen, als Waren, die mit anderen Trichoderma-Cellulase-Präparaten behandelt wurden. Die Trichoderma-Cellulasemischungen der Erfindung bieten ein überlegenes Entpillen bei einem geringeren Verlust an Textilfestigkeit als anderen Trichoderma-Cellulase-Mischungen.
Bevorzugte Zusammensetzungen von Cellulase-Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch in 1 aufgeführt. Um den Umfang der vorliegenden Erfindung besser abschätzen zu können und um die vorliegende Erfindung in der Praxis durchführen zu können, werden nun bestimmte Ausrücke erklärt oder vielmehr definiert.
Der hierin verwendete Ausdruck "Baumwollwaren" bezieht sich auf Textilerzeugnisse, entweder als Stückwaren oder zu Kleidungsstücken genäht, die Baumwolle oder Baumwolle-Mischungen umfassen, und zwar solche entweder vor oder nach dem Färben und mit oder ohne Harzappretur. Somit ist der Ausdruck "Baumwollwaren" weiter gefasst als der Ausdruck "Baumwoll-Textilerzeugnis", wie er üblicherweise in der Bekleidungsindustrie verwendet wird, um sich auf das Material oder die Stückwaren vor dem Nähen zu beziehen. Der Ausdruck "Waren" sollte als eine Abkürzung für "Textilerzeugnis oder Kleidungsstücke, nicht appretiert oder appretiert" angesehen werden und nicht irgendeine Bevorzugung wie eine bevorzugte Durchführung der Erfindung einschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Baumwollwaren aus Baumwolle oder Mischungen von Baumwolle mit Nicht-Baumwollfasern, wie Nylon, Acryl, Polyester, Rayon oder Lyocell, so dass der Baumwollegehalt des Textilerzeugnisses größer als 40 Gew.-% ist. Mehr bevorzugt ist der Baumwollegehalt größer als 60 Gew.-%. Am meisten bevorzugt ist der Baumwollegehalt größer als 75 Gew-%.
Der Ausdruck "Behandlung" bezieht sich auf Entpillungsbehandlungen, die während des Herstellungsverfahrens oder beim anschließenden Waschen durchgeführt werden. In jedem Fall wird die Behandlung durchgeführt, indem man Baumwollwaren in einen horizontalen oder vertikalen Trommeldüsentrockner, eine Waschmaschine oder eine andere Vorrichtung gibt, die Textilerzeugnis, Wasser, Puffer, Detergentien, Tenside und Cellulaseenzym enthält, während mit dem Textilerzeugnis ein Umwälzen und ein Scheren durchgeführt wird. Auf die Behandlung folgt oft ein Spülen mit Wasser, um die verbrauchten Chemikalien und Abriebteilchen, einschließlich loser Fibrillen, von dem Textilerzeugnis zu entfernen. Nach der Behandlung wird das Textilerzeugnis aus der Maschine entfernt und getrocknet.
Es wird angenommen, dass die Behandlungsbedingungen, die in den folgenden Beispielen verwendet werden, mit denjenigen übereinstimmen, die im Allgemeinen zum Entpillen verwendet werden. Wenn das Entpillen in einem typischen Herstellungsverfahren stattfindet, ist die Behandlungszeit etwa 15 bis etwa 120 Minuten, die Behandlungstemperatur ist etwa 35 bis etwa 60°C, das Verhältnis von Lauge zu Textilerzeugnis liegt zwischen etwa 2,5 : 1 und etwa 10 : 1, bezogen auf das Gewicht, und der pH ist etwa 4,0 bis etwa 6,0. Wenn das Entpillen in einem typischen Waschverfahren stattfindet, ist die Behandlungszeit etwa 10 bis 60 Minuten, die Behandlungstemperatur ist etwa 20 bis etwa 70°C, das Verhältnis von Lauge zu Textilerzeugnis liegt zwischen etwa 2,5 : 1 und etwa 10 : 1, bezogen auf das Gewicht, und der pH ist etwa 7,0 bis etwa 9,5.
Die Menge an Cellulase-Mischung, die zum Entpillen verwendet wird, hängt von Folgendem ab: der Konzentration an aktivem Protein in der Cellulase-Mischung, der Menge der zu behandelnden Baumwollwaren und der erwünschten Größe des Entpillungseffekts, der Behandlungszeit und anderen dem Fachmann wohl bekannten Parametern. Wenn die Trichoderma-Cellulase-Mischung zum Entpillen in einem typischen Herstellungsverfahren verwendet wird, liegt die bevorzugte Menge derselben im Allgemeinen zwischen etwa 2000 und etwa 100 000 CMC-Einheiten Enzym pro kg Textilerzeugnis und mehr bevorzugt zwischen etwa 10 000 und etwa 40 000 CMC-Einheiten Enzym pro kg Textilerzeugnis. Wenn die Trichoderma-Cellulase-Mischung zum Entpillen in einem typischen Waschverfahren verwendet wird, liegt die bevorzugte Menge derselben im Allgemeinen zwischen etwa 200 und etwa 40 000 CMC-Einheiten Enzym pro kg Textilerzeugnis und mehr bevorzugt zwischen etwa 1000 und etwa 10 000 CMC-Einheiten Enzym pro kg Textilerzeugnis.
Eine Option zur Steuerung der Enzymwirkung, die empfohlen wird, aber nicht notwendig ist, besteht darin, das Enzym nach der Behandlung zu zerstören, indem man ale Lösung 10 min lang auf etwa 70°C erwärmt, indem man Chemikalien zugibt, die die Enzymaktivität zerstören, oder indem man das Textilerzeugnis sofort trocknet.
Die Ausdrücke "CBHI", "CBHII", "EGI", "EGII", "EGIII" und "EGV" beziehen sich auf die am häufigsten vorliegenden Protein-Komponenten, die dafür bekannt sind, dass die auf natürliche Weise aus Trichoderma gebildet werden, und dieselben werden klassifiziert, wie oben in der Tabelle 1 beschrieben wurde.
Es ist vorgesehen, dass die modifizierten Trichoderma-Cellulase-Mischungen der vorliegenden Erfindung auch als Cellulase-Mischungen gebildet werden können, die aus Trichoderma sp, erhalten werden, die genetisch modifiziert wurde, um so eine oder mehrere der CBH- oder EG-Komponenten zu überproduzieren, zu unterproduzieren oder überhaupt nicht zu produzieren, indem man Techniken verwendet, die allgemein bekannt sind, wie von Bjork '463 und Clarkson '853 vorgeschlagen wird.
Somit können diese Endoglucanasen und Cellobiohydrolasen nicht nur Enzyme einschließen, die ein Teil der natürlichen Trichoderma-Cellulaseenzym-Mischung sind, sondern auch modifizierte Cellulase-Mischungen wie gestutzte Cellulase proteine, die entweder den Bindungsbereich oder den Kernbereich der CBHs oder EGs oder einen Teil oder ein Derivat derselben umfassen. Siehe allgemein Fowler '782.
Andere in Frage kommende Techniken zur Bildung von modifizierten Cellulase-Mischungen können Abänderungen des Glycosylierungsgrades oder Ersatz (mehrfachen Ersatz) einer Aminosäure (von Aminosäuren) in der primären Struktur der Cellulasen oder der gestutzten Cellulasen einschließen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass beliebige natürliche oder modifizierte Komponenten von Trichoderma-Cellulasen, wie solche, die oben aufgeführt wurden, als Trichoderma-Cellulase-Komponenten angesehen werden sollen, selbst wenn sie in einem genetisch modifizierten Wirtsorganismus hergestellt werden, der von Trichoderma verschieden ist.
Der Ausdruck "gesamtes Cellulaseprotein" bezieht sich auf die Gesamtsumme von CBHI, CBHII, EGI, EGII, EGIII, EGV und andere aktive Trichoderma-Cellulaseprotein-Komponenten. Dieser Ausdruck soll den Ausschluss von Nicht-Cellulaseenzymen wie Amylase, Protease, Hemicellulase und Lipase bedeuteten. Der Ausdruck bedeutet auch den Ausschluss von Cellulaseprotein, das noch vorliegen kann, aber durch Wärme, Chemikalien oder andere Mittel inaktiviert wurde.
Der Ausdruck "natürliches Cellulase-Präparat" bezieht sich auf Trichoderma-Cellulase-Zusammensetzungen, die typischerweise in einer Submerskultur durch den Pilz Trichoderma hergestellt werden. Verfahren zu ihrer Herstellung und Gewinnung sind in der Literatur gründlich dokumentiert und dem Fachmann in weitem Maße bekannt. Kommerzielle Quellen für diese Enzyme schließen Iogen Corporation, Genencor International, Novo Nordisk, Sigma Chemicals und Enzyme Development Corporation ein.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung liegen wenigstens 80% des gesamten Cellulaseproteins in den Cellulase-Mischungen in der EGII-Komponente vor. In einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens 90% des gesamten Cellulaseproteins die EGII-Komponente. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens 95% des gesamten Cellulaseproteins die EGII-Komponente.
Verschiedene Verfahren, die in der Literatur beschrieben werden, sind zur Herstellung der Cellulaseenzym-Mischungen der vorliegenden Erfindung brauchbar. Z. B. können in der Theorie Trichoderma-Stämme genetisch modifiziert werden, um die Herstellung von CBHI-, CBHII-, EGI-, EGIII- und EGV-Komponenten zu deletieren. Siehe Clarkson '474 und Clarkson '428. Alternativ dazu können die Komponenten aus einem natürlichen Cellulase-Präparat entfernt werden oder gereinigt werden, indem man Ionenaustauschchromatographie verwendet, um die erwünschten Mischungen herzustellen. Insbesondere die letzte Technik wird in den Beispielen 1 und 2 erläutert.
Um die relativen Mengen jeder der Cellulase-Komponenten in einer Cellulase-Mischung zu bestimmen, bestände das am üblichsten zu verwendende Verfahren darin, mit einem isoelektrischen Fokussierungs (IEF)-Standardgel zu arbeiten und das Proteinprofil mit demjenigen von gereinigten Standards jeder Komponente zu vergleichen. Eine Beschreibung dieses Verfahrens wird im Beispiel 2 gefunden. Dieses Verfahren ist für die Routineanalyse von Cellulase-Präparaten ausreichend, mit demselben werden die Proteine aber nicht eindeutig identifiziert. Die hierin gelehrte, bevorzugte 95% EGII-Mischung zeigt eine einzige Cellulaseprotein-Bande mit einem isoelektrischen Punkt, der in Abhängigkeit von der Präzision der Messgerätschaften zwischen etwa 5,0 und 5,6 liegt, wobei der isoelektrische Punkt typischerweise 5,3 beträgt.
Die definitive Arbeitsweise besteht darin, die Aminosäuresequenz jedes der Proteine zu bestimmen, um nachzuprüfen, ob sie mit denjenigen übereinstimmen, die vorher für die gesamten oder die gestutzten Trichoderma-Cellulase-Komponenten veröffentlicht wurden, wie in den Literaturstellen der Tabelle 1 aufgeführt ist. Die Bestimmung von Aminosäuresequenzen wird in verschiedenen Literaturstellen beschrieben, die dem Fachmann vertraut sind, einschließlich P. Matsudaira, SEQUENCE FROM PICOMOLE QUANTITIES OF PROTEINS ELECTROBLOTTED ONTO POLYVINYLIDENE DIFLUORIDE MEMBRANES, Journal of Biological Chemistry, Band 262, S. 10035–10038 (1987) und K. L. Stone und K. R. Williams, HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHIC PEPTIDE MAPPING AND AMINO ACID ANALYSIS IN THE SUBNANOMOLE RANGE, Journal of Chromotography, Band 359, S. 203–212 (1986).
Die Cellulase-Mischungen der Erfindung können mit verschiedenen Hilfsstoffen kombiniert werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Z. B. kann ein Tensid (anionisch oder nicht ionisch), das mit diesen Cellulase-Komponenten verträglich ist, nützlich sein. Andere Materialien, die möglicherweise zusammen mit diesen Cellulase-Mischungen brauchbar sind, schließen Füllstoffe, Lösungsmittel, Puffer, Enzym-Stabilisatoren, Reagenzien zur pH-Steuerung, Enzym-Aktivatoren, Builder oder Antivergrauungsmittel und dergleichen ein.
Die Enzym-Zusammensetzung kann als festes Produkt formuliert werden, in dem der Feststoff körnig, sprühgetrocknet oder agglomeriert sein kann. Alternativ dazu kann die Enzym-Zusammensetzung als flüssiges, gelartiges oder pastöses Produkt formuliert werden. Ein flüssiges Präparat wird hierin bevorzugt.
Beispiele der vorliegenden Erfindung
Die obige ausführliche Beschreibung offenbart die Zusammensetzungen der Erfindung und Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Zusammensetzungen zum "Entpillen" von Kleidungsstücken aus Textilerzeugnissen. Eine andere Auswahl der Waschbedingungen wie Konzentration, Messung, pH, Temperatur und dergleichen, ist dem Fachmann auf der Basis der hierin vorliegenden Lehren klar ersichtlich. Die folgenden speziellen Beispiele erläutern weiterhin den Nutzen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1: Anreicherung von EGII aus einer Trichoderma-Cellulase-Zusammensetzung
Etwa 10 Liter eines kommerziellen Trichoderma-Cellulase-Präparats, bekannt als logen-Cellulase (im Handel von logen Corporation, Ottawa, Ontario, Canada erhältlich), wurden mit Natriumhydroxid auf einen pH von 7 eingestellt, durch eine Amicon-Membran einer Molmassenschwelle von 10 000 zu einer Leitfähig keit von 580 Microsiemens dialysiert und auf eine Protein-Konzentration von 8 mg/ml mit einem pH von 7 verdünnt. Die Cellulase wurde auf eine 3 Liter Säule aus Q-Sepharose-Anionenaustauscherharz (im Handel von Pharmacia Biotech, Uppsala, Schweden erhältlich) gegeben. Insgesamt wurde eine Beschickung von 9 Liter in die Säule gegeben. Bei diesen Bedingungen binden sich solche Komponenten mit niedrigen isoelektrischen Punkten (einschließlich CBHI, EGI und EGV) fester an die Säule als die anderen Komponenten. CBHI und EGI sind daher die wichtigsten dieser gebundenen Komponenten. An diesem Punkt wurde die Säule mit 9 Liter 2 mM Natriumphosphat-Pufferlösung, pH 7, Leitfähigkeit 370 Microsiemens, gewaschen. Das Eluat wurde gesammelt, mit Salzsäure auf einen pH von 4 eingestellt und über eine Amicon-Membran einer Molmassenschwelle von 10 000 zu 200 Microsiemens dialysiert.
Bei der sich ergebenden Lösung waren der größte Teil von CBHI und EGI aus der anfänglichen Cellulase-Mischung entfernt, wie durch die verminderte Intensität dieser Banden auf IEF-Gelen nachgewiesen wurde. Das EGV war wahrscheinlich auch entfernt worden, obwohl die Konzentration an EGV in der anfänglichen Cellulase-Mischung so gering ist, dass eine quantitative Bestimmung seiner Konzentration schwierig ist.
An diesem Punkt wurde das dialysierte Eluat (10 g/l Protein) in eine 60 m Säule aus S-Sepharose-Kationenaustauscherharz (im Handel von Pharmacia Biotech erhältlich) gegeben. Insgesamt wurden 60 ml der Beschickung auf die Säule gegeben, anschließend wurde mit 180 ml 2 mM Natriumacetat-Puffer, pH 4, gewaschen. Dieses Harz bindet sich am festesten an die Komponenten mit niedrigeren isoelektrischen Punkten, was EGII einschließen würde. Das Wasch-Eluat enthielt hauptsächlich CBHII sowie EGIII und wurde verworfen.
Eine Lösung von 10 mM Natriumacetat-Puffer, pH 4, wurde dann auf die Säule gegeben, um das EGII zu desorbieren. Die ersten 300 ml des Eluats, die dieser Beschickung entsprechen, wurden in 10-ml-Fraktionen gesammelt und dann analysiert, um die exakten vorliegenden Komponenten durch die Schritte des Beispiels 2 zu bestimmen.
Beispiel 2: Analyse und Identifizierung von Cellulase-Komponenten durch IEF
Eine isoelektrische Standard-Fokussierungs (IEF)-Technik mit Polyacrylamid-Gel wurde verwendet, um die Zusammensetzung von Cellulase-Komponenten zu analysieren. Dieses Verfahren wird in ISOELECTRIC FOCUSSING PRINCIPLES AND METHODS (Pharmacia Fine Chemicals, 1982) beschrieben. Die Gele waren 5 % Polyacrylamid und wurden bei einem pH von 3 bis 10 eingesetzt. Die Proteine wurden mit Coomassie-Blau angefärbt und mit einer Mischung von Methanol und Essigsäure entfärbt.
Die analysierten Proben schlossen Aliquote der 10-ml-Fraktionen ein, die bei der Elution von Beispiel 1 gesammelt wurden. Diese Aliquote wurden auf 2 bis 5 mg/ml Protein verdünnt. Eine 50-μl-Probe von Iogen-Cellulase wurde auch analysiert, ebenso wie angereicherte Proben von CBHI, CBHII, EGI und EGII und Markieren des isoelektrischen Punktes bei verschiedenen isoelektrischen Punkten.
Bei Iogen-Cellulase liegen Protein-Bande vor, die allen einzelnen Komponenten entsprechen, plus verschiedenen anderen Proteinen. Den Fraktionen aus dem Eluat des Beispiels 1 mangelte es an CBHI, CBHII, EGI, EGIII und EGV, wie durch das Fehlen von Banden, die diesen Proteinen entsprechen, bei isoelektrischen Punkten von 4,3, 6,0, 4,6, 7,7 bzw. 3,7 angezeigt wird. In den Fraktionen aus dem Eluat des Beispiels 1 war nur eine Bande bei einem isoelektrischen Punkt von 5,3 erkennbar. Diese Bande entspricht EGII, wie durch den isoelektrischen Punkt und die anschließende Beobachtung einer hohen Aktivität gegenüber Carboxymethylcellulose und einer geringen Aktivität gegenüber Filterpapier angezeigt wird.
EGII ist die einzige Hauptbande, die in diesen Fraktionen sichtbar ist. Sie macht 95% des gesamten Cellulaseproteins aus, wobei der Rest aus CBHI, CBHII, EGI und EGIII besteht. Die Quantifizierung der Protein-Konzentration wird durch Scanning-Laser-Densitometrie durchgeführt, wie die Verwendung eines Sharp JX 330 Scanners mit ImageMaster-Software (im Handel von Pharmacia Biotech erhältlich).
Die 10-ml-Fraktionen, die hauptsächlich aus EGII bestehen, wurden vereinigt und durch Ultrafiltration auf 6,5 g/l eingeengt, dann im gefrorenen Zustand aufbewahrt. Dieses Enzym wurde als "angereichertes EGII" bezeichnet und für weitere Versuche verwendet.
Beispiel 3: Verbessertes Entfernen von Feinstpartikeln durch angereichertes EGII
Vier Trichoderma-Cellulaseenzym-Präparate wurden auf ihre Leistungsfähigkeit bei Entpillungsanwendungen wie folgt untersucht:

1) Die angereicherte EGII-Cellulase des Beispiels 2
2) Ein Cellulase-Präparat aus 50% EGI, 37% EGII und 13% EGIII. Dieses Präparat ist frei von CBHI. Dieses Präparat stimmt mit der besten Mischung von Clarkson '853 überein, wie in der 1 angegeben ist. Die Anteile an Endoglucanasen in dieser Mischung wurden wie folgt bestimmt: In Clarkson '853 sind im Beispiel 13 die Anteile an Cellulase-Komponenten in der natürlichen Mischung wie folgt aufgeführt: CBHI 45–55%; CBHII 13–15%; EGI 11–13%; EGII 8–11%; EGIII 1–4%. Im Beispiel 16 sollen bei dem besten und bevorzugten Enzym das gesamte CBHI und das gesamte CBHII entfernt sein. Wenn CBHI und CBHII aus der gesamten Mischung entfernt sind und die durchschnittlichen Konzentrationen der verbleibenden Enzyme auf insgesamt 100% normalisiert sind, ist das Ergebnis dasjenige, das oben erwähnt wurde.
3) Ein Cellulase-Präparat mit 96% CBHI, 2% EGI und 2% EGII. Dieses Präparat stimmt mit der besten der Mischungen überein, die durch Bjork '463 berichtet werden. Die Anteile der Enzyme in der Mischung wurden wie folgt bestimmt: In Bjork '463 wird im Beispiel 3, Tabelle III gelehrt, dass die beste Mischung von Enzymen 500 ppm CBHI und 20 ppm EGI plus EGII ist, und dieselben in gleichen Mengen vorliegen (siehe Zeile 45). Eine solche Mischung von 500 ppm CBHI, 10 ppm EGI und 10 ppm EGII hat Anteile, wie oben aufgeführt wurde.
4) Iogen-Cellulase, ein kommerzielles Cellulase-Produkt, das die natürliche Reihe von Cellulaseenzymen in den Anteilen aufweist, die in der Tabelle 1 beschrieben sind und in der 1 gezeigt werden.

Die Bewertungsphase dieser vier Zusammensetzungen bestand aus zwei Messungen: (1) Entfernen von Feinstpartikeln aus dem Textilerzeugnis, was erwünscht ist, und (2) Zerstörung des Textilerzeugnisses, was unerwünscht ist. Beispiel 3 diskutiert das Entfernen von Feinstpartikeln und Beispiel 4 diskutiert die Zerstörung des Textilerzeugnisses.
Die Entpillungsbewertung wurde wie folgt durchgeführt. Das Textilerzeugnis bestand aus einer nicht gefärbten Mischung von 60% Tencel^® und 40% Baumwolle. Tencel ist ein Warenzeichen von Courtaulds Ltd. für ihre Marke Lyocell-Textilerzeugnis. Die Oberfläche des Textilerzeugnisses wies eine starke Pillbildung in einer Weise auf, die für ein solches Textilerzeugnis in den intermediären Schritten der Herstellung typisch ist. Ein kreisförmiges Stück des Textilerzeugnisses eines Durchmessers von 7,8 cm, eines Gewichts von 1 g wurde auf den Boden eines Erlenmeyer-Kolbens gelegt. Insgesamt 145 Stahlkugeln eines Durchmessers von 4,76 mm (Gesamtgewicht 63 g) wurden auf das Textilerzeugnis gelegt. Die Enzyme wurden in 50 mM Citratpuffer (pH 4,8) derartig verdünnt, dass 7,5 mg Protein zu 6 g Puffer gegeben wurden. Die Enzym/Puffer-Lösung wurde vorher in einem Wasserbad auf 50°C erwärmt, dann zu dem Textilerzeugnis gegeben. Die Kolben wurden 1 Stunde lang bei 225 U/min in einer New Brunswick Kreisel-Schüttelvorrichtung geschüttelt. An diesem Punkt wurden die Inhaltsstoffe des Kolbens über vorher gewogenes Glasmikrofaser-Filterpapier filtriert. Die Stahlkugeln wurden entfernt, und der Kolben und das Filterpapier wurden dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen. Das Filterpapier wurde 90 Minuten bei 100°C in einem Ofen getrocknet. Die Menge an gesammelten Feinstpartikeln wurde bestimmt, indem man das Endgewicht vom anfänglichen Gewicht des Filterpapiers abzog und dann das Ergebnis als Prozentgehalt des anfänglichen Gewichts des Textilerzeugnisses ausdrückte.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt. Die EGII-angereicherte Cellulase setzte mehr Feinstpartikel frei als dies bei den Cellulasen von entweder Clarkson '853, Clarkson '428 oder dem kommerziellen Iogen-Enzym der Fall war. Der Vorteil des Feinstpartikel-Entfernens durch angereichertes EGII gegenüber anderen Enzymen war auch bei einer visuellen Untersuchung des Textilerzeugnisses offensichtlich. Durch Entfernen von mehr Feinstpartikeln aus dem Textilerzeugnis erzeugt das angereicherte EHII ein glatteres, annehmbareres Aussehen als die anderen getesteten Enzyme. Alternativ dazu kann ein vorgegebener Grad an Feinstpartikel-Entfernung mit weniger angereichertem EGII als bei anderen Enzymen erreicht werden, was eine wirtschaftlichere Entpillungsbehandlung ergeben kann.
Tabelle 2: Entpillungsergebnisse durch angereichertes EGII und andere Enzyme
Beispiel 4: Reduzierte Faserzerstörung durch angereicherte EGII-Cellulase
Der zweite Teil der Enzym-Bewertung ist die Messung der Zerstörung des Textilerzeugnisses während des Entpillens. Diese Bewertung wird durchgeführt, indem man die Menge an Enzym (mg pro g Textilerzeugnis) – für jede der vier Test-Enzymmischungen – verwendet, die ein Entfernen "aller" Feinstpartikel erreicht (üblicherweise etwa 0,6 Gew.-% des anfängliches Gewichts des Textilerzeugnisses), und indem man dann die Menge an gebildetem Glucose-Zucker misst, um abzuleiten, wie viel der Textilerzeugnisfaser auch zerstört wurde. Idealerweise entspricht ein Eliminieren von 0,6% des anfänglichen Textilerzeugnisgewichts einem alleinigen Entfernen der unerwünschten Feinst partikeln, wobei eine geringe – falls überhaupt – zusätzliche Faserzerstörung innerhalb der Textilerzeugnis-Struktur erfolgt.
In diesem Beispiel wurden die gleichen Enzyme wie im Beispiel 3 verwendet. Die Entpillungsbehandlungen und das Sammeln der Filtrate wurden unter Verwendung der gleichen Techniken wie im Beispiel 3 durchgeführt, außer dass die Dosierung jedes Enzyms so ausgewählt wurde, dass sich nach der Untersuchung zeigte, dass alle existierenden Feinstpartikel (etwa 0,6% des anfänglichen Gewichts des Textilerzeugnisses in den Testproben) eliminiert waren.
Die Menge an Textilerzeugnis – neben den Feinstpartikeln -, die auch zu Glucose zerstört war, wurde wie folgt bestimmt. Den Filtraten wurde Schwefelsäure bis zu einer Konzentration von 20 g/l zugefügt, und dieselben wurden 1 Stunde lang in einem Dampfautoklaven auf 121°C erwärmt. Die Kolben wurden dann auf Umgebungstemperatur gekühlt und mit Natriumcitrat-Pufferlösung auf einen pH von 5 eingestellt. Die Glucose-Konzentration der Filtrate wurde dann mit gepulstem amperometrischen HPLC von Dionex (Dionex Co., San Jose, California) gemessen. Die Glucose-Konzentration wurde auf das anfängliche Gewicht des Textilerzeugnisses bezogen, um die prozentuale Umwandlung in Glucose zu bestimmen.
Die Arbeitsweisen wurden mit verschiedenen Gehalten an Cellulase durchgeführt, um den Gehalt zu etablieren, der notwendig ist, um Feinstpartikel aus vier Textilerzeugnisproben zu entfernen, bei denen gemessen wurde, dass jeweils 0,6% des anfänglichen Textilerzeugnisgewichts Feinstpartikel darstellen. Der Gehalt, der für angereichertes EGII notwendig war, betrug nur 6,0 mg Enzym/g Textilerzeugnis. Das Enzym von Clarkson '853 benötigte 9,0 mg/g. Das Enzym von Clarkson '428 benötigte 45,0 mg/g. Die Ionogen-Cellulase benötigte 7,2 mg/g. Sobald ein Cellulasegehalt für ein vollständiges Entpillen bestimmt war, konnte die Menge an Textilerzeugnis, die durch diesen Gehalt an Cellulase auch zu Glucose zerstört worden war, abgeleitet werden, da in jedem Test die Glucose, die allein dem Entfernen von Feinstpartikeln zugeschrieben werden kann, konstant ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
Die angereicherte EGII-Cellulase verursachte eine weitaus geringere unerwünschte Faserzerstörung bei den Tests des vollständigen Entpillens als alle anderen drei bewerteten Enzym-Testmischungen: die kommerzielle Cellulase, das Enzym von Clarkson '853 und das Enzym von Clarkson '428. Die Abnahme der Faserzerstörung durch angereicherte EGII-Cellulase zeigt an, dass sich aus dem angereicherten EGII ein festeres Textilerzeugnis ergibt als aus der Behandlung mit irgendeiner der anderen bekannten Mischungen.
Für eine gegebene Entpillungsbehandlung bewirkt die angereicherte EGII-Cellulase eine um 63% geringere Zerstörung des Textilerzeugnisses als die Cellulase-Mischungen, die von Clarkson '853 gelehrt werden.
Für eine gegebene Entpillungsbehandlung bewirkt die angereicherte EGII-Cellulase eine um 80% geringere Zerstörung des Textilerzeugnisses als die Cellulase-Mischungen, die von Clarkson '428 gelehrt werden.
Für eine gegebene Entpillungsbehandlung bewirkt die angereicherte EGII-Cellulase eine um 88% geringere Zerstörung des Textilerzeugnisses als die Standard-Cellulase-Mischungen, die für kommerzielle Entpillungsbehandlungen verwendet werden.
Tabelle 3: Entpillungsergebnisse durch abgereicherte Cellulase und andere Enzyme
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen unserer Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, soll die Erfindung nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert sein, einschließlich eines beliebigen Äquivalents für jedes aufgeführte Anspruchelement, das dem Fachmann erkenntlich ist und nicht durch Betrachtungen des Standes der Technik ausgeschlossen ist.

Claims

Verfahren zum enzymatischen Entpillen von Baumwollwaren, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlust an Textilfestigkeit minimiert wird, während ein glattes Oberflächenbild geschaffen wird, durch Behandlung der Waren mit einer Trichoderma-Cellulase-Enzymzusammensetzung, die aus einem Cellulase-Protein-Gehalt von wenigstens 80% Endoglucanase II (EGII) besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Cellulase-Enzym aus einem Cellulase-Protein-Gehalt von wenigstens 95% EGII besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Cellulase-Enzym aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der zwischen 5,0 und 5,6 liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Cellulase-Enzym aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der ungefähr 5,3 beträgt, während es eine hohe Aktivität gegen Carboxymethylcellulose und eine geringe Aktivität gegen Filterpapier aufweist, und das Entpillen der Baumwollwaren zur Entfernung von weniger als ungefähr 3,0% der ursprünglichen Baumwollwaren führt.
Trichoderma-Cellulase-Enzymzusammensetzung, die aus einem Cellulase-Protein-Gehalt von wenigstens 80% Endoglucanase II (EGII) besteht, zur Verwendung bei enzymatischen Entpillen von Baumwollwaren, um den Verlust an Textilfestigkeit zu minimieren, während ein glattes Oberflächenbild der Waren geschaffen wird.
Enzymzusammensetzung gemäß Anspruch 5, die aus einem Cellulase-Protein-Gehalt von wenigstens 95% EGII besteht.
Enzymzusammensetzung gemäß Anspruch 5, die aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der zwischen 5,0 und 5,6 liegt.
Enzymzusammensetzung gemäß Anspruch 7, die aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der ungefähr 5,3 beträgt, während es eine hohe Aktivität gegen Carboxymethylcellulose und eine geringe Aktivität gegen Filterpapier aufweist, und das enzymatische Entpillen zur Entfernung von weniger als ungefähr 3,0% des ursprünglichen Gewichts der Baumwollwaren führt.
Verfahren zur Behandlung von Baumwollwaren, so dass ein glattes Oberflächenbild geschaffen wird, während der Verlust an Textilfestigkeit minimiert wird, umfassend das Behandeln der Waren mit einer Trichoderma-Cellulase-Enzymzusammensetzung, die gesenkte Mengen an natürlich vorkommenden CBHI-, CBHII-, EGI- und EGIII-Proteinkomponenten aufweist; so dass ein Cellulase-Protein-Gehalt von wenigstens 80% Endoglucanase II (EGII) resultiert.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Cellulase-Protein-Gehalt wenigstens 95% EGII beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Cellulase-Protein-Gehalt aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der zwischen 5,0 und 5,6 liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Cellulase-Protein-Gehalt aus einer einzigen Cellulase-Protein-Bande besteht und einen isoelektrischen Punkt hat, der ungefähr 5,3 beträgt, während es eine hohe Aktivität gegen Carboxymethylcellulose und eine geringe Aktivität gegen Filterpapier aufweist, und das Entpillen der Baumwollwaren zur Entfernung von weniger als ungefähr 3,0% der ursprünglichen Baumwollwaren führt.