DE69931036T2

DE69931036T2 - Enzym-stabilisierende polyamid-oligomere

Info

Publication number: DE69931036T2
Application number: DE69931036T
Authority: DE
Inventors: A. Percy Tigrett JAQUESS
Original assignee: Buckman Laboratories International Inc
Current assignee: Buckman Laboratories International Inc
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: PT1056826E; AU3304599A; BR9908412B1; JP2002504623A; CA2321598C; ES2260922T3; WO1999043780A1; BR9908412A; ATE324431T1; DE69931036D1; NZ526036A; US6342381B1; ZA991246B; CA2321598A1; AU757851B2; EP1056826A1; EP1056826B1; JP4262887B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Polyamidoligomere, die in der Lage sind, ein oder mehrere Enzyme zu stabilisieren. Die Erfindung betrifft auch stabilisierende enzymatische Zusammensetzungen, die solche Polyamidoligomere enthalten. Enzyme, die durch die Polyamidoligomere der Erfindung stabilisiert werden, zeigen verbesserte Lagereigenschaften, eine längere Lebensdauer und bessere Dispergierbarkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen auf.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Die Verwendung von Enzymen und flüssigen enzymatischen Zusammensetzungen in der Industrie und auf dem Markt ist über die letzten Jahre schnell angewachsen. Zum Beispiel werden viele Enzyme und flüssige enzymatische Zusammensetzungen mit flüssigen Waschmitteln assoziiert und haben ihren Nutzen als solubilisierende und reinigende Formulierungen gezeigt. Die verwendeten Enzyme, allein oder in flüssigen enzymatischen Zusammensetzungen, umfassen eine große Spannbreite von Enzymklassen und können abhängig von dem pH-Bereich, in dem sie aktiv sind, sauer, alkalisch oder neutral sein.
Proteasen sind eine gut bekannte Klasse von Enzymen, die häufig in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen verwendet werden, wo sie zur Hydrolyse von Peptidbindungen in Proteinen und proteinhaltigen Substraten wirken. Kommerziell finden die meisten Verwendungen von Proteasen in der Waschmittelindustrie statt, wo sie dazu beitragen, auf Protein basierende Flecken wie Blut- und Eierflecken zu entfernen, sowie in der Käse herstellenden Industrie, wo sie das Gerinnen von Milch unterstützen. Proteasen werden auch als Weichmacher für Fleisch, zum Weichen von Leder, zum Modifizieren von Nahrungsmittelinhaltsstoffen und zur Geschmacksentwicklung verwendet. Von flüssigen enzymatische Zusammensetzungen, die alkalische Proteasen enthalten, wurde auch gezeigt, dass sie als dispergierende Mittel für bakterielle Filme, Algen und Pilzmatten in den Wässern von Kühltürmen und in Flüssigkeitaufbewahrungsbehältern für die Metallbearbeitung nützlich sind.
Saure Proteasen umfassen die mikrobiellen Labproteine, Rennin (Chymosin), Pepsin und saure Pilzproteasen. Neutrale Proteasen umfassen Trypsin, Papain, Bromelain/Ficin und die bakterielle neutrale Protease. Alkalische Proteasen umfassen Subtilisin und verwandte Proteasen. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Proteasen enthalten, sind unter den Namen RENNILASE^®, „PTN" (Bauchspeicheldrüsentrypsin NOVO), „PEM" (Proteolytische Enzymmischung), NEUTRASE^®, ALCALASE^®, ESPERASE^® und SAVINASE^TM verfügbar, die alle von Novo Nordisk Bioindustrials, Inc. of Danbury, Conn. vertrieben werden. Eine andere kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzung, die Proteasen enthält, ist unter dem Namen HT-Proteolytic verfügbar, die von Solvay Enzyme Products vertrieben wird.
Eine andere Enzymklasse, die als Amylasen bekannt sind, wurde auch in vielen industriellen und kommerziellen Prozessen verwendet, in denen sie dadurch wirken, dass sie die Hydrolyse von Stärke katalysieren oder beschleunigen. Amylasen werden hauptsächlich in der Maissirupindustrie für die Produktion von Glukosesirupsorten, Maltosesirupsorten und eine Reihe von anderen stärker verarbeiteten Endprodukten der Stärkehydrolyse wie Sirupsorten mit hohem Fuktosegehalt verwendet. Als eine Klasse umfassen sie Alpha-Amylase, Beta-Amylase, Amyloglucosidase (Glucoamylase), Pilzamylase und Pullulanase. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Amylasen enthalten, sind unter den Namen BAN, TERMAMYL^®, AMG, FUNGAMYL^® und PROMOZYME^TM verfügbar, die von Novo Nordisk geliefert werden, sowie Diazyme L-200, ein Produkt der Solvay Enzyme Products.
Andere kommerziell wertvolle Enzymklassen sind solche, die die Hydrolyse von Fasern betreffen. Diese Klassen umfassen Zellulasen, Hemizellulasen, Pectinasen und Beta-Glucanasen. Zellulasen sind Enzyme, die Zellulose abbauen, ein lineares Glukosepolymer, das in den Zellwänden von Pflanzen vorkommt. Hemicellulasen sind in die Hydrolyse von Hemizellulose involviert, die wie die Zellulose ein Polysaccharid ist, das in Pflanzen zu finden ist. Die Pectinasen sind Enzyme, die in den Abbau von Pektin involviert sind, ein Kohlenhydrat, dessen Hauptkomponente eine Zuckersäure ist. Beta-Glucanasen sind Enzyme, die in die Hydrolyse von Beta-Glucanen involviert sind, die auch dahingehend zu Zellulose ähnlich sind, dass sie lineare Glucosepolymere sind. In einem kommerziellen Umfeld haben diese Enzyme zu einem größeren oder geringeren Grad einen Nutzen bei Herstellungsverfahren, die von Faserabbau abhängen.
Zellulasen haben einen beschriebenen Nutzen in dem Tintenentfernungsverfahren von alten Zeitungen als Papierabfall, wo sie die Notwendigkeit jeglicher Tenside und alkalischer Chemikalien eliminieren. Die Enzyme lösen Tinten aus den Faseroberflächen und dispergieren Tintenpartikel auf eine festgelegte Größe. S. Say-Kyoun Ow, „Biological De-Inking Methods of Newsprint Wastepaper^„, World Pulp and Paper Technology, 63–64 (1992). Kollektiv umfassen die Zellulasen Endozellulase, Exozellulase, Exozello-biohydrolase und Zelloblase. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Zellulasen enthalten, sind unter dem Namen CELLUCLAST^® und NOVOZYM^® 188 verfügbar, die beide von Novo Nordisk geliefert werden.
Hemizellulasen werden auch in dem Tintenentfernungsverfahren verwendet, um Tintenpartikel von der Faseroberfläche von altem Zeitungsabfallpapier zu lösen. D.Y. Prasad et al., „Enzyme Deinking of Black and White Letterpress Printed Newsprint Waste", Progress in Paper Recycling, 21–22 (1992). Zusätzlich werden Hemizellulasen wie die Xylanasen in dem Papierbleichverfahren eingesetzt. Die Xylanasevorbehandlung von Kraft-Papierbreien resultierte in deutlichen Verringerungen der chemischen Voraussetzungen wie molekularem Chlor zum Bleichen und hat auch die Papierbreiqualität verbessert, was sich durch höheren Glanz an der Oberfläche auszeichnet. D.J. Senior et al., „Reduction in Chlorine Use During Bleaching of Kraft Pulp Following Xylanase Treatment", Bleaching: Tappi Press Anthology of Published Papers, 1991–1992 (Jameel, H., ed.), Kapitel 4: 274–279 (1993; TAPPI Press). PULPZYME^®-Produkt, das von Novo Nordisk verfügbar ist, und ECOPULP^®-Produkt von Alko Biotechnology sind zwei Beispiele von kommerziell verfügbaren flüssigen, enzymatischen Zusammensetzungen, die Xylanase-basierende Bleichenzyme enthalten.
Als eine Klasse umfassen die Hemizellulasen eine Hemizellulasemischung und Galactomannanase. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Hemizellulasen enthalten, sind als PULPZYME^® von Novo, ECOPULP^® von Alko Biotechnology und NOVOZYM^® 280 und GAMANASE^TM, die beide Produkte von Novo Nordisk sind, verfügbar.
Die Pektinasen werden kommerziell verwendet, um Zellwände zu schwächen und die Extraktion aus Fruchtsaft zu erhöhen, sowie zur Unterstützung bei der Verringerung der Viskosität und der Verhinderung einer Gelatinierung in diesen Extrakten. Pektinasen bestehen aus Endopolygalacturonase, Exopolygalacturonase, Endopectatlyase (Transeliminase), Exopectatlyase (Transeliminase) und Endopektinlyase (Transeliminase). Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Pektinasen enthalten, sind unter den Namen PECTINEX^®, Ultra SP und PECTINEX^® verfügbar, die beide von Novo Nordisk geliefert werden.
Die Beta-Glucanasen sind in den Malz verarbeitenden und Brauindustrien von Bedeutung, wo die Veränderung der Gerstenzellwände, die Beta-Glucane enthalten, notwendig ist. Beta-Glucanasen umfassen Lichenase, Laminarinase und Exoglucanase. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Beta-Glucanasen enthalten, sind unter den Namen NOVOZYM^® 234, CEREFLO^®, BAN, FINIZYM^® und CEREMIX^® verfügbar, die alle von Novo Nordisk geliefert werden.
Zwei zusätzliche Klassen von industriellen und kommerziell nützlichen Enzymen sind Lipasen und Phospholipasen. Lipasen und Phospholipasen sind Esteraseenzyme, die Fette und Öle durch Angriff auf die Esterbindungen in diesen Verbindungen hydrolisieren. Lipasen wirken auf Triglyceride, wohingegen Phospholipasen auf Phospholipide einwirken. In dem industriellen Sektor stellen Lipasen und Phospholipasen die kommerziell verfügbaren Esterasen dar, und beide haben derzeit eine Anzahl von industriellen und kommerziellen Verwendungen.
In der Papierbrei- und Papierindustrie haben sich flüssige Enzymzubereitungen, die Lipasen enthalten, als besonders nützlich bei der Verringerung von Pechablagerungen auf Rollen und anderem Zubehör während des Produktionsverfahrens erwiesen. Zum Beispiel wurde von der Behandlung von nicht gebleichtem Sulfit-Papierbrei mit Lipasen vor dem Bleichen mit Chlor berichtet, um den Gehalt an chlorierten Triglyceriden zu verringern, von denen berichtet wird, dass sie die Ursache der Pechablagerung während des Papierherstellungsverfahrens sind. K. Fischer und K. Messher, „Reducing Troublesome Pitch in Pulp Mills By Lipolytic Enzymes", Tappi Journal, 130 (1992). Novo Nordisk vermarktet zwei flüssige Enzymzubereitungen unter den Namen RESINASE^® A und RESINASE^® A 2X, von denen in beiden Fällen berichtet wird, dass sie unter bestimmten Bedingungen die Pechablagerungen signifikant durch das Aufbrechen von Holzharzen in Papierbrei verringern.
Eine andere wichtige Verwendung von Lipasen ist die Entfettung von Häuten und Pelzen in dem Lederherstellungsverfahren. Alkalische Lipasen werden in Verbindung mit speziellen Protasen und emulgierenden Systemen verwendet, um das Entfetten zu unterstützen, sowie zur Verbesserung der einweichenden und kalkenden Wirkung bei der Lederherstellung. J. Christher, „The Use of Lipases in the Beamhouse Processes", J.A.L.C.A. 87, 128 (1992).
Lipasen wurden auch zur Entwicklung von Geschmacksstoffen in Käse verwendet und zur Verbesserung der Schmackhaftigkeit von Rindertalg für Hunde. In nicht wässrigen Systemen wurden Lipasen eingesetzt, um Ester aus Carbonsäuren und Alkoholen zu synthetisieren. Kommerzielle flüssige, enzymatische Zusammensetzungen, die Lipasen enthalten, sind unter den Namen Lipolase 100, Greasex 50L, PALATASE^® A, PALATASE^® M und NIPOZYME^® verfügbar, die alle von Novo Nordisk vertrieben werden.
In Bezug auf die kommerziell nützlichen Phospholipasen wurde Phospholipase A2 aus der Bauchspeicheldrüse verwendet, um Lecithin in Lysolecithin umzuwandeln. Lysolecithin ist den Berichten zufolge ein exzellenter Emulgator bei der Herstellung von Mayonnaise und bei dem Backen von Brot. Kommerziell ist Phospholipase A2 in einer flüssigen, enzymatischen Zusammensetzung verfügbar, die als LECITASE^® von Novo Nordisk vertrieben wird.
Eine andere kommerziell wertvolle Klasse von Enzymen sind die Isomerasen, die die Umwandlungsreaktionen zwischen Isomeren von organischen Verbindungen katalysieren. Die Isomerasen sind besonders bei der industriellen Herstellung von Maissirup mit hohem Fruktosegehalt wichtig. Zum Beispiel involviert die Aldose-Ketose-Isomerasereaktion, die durch Glukoseisomerase katalysiert wird, die Umwandlung von Glukose in Fruktose und ist nur eine von drei Schlüsselenzymreaktionen in der Industrie. Das Produkt SWEETZYME^® ist eine flüssige, enzymatische Zusammensetzung, die Glukoseisomerase enthält, die von Novo Nordisk geliefert wird.
Redoxenzyme sind Enzyme, die als Katalysatoren in chemischen Oxidations-/Reduktionsreaktionen wirken und sie sind dementsprechend in den Abbau und die Synthese von vielen Biochemikalien involviert. Derzeit haben viele Redoxenzyme noch keine prominente Anwendung in der Industrie erreicht, da die meisten Redoxenzyme das Vorhandensein eines Kofaktors voraussetzen. Jedoch dort, wo Kofaktoren ein integraler Bestandteil eines Enzyms sind oder nicht bereit gestellt werden müssen, sind Redoxenzyme kommerziell nützlich, insbesondere in der Nahrungsmittel verarbeitenden Industrie.
Das Redoxenzym Glukoseoxidase wird verwendet, um unerwünschte Bräunungsreaktionen zu verhindern, die einen Einfluss auf die Nahrungsmittelfarbe und den Geschmack haben. Glucoseoxidase wird auch als ein „Sauerstofffänger" verwendet, um die Entwicklung von Fehlgeschmäckern in Säften zu verhindern und die Farbe und Stabilität in bestimmten empfindlichen Nahrungsmittelinhaltsstoffen zu konservieren. Das Redoxenzym Katalase wurde verwendet, um zurückbleibendes Wasserstoffperoxid zu zersetzen, das als ein sterilisierendes Mittel verwendet wird. Ein drittes Redoxenzym, die Lipoxidase (Lipoxygenase), das in natürlicher Weise in Sojamehl zu finden ist und üblicher Weise nicht zur industriellen Verwendung aufgereinigt wird, wird zum Backen verwendet, nicht nur, um ein weißeres Brot zu erhalten, sondern auch um die aufweichenden Wirkungen umzukehren, die durch bestimmte Mittel ausgelöst werden. Andere Redoxenzyme haben möglicher Weise Anwendungen im Bereich der enzymatischen Synthese von Steroidderivaten zur Verwendung in diagnostischen Tests. Diese Redoxenzyme umfassen Peroxidase, Superoxiddismutase, Alkoholoxidase, Polyphenoloxidase, Xanthinoxidase, Sulfhydryloxidase, Hydroxylasen, Cholesterinoxidase, Laccase, Alkoholdehydrogenase und Steroiddehydrogenasen.
Wenn Enzyme wie die oben beschriebenen hergestellt oder zur Verwendung in industriellen Verfahren vertrieben werden, werden sie im Allgemeinen in flüssige, enzymatische Zusammensetzungen formuliert, die für ein bestimmtes Verfahren entwickelt wurden. Diese flüssigen, enzymatischen Zusammensetzungen wurden jedoch seit jeher von Problemen wie einer chemischen Instabilität geplagt, die in dem Verlust der enzymatischen Aktivität, insbesondere bei der Lagerung, resultieren kann. Dieses kritische Problem des Verlusts an enzymatischer Aktivität durch Lagerung hat insbesondere die Flüssigwaschmittelindustrie beeinträchtigt. Es ist nicht unüblich, industrielle Produkte wie flüssige, enzymatische Zusammensetzungen zu haben, die in Lagerhäusern unter verschiedenen klimatischen Bedingungen in aller Welt gelagert werden, bei denen das Produkt einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Bereich des Gefrierpunkts bis zu etwa 50°C für längere Zeiträume liegen kann. Nach der Lagerung bei extremen Temperaturen im Bereich von 0°C bis 50°C für viele Monate verlieren die meisten flüssigen, enzymatischen Zusammensetzungen bedingt durch Enzyminstabilität 20 bis 100 Prozent ihrer enzymatischen Aktivität.
Es wurden verschiedene Versuche unternommen, Enzyme, die in flüssigen, enzymatischen Zusammensetzungen enthalten sind, zu stabilisieren. Die Versuche zur Erhöhung der Stabilität flüssiger, enzymatischer Zusammensetzungen unter Verwendung von Formulierungen, die Alkohole, Glycerin, Dialkylglycolether, Blockcopolymere, Pfropfcopolymere von Polyestern aus Ethylenglycol oder Ethylenoxid und Mischungen von diesen und andere Verbindungen enthalten, hatten sogar bei moderaten Lagertemperaturbereichen nur einen mäßigen Erfolg.
In dem U.S. Patent Nr. 5,082,585, das eine Teilnachanmeldung des U.S. Patents Nr. 4,908,150 ist, werden enzymatische, flüssige Tensidzusammensetzungen beschrieben, die lipolytische Enzyme umfassen. Die Stabilität der lipolytischen Enzyme in den Zusammensetzungen wird signifikant durch das Mitumfassen eines bestimmten, nicht ionischen Ethylenglycols verbessert, das Copolymere enthält. Die Polymere umfassen Ethylenglycol oder Ethylenoxid, die mit difunktionellen Säuren oder auf Vinyl basierenden Copolymeren copolymerisiert sind. Die Copolymere können hauptsächlich lineare Block- oder zufällige oder gepfropfte Copolymere mit seitenständigen Ketten sein. Jedoch zeigten die Stabilitätsdaten, die exemplarisch für diese Polymere genannt werden, dass sie nur Lipolase für eine Maximaldauer von 47,7 Tagen bei 37°C stabilisierten.
In dem U.S. Patent Nr. 4,801,544 wird ein System aus Ethylenglycol und ethoxyliertem, linearen, alkoholischen, nicht ionischen Tensid mit Kohlenwasserstofflösungsmittel, das als ein Stabilisator verwendet wird, und die Verkapselung von Enzymen in Mizellen innerhalb der Lösungsmittel-/Tensidmischung beschrieben. Der Wassergehalt der Zusammensetzung wurde bei weniger als 5 % gehalten und die Enzymstabilität wurde bei 35°, 70° und 100°F überprüft.
In dem U.S. Patent Nr. 4,715,990 wird ein die Bodenfreisetzung unterstützendes, enzymhaltiges, nicht ionisches, auf einem Detergenz basierendes flüssiges Detergenz beschrieben. Das Detergenz umfasst ein synthetisches, organisches, nicht ionisches Detergenz, ein höheres Fettsäurealkoholpolyethoxylatsulfat, eine bestimmte Art von die Bodenfreisetzung unterstützendes Copolymer aus Polyethylenterephthalat und Polyoxyethylenterephthalat, einen Anteil an Enzym(en), der ausreicht, um enzymatisch proteinhaltige und/oder amylhaltige Böden aus Fasern während des Waschens mit einer wässrigen Waschlösung des flüssigen Detergenz zu hydrolisieren, einen stabilisierenden Anteil eines Stabilisators für das Enzym(e) und ein wässriges Medium.
Die Stabilisierung einer wässrigen Enzymzubereitung unter Verwendung bestimmter Ester wurde in dem U.S. Patent Nr. 4,548,727 beschrieben. Der als ein Stabilisator verwendete Ester hat die Formel RCOOR', worin R ein Alkyl mit ein bis drei Kohlenstoffen oder gleich Wasserstoff ist und R' ein Alkyl mit ein bis sechs Kohlenstoffen ist. Der Ester ist in der wässrigen Enzymzubereitung in einer Menge von 0,1 bis ungefähr 2,5 Gewichtsprozent vorhanden.
Das U.S. Patent Nr. 4,318,818 beschreibt ein stabilisierendes System für wässrige Enzymzusammensetzungen, bei dem das stabilisierende System Kalziumionen und eine niedermolekulargewichtige Carbonsäure oder ihr Salz umfasst. Der pH-Wert des stabilisierenden Systems beträgt ungefähr 6,5 bis ungefähr 10,0.
In dem U.S. Patent Nr. 3,950,277 werden Zusammensetzungen, die ein lipolytisches Enzym, einen Lipaseaktivator, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus wasserlöslichen Naphthalinsulfonaten; wasserlöslichen Polyoxyalkylenderivaten aus Ethylendiamin und wasserlöslichen Acylaminosäuresalzen besteht, umfassen, beschrieben.
In dem U.S. Patent Nr. 3,944,470 und dem U.S. Patent Nr. 4,011,169 werden enzymhaltige Zusammensetzungen, die ein Enzym und bestimmte aminierte Polysaccharide enthalten, beschrieben. Enzymatische Tensidzusammensetzungen, die bestimmte organische oberflächenaktive Mittel in Kombination mit Enzymen und aminierten Polysacchariden enthalten, werden auch beschrieben.
Das U.S. Patent Nr. 4,272,396 beschreibt enzymhaltige Tensidzusammensetzungen, die als wesentliche Inhaltsstoffe α-Olefinsulfonate, Polyethylenglycole und Enzyme enthalten. Das U.S. Patent Nr. 4,243,543 beschreibt die Stabilisierung von flüssigen, proteolytisches Enzym enthaltenden Tensidzusammensetzungen durch die Zugabe eines Antioxidationsmittels und eines hydrophilen Polyols zu der Zusammensetzung bei gleichzeitiger Stabilisierung des pH-Werts der Zusammensetzung.
Das U.S. Patent Nr. 4,169,817 beschreibt eine flüssige Reinigungszusammensetzung, die stabilisierte Enzyme enthält. Die Zusammensetzung ist eine wässrige Lösung, die 10 % bis 50 Gewichtsprozent Feststoffe enthält und Tensidvorstufen, oberflächenaktive Mittel, ein Enzymsystem, das aus Bacillus subtilis abgeleitet ist, und ein Enzym stabilisierendes Mittel enthält. Die stabilisierenden Mittel umfassen hoch wasserlösliche Natrium- und Kaliumsalze und/oder wasserlösliche Hydroxyalkohole und ermöglichen es der Lösung, für längere Zeiträume ohne Deaktivierung der Enzyme gelagert zu werden.
Andere Tensidzusammensetzungen wurden auch beschrieben. Das U.S. Patent Nr. 4,711,739 beschreibt Wasser-in-Öl, emulsionsartige Waschmittelzusammensetzungen, die Enzyme und spezifische Polyester oder Polyesterpolyole enthalten. Das europäische Patent Nr. 0 352 244 A2 beschreibt stabilisierte, flüssige Tensidzusammensetzungen unter Verwendung eines amphoteren Tensids und das europäische Patent Nr. 0 126 505 beschreibt wässrige, enzymatische, flüssige Tensidzusammensetzungen, die ein Enzym stabilisierendes System enthalten. Das Enzym stabilisierende System ersetzt Polyole in bekannten Enzym stabilisierenden Systemen basierend auf Mischungen eines Polyols mit einer Borverbindung oder mit einem reduzierenden Salz mit einer Dicarbonsäure.
Das U.S. Patent Nr. 5,356,800 beschreibt eine stabilisierende Formulierung, die in der Lage ist, die Lagerstabilität und Lagerdauer von flüssigen, enzymatischen Zusammensetzungen zu verbessern sowie als ein Dispergierungshilfsmittel für industrielle Prozesswässer wirkt. Die stabilisierende Formulierung enthält wenigstens ein wasserlösliches, bindendes Mittel, das aus einem kurzkettigen Alkohol und einem kurzkettigen Glycol ausgewählt ist, wenigstens ein (i) polyethoxyliertes Alkyldiamin und (ii) ein Aminoxid und Wasser. Es wird auch eine stabilisierte flüssige, enzymatische Zusammensetzung beschrieben, die ein oder mehrere Komponenten der stabilisierenden Formulierung und ein Enzym enthalten kann. Verfahren zur Stabilisierung einer flüssigen, enzymatischen Zusammensetzung werden auch beschrieben.
Trotz dieser Versuche waren einige der früheren Formulierungen und Zusammensetzungen auf eine beschränkte Anzahl von Enzymarten anwendbar und/oder sie waren nur in der Lage, Enzyme oder flüssige, enzymatische Zusammensetzungen über einen relativ kurzen Zeitraum zu stabilisieren. Somit verbleibt ein Bedarf an Formulierungen und Zusammensetzungen, die Enzyme im Allgemeinen ohne Berücksichtigung des Enzymtyps oder der Form stabilisieren können.
Die Polyamidpolymerisierung wurde ausgiebig von Carothers und seinen Mitarbeitern entwickelt (gesammelte Berichte von Wallace H. Carothers, Bd. 1, High Polymers; Industrial Engineering Chemistry, 34: 53 (1942), Bolton E. K.; Interscience, N. Y.). Superpolyamid, ein hochmolekulargewichtiges oder ein hochpolymerisiertes, faserbildendes Polyamid wurde von W. E. Hanford bei E.I. du Pont de Nemours & Co. Inc. entwickelt (U.S. Patent Nr. 2,281,576). Der generische Begriff „Nylon", wie er auf diese Klasse von Polyamiden angewendet wird, bezieht sich auf „jegliches langkettiges synthetisches Polyamid, das sich wiederholende Amidgruppen als ein integraler Bestandteil der Hauptpolymerkette aufweist, und das in der Lage ist, in ein Filament geformt zu werden, bei dem die strukturellen Elemente in der Richtung der Achse orientiert sind". (Nylon Tech Manual, E.I. du Pont de Nemours & Co. Inc., Wilmington, Delaware (1952); R. E. Kirk, Encyclopedia of Chemical Technology, Bd. 10 (1953). Die Superpolyamidchemie kann bei der Herstellung von Fasern zur Verwendung in Textilanwendungen verwendet werden, wie zum Beispiel gehäkelten, gewebten oder Stapelfasern, Garnen, Seilen, Kordeln, Tüchern, Teppichen und Bekleidung. Diese superharten Polyamide mit hohem Schmelzpunkt können auch verwendet werden, um Verpackungsfolien, Lederersatzstoffe, Dichtungen, Ventile, Unterlegscheiben, Lampenabdeckungen, Flaschenverschlüsse, Bänder, Spielkarten, Faserbrettersatzstoffe, Buchbindemittel, Radbeschichtungen und andere ähnliche Produkte herzustellen. Jedoch haben Polyamidoligomere (z. B. Superpolyamidvorstufen, faserbildende Vorstufen von Kondensationspolyamiden oder Vorstufen von Superpolyamid und „Nylon") keine solch breite Anwendung gefunden, während Superpolyamide in einer großen Bandbreite von Anwendungen genutzt wurden.
Polyvinylpyrrolidon mit Amidseitengruppen aber einem Kohlenwasserstoffgrundgerüst wurde zur Verwendung bei der Enzymstabilisierung vorgeschlagen, siehe EP A 351162 und die WO 94/29424. Es wurden auch eine Reihe von Polyamiden zur Stabilisierung von Proteinen im Verlauf von Immunassays vorgeschlagen, siehe US A 5 692 254.
Es wurde nun von bestimmten spezifischen Polyamidoligomeren herausgefunden, dass sie gemäß dieser Erfindung eine Vielzahl von Enzymen und enzymatischen Zusammensetzungen über einen längeren Zeitraum stabilisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung zur Verfügung. Die stabilisierte enzymatische Zusammensetzung enthält ein Polyamidoligomer, wie es in Anspruch 1 definiert wird, und wenigstens ein Enzym. Das Polyamidoligomer ist in einer Menge vorhanden, die zur Stabilisierung des Enzyms wirksam ist. Die Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung zur Verfügung. Solch ein Verfahren involviert das Verbinden des Polyamidoligomers mit wenigstens einem Enzym. Das Polyamidoligomer wird in einer Menge hinzu gegeben, die zur Stabilisierung des Enzyms wirksam ist. Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung noch besser ergeben.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung. Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung der Erfindung enthält wenigstens ein Polyamidoligomer und wenigstens ein Enzym. Das Polyamidoligomer ist in einer Menge vorhanden, die wirksam ist, um wenigstens ein Enzym einer flüssigen enzymatischen Zusammensetzung zu stabilisieren.
Zur Stabilisierung eines Enzyms setzt die Erfindung ein Polyamidoligomer ein, das eine Superpolyamidvorstufe oder eine faserbildende Polyamidoligomervorstufe sein kann. Eine Superpolyamidvorstufe oder eine Polyamidoligomerfaser-bildende Vorstufe können durch Techniken hergestellt werden, die auf dem Gebiet bekannt sind, einschließlich derer, die in dem U.S. Patent Nr. 2,281,576 beschrieben werden. Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung ein Polyamidoligomer durch eine Kondensationsreaktion aus difunktionellen Monomeren hergestellt, die in der Lage sind, Amidbindungen zu bilden. Kricheldorf, Hans R., Handbook of Polymer Synthesis: Institute for Technical Macromolecular Chemistry, Universität Hamburg, Hamburg, Deutschland; Marcel Dekker (1992). Während der Oligomerbildung wird jede Amidbindung unabhängig von den anderen gebildet. Mehr bevorzugt wird gemäß der Erfindung ein Polyamidoligomer durch eine fundamentale Kondensationsreaktion von wenigstens einem Dicarbonsäuremonomer mit wenigstens einem Diaminmonomer, wie es in Schema 1 gezeigt wird, hergestellt: Schema 1
In Schema 1 ist n größer oder gleich 1, m ist größer oder gleich 1 und p ist weniger als oder gleich 70.
Die fundamentale Kondensationsreaktion kann eine hoch- oder niedrig- thermische Polykondensationsreaktion sein, einschließlich eine thermische Lösungsmittelpolykondensation, eine Schmelzpolykondensation oder eine Feststoffpolykondensation. Vorzugsweise wird im Einklang mit der Erfindung ein Polyamidoligomer durch Schmelzpolykondensation hergestellt. Die Kondensationsreaktion kann unter leichtem oder mittlerem Vakuum zur Entfernung von Wasser durchgeführt werden.
Wenn wärmeempfindliche Monomere verwendet werden, um ein Polyamidoligomer mit einem hohen Schmelzpunkt herzustellen, sollte man bei der Auswahl eines Reaktionsverfahrens vorsichtig sein, um die Verdampfung des Monomers, das bereit gestellt wird, und des Oligomers oder hergestellten Nebenprodukts zu minimieren. Polykondensationsreaktionsbedingungen bei niedriger Temperatur werden vorzugsweise verwendet, um die Aktivierungsenergie der Reaktion, die Neutralisationswärme des Monomers, das Polyamidsalze oder Nylonsalze und/oder das resultierende Oligomer produziert, sowie die Verdampfungswärme des Kondensationsnebenproduktes, das in den meisten Fällen Wasser ist, bereit zu stellen.
Das Disäuremonomer kann hydrophob, hydrophil oder beides sein und ist eine C₃-C₁₀ nicht-aromatische Disäure wie Malonsäure, Glutarsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Adipinsäure. Die chemischen Formeln von beispielhaften Disäuren werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1. Beispielhafte Dicarbonsäuren

Malonsäure HO(O)C-CH₂-C(O)OH

Glutarsäure HO(O)C-(CH₂)₃-C(O)OH

Maleinsäure cis- HO(O)C-CH=CH-C(O)OH

Fumarsäure trans- HO(O)C-CH=CH-C(O)OH

Adipinsäure HO(O)C-(CH₂)₄-C(O)OH
Das Diaminmonomer kann jegliches synthetische oder kommerziell verfügbare primäre oder sekundäre Diamin sein. Vorzugsweise ist das Diaminmonomer ein C₁-C₁₀-Diamin. Beispiele von geeigneten Diaminen umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, 1,2-Diaminoethan, 1,3-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan, 1,5-Diaminopentan, 1,6-Diaminohexan, 1,8-Diaminooctan, 1,10-Diaminodecan und Diethylentriamin. Vorzugsweise ist das Diamin linear (d. h. primär) und gesättigte Diamine. Mehr bevorzugt ist das Diamin linear und ein gesättigtes C₂-C₃-Diamin, z. B. 1,2-Diaminoethan und 1,3-Diaminopropan. Beispielhafte Diamine werden in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2. Beispielhafte Diamine

1,3-Diaminopropan H₂N-(CH₂)₃-NH₂

1,2-Diaminoethan H₂N-(CH₂)₂-NH₂

1,6-Diaminohexan H₂N-(CH₂)₆-NH₂

Diethylentriamin H₂N-(CH₂)₂-NH-(CH₂)₂-NH₂
Jegliche Kombination eines Diamins oder einer Disäure, die beide wie oben beschrieben werden, ist durch die vorliegende Erfindung vorgesehen, so lange ein Polyamidoligomer oder ein reversibles Superpolyamidoligomer gebildet werden kann.
Ein homogenes Polyamidoligomer kann durch die Kondensation von einer Art einer Disäure und einer Art eines Diamins hergestellt werden. Ein heterogenes Polyamidoligomer kann durch die Kondensation von mehr als einer Art einer Disäure und einer Art eines Diamins, mehr als einer Art eines Diamins und einer Art einer Disäure oder einer Kombination davon hergestellt werden. Alternativ dazu kann ein Polyamidoligomer durch Selbstkondensation eines difunktionellen Monomers mit sowohl einer Amingruppe wie auch einer Säuregruppe hergestellt werden.
Im Allgemeinen werden zur Herstellung eines Polyamidoligomers, das in der Erfindung nützlich ist, äquimolaren Mengen eines Disäuremonomers und eines Diaminmonomers in der Kondensationsreaktion verwendet. Jedoch ist es bevorzugt, dass ein kleiner molarer Überschuss der Säure im Bereich von ungefähr 1,1 bis 1,4 Mol vorhanden ist, um Produktlösungen mit einem sauren pH-Wert, vorzugsweise einem pH-Wert im Bereich zwischen ungefähr 5,0 bis ungefähr 7,0 herzustellen. Mehr bevorzugt liegt der pH-Wert im Bereich zwischen ungefähr 6,0–6,8. Der pH-Wert kann in situ vor oder während der Polyamidoligomerbildung oder nach der Polyamidoligomerbildung eingestellt werden. Vorzugsweise wird der pH-Wert in situ während der Polyamidoligomerbildung eingestellt.
Die Temperatur, bei der die Kondensationsreaktion durchgeführt wird, wird abhängig von dem verwendeten Diamin oder der dibasischen Säuren variieren. Im Allgemeinen ist die Reaktionstemperatur derart, dass die Superpolyamidoligomerbildung verhindert wird. Vorzugsweise wird während der anfänglichen Zugabe der reagierenden Monomere die Reaktionstemperatur bei ungefähr 50–70°C gehalten. Nach der Fertigstellung der Zugabe der reagierenden Monomere wird die Reaktionstemperatur bei einer Temperatur oberhalb von ungefähr 100°C gehalten. Vorzugsweise wird an diesem Punkt die Reaktionstemperatur bei einer Temperatur von ungefähr 110–140°C gehalten. Nach der Bildung des Polyamidoligomers erhöht sich die Temperatur als ein Ergebnis der exothermen Natur der Bildungsreaktion und wird im Allgemeinen bei ungefähr 155–165°C gehalten. Die Reaktion wird bei dieser Temperatur gehalten, bis die Polyamidoligomerbildung vollständig ist oder bis kurz bevor die Superpolyamidbildung beginnt.
In der Praxis kann die Superpolyamidbildung qualitativ durch einen Glasstabtest untersucht werden, wie er in dem U.S. Patent Nr. 2,281,576 beschrieben wird. Die Herstellung einer faserbildenden Oligomervorstufe oder einer Superpolyamidpolymervorstufe wird leicht durch das einfache Berühren der Oberfläche des geschmolzenen Polymers mit einem Glasstab und die Beobachtung der Elastizität der geschmolzenen Polymerfilamente oder -fasern beobachtet, die bei dem Entfernen des Glasstabs aus dem geschmolzenen Polymer gezogen werden. Vor dem Fasern bildenden Stadium oder dem Superpolyamidstadium sind solche Filamente oder Fasern recht elastisch, d. h. sie ziehen sich leicht in die geschmolzene Polymerreaktionsmischung zurück. Bei der Superpolyamidbildung geht die Elastizität verloren und die Filamente oder Fasern werden spröde und hart. Die Umkehr der Superpolyamidbindung kann durch die Zugabe von Wasser zu der Reaktionsmischung erreicht werden. Quantitativ können Messungen, die auf dem Gebiet bekannt sind, wie zum Beispiel Viskositätsmessungen, durchgeführt werden, um zu bestimmen, an welchem Punkt das Erwärmen der Reaktanden beendet werden sollte, um Superpolyamid- oder Faserbildung zu vermeiden. Vorzugsweise liegen die Viskositätswerte im Bereich von ungefähr 25000–35000 mPa·s. Der Viskositätswert oder Bereich des Polyamidoligomers kann abhängig von dem Zustand des zu stabilisierenden Enzyms vorgewählt werden. Wenn das zu stabilisierende Enzym in einem nicht flüssigen Zustand vorliegt, wie es unten diskutiert wird, wird das Polyamidoligomer vorzugsweise einen niedrigeren Viskositätswert aufweisen, im Allgemeinen im Bereich zwischen ungefähr 25000–35000 mPa·s. Wenn ein Enzym in einem flüssigen Zustand, wie es unten diskutiert wird, hinzugefügt werden soll, kann das Polyamidoligomer einen höheren Viskositätswert aufweisen, vorzugsweise im Bereich zwischen ungefähr 50000–100000 mPa·s.
Nach der Polyamidoligomerbildung wird das Erwärmen der Reaktion unterbrochen und das Polyamidoligomer wird auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Erwärmen unterbrochen und ein Viskositätssteuerndes Mittel, wie ein Rheologie-steuerndes Mittel, wird zu der geschmolzenen Reaktionsmischung hinzu gegeben. Das die Viskosität steuernde Mittel oder die Rheologie konditionierende Mittel ermöglicht es Zusammensetzungen der Erfindung, die ein Polyamidoligomer enthalten, flüssige Fliesseigenschaften wie Biegsamkeit und Verformbarkeit bei Temperaturen nach dem Kühlen und bis unter den Gefrierpunkt beizubehalten. Beispiele von geeigneten die Viskosität steuernden Mitteln umfassen Wasser und verschiedene Rheologie-konditionierende Mittel wie Harze, aliphatische Amide, Polyamidester, Polyester und Weichmacher wie Glycole, Glycerin, polyhydrische Alkohole, Ester von Etheralkoholen, Amine, Diamine, Dicarbonsäuren, Zellulosederivate, Pyrrolidone und Polyvinylpyrrolidon. Vorzugsweise wird Wasser oder eine Wasser-/Glycerinmischung zu der geschmolzenen Reaktionsmischung hinzu gegeben. Mehr bevorzugt wird eine Wasser-/Glycerinmischung zu der geschmolzenen Reaktionsmischung als eine 1 : 3 Wasser-/Glycerinmischung hinzu gegeben. Um die gewünschten Fliesseigenschaften zu erreichen, kann das die Viskosität steuernde Mittel in Mengen von bis zu ungefähr 20 Gewichtsprozent basierend auf dem Gesamtgewicht der fertigen stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung hinzu gegeben werden.
Bei Umgebungstemperatur zeigt das resultierende feste Polyamidoligomer thermoplastische Eigenschaften. Ein bevorzugtes Polyamidoligomer zur Stabilisierung wenigstens eines Enzyms kann klar, durchsichtig, biegsam und klebrig beim Berühren sein. Wenn ein Weichmacher hinzu gegeben wurde, kann das Polyamidoligomer sehr glänzend sein. Polyamidoligomer-plastifizierte Harze zeigen auch exzellente die Wasserdampfübertragung hindernde Eigenschaften auf.
Gemäß der Erfindung kann nach der Beendigung der Polyamidoligomerbildung, wie es beschrieben wird, ein Enzym dann hinzugegeben werden oder mit dem Polyamidoligomer vermischt werden, um eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung zu bilden. Jegliche Art oder Klasse von Enzym kann unter Verwendung des Polyamidoligomers stabilisiert werden. Besonders bevorzugte Enzyme sind solche, die zuvor diskutiert wurden. Das Enzym kann wasserlöslich, wasserdispergierbar, wasseremulgierbar, wasserextrahierbar oder wasserunlöslich sein. Das Enzym kann in einem flüssigen oder nicht flüssigen Zustand vorliegen. Beispiele von Enzymen in einem nicht flüssigen Zustand umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf, gepulverte, geprillte, granulierte, mikroverkapselte, mikrokristalline, membrangebundene, an Partikel adsorbierte oder auf Partikel gepfropfte Enzyme und Ähnliche. Vorzugsweise wird es, wenn ein nicht flüssiges Enzym verwendet wird, zuerst durch Techniken, die auf dem Gebiet bekannt sind, löslich gemacht. Vorzugsweise wird das nicht flüssige Enzym durch Vermischen mit einer Wasser/hydrischen Alkohollösung löslich gemacht. Das Enzym kann auch jegliche vorformulierte, flüssige, enzymatische Zusammensetzung, einschließlich jeglicher kommerziell verfügbaren, vorformulierten, flüssigen enzymatischen Zusammensetzung sein. Die vorformulierte, flüssige, enzymatische Zusammen setzung kann eine auf Wasser basierende Zusammensetzung sein oder in einem organischen Lösungsmittel oder Medium formuliert oder eingesetzt werden.
Nach Zugabe des Enzyms zu einem Polyamidoligomer wird die resultierende Mischung üblicher Weise durch Techniken, die auf dem Gebiet bekannt sind, gerührt oder bewegt werden, um eine homogene Dispersion oder Mischung zu bilden. Als ein Ergebnis der Enzymzugabe kann sich die Viskosität der stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung verringern, um eine Zusammensetzung mit einer erwünschten Viskosität oder Fliesseigenschaften zu ergeben, wie sie oben diskutiert wurden.
In einer stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung der Erfindung ist ein Polyamidoligomer in einer Menge vorhanden, die wirksam ist, um wenigstens ein Enzym zu stabilisieren. Im Allgemeinen enthält eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung der Erfindung ungefähr 0,1 bis 99 Gewichtsprozent eines Polyamidoligomers, wie es oben beschrieben wurde, basierend auf dem Gesamtgewicht der enzymatischen Zusammensetzung. Vorzugsweise enthält eine stabilisierte, enzymatische Zusammensetzung der Erfindung ungefähr 25 bis ungefähr 95 Gewichtsprozent des Polyamidoligomers. Mehr bevorzugt macht das Polyamidoligomer ungefähr 50 Gewichtsprozent oder mehr der stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung aus.
Ein „stabilisiertes Enzym" wird als ein Enzym definiert, wie es oben beschrieben wird, das bei einer definierten Temperatur in der Gegenwart eines Polyamidoligomers mehr Aktivität im Vergleich zu seinem nativen Zustand beibehält. Vorzugsweise zeigt ein „stabilisiertes Enzym" ungefähr 70 % Aktivität oder mehr nach zwei Wochen bei 50°C auf. Mehr bevorzugt zeigt ein „stabilisiertes Enzym" ungefähr 80 % Aktivität oder mehr nach 16 Wochen bei 50°C.
Abhängig von dem Enzym und seiner vorgesehenen Verwendung hat die stabilisierte enzymatische Zusammensetzung im Allgemeinen einen endgültigen pH-Bereich von ungefähr 5,0 bis ungefähr 7,0. Vorzugsweise liegt der pH-Wert der Zusammensetzung im Bereich von ungefähr 6,0–6,8. Wie es auf dem Gebiet verstanden wird, kann die Anpassung des pH-Wertes mit einer kleinen Menge eines sauren oder alkalischen Materials notwendig sein.
Die stabilisierte enzymatische Zusammensetzung kann andere Zusatzstoffe enthalten, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind, die auf die Verwendung der Zusammensetzung in einem speziellen industriellen Verfahren gerichtet sind. Zum Beispiel kann die stabilisierte enzymatische Zusammensetzung Additive wie ein Tensid, einen Emulgator, einen Entschäumer oder Ähnliches enthalten.
Bedingt durch die Löslichkeit eines Polyamidoligomers in Wasser und organischen Lösungsmitteln kann eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung der Erfindung direkt in ein System gegeben werden, in dem ein bestimmtes Enzym zu verwenden ist. Das Enzym kann direkt in dem System durch Bewegung wie Rühren dispergiert werden. Alternativ dazu kann das Enzym zu dem System über einen Zeitraum gegeben werden, dadurch, dass es dem Polyamidoligomer ermöglicht wird, sich bei seiner eigenen Geschwindigkeit innerhalb des Systems aufzulösen. In anderen Anwendungen kann das Enzym aus der stabilisierten Zusammensetzung durch das Auflösen des Polyamidoligomers unter Verwendung von Lösungsmitteln freigesetzt werden, die Hydroxylgruppen enthalten, wie zum Beispiel Wasser, Glycole oder hydrische Alkohole wie Glycerin oder Mischungen davon. Die resultierende Zusammensetzung kann dann in der gleichen Weise wie andere Enzymzusammensetzungen verwendet werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung, wie sie oben beschrieben wird. Das Verfahren der Erfindung betrifft den Schritt der Zugabe wenigstens eines Enzyms zu wenigstens einem Polyamidoligomer, das, wie es oben beschrieben wird, hergestellt wird. Die Kombination bildet eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung, wobei das Polyamidoligomer in einer Menge vorhanden ist, die wirksam ist, um das Enzym zu stabilisieren, so wie es oben beschrieben wird. Das Enzym kann zu dem Polyamidoligomer entweder in seinem nativen Zustand oder als eine vorformulierte, flüssige, enzymatische Zusammensetzung, wie sie oben beschrieben wird, hinzu gegeben oder damit verbunden werden. Wie es oben definiert wird, wird das Enzym in der Gegenwart des Polyamidoligomers stabilisiert, wenn das Enzym eine größere Aktivität im Vergleich zu seinem nativen Zustand bei einer definierten Temperatur aufzeigt. Es können Zusatzstoffe, wie sie oben beschrieben werden, falls sie verwendet werden, zu jeglichem Zeitpunkt hinzu gegeben werden. Vorzugsweise wird das Additiv eingebracht, nachdem das Enzym zu dem Polyamidoligomer hinzu gegeben wurde.
Die folgenden Beispiele werden gezeigt, um die vorliegende Erfindung zu illustrieren. Es ist zu verstehen, dass die Erfindung jedoch nicht auf die spezifischen Bedingungen oder Details eingeschränkt ist, die in den Beispielen beschrieben werden.
Beispiel 1. Allgemeines Verfahren zur Synthese eines Polyamidoligomers
In ein Reaktionsgefäß wurde eine feste Disäure (1,2–1,4 Mol) zu einem flüssigen Diamin (1 Mol) hinzu gegeben. Während der Zugabe der Disäure wurde das Reaktionsgefäß bei einer Temperatur von 50°C–70°C gehalten. Tabelle 3 listet spezielle Disäure-/Diaminkombinationen und Stöchiometrien auf. Sobald die Zugabe vollständig war, wurde die Temperatur des Reaktionsgefäßes bei einer Temperatur von 110°C–140°C gehalten, bis die Disäure geschmolzen war und sich verschiedene Salzkomplexe, die aus der Säure-/Basereaktion resultierten, bildeten. Nach dem Schmelzen der Disäure und der Bildung der Salzkomplexe wurde eine signifikante Erhöhung der Temperatur auf 155°–165°C beobachtet. Die Temperatur der Reaktion wurde dann bei ungefähr 162°C für 0,3 bis 2,5 Stunden gehalten, bis die Salzkomplexe eine Schmelzpolykondensation durchliefen und das gewünschte Polyamidoligomer bildeten. Die Kondensationsreaktion wurde bei leichtem bis moderatem Vakuum zum Entfernen von Wasser durchgeführt.
Die Bildung des Polyamidoligomers oder der Superpolyamidvorstufe wurde durch das Testen der faserbildenden Eigenschaften der Reaktionsmischung mit einem Glasstab bestimmt, d. h. den Glasstabtest (U.S. Patent Nr. 2,281,576). Nachdem die Schmelzpolykondensation begonnen hatte, wurde alle paar Minuten ein Glasstab in die Reaktionsmischung oder Lösung platziert und schnell wieder herausgezogen, um feine haarartige Polymerfäden zu bilden, die sich in dem Polyamidoligomerstadium in die Reaktionslösung bedingt durch die elastischen Eigenschaften des Polymers zurückziehen würden. Das Erwärmen der Reaktionslösung wurde für 1,5–2,0 Stunden weitergeführt, bis die Polymerfäden begannen, ihre Elastizität zu verlieren, wie durch den Glasstabtest sicher gestellt wurde, brüchig wurden und dahingehend versagten, sich in die Reaktionslösung zurückzuziehen – eine Indikation der Bildung von Superpolyamid oder der faserbildenden Oligomervorstufe. Bei der Superpolyamidbildung wurde Wasser zu der Reaktionslösung hinzu gegeben, bis der Glasstabtest die Wiederkehr der Elastizität der Polymerfäden zeigte. Die Reaktion wurde durch das Entfernen der Wärmequelle und die Zugabe kleiner Mengen von nicht mehr als 20 Gewichtsprozent des Lösungsgewichts an entweder Wasser oder einer Wasser-/Glycerinmischung mit einem Verhältnis von einem Teil Wasser zu drei Teilen Glycerin gelöscht.
Die Polyamide, die auf Oxalsäuren und Terephthalsäuren basieren, sind keine Polyamide gemäß der Erfindung und werden später in den Beispielen nur für vergleichende Zwecke verwendet. Tabelle 3. Disäure- und Diaminkombinationen für die Polyamidoligomerherstellung

* Säuren, die von der Sigma Chemical Company of St. Louis, Mo., verfügbar sind.
** Basen, die von Fisher Scientific of Norcross, Ga., verfügbar sind.

Beispiel 2. Allgemeines Verfahren zur Herstellung von stabilisierten enzymatischen Zusammensetzungen
Ein Enzym als ursprünglich hergestelltes Konzentrat in entweder fester oder flüssiger Form wird zu einem Polyamidoligomer hinzu gegeben, das gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde. Bei der Zugabe wird die resultierende Mischung bewegt oder gerührt, bis eine homogene Dispersion erreicht ist. Das Enzym wird zu einem Polyamidoligomer hinzu gegeben, so dass das Enzym in einer Menge von 50 Gewichtsprozent oder weniger, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist.
Beispiel 3. Stabilisierung der Enzymzusammensetzungen
Die enzymatische Stabilität bei 50°C von mehreren stabilisierten enzymatischen Zusammensetzungen wurde durch die Messung der prozentualen Aktivität des Enzyms bei 2, 4, 8 und 16 Wochen-Intervallen gemessen und mit der enzymatischen Stabilität bei 50°C des korrespondierenden Enzyms in seinem ursprünglich hergestellten Konzentrat, d. h. in der Abwesenheit eines Polyamidoligomers, verglichen. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 5–8 zusammengefasst. Die Prozentangaben außer für die prozentuale Aktivität drücken die Gewichtsprozente der Gesamtzusammensetzung von jeder Komponente der stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung aus.
Jedes Polyamidoligomer wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Jede stabilisierte enzymatische Zusammensetzung wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Verschiedene Polyamidoligomere wurden verwendet, um die stabilisierten enzymatischen Zusammensetzungen herzustellen und werden in Tabelle 4 zusammengefasst. Die verwendeten Enzyme zur Herstellung der stabilisierten enzymatischen Zusammensetzungen lagen in ihrem ursprünglich hergestellten Konzentrat vor und umfassten die folgenden: PRIMATAN^®, eine alkalische Protease von Genencor Inc. (Tabelle 5); PULPZYME HC^®, eine Xylanase von Novo-Nordisk Inc. (Tabelle 6); MAXAMYL WL^®, eine Amylase von International Bio-synthetics Inc. (Tabelle 7); und Zellulase, die aus Penicillium funiculosum extrahiert wurde (P.f.) (Tabelle 8).
Polyamide A und F in Tabelle 4 waren keine Polyamide gemäß der Erfindung und werden in den späteren Tabellen nur für vergleichende Zwecke verwendet, wie in dem PVP, auf das in Beispiel 4 und Tabelle 9 Bezug genommen wird.
Tabelle 4. Schlüssel für die Polyamidoligomere:
Tabelle 5. PRIMATAN^® Enzymatische Stabilität bei 50°C
Tabelle 6. PULPZYME HC^® Enzymatische Stabilität bei 50°C
Tabelle 7. MAXAMYL WL^® Enzymatische Stabilität bei 50°C
Tabelle 8. Zellulase P.f. Enzymatische Stabilität bei 50°C
Beispiel 4. Stabilisierung der Enzymzusammensetzungen aus einem nicht flüssigen Enzym
Viele Enzyme werden als Pulver, Prille, Granulate, mikrokristalline Verbindungen oder in anderen nicht flüssigen Zuständen hergestellt. Oft wäre es vorteilhaft, das feste Material in einen stabilisierten, dispergierbaren, flüssigen Zustand zur einfacheren Handhabung und Nutzung umzuwandeln. Diese Änderung der Phase oder des Zustands ermöglicht das Pumpen und die Verwendung automatisierter Verabreichungssysteme zur Verabreichung der Enzymlösung ohne menschliche Handhabung oder dem Stauben eines Pulvers. Jedoch muss die Stabilität des Enzyms sicher gestellt werden. Die folgenden Daten (Tabelle 9) beziehen sich auf die Stabilisierung eines Lipaseenzyms nach der Extraktion aus seinem Granulatträgermittel in einen flüssigen Zustand.
Stabilisierte enzymatische Zusammensetzungen wurden unter Verwendung des Enzyms LIPOMAX^®, einer Lipase von Gist-Brocades Inc., aus seinem ursprünglichen Herstellerkonzentrat und wenigstens einem Polyamidoligomer F, G und H (siehe Tabelle 4) oder Polyvinylpyrrolidon (PVP) hergestellt. Die enzymatische Stabilität bei 50°C von jeder stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung wurde durch die Messung der prozentualen Aktivität des Enzyms bei 2, 4, 8 und 16 Wochen-Intervallen bestimmt und mit der enzymatischen Stabilität des ursprünglich hergestellten Konzentrats von LIPOMAX^® bei 50°C verglichen. Die Prozentangaben außer der prozentualen Aktivität, drücken die Gewichtsprozente der Gesamtzusammensetzung einer jeden Komponente der stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung aus.
Tabelle 9. LIPOMAX^® Enzymatische Stabilität bei 50°C
Beispiel 5.
Polymere enzymatische Zusammensetzungen und Enzymkonzentrate aus GREASEX 100L^®, einer flüssigen Lipase von Novo Nordisk Inc., wurden Gefrier-/Auftauzyklen ausgesetzt, gefolgt durch einen Assay der prozentualen enzymatischen Aktivität, die nach jedem Zyklus verbleibt. Die stabilisierten enzymatischen Zusammensetzungen behielten deren flüssige Fliesseigenschaften bis runter zu –25°C vor dem Einfrieren, und sogar nach 4 Gefrier-/Auftauzyklen zeigten diese Zusammensetzungen eine verbleibende Aktivität von mehr als 95 % auf. Zudem wurde beobachtet, dass sogar ein Gefrier-/Auftauzyklus die Enzymkonzentrate signifikant inaktivierte. Die Ergebnisse werden in Tabelle 10 gezeigt: Tabelle 10. GREASEX 100L^®** Prozentuale Aktivität nach Gefrier-/Auftauzyklus

* In allen Formulierungen war der verwendete Weichmacher der Hydroxyalkohol Glycerin.
** GREASEX 100L^® ist eine bakterielle Lipase, die von Novo Nordisk Inc. hergestellt wird.

Claims

Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung, umfassend wenigstens ein Polyamidoligomer und wenigstens ein Enzym, wobei das Polyamidoligomer in einer Menge vorhanden ist, die zur Stabilisierung des Enzyms wirksam ist, und ein Kondensationspolymerprodukt aus wenigstens einer C₃-C₁₀ nicht-aromatischen, dibasischen Säure und wenigstens einem Diamin ist, das gleich oder weniger als 70 sich wiederholende Einheiten Disäure/Diamin umfasst.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Polyamidoligomer das Kondensationspolymerprodukt der dibasischen Säure und eines Diamins ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 1,2-Diaminoethan, 1,3-Diaminopropan, 1,4-Diaminobutan, 1,5-Diaminopentan, 1,6-Diaminohexan, 1,8-Diaminooctan und 1,10-Diaminodecan besteht.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 2, wobei die Dicarbonsäure aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Malonsäure, Glutarsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Adipinsäure besteht.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Polyamidoligomer in einer Menge von ungefähr 0,1 bis 99 Gewichtsprozent der gesamten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, die zusätzlich ein die Viskosität steuerndes Mittel umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser und einem die Rheologie einstellenden Mittel besteht.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 5, wobei das die Rheologie einstellende Mittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Harz, einem aliphatischen Amid, einem Polyamidester, einem Polyester und einem Weichmacher besteht.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 6, wobei der Weichmacher aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Glycol, einem Glycerin, einem polyhydrischen Alkohol, einem Ester eines Etheralkohols, einem Amin, einem Diamin, einer Dicarbonsäure, einem Zellulosederivat, einem Pyrrolidon und einem Polyvinylpyrrolidon besteht.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Enzym wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar ist.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 8, wobei das Enzym in einem flüssigen oder nicht-flüssigen Zustand vorliegt.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 9, wobei das Enzym in einem nicht-flüssigen Zustand vorliegt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Pulver, einem Prill, einem Korn, einem Mikrokristall und einer Partikelform besteht, auf der das Enzym adsorbiert ist.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Enzym eine vorformulierte, flüssige enzymatische Zusammensetzung ist.
Eine stabilisierte enzymatische Zusammensetzung von Anspruch 1, wobei das Enzym eine Protease, Xylanase, Amylase, Cellulase oder eine Lipase ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten enzymatischen Zusammensetzung, das den Schritt der Zugabe eines Enzyms zu einem Polyamidoligomer umfasst, wobei das Polyamidoligomer in einer Menge vorhanden ist, die zur Stabilisierung des Enzyms wirksam ist, und ein Kondensationspolymerprodukt aus wenigstens einer C₃-C₁₀ nicht-aromatischen, dibasischen Säure und wenigstens einem Diamin ist, das gleich oder weniger als 70 sich wiederholende Einheiten Disäure/Diamin umfasst.
Ein Verfahren von Anspruch 13, wobei das Enzym eine Protease, Xylanase, Amylase, Cellulase oder eine Lipase ist.
Ein Verfahren von Anspruch 13, wobei das Polyamidoligomer in einer Menge von ungefähr 0,1 bis 99 Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung vorhanden ist.
Ein Verfahren von Anspruch 13, wobei das Enzym als eine vorformulierte, flüssige, enzymatische Zusammensetzung hinzugegeben wird.