JP2000509087A - 酵素適合性界面活性剤、安定剤及び活性剤としてのn―アシルエチレンジアミントリ酢酸界面活性剤 - Google Patents

酵素適合性界面活性剤、安定剤及び活性剤としてのn―アシルエチレンジアミントリ酢酸界面活性剤

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Abstract

(57)【要約】 一種又はそれ以上の酵素及び適合性キレート界面活性剤としてのN−アシルエチレンジアミントリ酢酸(“ED3A”)の塩を含む組成物。N−アシルED3Aの塩は種々の酵素を容易には変性しないため、これらの酵素に対して良く適合し、酵素の洗浄効率を予期せぬ程度にまで向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】酵素適合性界面活性剤、安定剤及び活性剤としてのN−アシルエチレンジアミン トリ酢酸界面活性剤 発明の背景 エチレンジアミントリ酢酸(ED3A)及びその塩(ED3ANa3を含むア ルカリ金属塩等)はキレート化学の分野で利用されており、強キレート性ポリマ ー、油溶性キレート剤、界面活性剤及びその他の物を調製する際の出発原料とし て使用される。エチレンジアミントリ酢酸の従来の合成経路は、N−ベンジル誘 導体を経由し、続いてこれをアルカリ溶液中で加水分解してED3ANa3を生 成することにより2−オキソ−1,4−ピペラジンジ酢酸(3KP)誘導体への 環化を回避することで達成されている。エチレンジアミン−N,N,N’−トリ 酢酸合成の一例はケミカルアブストラクツ78巻、71号、451ページ、18 369c番、1969に開示され、そこにはエチレンジアミンがClH2CCO2 Hと10℃の塩基性溶液中で1:3のモル比で24時間反応して混合物を生成し 、エチレンジアミン−N,N,N’−トリ酢酸は、これをCo(III)と錯化 合物を形成させることによって混合物から分離できることが記述されている。生 成したコバルト錯体はイオン交換により単離可能である。 本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する米国特許第5,250, 728号は、ED3A又はその塩を高収率で合成するための簡便な方法を開示し ている。具体的には、N,N’−エチレンジアミンジ酢酸(ED2AH2)の塩 を化学量論量、好ましくは若干モル過剰のホルムアルデヒドと0℃〜110℃、 好ましくは0℃〜65℃の温度及びpH7.0を越える条件で縮合させて安定な 5員環中間体を生成する。化学量論量又は若干モル過剰の気体又は液体のシアン 化水素、シアン化水素又はアルカリ金属シアニドの水溶液等のシアニド源を、0 ℃〜110℃、好ましくは0℃〜65℃の温度において、この環状物に付加する と、N,N’−エチレンジアミンジ酢酸−N’−シアノメチル又はその塩(モノ ニトリル−ジアシッド)が生成する。水溶液中のニトリルは、ED2AH21モ ルに対し3.0モル未満の水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土類金属を含 む塩基の存在下で自発的に環化して、望ましい環状中間体である2−オキソ−1 ,4−ピペラジンジ酢酸(3KP)又はその塩を生成し得る。過剰の塩基の存在 下においては、ED3Aの塩は良好な収率及び純度で生成する。上記特許は、E D2AHab(式中Xは、例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属等の塩基カ チオン;aは1から2及びbは0から1を表す)の水溶液を出発原料とする他の 態様も開示している。カルボキシメチル−2−オキソピペラジン(ラクタム)の 生成を完全にするために、反応に先立ち反応混合物を酸性化することもできる。 ホルムアルデヒドを添加し、これによってヒドロキシメチル誘導体が必ず生成す る。シアニド源を添加すると、1−シアノメチル−4−カルボキシメチル−3− ケトピペラジン(モノニトリルモノアシッド)又はその塩が生成する。この方法 においてはCH2O及びシアニド源に代えて、ホルムアルデヒドとシアニドとの 反応生成物であるHOCH2CNを用いることができる。任意の適切な塩基及び 酸を添加すると、この物質は加水分解して3KPになり得る。塩基を添加すると 、環構造が開環してED3Aの塩を生成するであろう。 本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する米国特許第5,284, 972号は、N−アシルED3A誘導体及びその製造方法を開示している。エチ レンジアミントリ酢酸のN−アシル誘導体の製造は、次の一般的反応スキームに より達成される。 NaOH ED3ANa3+Acyl chloride-------->N-Acyl ED3ANa3+NaCl 出発物質のED3A誘導体は酸自身でも、また例えばアルカリ金属又はアルカ リ土類金属の塩、好ましくはナトリウム又はカリウム塩等のそれらの適切な塩で あってもよい。 前記反応の生成物である飽和N−アシルED3A誘導体は次の化学式で表すこ とができる:(式中nは1〜40を表す)。不飽和が起きた場合、その構造は以下のように表 すことができる: (式中nは2〜40を表す)。不飽和が増大するに従って、式は以下のようにな る: (式中nは3〜40を表す)、 (式中nは4〜40を表す)、(式中nは5〜40を表す)、以下同様に続く。 次の一般式で表されるジカルボン酸誘導体等のポリN−アシルエチレンジアミ ントリ酢酸誘導体も製造可能である: 又は (式中xは1〜40を表す)。具体的には、オキサリルジED3A、オキサリル モノED3A、マレイルモノED3A、マレイルジED3A、スクシノイルモノ ED3A、スクシノイルジED3A等のモノ及びジED3A誘導体が挙げられる 。 この比較的新しい技術に鑑み、エチレンジアミントリ酢酸(ED3A)及びそ の塩は現在大量に且つ高収率で容易に製造可能である。 プロテアーゼ、リパーゼ及びアミラーゼ等の酵素は一般に布地用洗浄剤、皿洗 浄液、硬質表面クリーナ、排水管開口液等の性能を向上させるのに用いる。この ような酵素を洗浄剤に用いることで、布地上のタンパク質や澱粉の残留物を、そ れが容易に水に溶解できる程度にまで加水分解させることが可能である。このよ うに、血液、粘液及び汗等の除去の難しいタンパク質や澱粉の汚れ、食物製品等 をより効率良く除去することができる。更に、不溶性のタンパク質及び澱粉は汚 れを布地に強力に粘着させるため、タンパク質及び澱粉の溶解度を増加させるこ とは、汚れの除去にも同様に役立つ。市販酵素は主にイースト等の生きている細 胞により製造され、事実上タンパク質性である。商業的利用のための向上した活 性を有する酵素はしばしば遺伝子工学によって製造される。 使用される酵素のタイプは洗浄剤の配合及び使用条件に依存し、これは使用さ れる全ての酵素が特定のpH及び温度において特に最高の効率を示すからである 。それらのピーク効率を示す温度を越えると通常変性が起こり、再度活性を得る ことはない。酵素は、洗浄剤組成物にも共通しているラウリル硫酸ナトリウムや 直鎖アルキルベンゼンスルフェート等の強力な界面活性剤によってしばしば変性 又は失活する。この変性又は失活はタンパク質の三次元構造の乱れによるもので あると考えられている。Cu2+、Fe、Ni2+、Co等の金属イオンも、おそら く酵素の活性部位と相互作用し、またこれをブロックすることによって酵素を失 活し得る。 従って、本発明の目的は酵素適合性界面活性剤を提供することである。 本発明の更なる目的は、酵素及び酵素適合性界面活性剤を含有する洗浄剤組成 物を提供することである。 本発明のまた更なる目的は、洗浄剤組成物中の酵素に適合するN−アシルED 3A界面活性剤を用いて該洗浄剤組成物の洗浄力を向上させることである。 発明の概要 本発明は先行技術の諸問題を克服するものであり、少なくとも一種の界面活性 剤がN−アシルエチレンジアミントリ酢酸又はその塩であることを条件として、 一種又はそれ以上の酵素及び一種又はそれ以上の界面活性剤を含む組成物を提供 するものである。驚くべきことに、本発明者らはN−アシルED3Aが種々の酵 素に対して良く適合し、酵素の洗浄効率を予期せぬ程度にまで向上させることを 見いだした。本発明の界面活性剤を工業的プロセス等の他の酵素システムと併用 することも本発明の一目的である。 発明の詳細な説明 N−アシルED3A界面活性剤中の好適なアシル基は、炭素数1〜40の直鎖 又は分枝、脂肪族又は芳香族基で、ペンタノイル、ヘキサノイル、ヘプタノイル 、オクタノイル、ノナノイル、デカノイル、ラウロイル、ミリストイル、パルミ トイル、オレオイル、ステアロイル及びノナノイルが挙げられる。好適な分枝ア シル基の例としては、ネオペンタノイル、ネオヘプタノイル、ネオデカノイル、 イソ−オクタノイル、イソ−ノナノイル及びイソ−トリデカノイルが挙げられる 。好適な芳香族アシル基としてはベンゾイル及びナフトイルが挙げられる。脂肪 酸鎖は、例えば一個又はそれ以上のハロゲン及び/又はヒドロキシル基によって 置換されていてもよい。ヒドロキシル基置換脂肪酸の例としては、イプロール( 3,11−ジヒドロキシテトラデカン)酸、ウスチル(2,15,16−トリヒ ドロキシヘキサデカン)酸、アンブレットール(16−ヒドロキシ−7−ヘキサ デカン)酸、リシノール(12−ヒドロキシ−cis−9−オクタデセン)酸、 リシノエライジン(12−ヒドロキシ−trans−9−オクタデセン)酸、9 ,10−ジヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、カム ロレン(18−ヒドロキシ−8,11,13−オクタデカトリエン)酸、キシメ ニノール(8−ヒドロキシ−trans−11−オクタデセン−9−イン)酸、 イサノール(8−ヒドロキシ−17−オクタデセン−9,11−ジイン)酸及び レケロール(14−ヒドロキシ−cis−11−エイコセン)酸、及び上記のア シル誘導体(接尾辞ンをノイルクロリドに代えて命名した上記誘導体)が挙げら れる。好適なハロゲン置換脂肪酸としては、トリフルオロメチルベンゾイルクロ リド、ペンタデカフルオロ−オクタノイルクロリド、ペンタフルオロプロピオノ イルクロリド、ペンタフルオロベンゾイルクロリド、パーフルオロステアロイル クロリド、パーフルオロノナモイルクロリド、パーフルオロヘプタノイルクロリ ド及びトリフルオロメチルアセチルクロリドが挙げられる。N−アシル基は、8 〜18個の炭素を含んでいることが好ましい。 N−アシルED3A分子の界面活性剤としての性質は、脂性汚れの分散を可能 にして、脂性汚れに対するリパーゼの活性を向上させる。水相と油相との間の界 面張力が減少するにつれ界面の面積が増加し、水相中の酵素がより広い面積を攻 撃するのを可能とし、反応速度が増加する。汚れの濡れが向上すると、付着した タンパク質性の汚れにプロテアーゼ等の酵素がより高い効率で攻撃できるように なる。 更に、N−アシルED3Aの安定性は、過剰の塩化ナトリウム等の電解質及び Ca++やMg++等の多価の高硬度のイオンの存在によっては阻害されない。驚く べきことに本発明者らは、このような電解質及び多価高硬度イオンが実際にアル カリ金属N−アシルED3Aの泡安定性を顕著に向上させることを見いだした。 N−アシルED3Aが遷移金属及び重金属を封鎖または隔離する能力はまた、こ れらのイオンによって酵素活性が減少する可能性を減らすのである。 N−アシルED3Aは溶解度の観点から塩の形態で使用するのが好ましい。N −アシルED3A酸が最初に製造されるときは、適切な塩基により元の酸を部分 的あるいは完全に中和することによって容易に塩に変換することができる。上記 酸は塩基を定量の酸で中和することにより、N−アシルED3Aの塩から製造す ることも可能である。本発明の洗浄剤組成物に用いられる好ましいキレート界面 活性剤は、ナトリウム及びカリウムラウロイル−N−アシルED3Aである。他 の好適な対イオンとしては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ エタノールアミン、アンモニウム、イソプロピルアミン、N−プロピルアミン及 び2−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジ オール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−エチル −1,3−プロパンジオール及びトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン等の アミノアルコールが挙げられる。 N−アシルED3A塩は、本発明の洗浄剤組成物において単独でも、他の界面 活性剤と組み合わせても用いることができる。組成物中における界面活性剤の全 量は、好ましくは約5%〜約30%、更に好ましくは約10%〜約25%、最も 好ましくは約12%である。洗浄剤組成物のpHは、用いられる特定の酵素に幾 分依存するが、一般的に約7〜約12の範囲内である。 60℃である。リパーゼは疎水性物質(疎水性トリグリセリド等)を、洗浄作用 によってより容易に除去される、より疎水性の化合物に分解する能力を有する。 洗浄剤組成物は界面活性剤に加えて、ニトリロトリ酢酸、ホスフェート類及び ゼオライト等のビルダーを約13〜25%含有している。約25%までの漂白用 過酸塩も添加できる。N−アシルED3Aと併用できる従来の界面活性剤として は、サルコシネート類(オレオイル、ラウロイル及びミリストイルを含む)、可 溶性の直鎖アルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルフェート及びアルキル エトキシスルフェート、ラウリルエーテルスルフェートナトリウム塩等のアニオ ン性化合物;アルコールエトキシレート類及びアルキルポリグリコシド類等のノ ニオン性化合物;C12〜C14トリメチルアンモニウムクロリド、ジ獣脂ジメチル アンモニウクロリド等のカチオン性化合物及びジ獣脂メチルアミン等が挙げられ 、上記の多くは、直鎖アルキルベンゼンスルホネートとアルコールエトキシレー ト類との二元混合物等の形態で併用されることが多い。 石鹸、染料、香料、増粘剤、コンディショナー、皮膚軟化剤、緩衝剤、乳白剤 、保存料、光学漂白剤、布地柔軟剤等の、洗浄剤組成物に従来添加されていた他 の成分も含有させることができる。 好適な配合例を以下に示す。 伝統的タイプのヨーロッパヘビーデューティー洗浄剤 ナトリウムラウロイルED3A 5〜20% ノニオン性化合物 1〜7% トリリン酸ナトリウム 0〜30% ゼオライト 0〜35% 過ホウ酸ナトリウム/漂白剤活性剤 10〜25% 炭酸ナトリウム 2〜15% ケイ酸ナトリウム 0〜10% 錯化剤 0〜1% ポリカルボキシレート 0〜3% 光学漂白剤、香料 0.4〜0.5% 酵素: アルカラーゼ 2.0T又は 0.4〜0.8% デュラザイム 6.0T又は 0.3〜0.8% エスペラーゼ 4.0T又は 0.4〜0.8% サヴィナーゼ 6.0T 0.3〜0.6% リポラーゼ 100T 0.2〜0.6% ターマミル 60T 0.4〜0.8% セルザイム 0.7T 1.0〜3.0% 硫酸ナトリウム、水、他 残部、合計100% pH 9.5〜10.5 コンパクトタイプのヘビーデューティー洗浄剤 ナトリウムミリストイルED3A 5〜35% ノニオン性化合物 1〜15% トリリン酸ナトリウム 0〜40% ゼオライト 0〜40% 過ホウ酸ナトリウム/漂白剤活性剤 15〜30% ケイ酸ナトリウム 2〜10% 炭酸ナトリウム 5〜20% 錯化剤(ホスホネート、シトレート) 0〜1% ポリカルボキシレート 0〜3% 光学漂白剤、香料 0.4〜0.6% 酵素: デュラザイム 6.0T又は 0.6〜1.5% エスペラーゼ 4.0T又は 0.6〜1.5% サヴィナーゼ 6.0T又は 0.6〜1.5% リポラーゼ 100T 0.3〜0.8% ターマミル 60T 0.2〜1.0% セルザイム 0.7T 1.2〜3.0% 硫酸ナトリウム、水、他 残部、合計100% pH 9.5〜11 ヘビーデューティー液体洗浄剤 トリエタノールアミンオレオイルED3A 5〜35% ノニオン性化合物 3〜20% トリリン酸ナトリウム 0〜30% ゼオライト 0〜30% 錯化剤(ホスホネート、シトレート) 1〜5% ポリカルボキシレート 0〜5% 光学漂白剤、香料 0.1〜0.5% 酵素: アルカラーゼ 2.5L又は 0.4〜1.0% デュラザイム 16.0L又は 0.2〜0.6% エスペラーゼ 8.0T又は 0.4〜1.0% サヴィナーゼ 16.0L又は 0.2〜0.6% ターマミル 300L 0.2〜0.6% 水 30〜50% pH 7.0〜9.5 自動皿洗浄用洗浄剤 ナトリウムミリストイルED3A 2〜5% トリリン酸ナトリウム 0〜40% 過ホウ酸ナトリウム/漂白剤活性剤 4〜20% ケイ酸ナトリウム 5〜30% ポリカルボキシレート 0〜3% 錯化剤(ホスホネート、シトレート) 0〜35% 酵素: デュラザイム 6.0T 1〜3% エスペラーゼ 6.0Tr 1〜3% サヴィナーゼ 6.0T 1〜3% ターマミル 60T 1〜3% 硫酸ナトリウム、水、他 残部、合計100% pH 9.5〜11.0 実施例1 ミリストイル及びラウロイルED3A酸を水酸化ナトリウム水溶液で中和して 20wt.%のAI溶液を製造した。得られたナトリウムラウロイルED3A及 びナトリウムミリストイルED3Aは濃度0.2wt.%で使用した。990g の蒸留脱イオン水に10gの界面活性剤(20wt.%のAI)を加えて、0. 2wt.%溶液を製造した。 1mlのプロテアーゼ酵素(ノボノルディスク(Novo Nordisk)の市販品Sa vinase3/416.0LタイプEX)を蒸留脱イオン水で100mlに希釈 した。1.43mlの酵素溶液をターゴトメーターの5個のセル中4個に添加し 、20分間順化させた。セルの内容物を以下に示す。 血液/インク/ミルクで汚染した綿製試験見本片を各々のセルに配置し、90 分間浸漬した。ターゴトメーターを作動させ、見本片を30分間洗浄した。30 分後、洗浄液をデカントした。1リットル蒸留脱イオン水を各々のセルに添加し 、それらのセルをターゴトメーターに戻し、続いてターゴトメーターを10分間 作動させた。水分をデカントし、試験布を取り出して一枚の白い厚紙上に配置し た。試験布は一夜空気乾燥させた。 洗浄剤ヘッドと緑フィルターとを備えた光電検出器を用いて反射率を測定した 。各々の試験布について4回の反射率測定結果を記録した。各々の面について二 回づつ測定した。初期及び最終反射率の結果を表2に示す。初期及び最終反射率 の値の差を表3に示す。酵素活性による反射率の変化を表4に示す。 これらの結果はN−アシルED3Aとプロテアーゼ酵素との適合性を立証して いる。更に、N−アシルED3Aの存在により、本酵素系の洗浄力が顕著に向上 した。本酵素の存在はまた、界面活性剤溶液の洗浄力(界面活性剤溶液単独の洗 浄力と比較して)も向上させ、12ポイントの明度増加をもたらした。 実施例2 ミリストイル及びオレオイルED3A酸を水酸化ナトリウム水溶液で中和して 20wt.%のAI溶液を製造した。更に、直鎖アルキルベンゼンスルホネート 、即ち、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの40wt.%AI溶液(スト レパンタン、Strepantan DS-40)を蒸留脱イオン水で希釈して20wt.%のA I溶液を製造した。 前記溶液をラウロイルED3Aの溶液と共に、濃度12.5wt.%で以下の 配合の基本洗浄剤中において評価した。 ゼオライトA 30.2wt.% 炭酸ナトリウム 20.8wt.% 硫酸ナトリウム 30.2wt.% ケイ酸ナトリウム 5.2wt.% cmc 1.0wt.% 試験した全洗浄剤濃度は3.5g−洗浄剤/1−水であった。このように、各 々のセルに装荷した乾燥洗浄剤は3.06gであり、各々のセルに装荷した液体 界面活性剤は2.18gであった(20wt.%AI界面活性剤使用)。用いた 正確な重量を以下の表5に示す。 洗浄剤の界面活性剤成分を各々のセル(1リットルの蒸留脱イオン水を含む) に添加した。pHは希NaOHにて8.3に調節した。更に洗浄剤の残部を溶液 に添加した。各々のセルの溶液の温度は48℃で、pHは10.5であった。 1mlのプロテアーゼ酵素(ノボノルディスク(Novo Nordisk)の市販品Sa vinase3/416.0LタイプEX)を蒸留脱イオン水で100mlに希釈 した。1.43mlの酵素溶液をターゴトメーターの6個のセル中3個に添加し 、10分間順化させた。 血液/インク/ミルクで汚染した綿製試験見本片を各々のセルに配置し、ター ゴトメーターを作動させ、見本片を30分間洗浄した。30分後、洗浄液をデカ ントした。1リットル蒸留脱イオン水を各々のセルに添加し、それらのセルをタ ーゴトメーターに戻し、続いてターゴトメーターを10分間作動させた。水分を デカントし、試験布を取り出して一枚の白い厚紙上に配置した。試験布は一夜空 気乾燥させた。 洗浄剤ヘッドと緑フィルターとを備えた光電検出器を用いて反射率を測定した 。各々の試験布について4回の反射率測定結果を記録した。各々の面について二 回づつ測定した。初期及び最終反射率の結果を表6に示す。洗浄力による反射率 の変化を表7に示す。酵素活性による反射率の変化を表8に示す。 直鎖アルキルベンゼンスホネートは完全に酵素を失活させ、系1と系4の間で 明度の増加はなかった。しかし、系5及び系6は、系2及び系3より顕著に高い 値をもたらした。ミリストイルED3Aの場合、本酵素の存在は3.3ポイント の明度増加をもたらした。本N−アシルED3Aと酵素とは適合していた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,H U,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG, MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM ,TR,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 ラザロ,ジョゼフ アメリカ合衆国、03841 ニューハンプシ ャー州、ハムステッド、ホワイト レーン 37B (72)発明者 パーカー,ブライアン エー. アイルランド国、カウンティ ダブリン、 ソネスタ マラハイド 23

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.酵素とN−アシルエチレンジアミントリ酢酸の塩とを含み、アシル基が、炭 素原子を1〜40個含む直鎖又は分枝の脂肪族又は芳香族基である洗浄剤組成物 。 2.前記酵素がプロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼ及びセルラーゼから成る群 から選択される、請求項1に記載の洗浄剤組成物。 3.前記酵素がプロテアーゼである請求項1に記載の洗浄剤組成物。 4.前記アシル基が炭素原子を8〜18個含む請求項1に記載の洗浄剤組成物。 5.前記N−アシルエチレンジアミントリ酢酸の塩がアルカリ金属塩である請求 項1に記載の洗浄剤組成物。 6.前記N−アシルエチレンジアミントリ酢酸の塩がアルカノールアミンの塩で ある請求項1に記載の洗浄剤組成物。 7.前記N−アシルエチレンジアミントリ酢酸の塩がアミノアルコールの塩であ る請求項1に記載の洗浄剤組成物。 8.前記アシル基がラウロイル基、オレオイル基及びミリストイル基から成る群 から選択される、請求項1に記載の洗浄剤組成物。 9.前記アシル基がラウロイル基である請求項8に記載の洗浄剤組成物。 10.さらにビルダーを含む請求項1に記載の洗浄剤組成物。
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