JPS6377999A - 酵素結合ビルダ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、洗剤組成物であるビルダーに関する。

特に、ビルダーを水溶性高分子とし、これに酵素を固定
することにより、改良された酵素結合ビルダーに関する
。

〔従来の技術〕

近年、衣料の重質洗浄剤に関して著しい進歩がみられる
。界面活性剤、ビルダー、分散剤、蛍光染料や、さらに
は酵素等の改良によって、衣料用洗剤の組成はほぼ成就
したかのようにもみえる。

洗剤の役割は、汚れや繊維と水の間の界面張力を低下さ
せ、汚れを物理化学的に剥離し、汚れを界面活性剤、無
機ビルダーに分散、可溶化させることにあるとされる。

酵素、例えばプロテアーゼの役割は繊維と汚れ粒子を接
着剤的に結合させている蛋白質汚垢成分を分解し汚れ粒
子を遊離せしめることであり、その後は界面活性剤によ
る分散、可溶化の機構にゆだねることである。

その他の役割として着色汚れを漂白剤等で漂白したり、
繊維表面に蛍光染料等を吸着させて増白する役割がある
。従来洗浄剤に用いられるビルダーとしては、アルカリ
金属の炭酸塩、重炭酸塩、燐酸塩、ポＩＪ　ＩＪン酸塩
、硼酸塩、珪酸塩、合成ゼオライト等の無機ビルダーと
、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸等のアミノ
カルボキシ酸のアルカリ金属塩から成る有機ビルダーや
、ポリアグリル酸等の水溶性基を有する合成高分子ビル
ダー等があるが、中でも環境問題が表面化する以前の時
代では、トリポリリン酸ソーダ（ＳＴＰＰと略記する）
が最も広（用いられたが、湖沼の富栄養化防止のためリ
ンの規制が始まるにおよんで５ＴＰＰ代替ビルダーとし
て合成ゼオライトビルダーが主流となった。地域、国に
よっては５ＴＰＰと合成ゼオライトが混合されて用いら
れたり、合成ゼオライトのみを用いる無リンビルダーが
使用されている。ビルダーの役割として、界面活性剤の
無効化沈殿を防ぐため洗濯水中の２価イオンをキレート
剤でマスキングする役割や、汚垢粒子の分散を助けるた
めの負電荷をおびたイオン交換体としての役割りがある
。洗浄力に最も優れたビルダーは言うまでもなく　５Ｔ
ＰＰであり、ゼオライトは洗浄力が少し劣るとされてい
る。

ゼオライトビルダーの採用と平行して、西ヨーロッパ、
日本においては、プロテアーゼ酵素配合衣類用重質合成
洗剤が普及した。これには、高ｐＨ安定性、熱安定性、
耐界面活性剤安定性、耐漂白剤安定性等にすぐれたプロ
テアーゼ酵素の開発による所が大きい。その他普及にあ
たっては、プロテアーゼの人体への影響、安全性、ソフ
ト性等が確認された。酵素粉体をワックス材、水溶性高
分子ゲル材等で包括し顆粒状に成形する改良がなされて
粒状（粉体）洗剤に配合されることで市場へ供給される
。洗剤配合を試みられたことのある酵素剤としては、上
記プロテアーゼの他、アミラーゼ、セルラーゼがある。

アミラーゼは糊、食品でんぷん質を分解するものであり
、セルラーゼは繊維表面（特に木綿）のけば立ちをおさ
え下着等の肌ざわり感を改良するために洗剤に添加され
る。

現在の衣類用洗剤は、陰イオン界面活性剤を主体とし、
ゼオライトビルダー、アルカリビルダー、酵素プロテア
ーゼ、蛍光漂白剤、香料が配合されたもので、この配合
成分、比率はかなり一定しているが、今後消費者動向、
原料動向、環境問題等によっては変化すると考えられる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

合成ゼオライトのビルダーとしての特長として、ＬＡＳ
（Ｘｆｌアルキルベンゼンスルホン酸塩）などの界面活
性剤に対してビルダー性能を有し、５ＴＰＰとの共役に
おいてすぐれた効果を表すこと、安全無害な物質である
こと、富栄養化の原因物質を含まないこと、資源的に豊
富で安価に合成できる等があげられる。反面欠点として
は、それ自体のビルダー性能が不十分で、特にキレート
力に劣ること、水に不溶の粉体で、堆積すれば泥状とな
ること、洗濯物に付着して布地の強度を下げること等が
あげられる。そこで洗浄力にすぐれ、安全性、安価なビ
ルダーが求められる。その一つの方向として高分子ビル
ダー、有機ビルダー等が開発されてきた。ＣＡ（サイト
リック酸ナトリウム）、ＣＭＴ　（カルボキシメチルタ
ルトロン酸ナトリウム）　、ＣＭＯ３Ｃカルボキシメチ
ルオキシコハク酸ナトリウム）　、ＮＴＡ　にトリロ三
酢酸）等の有機ビルダーは、キレート力は十分でも洗浄
力が不十分であったり、安全性、生分解性に問題があっ
たり、高価であったりして、一部の例を除いては広く採
用されるにはいたっていない。そこで高分子ビルダーの
中より洗浄力等の優れた高分子ビルダーの開発が進めら
れた。その一つとして、我々は特公昭５１−１５５２５
号公報（出願昭和４６年）において、シクロペンテン又
はその誘導体と無水マレイン酸との共重合体の水溶性塩
を考案した。高分子ビルダーとしては、他にポリアクリ
ル酸、無水マレイン酸−イソブチレン共重合体、無水マ
レイン酸−アクリル酸共重合体、ポリα−ヒドロキシア
クリル酸、ポリイタコン酸、マロン酸エーテルカルボン
酸、ポリメタクリル酸、ポリフマール酸、アクリル酸、
ビニルアルコール、メチルビニルエーテルとの共重合体
の塩等といったオリゴマー型ビルダーや、メルカプト酢
酸、カプリン酸、ブチルアルデヒド、エチレングリコー
ルジメルエーテル、アルコール、トチカンチオール等を
テロゲンとし、高分子電解質オリゴマーをタキソゲンと
するポリマーであるテロマ型ビルダー、さらに特殊界面
活性剤もビルダとしての利用が試みられたが一長一短が
あって採用にはいたっていない。

洗剤中に配合された酵素は、通常ゲル材で包括されてい
る粒剤であるが、洗濯水に投入されれば直ちに溶解して
洗剤の他の成分と同様に均一に液中に分散される。遊離
の酵素は液中において他の成分によって阻害されたり、
変性を受けたりして失活する場合が多い。酵素を洗剤の
他成分との共役において有効に作用させることが課題と
なる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、洗剤成分として洗浄力のすぐれた高分子ビル
ダーとそれと共役して汚垢成分の除去に働く酵素、なか
んずく脂肪分解酵素（リパーゼ）の作用の場を提供する
ことに関する。現在洗剤用酵素としては、プロテアーゼ
か開発され実用化されているが、衣類の汚垢のうち有機
物汚れが全体の８０〜８５９６を占め、その中でも脂肪
系（油性）汚れの量が多く蛋白質系汚れとの比率は４〜
９：１である。油性汚れは高温のときは通常の界面活性
剤で除去しえるものであるが低温短時間ではかならずし
も十分にとれない。そこで、リパーゼか注目されるわけ
であるが、リパーゼの開発により高ｐＨ１高温用リパー
ゼとしては実用化しうるものもあるが、共通の問題とし
て、陰イオン界面活性剤に対する耐性がないことである
。これはプロテアーゼにはなかった新しい問題でその阻
害機構については不明であるとされているが、この阻害
作用を防止して酵素の安定化をはかることが本発明の目
的である。

陰イオン界面活性剤によるリパーゼの活性阻害を防ぐ手
段としては、あらかじめリパーゼを非イオン界面活性剤
と接触させることが効果あるとされている。本発明で任
用される陰イオン界面活性剤としては、−例としてＳ０
３又はＳＯ４基をもっ真鎖アルキルベンゼンスルホンａ
塩（ＬＡＳ）、αオレフインスルホン酸塩（ＡＯ３）、
硫酸アルキル塩（ＡＳ）　、硫酸アルキルポリオキシエ
チレン塩（ＡＥＳ）、２−スルホ脂肪酸エステル塩（Ｓ
ＦＥ）等であり、特に制約されるものでない。

非イオン界面活性剤の一例として、アルキレンオキサイ
ド基と脂肪族又はアルキル芳香族の有機性疎水性化合物
との縮合によって生成される化合物である。代表例とし
てポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（Ｐ　Ｏ
Ｅ　Ｎ　Ｅ　−８）　カアケラれるがこれも特に制約さ
れるものでない。リパーゼとしては、由来菌、メーカ各
に数多くの品種があるが、高ＰＨ９〜１１に耐えるもの
であれば良く、特に制約されるものではない。例をあげ
ればｐｏｒｃｉｎｅ　　ｐａｎｃｒｅａ　（シグマ社）
、酵母よりＣａｎｄｉｄａｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来
リパーゼＭＹ−リパーゼＯＦ　（名糖す業）、糸状菌よ
りＭｕｃｏｒ　ｓｐ由来リす−ゼＭ−ＡＰ　（天野製薬
）・リパーゼｓｐ（ノボ社）、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ
　　ｖａｒ由来リパすゼＡＰ　（天野製薬）、Ｒｈ　ｉ
　ｚｏｐｕｓ　　ｓｐ由来リパーゼ２Ａ、２Ｂ（長瀬産
業）、細菌ヨＱ　ｐｓｅｖｄｏｍｏｎｕｓ　　ｓｐ由来
リす−ゼＬＰ（天野製薬）　、　Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｆ
ｅｒｉｕｍ　ｖｉｓｃｏｓｕｍ由来リパーゼ（東洋醸造
）　、　Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｆｅｖ　ｓｐ　由来リパ
ーゼ（名糖産業）等のリパーゼがあげられる。

酵素リパーゼｎを水溶性高分子ビルダー（高分子電解質
ビルダー）に共有結合させることにより、通常は至適ｐ
Ｈ域のアルカリ側へのシフト・熱安定性の向上ができる
。ここにいう酵素の高分子ビルダーへの固定化法として
、１）担体結合法、２）架橋法、３）包括法の大きく分
けて３法有り、１）の担体結合法には、Ａ）共有結合法
、Ｂ）イオン結合法、Ｃ）物理吸着法があり３）の包括
法にはＥ）格子型法、Ｆ）マイクロカプセル法がある。

すでにプロテアーゼの洗剤への配合は、ワックスや水溶
性高分子による包括固定化格子型法によっており直ちに
溶解して均一分散するので厳密には包括法でない。酵素
リパーゼを高分子ビルダーに固定化するには、洗濯水に
溶解して別々になってはならないので、包括法や、イオ
ン結合法や物理吸着法は採用しえず、Ａ）の共有結合法
によらざるを得ない。

本発明の目的の一つはリパーゼに高分子ビルダーを結合
することによって陰イオン界面活性剤とリパーゼが直接
接触することを避けることである。

そのための共有結合法には種々の方法が考案されており
、本発明はこれに制約されるものでな（任意の方法で反
応効率が高く、酵素固定量が太き（、固定された酵素、
特にリパーゼの活性が高く維持される方法であることが
望しい。共有結合による固定化法としてジアゾ化法、ペ
プチド法、アルキル化法、架橋試薬法、Ｕｇｉ反応法等
があげられる。

代表的な結合法としては、ペプチド法の中で水溶性カー
ボンジイミド縮合剤がよく用いられ比較的活性が高くと
れる。ここで酵素を固定する相手である高分子ビルダー
は水溶性高分子であり固定化された酵素結合高分子ビル
ダーも又水溶性であることが本発明の大きな特徴をなす
ものである。通常酵素の固定化と言えば不溶性の高分子
担体に酵素を固定し、固液反応において酵素の回収を目
的としていた。洗剤においては酵素の回収は目的ではな
く、本発明は酵素の保護と活性発現が主たる目的であり
、その手段として酵素リパーゼを高分子ビルダーの一つ
であるシクロペンタン−無水マレイン酸共重合体（コオ
リゴマー）に固定することを提供することにある。高分
子ビルダーとしてのシクロペンタン−無水マレイン酸共
重合体は、シクロペンタジェン又はその誘導体に水素添
加して得られるシクロペンテン又はその誘導体（１）と
無水マレイン酸（ｆｆ）とを過酸化ベンゾイル、過酸化
水素等の過酸化物系アゾビスイソブチロニトリル等のア
ゾ系の一般１こ知られているラジカル開始剤の存在下、
ベンゼン、アセトン等の不活性な有機溶媒中５０〜１５
０℃で共重合させることで白色のシクロペンテン又はそ
の誘導体と無水マレイン酸の重合物である。分子量は約
２０００〜８０００の間で洗浄力、界面活性力が最大と
なる。

次にこの共重合体をナトリウム等の水酸化物又は炭酸塩
の水溶液と常温又は加熱下（１２０〜１３０℃）攪拌反
応させることにより共重合物の水溶性塩を製造すること
ができる。

結合法として、水溶性カーボンジイミド（ＷＳＣ）に１
−メチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カー
ボンジイミド−塩酸塩ＣＨｓ　ＣＨｚ　Ｎ＝Ｃ＝ＮＣＨ
２ＣＨ２Ｎ（ＣＨｓ）２ＨＣ１（ＲＩ　　Ｎ＝Ｃ＝Ｎ　
Ｒ２と略記）を用いた時には次の結合様式で酵素が結合
される。

（ＩＶ）　　　　　　”””酵素） 〔作用〕 酵素結合高分子ビルダーの作用機構は以下である。まず
第１の効果はｐＨに対する安定性であるが、高分子担体
と共役したｐＨ緩衝作用によるもので、高分子ビルダー
が化合式（Ｉｌｌ）であるときには陰イオン性（−Ｃｏ
ｏ−）であるため高ｐＨ域へ至適１）Ｈが移動し、洗剤
下においては酵素の働きとしては有利となる。第２の効
果に熱安定性が向上することについては、固定化により
酵素の高次構造が堅固に保たれるため熱変性に対して強
くなるためである。これにより高温洗浄が可能となる。

一般に固定化によりリパーゼの至適１）Ｈは０゜５〜１
．０高ルカリ側ヘシフトし、耐熱温度は約１０°高温側
へ向上する。ものである。第３の効果は化合式（ＩＶ）
に示す様な、酵素−高分子ビルダー複合体は共有結合に
よって強（結合しており、環境条件で容易にはがれるも
のではな（、分子模型として巨大な酵素分子（３０〜８
０Ａ０径の球）に、数本の高分子ビルダー（線状高分子
）か結合し酵素を保護し、高分子ビルダーの陰イオン反
発力等で陰イオン界面活性剤が酵素に近づ（のを防止す
ることができる。

〔実施例〕

（１）　　シクロペンテン−無水マレイン酸共重合体の
製造法 シクロペンテン０．５モル（３４ｇ）　及び無水マレイ
ン酸０．５モル（４９ｇ）をアセトン１０Ｑｍｌ　にと
かし、これに過酸化ベンゾイルＩｇを加えて浴温８０℃
で２５時間反応させた。反応終了後反応物を冷却し、メ
タノールで沈殿させてｆ別乾燥し、白色粉体の共重合物
を得た。

軟化点２５０〜２６０℃で、このときの収量は６５ｇで
あった。

（２）　　上記共重合体のナトリウム塩の製造上記共重
合体の無水マレイン酸成分に相当する２倍のモル数の水
酸化ナトリウム塩ウムて反応させる。上記レジン８０ｇ
を２５９６苛性ソ一ダ水溶液１６０ｇ中に加えて攪拌す
ると３０分で透明な液が得られた。反応後、真空減圧で
水を蒸発させると黄白色のレジン、化合物（Ｉｌｌ）が
得られた。水性カラムによる液クロ分析により上記化合
物（Ｉｎ）の重置平均分子量は６０００であった。この
物質はほとんどの有機溶剤にはとけない。

（３）　　シクロペンテン−無水マレイン酸共重合体の
ビルダー性能：洗浄試験 表１に各洗浄組成について各硬度における洗浄試験を行
った結果を示す。

洗浄試験は、綿ブロード（６０番）の布を糊抜きした後
に、人体の肌により汚染せしめて形成した天然汚染布を
試料布としてタゴートメータにより洗浄温度２５℃、浴
比３０で１０分間洗浄を行った。洗浄効果は汚染前の試
料布の反射率をＲ６、洗浄前の汚染布の反射率をＲ，、
洗浄後の汚染布の反射率をＲ，をそれぞれ測定し、式に
より洗浄率りを求め、判定した。本試験で用いた界面活
性剤としては、陰イオン系界面活性剤としてＬＡＳ　（
アルキル基の炭素数は１２）、及び非イオン系界面活性
剤としてポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルの
エチレンオキシド付加数が８モルのもの（ＰＯＥＮＥ−
８）である。

（４）　　リパーゼのＣＭＣによるシクロペンテン−無
水マレイン酸共重合体への結合とリパーゼ活性測定。

本例で用いたリパーゼは細菌ｐ　ｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ
ｆ　１ｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来のリパーゼで１リパーゼ
Ｐ１（大野製薬）は次の様な酵素特性を有する。

至適ｐＨは７〜１１において活性が高い。ｐＨ耐性はＩ
）Ｈ４−１２でアルカリ性でほとんど活性が低下しない
。最適温度は４０〜５５℃で、耐熱性は６０℃までであ
る。基質分解性は、オリーブ油、ゴマ油、ナタネ油、大
豆油、牛脂、豚腸と幅広い分解力を有する酵素粉体の耐
熱は長期保存性かある等の特徴を有する。活性は３００
００単位ｕ／ｇである。活性測定法は、Ｉ）Ｒ７，０の
リン酸緩衝液に基質であるオリーブ油をＰＶＡで分散し
た液に適当量の遊離又は固定化リパーゼを加え、攪拌を
しながら３０℃３０分で反応を行う。生成した遊離脂肪
酸の量を標準アルカリ液で中和滴定して求める。

結合法は、シクロペンテン−無水マレイン酸共合体す）
　ＩＪウム塩水溶液１０％にＷＳＣを無水マレイン酸の
Ｃ００Ｎの相当モルだけ添加しｐＨ７，２０℃３０分反
応を行いまずＷＳＣを結合させる。次いで酵素を無水マ
レイン酸中のＣＯＯＮａ相当の１／ｌＯモルだけ添加し
１０℃、−複反応させてイシド縮合させる。反応液を４
℃減圧で２倍に濃縮し、当容量のメタノールを添加して
酵素結合−シクロペンテン無水マレイン酸共重合体結合
物を沈殿析出される。沈殿物をＭ１５酢酸緩衝液でよく
洗浄する。この方法で（７）　リバー　セＰの固定化量
は１５　ｍｇ／ｇレジン、保持活性は２００　ＬＩ／ｇ
レジンであった。固定化により至適ｐＨは遊離酵素に比
べてｐＨ８，０から９．５にシフトし、最適温度は５０
℃から６０℃に向上した。基質特異性や基質親和性には
変化はなかった。

＋５１　　ＬＡＳ、ＰＯＥＮＥ−８，５ＴＰＰ、合成ゼ
オライト４Ａ、シクロペンテン−無水マレイン酸共重体
ナトリウム、リパーゼ、リパーゼ−シクロペンテン無水
マレイン酸共重合体ナトリウム結合体の洗浄試験。

水のみ、ＬＡＳのみ、ＰＯＥＮＥ−８のみ、５ＴＰＰの
み、合成ゼオライト４Ａのみ、シクロペンテン−無水マ
レイン酸共重合体ナトリウムのみ０．０４重量％水溶液
の洗浄試験結果を表１に示す。

表１　洗浄試験結果 次に洗剤主剤としてＬＡＳｏ、０４９６を用い、ビルダ
ーとして５ＴＰＰ、合成ゼオライト、シクロペンテ＋水
マレイン酸共重合体ナトリウムを使用し、酵素としてリ
パーゼ（遊離状態）、リパーゼ−シクロペンテン−無水
マレイン酸共重合体ナトリウム結合体の比較、さらに非
イオン界面活性剤添加効果の比較を示す。

以上の結果より分るように、シクロペンテン−無水マレ
イン酸共重合体ナトリウムはそれ自体がＬＡＳやＰＯＥ
ＮＥ−８に近い洗浄力を有する。

ビルダ機能としては、特に軟水中において高分子ビルダ
水溶塩の効果は５ＴＰＰと同じ効果であり合成ゼオライ
ト４Ａよりすぐれた効果であった。

遊離リパーゼはＬＡＳか存在する限りその添加効果はな
いが、非イオン界面活性剤が共存すれば、リパーゼなし
に比べて５〜８９！５程の洗浄力向上があった。

本発明による効果は、遊離リパーゼに非イオン界面活性
剤添加と同じ効果を示す。

以上のように本発明の洗浄剤組成物によると、陰イオン
界面活性剤存在下でもリパーゼによる酵素分解効果が期
待でき、さらにプロテアーゼを固定化することにより大
さな相乗効果が生れる。

〔発明の効果〕

酵素リパーゼを高分子ビルダーであるシクロペンテン−
無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩と共有結合させ、
洗剤に配合することによって次の効果が生れる。

（１）遊離のリパーゼの酵素特性のうち、至適１）Ｈを
アルカリ側へ、最適温度を高温側へ移動させ安定性を向
上させることができる。

（２）遊離のリパーゼを、陰イオン界面活性剤が主剤で
ある洗剤に配合しても阻害を受けて効果がないのに対し
、陰イオン性高分子ビルダとリパーゼを結合させれば陰
イオン界面活性剤の阻害を受けないで非イオン界面活性
剤添加による保護効果をもたらす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水溶性高分子ビルダーに酵素を共有結合してなる酵
   素結合ビルダーを含むことを特徴とする洗浄剤組成物。 ２、水溶性高分子が、ジシクロペンテン又はその誘導体
   と無水マレイン酸との共重合体の水溶性塩であることを
   特徴とする特許請求範囲第１項記載の酵素結合ビルダー
   。 ３、酵素がリパーゼであることを特徴とする特許請求範
   囲第１項記載の酵素結合ビルダー。