BLANQUEO ENZIMÁTICO DE FIBRAS CELULÓSICAS NATURALES NO PROVENIENTES DEL ALGODÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un proceso para el blanqueo enzimático de telas a base de celulosa natural no proveniente del algodón. En particular, la presente invención se refiere a un método para el blanqueo de lino, yute, ramio y telas similares, con una enzima que tiene actividad xilanolitica .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El tratamiento enzimático de telas celulósicas ha logrado gran éxito en la industria. En particular, la industria de productos textiles de algodón, y en particular el denim, ha adoptado las enzimas celulasas como alternativas para procesos químicos en esas etapas de procesado textil, tal como el lavado con piedra, el pulimentado biológico y el depilado. Además, las enzimas amilasas han sido adaptadas para el uso como agentes de desencolado. Las enzimas óxido-reductasas han sido propuestas para el uso en la industria textil, para el 'propósito de blanqueo y reducción por transferencia de
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colorante. La industria de limpieza ha adoptado también enzimas como agentes útiles en el lavado de ropa y telas sucias, y las tecnologías actuales incluyen el uso generalizado de proteasa, celulosa y amilasa en formulaciones de detergentes. Por ejemplo se describen composiciones de proteasa útiles en la remoción de manchas de origen proteínico en telas. Además, la celulasa, amilasa, cutinasa, lipasa, peroxidasa, y xilanasa ( O 98/39402) han sido sugeridas para el uso en detergentes de lavandería, para la remoción de manchas o para proporcionar otros atributos deseables a la tela lavada. Los xilanos son heterpolímeros complejos que consisten principalmente de xilosa y arabinosa. Los xilanos de plantas terrestres están compuestos de una cadena principal de D-xilopiranosilo enlazada a ß-1,4, que puede estar sustituida con residuos de acetilo y residuos de arabinosa y ácido metilglucurónico. Los xilanos son, después de la celulosa, los carbohidratos que ocupan el segundo lugar en abundancia desde el punto de vista de su biomasa. Se necesita cierto número de enzimas para conseguir la hidrólisis completa de los xilanos, de las cuales las hemicelulasas son, en general, las más apreciadas. Por ejemplo, en la industria de pasta papelera y del papel, las hemicelulasas se han usado para el blanqueo
de pastas papeleras, para disminuir las dosis químicas usadas en el blanqueo subsecuente, o para incrementar la brillantez de la pasta papelera (Kantelinen et al., International Bleaching Conference, TAPPI Proceedings, 1-5(1998); Viikari et al., Paper and Timber 7:384-389 (1991)). Además se ha sugerido que ese uso no tiene actividad celulolítica que pudiese dañar las fibras de la celulosa. Ese uso en la industria de la pasta papelera y del papel se describe además en las publicaciones PCT números WO 89/08738, WO 91/02791 y WO 91/05908. Las hemicelulasas se han sugerido también en la conversión de biomasa en combustibles (Vikkari et al., "Hemicellulases for Industrial Applications", Bioconversion of Forest and Agricultural Wastes, Saddler, J. ed., CAB International, Estados Unidos de Norteamérica (1993)) y como aditivos para forraje. Como puede verse, en el campo de los productos textiles y de la química del carbohidrato xilano se ha realizado mucho trabajo. Sin embargo, la industria textil continua buscando métodos mejorados para el tratamiento de telas celulósicas, con composiciones benignas desde el punto de vista ambiental, que proporcionen un valor agregado a estas telas. En particular, ha sentido desde hace mucho la necesidad del desarrollo de métodos limpios y más eficientes para el tratamiento de telas e hilos textiles celulósicos naturales no provenientes del algodón, para producir
productos mejorados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la invención es proporcionar un método enzimático de blanqueo de fibras, hilos y/o telas celulósicas, no provenientes del algodón, y productos textiles fabricados con las mismas. Todavía otro objeto de la invención es proporcionar un método alternativo de blanqueo de fibras, hilos y/o telas celulósicas, no provenientes del algodón, y de productos textiles fabricados con las mismas, que no involucre el uso de productos químicos peligrosos e indeseables desde el punto de vista ambiental. Todavía un objeto adicional de la invención es proporcionar una manera simple y eficiente para blanquear el lino, el yute y/o ramio, que sea compatible con las prácticas de procesamiento en húmedo estándares en la industria . De conformidad con la invención se proporciona un método para el blanqueo de fibra, hilo o tela celulósica, no proveniente del algodón, poniendo el contacto de la fibra, hilo o tela, con una enzima hemicelulasa, por un tiempo y condiciones, apropiados, para producir el blanqueo de la fibra, hilo o tela. Preferentemente la enzima
hemicelulasa es una xilanasa o mananasa y en la forma más preferente es una xilanasa. En un método particularmente preferido, de conformidad con la invención, la fibra, hilo o tela comprende lino, yute o ramio. En una modalidad de proceso de la invención, el proceso de blanqueo de la invención ocurre antes de la fabricación de un producto textil. En otra modalidad de proceso de la invención, el proceso de blanqueo de la invención ocurre en un producto textil limpio, sin suciedades. En una modalidad de proceso de la invención, la fibra, hilo o tela blanqueada, como se proporciona en la presente, es procesada subsecuentemente para formar un producto textil terminado. En otra modalidad de proceso de la invención, la fibra, hilo o tela, se trata con una hemicelulasa, en un proceso continuo o se trata alternativamente con una hemicelulasa, en un proceso por lotes .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
De conformidad con la invención, se proporciona un método para blanquear fibra, hilo o tela celulósica no proveniente del algodón, poniendo en contacto la fibra, hilo o tela, con una enzima hemicelulasa, por un
tiempo y condiciones, apropiados, para producir un blanqueo de la fibra, hilo o tela. Preferentemente la enzima hemicelulasa es una xilanasa o mananasa, y en la forma más preferentemente es una xilanasa. En un método particularmente preferido, de conformidad con la invención, la fibra, hilo o tela comprende lino, yute o ramio. En una modalidad de proceso de la invención, el proceso de blanqueo de la invención ocurre antes de la fabricación de un producto textil. En otra modalidad de proceso de la invención, el proceso de blanqueo de la invención ocurre en un producto textil limpio sin suciedad. En una modalidad de proceso de la invención, la fibra, hilo o tela blanqueada, tal como se proporciona en la presente, se procesa subsecuentemente para producir un producto textil terminado. En otra modalidad el proceso de la invención, la fibra, hilo o tela se trata con una hemicelulasa, en un proceso continuo o se trata alternativamente con una hemicelulasa, en un proceso por lotes . "Hemicelulasa" tal como se usa en la presente, se refiere a enzimas que catalizan la degradación y/o modificación de hemicelulosas, e incluyen la xilanasa, mananasa, xilosidasa, manosidasa, glucosidasa, arabinosidasa, glururonidasa, y galactosidasa . En una modalidad particularmente preferida, la hemicelulasa es una
xilanasa cuyo significado se entiende como cualquier enzima degradadora de xilano, que se produzca ya sea natural o recombinantemente. Generalmente, las enzimas degradadoras de xilano son endo-xilanasas y hexo-xilanasas que hidrolizan el xilano en una forma endo o hexo, e incluyen enzimas tales como la endo-1,3 ¿? xilosidasa, endo-ß-?, -xilanasas (1,4-ß-xilano xilanohidrolasa; EC 3.2.1.8), 1, 3-¿ ?-D-xilano xilohidrolasa y ß-?-4-xilosidadas (1, 4-ß-???3?? xilohidrolasa; EC 3.2.1.37) (Ecuaciones Números. 3.2.1.32, 3.2.1.72, 3.2.1.8, 3.2.1.37). Las xilanasas preferidas son aquellas que se derivan de un hongo filamentoso o una fuente bacteriana, que incluyen, por ejemplo los hongos de los géneros Aspergillus, Disportrichum, Penicillium, Humicola , Neurospora, Fusariu , Trichoderma y Gliocladium o de las bacterias Bacillus, Thermotoga, Streptomyces,
Microtetraspora , Actinmadura , Thermomonospora , Actinomyctes y Cepholosporum. La enzima puede ser una enzima xilanasa que puede manipularse por ingeniería para que tenga propiedades específicas tales como estabilidad, actividad o capacidades de enlazamiento que sean útiles, o puede ser una enzima que tenga poca o ninguna actividad como una xilanasa que sirva de punto de partida, pero que sea modificada usando los principios de la evolución dirigida o manipulación de proteínas con ingeniería, que de por resultado una enzima
que tenga una actividad de la xilanasa significativa. "Blanqueo" tal como se usa en la presente, se refiere al proceso de tratamiento de una fibra, tela y/o hilo, para producir un color más claro en la fibra, tela o hilo. Por ejemplo, blanqueo, tal como se usa en la presente, significa el blanqueo de la tela por remoción, modificación o enmascaramiento de los compuestos que provocan el color en la fibra celulósica. "Fibra, hilo o tela celulósica no proveniente del algodón" significa fibras, hilos o telas que están compuestas principalmente de una composición a base de celulosa no proveniente del algodón. Ejemplos de esas composiciones incluyen el lino, ramio, yute y otras composiciones similares que se derivan de productos celulósicos no provenientes del algodón. En una modalidad, el blanqueo de conformidad con la presente invención, comprende preparar una solución acuosa que contenga una cantidad efectiva de una hemicelulasa o una combinación de hemicelulasas junto con otros ingredientes opcionales que incluyen, por ejemplo, una solución reguladora o un agente tensioactivo . Una cantidad efectiva de una composición enzimática de hemicelulasa, es una concentración de enzima hemicelulasa, suficiente para su propósito pretendido. De esta manera, por ejemplo, una "cantidad efectiva" de hemicelulasa, en una composición que
sirva para producir el blanqueo a través de una serie de lavados de conformidad con la presente invención, es esa cantidad que proporcionará el efecto deseado, por ejemplo, mejorar las propiedades del color del articulo textil que contenga celulosa no proveniente del algodón, en comparación con un método similar que no use hemicelulasa . La cantidad de hemicelulasa empleada es dependiente también del equipo empleado, de los parámetros de proceso empleados, por ejemplo, la temperatura de la solución blanqueadora a base de hemicelulasa, el tiempo de exposición a la solución de hemicelulasa, y la actividad de la hemicelulasa (por ejemplo una solución particular requerirá de una menor concentración de hemicelulasa en donde se usa una composición de hemicelulasa, más activa, en comparación con una composición de hemicelulasa, menos activa. La concentración exacta de la hemicelulasa en la solución blanqueadora acuosa puede ser determinada fácilmente por el experimentado en la técnica, en base a los factores anteriores, asi como al resultado deseado . En una modalidad de blanqueo, se puede emplear una solución reguladora, en la composición de tratamiento, de forma tal que la concentración de la solución reguladora sea suficiente para mantener el PH de la solución dentro del intervalo en el cual la hemicelulasa empleada exhiba la actividad deseada. El pH en el cual la hemicelulasa exhibe
actividad, depende de la naturaleza de la hemicelulasa empleada. La concentración exacta de la solución reguladora empleada dependerá de varios factores que el experimentado en la técnica puede tomar en cuenta fácilmente. Por ejemplo, en una modalidad preferida, la solución reguladora asi como la concentración de la misma se seleccionan a fin de mantener el pH de la solución de hemicelulasa final, dentro del intervalo de pH requerido para obtener una actividad óptima de la hemicelulasa. La determinación del intervalo óptimo de pH de la hemicelulasa de la invención, puede evaluarse de acuerdo a técnicas bien conocidas. Soluciones reguladoras apropiadas, en el pH que se encuentre dentro del intervalo de actividad de la hemicelulasa, son también conocidas por los experimentados en la técnica. Además de la hemicelulasa y de una solución reguladora, la composición de tratamiento puede contener un agente tensioactivo, es decir, un agente tensioactivo catiónico, no iónico o aniónico. Los agentes tensioactivos apropiados incluyen cualquier agente tensioactivo compatible con la hemicelulasa que se utilice y con la tela en cuestión, e incluyen, por ejemplo, agentes tensioactivos aniónicos, no iónicos y anfoliticos. Los agentes tensioactivos aniónicos, apropiados, incluyen, aunque no están limitados a, los alquilbencensulfonatos lineales o ramificados; los sulfatos de éter alquilico o alquenilico
que tengan grupos alquilo o grupos alquenilo, lineales o ramificados; los sulfatos de alquilo o alquenilo; los sulfonatos de olefinas; los sulfonatos de alcanos y similares. Los contraiones apropiados para los agentes tensioactivos aniónicos incluyen, aunque no están limitados a, los iones de metales alcalinos tales como el sodio y potasio. Los iones de metales alcalinotérreos tales como el calcio y el magnesio; el ión amonio, y las alcanolaminas que tengan de 1 a 3 grupos alcanol con un índice de carbono de 2 ó 3. Los agentes tensioactivos anfolíticos incluyen, por ejemplo, los sulfonatos de sales de amonio cuaternario, y los agentes tensioactivos anfolíticos del tipo betaína. Esos agentes tensioactivos anfolíticos tienen grupos con carga tanto positiva como negativa, en la misma molécula. Los agentes tensioactivos no iónicos comprenden en general los éteres de polioxialquileno, así como las alcanolamidas de ácidos grasos superiores o un aducto de óxido de alquileno de las mismas, y los monoésteres de glicerina de ácidos grasos. También se pueden emplear mezclas de agentes tensioactivos, en maneras conocidas por los experimentados en la técnica. En algunas modalidades puede ser deseable ajustar los parámetros analizados anteriormente, con el propósito de controlar la degradación enzimática. Por ejemplo, el pH puede ajustarse en ciertos puntos temporales
para extinguir la actividad de la hemicelulasa y prevenir la degradación excesiva indeseable. Alternativamente se pueden implementar otros métodos reconocidos en la técnica para extinguir la actividad enzimática, por ejemplo el tratamiento químico,, el tratamiento con proteasas y/o el blanqueo térmico. Los siguientes ejemplos no limitativos sirven para bosquejar adicionalmente la invención descrita anteriormente .
EJEMPLOS
A. Técnicas usadas para determinar actividades específicas : Ensayo Azo-Birchwood para Xilanasas Ensayo BCA para proteínas Ensayo RBB para Azo-CM-Celulosa Electroforesis Densitometría
-Procedimientos de prueba Materiales : a.l. Telas: -Tela de lino natural color ostra (L-51) (Lote #699-8) de Testfabrics, Inc.
a.2. Reactivos: - Solución reguladora de acetatos
50 mM, pH 4.5 - Solución reguladora de fosfatos 50 mM, pH 7.0 Enzimas : GC 140, enzima xilanasa experimental de T. reesei - Xilanasa 52617 - origen fúngico, en el laboratorio GC 260, xilanasa experimental para la Separación de Almidón de Trigo extraída del Bacillus pumulis - Xilanasa 720, xilanasa bacteriana
- Xilanasa 990391 del Bacillus subtilis
-Procedimiento de aplicación: (1) El tergotómetro se ajustó con los siguientes parámetros: 40 grados centígrados, velocidad de agitación de 90 rpm, 60 minutos de tiempo de lavado. (2) El baño de agua del tergotómetro se ajustó para calentar a 40 grados centígrados, luego se adicionó la cantidad apropiada de agua
destilada para conseguir un volumen total de un litro del licor de lavado. (3) Se adicionaron 250 mL de solución reguladora de fosfatos 0.2 , pH 7.0 o solución reguladora d acetatos 0.2 M, pH 4.5, para producir una concentración final de solución reguladora, 50 mM (volumen total de 1 litro) y se verificó el pH. (4) Se adicionó una cantidad apropiada de enzimas y se verificó el pH del licor de lavado. (5) Se adicionaron 4 muestras de lino color ostra por recipiente y el cronómetro se ajustó para 62 minutos de lavado. (6) Después de 30 y 60 minutos, se verificó el pH del licor del lavado. (7) Después de 60 minutos las muestras de cada uno de los recipientes se enjuagaron en bolsas de maya, en una lavadora, a las siguientes condiciones: ciclo de enjuague, temperatura fría, nivel de agua bajo, y velocidad regular. (8) Las muestras se secaron usando una prensa de vapor, a un nivel de calor medio, por un tiempo de 10 a 15 segundos. (9) Se obtuvieron los valores L*, a*,b* de CIELAB de las muestras usando el espectrocolorímetros ini Sean de HunterLab (los valores L*, a*, b* de las
muestras se leyeron antes del lavado, para realizar la comparación) .
Ambas enzimas xilanasa mostraron un efecto de blanqueo distinto en telas de lino natural no refinadas. Las muestras de lino sin refinar, que son de un color blanquecino antes del lavado, se volvieron blancas después de 1 ciclo en un lavado de 60 minutos pH 7.0 y 40 °C, con xilanasa. Ambas xilanasas mostraron valores b* de la escala de colores, decrecientes, en muestras de lino sin refinar, después del tratamiento con estas enzimas, en las condiciones de lavado consistentes en un tiempo de 60 minutos, 40 °C y pH 7.0. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere .