WO1991016424A1 - Process for specific alteration of the properties of enzymes by chemical modification and chemically modified enzymes - Google Patents

Process for specific alteration of the properties of enzymes by chemical modification and chemically modified enzymes Download PDF

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WO1991016424A1
WO1991016424A1 PCT/EP1991/000705 EP9100705W WO9116424A1 WO 1991016424 A1 WO1991016424 A1 WO 1991016424A1 EP 9100705 W EP9100705 W EP 9100705W WO 9116424 A1 WO9116424 A1 WO 9116424A1
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formula
water
radical
enzymes
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PCT/EP1991/000705
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Hans Ulrich Geyer
Gerhard Konieczny-Janda
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Hans Ulrich Geyer
Konieczny Janda Gerhard
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    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
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    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/18Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
    • C12N9/20Triglyceride splitting, e.g. by means of lipase
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    • C12N9/90Isomerases (5.)
    • C12N9/92Glucose isomerase (5.3.1.5; 5.3.1.9; 5.3.1.18)
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    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/96Stabilising an enzyme by forming an adduct or a composition; Forming enzyme conjugates

Definitions

  • the invention relates to a method for deliberately changing the properties of enzymes by chemically modifying them, to the production of chemically modified enzymes and to the chemically modified enzymes and their use.
  • German Offenlegungsschrift 29 19 622 discloses water-soluble stabilized enzyme derivatives, in particular protease derivatives, which, by reacting the enzyme with polysaccharide derivatives containing aldehyde groups, for example dialdehyde starch or dialdehyde cellulose, form an immobilized, ie insoluble Enzyme product and subsequent reduction of the immobilized enzyme product with complex hydrides were obtained.
  • polysaccharide derivatives containing aldehyde groups for example dialdehyde starch or dialdehyde cellulose
  • an immobilized, ie insoluble Enzyme product and subsequent reduction of the immobilized enzyme product with complex hydrides were obtained.
  • at least two of the available amino groups of the enzyme portion and at least two of the available aldehyde groups of the polysaccharide portion have to be crosslinked and the product obtained in this way has to be additionally hydrogenated.
  • subtilisin has already been nitrated, carbamylated, glutarylated and succinylated in the prior art in order to investigate the effects of these chemical modifications on the enzymatic activity.
  • ⁇ -Amylases have also already been treated with organic acid anhydrides - e.g. Acetic acid, propionic acid, butyric anhydride etc. - modified to the corresponding acyl-derivatized ⁇ -amylase.
  • Chymotrypsinogen was also treated with acid anhydrides such as e.g. Acetic or succinic anhydride, also converted into acylated derivatives and, for example, with ethylenediamine, into amidated derivatives.
  • the reaction of glucose isomerase or D-xylose isomerase with diethyl pyrocarbonate and of glucose isomerase with 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid is also known.
  • the methods known in the prior art for the chemical modification of enzymes are only limited in their applicability to special enzymes and types of chemical modification with respect to the residues which can be introduced into the enzyme.
  • the known methods allow only little scope in terms of the manner and in terms of a graduated feasibility of the chemical modification of enzymes.
  • the reagents used in the prior art to modify the enzymes are often too aggressive or the functional groups (such as aldehyde groups or acid anhydride groups) contained in these reagents which are used to bind the modification reagents to the enzyme are too chemically reactive and make it difficult to control the Degree of modification. Or they are badly compatible with the enzymes themselves.
  • the chemical modification of enzymes in the prior art is therefore difficult to control according to the type and degree of modification.
  • the types of bonds formed between the enzyme and the modification reagent can also prove to be insufficiently stable to hydrolysis (such as, for example, imine, ester or amide bonds) and thereby restrict the use of the modified enzymes.
  • the object was therefore to provide a simple, mild and at the same time versatile process for the targeted change in the properties of enzymes by derivatization and for the chemical modification of enzymes, which can be used for a large number of enzymes. This procedure should take into account.
  • the type and degree of modification of the enzymes can be light, controllable and thus enable a customized adaptation of enzymes for specific requirements.
  • Another task was to provide new, valuable enzyme derivatives optimized by chemical modification for various applications.
  • the invention relates to a method for specifically changing the properties of an enzyme by chemical modification, which is characterized in that the enzyme is reacted with a terminal epoxy or halohydrin compound which specifically changes the cationic, biochemical and application properties of the enzyme, Contains amphiphilic, anionic and / or lipophilic or hydrophobic organic radical, converted into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative).
  • the modification reagents used according to the invention for the chemical modification of enzymes contain a terminal epoxy group as a reactive group or a halohydrin group as their precursor. This epoxy or halohydrin group is a mild, chemically reactive group that preferably reacts with free basic groups of the enzyme to be modified.
  • Such basic groups in the enzyme to be modified are preferably free, primary amino groups of polyfunctional amino acids which are contained in the polypeptide chain making up the enzyme and are accessible to the reagent due to their position on the enzyme surface.
  • These are in particular, for example, the ⁇ -amino group of the amino acid lysine or, if appropriate, also the amino function in the guanidinium group of the amino acid arginine.
  • the basicity or nucleophilicity of these amino groups is favorably matched to the reactivity of the epoxy or halohydrin compounds used and the degree of modification can therefore be easily controlled by adjusting the reaction parameters pH, temperature and reaction time.
  • the epoxides or halohydrins used according to the invention are cheap and can be industrially produced in large quantities and are therefore readily available. A variety of these epoxies are also commercially available.
  • the epoxides can, by their nature, carry a large number of residues which, through their respective specific properties, modify the properties of the enzyme derivatives obtained and thereby the targeted variation of the biochemical and application properties enable these enzyme derivatives.
  • the invention also provides a process for the production of water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives), which is characterized in that little is done by reaction taking place under basic conditions at least one of the free primary amino groups of an enzyme not located in the activity center with a) epoxides of the formula I /
  • R represents a cationic, amphiphilic, anionic or lipophilic or hydrophobic organic radical, or with b) halohydrins of the formula II
  • X represents halogen, preferably chlorine or bromine
  • R has the meaning given above, converts the enzyme into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative), in which one or more of the free amino groups mentioned of the enzyme with a radical of the formula A
  • water-soluble or non-insoluble, chemically modified enzyme derivatives are obtained, the water solubility of which essentially corresponds to that of the underlying enzymes or, in contrast, is possibly reduced to the extent that they are not completely water-insoluble.
  • water-soluble or water-solubility here also include fine dispersions, such as, in particular, emulsions.
  • the reaction is usually carried out in solution, preferably in an aqueous solution.
  • the reaction solutions can optionally contain enzyme-compatible organic solvents, for example alcohols, diols etc., or enzyme stabilizers.
  • Solid enzyme starting materials are therefore dissolved in the desired concentration in water or in the water / solvent mixture. If one starts directly from enzyme solutions from a normal enzyme production, then can be used in the resulting concentration or after concentration to the desired concentration.
  • aqueous enzyme concentrates are used which have a dry substance content of 10 to 35% by weight.
  • reaction it may prove expedient to carry out the reaction in the presence of enzyme stabilizers and / or solubilizers.
  • the reaction is then preferably carried out in the presence of propanediol, which may be present in amounts of up to about
  • the process according to the invention for producing chemically modified enzymes is carried out under basic conditions. This means that the reaction is carried out at pH values above 7. In a preferred embodiment of the production process according to the invention, the reaction is carried out at pH values from 9 to 11.
  • the reaction can either be started at a high initial pH value, which gradually shifts to smaller alkaline pH values (down to a maximum of pH 7) in the course of the reaction, or by constant readjustment of the pH value to a constant alkaline pH -Value to be held.
  • the pH value can be adjusted by all inorganic bases that are compatible with enzymes, e.g. in particular alkali oxides or hydroxides.
  • Sodium hydroxide in particular in the form of an aqueous solution (sodium hydroxide solution), is preferably used for pH adjustment.
  • the temperature of the process is only limited by the temperature stability of the enzymes used.
  • the implementation is therefore carried out in appropriate embodiments of the manufacturing method according to the invention Temperatures up to a maximum of 35 ° C.
  • the reaction is preferably carried out at temperatures of up to a maximum of 30 ° C.
  • the reaction temperature is generally limited by ambient temperatures of approximately 25 ° C., since no or only inadequate conversions can be observed below these temperatures.
  • the reaction time can range from a few hours to a whole day. As a rule, in expedient embodiments of the manufacturing process according to the invention, reaction times become. from 1 to 8 hours.
  • the degree of modification of the enzyme derivatives according to the invention obtained can be set in a wide range from low to medium and medium to strong. Instead of longer reaction times, it may also be appropriate, depending on the enzyme used, to shorten the reaction time by using an excess of modification reagent, which is not only advantageous from a process engineering point of view, but also from an economic point of view (higher value of the enzymes; cheap and in large amount of readily available modification reagents).
  • a 5 to 10-fold excess of modification reagent (based on the free, substitutable amino groups contained in the enzyme to be modified) is generally used.
  • modification reagent based on the free, substitutable amino groups contained in the enzyme to be modified
  • the one-time addition at the beginning of the reaction leads to higher reaction rates and also to higher ones Degree of modification and is therefore particularly useful when short reaction times or overall higher degrees of modification are to be achieved.
  • the reaction mixture is generally cooled to 20 ° C. and adjusted to a pH of 7 with an aqueous solution of an enzyme-compatible inorganic and / or organic acid.
  • An aqueous solution of citric acid may be mentioned as an example.
  • the reaction mixtures obtained can either be used as such for further use or can be subjected to conventional measures in a manner which is customary per se, such as in the case of normal enzyme production / packaging.
  • the mixtures containing the enzyme derivative according to the invention can be admixed with enzyme stabilizers which are conventional per se, worked up to concentrates or in a conventional manner, e.g. by spray drying, converted into a solid product and also granulated.
  • the invention provides a chemically very mild and enzyme-friendly process for the targeted chemical change in the properties of an enzyme by means of chemical modification, which is outstandingly suitable for the production of chemically modified enzymes.
  • the invention obtained by the process
  • Enzyme derivatives can be chemically modified enzymes, the underlying enzymes of which can be chemically modified in their properties by substitution with various types of organic residues.
  • the organic radicals R introduced into the enzyme with the epoxide of the formula I or the halohydrin of the formula II can be cationic, amphiphilic, anionic or hydrophobic.
  • the isoelectric points, the pH optima, the surface properties (charge, hydrophobicity), the interfacial activity etc. can be influenced in a targeted manner.
  • epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II are used for the chemical modification of the underlying enzyme, in which R is a cationic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , in which R 1 , R 2 and / or R ⁇ are a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3.
  • radicals R are then, for example, trimethylammoniummethylene, trimethylammoniumethylene, trimethylammoniumtrimethylene groups, the trimethylammonium ethylene group being very particularly preferred.
  • An example of a modification reagent used in this variant is, for example, 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride.
  • R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, R 4 is a straight-chain C10 bis
  • C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
  • modification reagents used in this variant are, for example, 3-chloro-2-hydroxypropyldimethyllaurylammonium chloride and 3-chloro-2-hydroxypropyldimethylcoco (C12-C16) ammonium chloride.
  • epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II are used for the chemical modification of the underlying enzyme, in which R represents an anionic organic radical of the formula
  • chemical modification reagents used in this variant of the production process according to the invention are, for example, 2-chloro-1-hydroxyethylalkylene sulfonates, preferably in the form of the sodium salt.
  • Chemical modification reagents which are particularly preferred for this variant are, for example, the 3-chloro-2-hydroxypropylsulfonates, in particular that
  • Examples include ⁇ -epoxides such as hexen-1-oxide, octene-1-oxide, decen-1-oxide, dodecen-1-oxide, tetradecen-1-oxide, hexadecen-1-oxide and octadecen-1-oxide.
  • any enzymes per se in particular those with industrial importance for various applications such as detergent enzymes, enzymes for saccharification of starch and other applications can be used.
  • proteases, amylases are preferred embodiment of the production method according to the invention.
  • Glucose isomerases or lipases used.
  • other enzymes such as e.g. Pectinases, cellulases or hemicellulases etc. can be used.
  • the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzyme derivatives allows targeted, chemically very mild tailoring of enzyme derivatives with properties which are adapted to the particular application in the desired manner.
  • the method according to the invention thus enables in a simple manner, e.g. to vary the surface properties with regard to charge and hydrophobicity in the desired manner.
  • Enzyme properties such as pH optimum, pH stability, temperature optimum, temperature stability, oxidation stability or compatibility with other enzymes (e.g. stability against digestion by protease, if present), interfacial activity etc. can be easily changed and adjusted to the respective technical application of the enzyme in the desired manner.
  • the invention therefore also relates to those water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives) which, in relation to their respective technical fields of application, are improved in their biochemical and application properties, these chemically modified enzymes being characterized in that they are present in at least one the free primary amino groups of the underlying enzyme which are not in the activity center and have a radical of the formula A
  • R is a cationic, amphiphilic, anionic or hydrophobic organic radical
  • Appropriate enzyme derivatives according to the invention are characterized in that the underlying enzyme is a protease, amylase, glucose isomerase or lipase.
  • the underlying enzyme can also be another, e.g. a pectinase, cellulase or hemicellulase etc.
  • the enzymes chemically modified according to the invention are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents a cationic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , wherein R 1 , R 2 and / or R 3 represent a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3.
  • the underlying enzymes are proteases, as are used in particular for washing and cleaning compositions.
  • proteases protease derivatives
  • these alkaline or highly alkaline proteases can be obtained, for example, by cultivating Bacillus strains such as Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens or Bacillus licheniformis etc.
  • enzyme derivatives which are distinguished by the fact that they are water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified proteases which have a cationic on at least one of the free primary amino groups of the underlying protease which are not in the activity center organic radical of formula B.
  • R 1 , R 2 and / or R 3 are a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, and n is an integer from 1 to 3, are substituted.
  • This cationic modification of proteases gives protease derivatives in which the positively charged ⁇ -amino groups of the lysine are quaternary
  • the enzyme derivatives according to the invention are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents an amphiphilic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , wherein R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, R 4 is a straight-chain C10 to C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
  • R represents an amphiphilic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , wherein R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, R 4 is a straight-chain C10 to C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
  • R 4 is a straight-chain C10 to C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
  • the chemically modified enzymes are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents an anionic radical of the formula - (CH 2 ) n -SO 3 -, in which n is a means integer from 1 to 3.
  • the underlying enzymes are proteases, in particular alkaline or highly alkaline proteases for washing and cleaning compositions, as have already been described in more detail above.
  • water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes which are distinguished by the fact that they are chemically modified proteases, in particular chemically modified alkaline or highly alkaline proteases, which are present in at least one of those which are not in the activity center located free primary amino groups of the underlying protease with an anionic organic radical of the formula CC
  • n is an integer from 1 to 3, are substituted.
  • the underlying enzyme is an ⁇ -amylase.
  • the underlying ⁇ -amylases are in particular those as are used for washing and cleaning compositions or, on the other hand, for example also for starch saccharification.
  • Thermostable ⁇ -amylase as can be obtained, for example, from BacillUs licheniformis, is particularly preferred.
  • water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme derivatives which are characterized in that they are chemically modified ⁇ -amylases, preferably chemically modified thermostable ⁇ -amylases, which have at least one of the free primary amino groups of the underlying amylase which are not in the center of activity and have an anionic radical of the formula CC
  • n is an integer from 1 to 3, are substituted.
  • the anionically modified enzymes described above are particularly suitable for low-pH detergent systems such as heavy-duty liquid detergents and certain mild detergents.
  • the enzyme derivatives from mild alkaline proteases are particularly advantageous here, especially for bleach-free and largely builder-free liquid detergents.
  • the anionically modified enzymes have an increased stability compared to conventional liquid detergent components such as linear alkyl sulfonates, soaps, paraffin sulfonates, fatty acid ethoxysulfates etc. and are also advantageous in concentrated liquid detergents, especially those with a high water content and higher pH values Have storage stability.
  • the pH optimum of the anionically modified enzymes is generally shifted towards the acidic range by 0.5 to 1 pH unit compared to the underlying unmodified enzyme.
  • Another effect of the anionic modification is the greatly improved turbidity stability in liquid detergent formulations (ie the tendency of the enzyme dissolved in the liquid detergent or other constituents of the enzyme preparation dissolved therein to be stored flocculation is reduced).
  • the anionically modified enzymes described above, in particular also anionic ⁇ -amylases are also suitable for use in environmentally friendly enzyme-containing dishwashing detergents.
  • anionically modified ⁇ -amylase derivatives in the low pH range from 5.0 to 6.0 at higher temperatures (70 ° C.) have increased stability compared to the underlying unmodified ⁇ -amylases.
  • Another variant of the chemically modified enzymes according to the invention is characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of the formula A in which R is a whole number for a hydrophobic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 where n from 1 to 17 means are substituted.
  • a radical of the formula A in which R is a whole number for a hydrophobic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 where n from 1 to 17 means are substituted.
  • modified enzymes with a hydrophobic character are modified enzymes with a hydrophobic character.
  • Protein (biuret) 15.1% by weight
  • the degree of modification here relates to the underlying protease (native protease), multiple substitutions not being taken into account, and is defined as the relative ratio of the concentration of the enzyme derivatives to the sum of the concentrations of the native enzyme and the enzyme derivatives.
  • the degree of modification is given in percent and a degree of modification of 100% is therefore synonymous with the absence of native enzyme.
  • the activity stated in% is volume-corrected and relates to the activity (delft units) of the native enzyme used.
  • the reaction was exothermic, causing the temperature set at the beginning to increase from 30 ° C. to approx. 33 to 35 ° C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling the reaction mixture to 20 ° C. (plate heat exchanger) and by adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7 being set.
  • the water-soluble, chemically modified protease was isolated by methods known per se for the isolation of enzymes, such as ion exchange chromatography.
  • the product obtained could be converted into enzyme granules without difficulty by measures known per se, such as extrusion or spray drying.
  • the results show that the active center of the chemically modified highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus was not affected by the mild chemical modification process.
  • Example 1 Analogous to Example 1 was an aqueous enzyme concentrate of the following composition Enzyme: Alkaline protease from Bacillus licheniformis
  • Activity (DU / g): 921,000 adjusted to a pH of 10 with sodium hydroxide solution and mixed at ambient temperature (approx. 20 ° C.) with such an amount of a 70 to 71% by weight aqueous solution of 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride, that amount of 5% by weight of active substance ( modification reagent) based on the amount of enzyme used.
  • modification reagent active substance
  • the reagent was added within 5 minutes.
  • the mixture was heated to 25 ° C. and the course of the reaction was followed by cation exchange chromatography as in Example 1.
  • the results of the course of the reaction are summarized below as a function of the reaction time.
  • the degree of modification is defined as in Example 1, the activity in percent (analogously to Example 1) is also volume-corrected and relates to the activity (delft units) of the native protease used.
  • reaction mixture was cooled and stopped by adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7.
  • the slight decrease in activity of the chemically modified protease compared to the native protease is due to a higher alkalinity of the alkaline Bacillus licheniformis protease used. Analogous modifications with other Bacillus licheniformis protease concentrates showed that this drop in activity can be avoided when using protanediol-containing protease concentrates. Propanediol-stabilized protease concentrates can be modified almost without loss.
  • the liquid end product of this example was used directly for further experiments.
  • an aqueous enzyme concentrate of the composition given in example 1 (highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus) was reacted with 3-chloro-2-hydroxydimethylcoco (C12-C16) ammonium chloride and the course of the reaction was monitored analogously to example 1 by cation exchange chromatography.
  • the concentration of the protease was adjusted so that there was an activity of 200 kDU / ml in the reaction mixture.
  • the chlorine used as a chemical modification reagent hydrine was used in the form of the diluted, commercially available solution (Degussa) and used in an amount such that 2% by weight of active substance, based on the enzyme used, was present.
  • the reaction was carried out at 30 ° C. and the pH for activating and converting the chlorohydrin into the epoxide was adjusted constantly to pH 11 (trapping the hydrogen chloride released).
  • the degree of modification achieved as a function of the reaction time is summarized below.
  • aqueous enzyme concentrate of the highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus with a propanediol content of 40% by weight 0.8 kg of aqueous enzyme concentrate of the highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus with a propanediol content of 40% by weight and the following further composition
  • Protein (biuret) 6% by weight
  • Inorganic salts 3% by weight (e.g. CaCl 2 )
  • Non-symbol components 1% by weight
  • the isolation / concentration of the chemically modified proteases was carried out according to methods known per se for the isolation of enzymes, such as ion exchange chromatography.
  • alkaline proteases from Bacillus licheniformis were used in different ways.
  • the modified proteases obtained in this example have activities of over 90% of the starting activity (activity of the protease used).
  • Example 4 Analogously to Example 4, a Bacillus subtilis protease was reacted with sodium 3-chloro-2-hydroxyproylsulfonate under the following conditions. Enzyme: 38 g protease powder
  • aqueous enzyme concentrate made from highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus was reacted with decen-1-oxide (Peroxid-Chemie) with intensive stirring and with the addition of a stabilizing and solvent-imparting amount of propanediol under the following conditions.
  • Reagent 2% by weight at the beginning of the
  • Pillar Waters Nova Pak C18.
  • Solvent A 0.1% by weight aqueous tri-fluoroacetic acid solution
  • Solvent B 0.1% by weight aqueous trifluoroacetic acid solution / acetonitrile in a volume ratio of 40/60
  • Example 2 Analogous to Example 2 was an aqueous standard amylase concentrate of the following composition
  • Enzyme Thermostable ⁇ -ylmylase from
  • Protein (biuret) 5% by weight
  • Inorganic salts 3% by weight (e.g. CaCl 2 )
  • the reaction could be stopped after 1 hour by cooling to 20 ° C. and adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7.
  • the anionically modified amylase derivative has a significantly increased stability compared to the native amylase at pH values in the range from 5.2 to 5.6.
  • glucose isomerase was chemically modified with 2,3-epoxypropyl-trimethylammonium chloride.
  • glucose isomerase crystals were dissolved in propanediol / water and reacted with the reagent (70 to 71% by weight aqueous solution of 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride) under the following conditions.
  • Enzyme 160 g (38.4% by weight protein
  • glucose isomerase unit (* 1 glucose isomerase unit (GIU) is defined as the amount of enzyme that forms 1 mg fructose under the following incubation conditions; incubation conditions: 65 ° C, 1 h, substrate from 0.1 m glucose in 0.05 m phosphate buffer, pH 8, 0 with 0.0004 m MgSO 4. )
  • pH 5.8 column material based on diethylaminoethyl from Pharmacia LKB GmbH, Freiburg; Starting lumen 0.05 m NaH 2 PO 4 ; Eluens 0.05 m NaH 2 PO 4 / 0.8 m sodium chloride) are followed.
  • Example 12 Analogously to Example 10, pure glucose isomerase was reacted with sodium 3-chloro-2-hydroxypropylsulfonate, but the pH was kept constant at pH 11. No loss of activity for the chemically modified glucose isomerase compared to the native glucose isomerase was observed here either. This shows that the mild anionic modification for the native glucose isomerase is also very well tolerated. The liquid end product neutralized after termination of the reaction to pH 7 could be used directly for further experiments.
  • Example 12 Example 12:
  • the washing performance was determined by washing tests on test fabrics in laboratory washing machines (type: Linitest).
  • test fabric was washed with standardized detergent formulations which contained the chemically modified enzymes to be tested (enzyme derivatives) or, in comparative experiments, the native enzymes.
  • the tests were carried out at the specified pH values and with water at 15 ° dH in the temperature range from 15 to 60 ° C. specified in each case.
  • the washing performance was determined by measuring the lightening of soiled test fabrics as the remission difference (remission of the dry test fabric after the washing test minus the reflectance of the test fabric before the washing test). The bigger one
  • the washing tests were carried out as follows: The detergent solution containing enzymes worked in a rotating manner
  • magnesium silicate 2.0% by weight magnesium silicate, 25% by weight sodium perborate, 1.5% by weight tetraacetylethylene diamine and sodium sulfate ad
  • composition see under a) this
  • This cationically modified protease derivative degrades proteins such as egg proteins very well, d) conditions: 2 g / l heavy-duty liquid detergent, 30 ° C.,
  • European heavy duty liquid detergent containing 10.5% by weight of linear alkyl sulfonates, 13% by weight of sodium fatty acid salt, 5% by weight of alkyl sulfate, 10.3% by weight of fatty alcohol ethoxylate, 10% by weight of triethanolamine; 47% by weight of volatile components (water, propanediol).
  • the anionically modified enzyme derivatives were tested for their stability against individual liquid detergent constituents and against a complete liquid detergent formulation and for their storage stability.
  • LAS linear alkyl sulphonates
  • FES fatty acid ethoxysulphates
  • the anionically modified enzyme derivatives show significantly higher stabilities in the presence of the liquid detergent components compared to the native enzymes. While, for example, there is a rapid decrease in activity in the presence of anionic surfactants in the case of the native proteases, the moderately strongly anionically modified protease from Example 4b and the strongly anionically modified protease from Example 4c show considerably better stabilities than conventional anionic surfactants.
  • Anionically modified enzyme derivatives are very well suited for use in such liquid detergents due to their higher stability towards liquid detergent components. The results of the stability tests are summarized in the table below.
  • Triethanolamine 11.5% by weight
  • Liquid detergent formulation containing:
  • Enzyme derivatives This example shows the good stability of anionically modified proteases in concentrated liquid detergents of defined composition and with high water contents. Similarly good storage stabilities were also observed with the anionically modified protease from Example 6. Washing results with the stored samples confirmed the differences in storage stability found above through activity measurements. In contrast to the anionically modified proteases, after 50 days of storage the native enzymes had virtually no washing action.

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Abstract

The description relates to a process for specific alteration of the properties of enzymes by chemical modification. In addition, novel chemically modified enzymes, their production and use are described.

Description

Verfahren zur gezielten Veränderung der Eigenschaften von Enzymen durch chemische Modifizierung und  Process for the targeted modification of the properties of enzymes by chemical modification and
chemisch modifizierte Enzyme  chemically modified enzymes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gezielten Veränderung der Eigenschaften von Enzymen durch chemische Modifizierung derselben, auf die Herstellung chemisch modifizierter Enzyme sowie auf die chemisch modifizierten Enzyme und deren Verwendung. The invention relates to a method for deliberately changing the properties of enzymes by chemically modifying them, to the production of chemically modified enzymes and to the chemically modified enzymes and their use.
Im Stand der Technik ist es bereits bekannt, zur Veränderung und zur Verbesserung der pharmakologischen Eigenschaften von Enzymen - wie z.B. Adenosindeaminase, Asparaginase, Urikase, Superoxiddismutase, Katalase - diese durch Umsetzung mit Polyethylenglykol zu modifizieren. Die europäische Patentanmeldung 154 316 beschreibt weiterhin die Umsetzung von Lymphokinin mit Monoalkylenglykolaldehyden. Aus der europäischen Patentanmeldung 128 975 ist es bekannt, wasserlösliche biologisch aktive Konjugate durch Kupplung von Proteinen, z.D. Enzymen, mit Alkylenglykolestern einer Polyuronsäure unter alkalischen Bedingungen herzustellen. Hiebei ist die Polyuronsäure durch Amidbindungen an das Protein und durch Esterbindungen an den Alkylenglykolrest gebunden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 29 19 622 sind wasserlösliche stabilisierte Enzymderivate, insbesondere Proteasederivate, bekannt, die durch Umsetzung des Enzyms mit Aldehydgruppen-haltigen Polysaccharidderivaten, z.B. Dialdehydstärke oder Dialdehydcellulose, zu einem immobilisierten, d.h. unlöslichen Enzymprodukt und nachfolgende Reduktion des immobilisierten Enzymproduktes mit komplexen Hydriden erhalten wurden. Hierbei müssen mindestens zwei der verfügbaren Aminogruppen des Enzymanteils sowie mindestens zwei der verfügbaren Aldehydgruppen des Polysaccharidanteils miteinander vernetzt und das derart erhaltene Produkt zusätzlich hydriert werden. In the prior art, it is already known to modify and improve the pharmacological properties of enzymes - such as, for example, adenosine deaminase, asparaginase, uricase, superoxide dismutase, catalase - by reaction with polyethylene glycol. European patent application 154 316 also describes the reaction of lymphokinin with monoalkylene glycol aldehydes. From European patent application 128 975 it is known to produce water-soluble, biologically active conjugates by coupling proteins, eg enzymes, with alkylene glycol esters of a polyuronic acid under alkaline conditions. The polyuronic acid is bound to the protein by amide bonds and to the alkylene glycol residue by ester bonds. German Offenlegungsschrift 29 19 622 discloses water-soluble stabilized enzyme derivatives, in particular protease derivatives, which, by reacting the enzyme with polysaccharide derivatives containing aldehyde groups, for example dialdehyde starch or dialdehyde cellulose, form an immobilized, ie insoluble Enzyme product and subsequent reduction of the immobilized enzyme product with complex hydrides were obtained. Here, at least two of the available amino groups of the enzyme portion and at least two of the available aldehyde groups of the polysaccharide portion have to be crosslinked and the product obtained in this way has to be additionally hydrogenated.
Ferner wurde im Stand der Technik bereits Subtilisin nitriert, carbamyliert, glutaryliert und succinyliert, um die Effekte dieser chemischen Modifizierungen auf die enzymatische Aktivität zu untersuchen. Auch α-Amylasen wurden bereits mit organischen Säureanhydriden - wie z.B. Essigsäure-, Propionsäure-, Buttersäureanhydrid etc. - zur korrespondierenden acylderivatisierten α-Amylase modifiziert. Chymotrypsinogen wurde ebenfalls mit Säureanhydriden, wie z.B. Essigsäure- oder Succinsäureanhydrid, in acylierte Derivate und beispielsweise mit Ethylendiamin auch in amidierte Derivate überführt. Weiterhin ist die Umsetzung von Glucoseisomerase bzw. D-Xyloseisomerase mit Diethylpyrocarbonat sowie von Glucoseisomerase mit 2,4,6- Trinitrobenzolsulfonsäure bekannt. Furthermore, subtilisin has already been nitrated, carbamylated, glutarylated and succinylated in the prior art in order to investigate the effects of these chemical modifications on the enzymatic activity. Α-Amylases have also already been treated with organic acid anhydrides - e.g. Acetic acid, propionic acid, butyric anhydride etc. - modified to the corresponding acyl-derivatized α-amylase. Chymotrypsinogen was also treated with acid anhydrides such as e.g. Acetic or succinic anhydride, also converted into acylated derivatives and, for example, with ethylenediamine, into amidated derivatives. The reaction of glucose isomerase or D-xylose isomerase with diethyl pyrocarbonate and of glucose isomerase with 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid is also known.
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur chemischen Modifizierung von Enzymen beschränken sich in ihrer Anwendbarkeit jeweils nur auf spezielle Enzyme und Arten der chemischen Modifizierung bezüglich der in das Enzym einführbaren Reste. Darüber hinaus lassen die bekannten Verfahren nur einen geringen Spielraum hinsichtlich der Art und Weise, sowie hinsichtlich einer abgestuften Durchführbarkeit der chemischen Modifizierung von Enzymen zu. Die zur Modifizierung der Enzyme im Stand der Technik eingesetzten Reagenzien (z.B. für die Nitrierung) sind oft zu aggressiv oder die in diesen Reagenzien enthaltenen funktioneilen Gruppen (wie z.B. Aldehydgruppen oder Säureanhydridgruppen) die zur Anbindung der Modifizierungsreagenzien an das Enzym dienen, sind chemisch zu reaktiv und erschweren dadurch die gezielte Steuerung des Modifizierungsgrades. Oder sie sind sogar an sich mit den Enzymen schlecht verträglich. Die chemische Modifizierung von Enzymen ist im Stand der Technik nach Art und Grad der Modifizierung somit schwer steuerbar. Die gebildeten Bindungstypen zwischen Enzym und Modifizierungsreagenz können sich darüber hinaus (wie z.B. Imin-, Ester- oder Amidbin- dungen) als zu wenig hydrolysestabil erweisen und dadurch die Anwendung der modifizierten Enzyme einschränken. The methods known in the prior art for the chemical modification of enzymes are only limited in their applicability to special enzymes and types of chemical modification with respect to the residues which can be introduced into the enzyme. In addition, the known methods allow only little scope in terms of the manner and in terms of a graduated feasibility of the chemical modification of enzymes. The reagents used in the prior art to modify the enzymes (e.g. for nitration) are often too aggressive or the functional groups (such as aldehyde groups or acid anhydride groups) contained in these reagents which are used to bind the modification reagents to the enzyme are too chemically reactive and make it difficult to control the Degree of modification. Or they are badly compatible with the enzymes themselves. The chemical modification of enzymes in the prior art is therefore difficult to control according to the type and degree of modification. The types of bonds formed between the enzyme and the modification reagent can also prove to be insufficiently stable to hydrolysis (such as, for example, imine, ester or amide bonds) and thereby restrict the use of the modified enzymes.
Es bestand daher die Aufgabe, ein einfaches, mildes und zugleich vielseitiges Verfahren zur gezielten Veränderung der Eigenschaften von Enzymen durch Derivatisierung und zur chemischen Modifizierung von Enzymen zur Verfügung zu stellen, welches auf eine Vielzahl von Enzymen anwendbar ist. Dieses Verfahren sollte hinsichtlich. Art und Grad der Modifizierung der Enzyme leicht, steuerbar sein und somit ein maßgeschneidertes Anpassen von Enzymen für bestimmte Anforderungen ermöglichen. Eine weitere Aufgabe bestand in der Bereitstellung neuer, wertvoller, durch chemische Modifizierung optimierter Enzymderivate für verschiedene Anwendungszwecke. The object was therefore to provide a simple, mild and at the same time versatile process for the targeted change in the properties of enzymes by derivatization and for the chemical modification of enzymes, which can be used for a large number of enzymes. This procedure should take into account. The type and degree of modification of the enzymes can be light, controllable and thus enable a customized adaptation of enzymes for specific requirements. Another task was to provide new, valuable enzyme derivatives optimized by chemical modification for various applications.
Die Aufgaben werden gelöst durch die erfindungsgemäßen Verfahren, die erfindungsgemäß chemisch modifizierten Enzyme (Enzymderivate) und deren Verwendung. The objects are achieved by the methods according to the invention, the enzymes chemically modified according to the invention (enzyme derivatives) and their use.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gezielten Veränderung der Eigenschaften eines Enzyms durch chemische Modifizierung, welches sich dadurch auszeichnet, daß man das Enzym durch Umsetzung mit einer, endständigen Epoxid- oder Halogenhydrinverbindung, die einen die biochemischen und anwendungstechnischen Eigenschaften des Enzyms gezielt verändernden, kationischen, amphiphilen, anionischen und/ oder lipophilen bzw. hydrophoben organischen Rest enthält, in ein wasserlösliches bzw. nicht wasserunlösliches, chemisch modifiziertes Enzym (Enzymderivat) überführt. Die erfindungsgemäß zur chemischen Modifizierung von Enzymen eingesetzten Modifizierungsreagenzien enthalten als reaktive Gruppe eine endständige Epoxid- oder als deren Vorstufe eine Halogenhydringruppe. Diese Epoxid- bzw. Halogenhydringruppe ist eine milde, chemisch reaktive Gruppe, die bevorzugt mit freien basischen Gruppen des zu modifizierenden Enzyms reagiert. Solche basischen Gruppen im zu modifizierenden Enzym sind bevorzugt freie, primäre Aminogruppen von polyfunktionellen Aminosäuren, die in der das Enzym aufbauenden Polypeptidkette enthalten und durch ihre Lage an der Enzymoberfläche für das Reagenz zugänglich sind. Es handelt sich dabei insbesondere z.B. um die ε-Aminogruppe der Aminosäure Lysin oder gegebenenfalls auch um die Aminofunktion in der Guanidiniumgruppe der Aminosäure Arginin. Die Basizität bzw. Nukleophilie- dieser Aminogruppen ist günstig auf die Reaktivität der eingesetzten Epoxid- bzw. Halogenhydrin-Verbindungen abgestimmt und der Modifizierungsgrad läßt sich daher leicht durch Einstellung der Reaktionsparameter pH-Wert, Temperatur und Reaktionszeit steuern. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäß eingesetzten Epoxide bzw. Halogenhydrine billig und in großen Mengen technisch herstellbar und somit gut verfügbar. Eine Vielzahl dieser Epoxide ist auch kommerziell erhältlich. Neben der für die Anbindung an das Enzym erfindungsgemäß wichtigen endständigen Epoxid- bzw. Halogenhydringruppe können die Epoxide ihrer Art nach eine Vielzahl von Resten tragen, die durch ihre jeweiligen spezifischen Eigenschaften die Eigenschaften der erhaltenen Enzymderivate modifizieren und dadurch die gezielte Variation der biochemischen und anwendungstechnischen Eigenschaften dieser Enzymderivate ermöglichen. The invention relates to a method for specifically changing the properties of an enzyme by chemical modification, which is characterized in that the enzyme is reacted with a terminal epoxy or halohydrin compound which specifically changes the cationic, biochemical and application properties of the enzyme, Contains amphiphilic, anionic and / or lipophilic or hydrophobic organic radical, converted into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative). The modification reagents used according to the invention for the chemical modification of enzymes contain a terminal epoxy group as a reactive group or a halohydrin group as their precursor. This epoxy or halohydrin group is a mild, chemically reactive group that preferably reacts with free basic groups of the enzyme to be modified. Such basic groups in the enzyme to be modified are preferably free, primary amino groups of polyfunctional amino acids which are contained in the polypeptide chain making up the enzyme and are accessible to the reagent due to their position on the enzyme surface. These are in particular, for example, the ε-amino group of the amino acid lysine or, if appropriate, also the amino function in the guanidinium group of the amino acid arginine. The basicity or nucleophilicity of these amino groups is favorably matched to the reactivity of the epoxy or halohydrin compounds used and the degree of modification can therefore be easily controlled by adjusting the reaction parameters pH, temperature and reaction time. In addition, the epoxides or halohydrins used according to the invention are cheap and can be industrially produced in large quantities and are therefore readily available. A variety of these epoxies are also commercially available. In addition to the terminal epoxy or halohydrin group, which is important according to the invention for the connection to the enzyme, the epoxides can, by their nature, carry a large number of residues which, through their respective specific properties, modify the properties of the enzyme derivatives obtained and thereby the targeted variation of the biochemical and application properties enable these enzyme derivatives.
Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher bzw. nicht wasserunlöslicher, chemisch modifizierter Enzyme (Enzymderivate) bereit gestellt, welches sich dadurch auszeichnet, daß man durch unter basischen Bedingungen erfolgende Umsetzung wenig stens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen eines Enzyms mit a) Epoxiden der Formel I /The invention also provides a process for the production of water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives), which is characterized in that little is done by reaction taking place under basic conditions at least one of the free primary amino groups of an enzyme not located in the activity center with a) epoxides of the formula I /
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
worin wherein
R für einen kationischen, amphiphilen, anionischen oder lipophilen bzw. hydrophoben organischen Rest steht, oder mit b) Halogenhydrinen der Formel II
Figure imgf000007_0002
R represents a cationic, amphiphilic, anionic or lipophilic or hydrophobic organic radical, or with b) halohydrins of the formula II
Figure imgf000007_0002
worin wherein
X für Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom, steht und X represents halogen, preferably chlorine or bromine, and
R die obige Bedeutung besitzt, das Enzym in ein wasserlösliches bzw. nicht wasserunlösliches, chemisch modifiziertes Enzym (Enzymderivat) überführt, worin eine oder mehrere der genannten freien Aminogruppen des Enzyms mit einem Rest der Formel A
Figure imgf000007_0003
R has the meaning given above, converts the enzyme into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative), in which one or more of the free amino groups mentioned of the enzyme with a radical of the formula A
Figure imgf000007_0003
worin R die obige Bedeutung besitzt, substituiert sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Modifizierung von Enzymen wird die Molekülgröße der eingesetzten Enzyme kaum verändert. Die Wasserlöslichkeit, die hier insbesondere als die Löslichkeit in einem Wasser enthaltenden Anwendungsmedium angesehen wird, der eingesetzten Enzyme wird daher durch die erfindungsgemäße chemische Modifizierung kaum beeinträchtigt. Es werden somit wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, d.h. where R has the above meaning, are substituted. The molecular size of the enzymes used is hardly changed by the process according to the invention for the chemical modification of enzymes. The water solubility of the enzymes used, which is regarded here in particular as the solubility in an application medium containing water, is therefore hardly impaired by the chemical modification according to the invention. There are thus water-soluble or non-water-insoluble, ie
insbesondere in Wasser enthaltenden Anwendungsmedien lösliche bzw. nicht unlösliche, chemisch modifizierte Enzymderivate erhalten, deren Wasserlöslichkeit im wesentlichen derjenigen der zugrundeliegenden Enzyme entspricht bzw. demgegenüber gegebenenfalls allenfalls soweit vermindert, ist, daß sie nicht vollständig wasserunlöslich sind. Die Begriffe "wasserlöslich" bzw. "Wasserlöslichkeit" umfaßt hier auch feine Dispersionen, wie insbesondere Emulsionen. in particular in water-containing application media, soluble or non-insoluble, chemically modified enzyme derivatives are obtained, the water solubility of which essentially corresponds to that of the underlying enzymes or, in contrast, is possibly reduced to the extent that they are not completely water-insoluble. The terms “water-soluble” or “water-solubility” here also include fine dispersions, such as, in particular, emulsions.
Bei der Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens zur Herstellung chemisch modifizierter Enzymderivate kann von in beliebiger Form vorliegenden Enzymen ausgegangen werden. Das Verfahren ist unabhängig von der Vorgeschichte, z.B. den Fermentations- und Isolierungsbedingungen, des Enzyms, Es kann sowohl von festen sprühgetrockneten, kristallisierten, granulierten Enzymen oder auch von Enzymlösungen bzw. -konzentraten beliebiger Konzentration ausgegangen werden. Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, daß auch von Zwischenstufen, d.h. von Lösungen oder Konzentraten von Enzymen, einer normalen Enzymproduktion ausgegangen werden kann. When carrying out the above-mentioned process for producing chemically modified enzyme derivatives, it is possible to start from enzymes in any form. The procedure is independent of the previous history, e.g. the fermentation and isolation conditions, of the enzyme. It is possible to start from solid spray-dried, crystallized, granulated enzymes or from enzyme solutions or concentrates of any concentration. It proves advantageous here that intermediate stages, i.e. solutions or concentrates of enzymes, normal enzyme production can be assumed.
Die Umsetzung wird gewöhnlich in Lösung, vorzugsweise in einer wäßrigen Lösung, durchgeführt. Die Reaktionslösungen können gegebenenfalls enzymverträgliche organische Lösungsmittel, z.B. Alkohole, Diole etc., oder Enzymstabilisatoren enthalten. Feste Enzym-Ausgangsstoffe werden daher in der gewünschten Konzentration in Wasser oder im Wasser/Lösungsmittelgemisch gelöst. Geht man direkt von Enzymlösungen aus einer normalen Enzymprdduktion aus, so können diese in der anfallenden Konzentration oder nach Konzentrierung auf jeweils gewünschte Konzentrationen eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung chemisch modifizierter Enzymderivate werden jedoch wäßrige Enzymkonzentrate eingesetzt, die 10 bis 35 Gew.-% Trockensubstanzgehalt aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Umsetzung in Gegenwart von Enzymstabilisatoren und/oder Lösungsvermittlern durchzuführen. Vorzugsweise wird die Reaktion dann in Gegenwart von Propandiol ausgeführt, welches dabei durchaus in Mengen bis zu etwa The reaction is usually carried out in solution, preferably in an aqueous solution. The reaction solutions can optionally contain enzyme-compatible organic solvents, for example alcohols, diols etc., or enzyme stabilizers. Solid enzyme starting materials are therefore dissolved in the desired concentration in water or in the water / solvent mixture. If one starts directly from enzyme solutions from a normal enzyme production, then can be used in the resulting concentration or after concentration to the desired concentration. In a preferred embodiment of the process according to the invention for the production of chemically modified enzyme derivatives, however, aqueous enzyme concentrates are used which have a dry substance content of 10 to 35% by weight. In a further embodiment of the process according to the invention, it may prove expedient to carry out the reaction in the presence of enzyme stabilizers and / or solubilizers. The reaction is then preferably carried out in the presence of propanediol, which may be present in amounts of up to about
84 Gew.-% (bezogen auf das gesamte Reaktionsgemisch.) anwesend sein kann. 84% by weight (based on the entire reaction mixture) can be present.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung chemisch modifizierter Enzyme (Enzymderivate) wird unter basischen Bedingungen ausgeführt. Hierunter wird verstanden, daß die Umsetzung bei pH-Werten von oberhalb 7 durchgeführt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens wird die Umsetzung bei pH-Werten von 9 bis 11 durchgeführt. Die Reaktion kann dabei sowohl bei einem hohen Anfangs pH-Wert begonnen werden, der sich im Laufe der Reaktion allmählich zu kleineren alkalischen pH-Werten (bis maximal hinab zu pH 7) verschiebt oder durch laufende Nachregulation des pH- Wertes auf einem konstanten alkalischen pH-Wert gehalten werden. Die pH-Wert-Einstellung kann hierbei durch alle an sich mit Enzymen verträglichen anorganischen Basen, wie z.B. insbesondere Alkalioxiden oder -hydroxiden, vorgenommen werden. Bevorzugt wird Natriumhydroxid, insbesondere in Form von wäßriger Lösung (Natronlauge) zur pH- Wert-Einstellung verwendet. The process according to the invention for producing chemically modified enzymes (enzyme derivatives) is carried out under basic conditions. This means that the reaction is carried out at pH values above 7. In a preferred embodiment of the production process according to the invention, the reaction is carried out at pH values from 9 to 11. The reaction can either be started at a high initial pH value, which gradually shifts to smaller alkaline pH values (down to a maximum of pH 7) in the course of the reaction, or by constant readjustment of the pH value to a constant alkaline pH -Value to be held. The pH value can be adjusted by all inorganic bases that are compatible with enzymes, e.g. in particular alkali oxides or hydroxides. Sodium hydroxide, in particular in the form of an aqueous solution (sodium hydroxide solution), is preferably used for pH adjustment.
Die Temperatur des Verfahrens wird nur durch die Temperaturstabilität der eingesetzten Enzyme nach oben hin begrenzt. Die Umsetzung erfolgt in zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens daher bei Temperaturen bis maximal 35 °C. Vorzugsweise wird die Umsetzung aber bei Temperaturen von bis zu maximal 30 °C durchgeführt. Nach unten hin wird die Reaktionstemperatur in der Regel durch Umgebungstemperaturen von etwa 25 °C begrenzt, da unterhalb dieser Temperaturen keine bzw. nur unzureichende Umsetzungen zu beobachten sind. The temperature of the process is only limited by the temperature stability of the enzymes used. The implementation is therefore carried out in appropriate embodiments of the manufacturing method according to the invention Temperatures up to a maximum of 35 ° C. However, the reaction is preferably carried out at temperatures of up to a maximum of 30 ° C. At the bottom, the reaction temperature is generally limited by ambient temperatures of approximately 25 ° C., since no or only inadequate conversions can be observed below these temperatures.
Die Reaktionszeit kann je nach Art des modifiziernden Enzyms und je nach Art des gewählten Modifizierungsreagenzes und des gewünschten Modifizierungsgrades von wenigen Stunden bis hin zu einem ganzen Tag betragen. In der Regel werden in zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens Reaktionszeiten. von 1 bis 8 Stunden gewählt. Der Modifizierungsgrad der erhaltenen erfindungsgemäßen Enzymderivate kann hierbei in einem weiten Bereich von gering, über mittel und mittelstark bis hin zu stark eingestellt werden. Anstelle länger andauernder Reaktionszeiten kann es gegebenenfalls je nach eingesetzten Enzym auch zweckmäßig sein, die Reaktionszeit durch Einsatz eines Überschusses an Modifizierungsreagenz zu verkürzen, was nicht nur aus verfahrenstechnischer Sicht, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht von Vorteil ist (höherer Wert der Enzyme; billige und in großer Menge gut verfügbare Modifizierungsreagenzien). In zweckmäßigen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens wird daher in der Regel mit einem 5- bis 10-fachen Überschuß an Modifizierungsreagenz (bezogen auf die im zu modifizierenden Enzym enthaltenen freien, substituierbaren Aminogruppen) gearbeitet. Gewünschtenfalls kann es zur Erzielung höherer Modifizierungsgrade auch erwünscht sein, mit noch einem höheren Überschuß an Modifizierungsreagenz zu arbeiten, die Zugabe des Modifizierungsreagenzes zur Lösung des zu modifizierenden Enzyms kann sowohl kontinuierlich als auch in mehreren Dosen über die Reaktionszeit verteilt werden oder auch nur einmalig zu Beginn der Umsetzung des zu modifizierenden Enzyms vorgenommen werden. Die einmalige Zugabe zu Beginn der Reaktion führt hierbei zu höheren Reaktionsgeschwindigkeiten und auch zu höheren Modifizierungsgraden und ist somit insbesondere dann zweckmäßig wenn kurze Reaktionszeiten oder insgesamt höhere Modifizierungsgrade erzielt werden sollen. Depending on the type of the modifying enzyme and the type of modification reagent chosen and the desired degree of modification, the reaction time can range from a few hours to a whole day. As a rule, in expedient embodiments of the manufacturing process according to the invention, reaction times become. from 1 to 8 hours. The degree of modification of the enzyme derivatives according to the invention obtained can be set in a wide range from low to medium and medium to strong. Instead of longer reaction times, it may also be appropriate, depending on the enzyme used, to shorten the reaction time by using an excess of modification reagent, which is not only advantageous from a process engineering point of view, but also from an economic point of view (higher value of the enzymes; cheap and in large amount of readily available modification reagents). In expedient embodiments of the production process according to the invention, therefore, a 5 to 10-fold excess of modification reagent (based on the free, substitutable amino groups contained in the enzyme to be modified) is generally used. If desired, in order to achieve higher degrees of modification, it may also be desirable to work with an even greater excess of modification reagent; the addition of the modification reagent to the solution of the enzyme to be modified can be distributed over the reaction time either continuously or in several doses or even only once at the beginning the implementation of the enzyme to be modified. The one-time addition at the beginning of the reaction leads to higher reaction rates and also to higher ones Degree of modification and is therefore particularly useful when short reaction times or overall higher degrees of modification are to be achieved.
Zur Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch im allgemeinen auf 20 °C abgekühlt und mit einer wäßrigen Lösung einer enzymverträglichen anorganischen und/oder organischen Säure auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Beispielhaft sei hierfür eine wäßrige Lösung von Zitronensäure genannt. Die erhaltenen Reaktionsgemische können entweder als solche einer weiteren Verwendung zugeführt werden oder aber in an sich üblicher Weise, wie bei einer normalen Enzym-Herstellung/-Konfektionierung, üblichen Maßnahmen unterworfen werden. So können die das erfindungsgemäße Enzymderivat enthaltenden Gemische mit an sich üblichen Enzymstabilisatoren versetzt, zu Konzentraten aufgearbeitet oder in an sich üblicher Weise, z.B. durch Sprühtrocknung, in ein festes Produkt überführt und auch granuliert werden. To terminate the reaction, the reaction mixture is generally cooled to 20 ° C. and adjusted to a pH of 7 with an aqueous solution of an enzyme-compatible inorganic and / or organic acid. An aqueous solution of citric acid may be mentioned as an example. The reaction mixtures obtained can either be used as such for further use or can be subjected to conventional measures in a manner which is customary per se, such as in the case of normal enzyme production / packaging. Thus the mixtures containing the enzyme derivative according to the invention can be admixed with enzyme stabilizers which are conventional per se, worked up to concentrates or in a conventional manner, e.g. by spray drying, converted into a solid product and also granulated.
Durch die Erfindung wird ein chemisch sehr mildes und enzymschonendes Verfahren zur gezielten chemischen Veränderung der Eigenschaften eines Enzyms mittels chemischer Modifizierung bereitgestellt, welches sich hervorragend zur Herstellung von chemisch modifizierten Enzymen eignet. Die durch das Verfahren erhaltenen erfindungsgemäßen The invention provides a chemically very mild and enzyme-friendly process for the targeted chemical change in the properties of an enzyme by means of chemical modification, which is outstandingly suitable for the production of chemically modified enzymes. The invention obtained by the process
Enzymderivate können chemisch modifizierte Enzyme sein, deren zugrundeliegenden Enzyme durch Substitution mit unterschiedlichsten Arten von organischen Resten in ihren Eigenschaften chemisch modifiziert sein können. So können die mit dem Epoxid der Formel I oder dem Halogenhydrin der Formel II in das Enzym eingeführten organischen Reste R kationisch, amphiphil, anionisch oder hydrophob sein. Enzyme derivatives can be chemically modified enzymes, the underlying enzymes of which can be chemically modified in their properties by substitution with various types of organic residues. Thus, the organic radicals R introduced into the enzyme with the epoxide of the formula I or the halohydrin of the formula II can be cationic, amphiphilic, anionic or hydrophobic.
Hierdurch lassen sich die Eigenschaften eines Enzyms zielgerichtet in vielfältigster Weise verändern. Z.B. können die isoelektrischen Punkte, die pH-Optima, die Oberflächeneigenschaften (Ladung, Hydrophobie), die Grenzflächenaktivität etc. gezielt beeinflußt werden. In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymen werden zur chemischen Modifizierung des zugrundeliegenden Enzyms Epoxide der Formel I oder Halogenhydrine der Formel II eingesetzt, in denen R für einen kationischen organischen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R3 steht, worin R1, R2 und/ oder Rπ für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Man erhält so chemisch modifizierte Enzymderivate, die aufgrund der kationischen Reste R eine erhöhte positive Oberflächenladung besitzen. In dieser Variante des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens sind die Reste R dann z.B. Trimethylammoniummethylen-, Trimethylammoniumethylen-, Trimethylammoniumtrimethylen-Gruppen, wobei die Trimethylammoniυmmethylen-Gruppe ganz besonders bevorzugt ist. Ein Beispiel für ein in dieser Variante eingesetztes Modifizierungsreagenz ist z.B. das 2,3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid. This enables the properties of an enzyme to be changed in a variety of ways. For example, the isoelectric points, the pH optima, the surface properties (charge, hydrophobicity), the interfacial activity etc. can be influenced in a targeted manner. In a variant of the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzymes, epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II are used for the chemical modification of the underlying enzyme, in which R is a cationic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , in which R 1 , R 2 and / or R π are a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3. This gives chemically modified enzyme derivatives which, owing to the cationic radicals R, have an increased positive surface charge. In this variant of the production process according to the invention, the radicals R are then, for example, trimethylammoniummethylene, trimethylammoniumethylene, trimethylammoniumtrimethylene groups, the trimethylammonium ethylene group being very particularly preferred. An example of a modification reagent used in this variant is, for example, 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride.
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymen werden zur chemischen Modifizierung des zugrundeliegenden Enzyms Epoxide der Formel I oder Halogenhydrine der Formel II eingesetzt, in denen R für einen amphiphilen organischen Rest der Formel In another variant of the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzymes, epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II are used for the chemical modification of the underlying enzyme, in which R is an amphiphilic organic radical of the formula
-(CH2)n-N+R1R2R4 steht, worin R1 und/oder R2 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen, R4 für einen geradkettigen C10- bis - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , in which R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, R 4 is a straight-chain C10 bis
C18-Alkylrest steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Man erhält so chemisch modifizierte Enzyme, deren amphiphilen Reste R neben der positiven Ammoniumgruppe auch einen hydrophoben substituierten R4 enthalten. Beispiele für in dieser Variante eingesetzte Modifizierungsreagenzien sind z.B. 3-Chloro-2-hydroxypropyl-di- methyllaurylammoniumchlorid und 3-Chloro-2-hydroxypropyldimethylcoco(C12-C16)ammoniumchlorid. In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymderivaten werden zur chemischen Modifizierung des zugrundeliegenden Enzyms Epoxide der Formel I oder Halogenhydrine der Formel II eingesetzt, in denen R für einen anionischen organischen Rest der Formel C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3. This gives chemically modified enzymes whose amphiphilic radicals R contain not only the positive ammonium group but also a hydrophobic substituted R 4 . Examples of modification reagents used in this variant are, for example, 3-chloro-2-hydroxypropyldimethyllaurylammonium chloride and 3-chloro-2-hydroxypropyldimethylcoco (C12-C16) ammonium chloride. In a further variant of the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzyme derivatives, epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II are used for the chemical modification of the underlying enzyme, in which R represents an anionic organic radical of the formula
-(CH2)n-SO3- steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Man erhält so chemisch modifizierte Enzyme, die aufgrund der anionischen Reste R eine erhöhte negative. Oberflächenladung besitzen. Als chemische Modifizierungsreagenzien werden in dieser Variante des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens dann beispielsweise 2-Chloro-1-hydroxyethyl-alkylensulfonate, vorzugsweise in Form des Natriumsalzes, eingesetzt. Für diese Variante ganz besonders bevorzugte chemische Modifizierungsreagenzien sind z.B. die 3-Chloro-2-hydroxypropylsulfonate, insbesondere das - (CH 2 ) n -SO 3 -, where n is an integer from 1 to 3. In this way chemically modified enzymes are obtained which, due to the anionic radicals R, have an increased negative one. Possess surface charge. The chemical modification reagents used in this variant of the production process according to the invention are, for example, 2-chloro-1-hydroxyethylalkylene sulfonates, preferably in the form of the sodium salt. Chemical modification reagents which are particularly preferred for this variant are, for example, the 3-chloro-2-hydroxypropylsulfonates, in particular that
Natriumsalz. Sodium salt.
In einer weiteren anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymen werden zur chemischen In a further different variant of the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzymes, the chemical
Modifizierung des zugrundeliegenden Enzyms Epoxide der Formel I oder Halogenhydrine der Formel II eingesetzt, in denen R für einen hydrophoben organischen Rest der Formel -(CH2)n-CH3 steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet. Man erhält so chemisch modifizierte Enzyme, die aufgrund der hydrophoben Reste R eine erhöhte Hydrophobie besitzen. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung dieser Variante des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens wird die Reaktion unter Einsatz von Enzymkonzentraten, insbesondere mit sehr hohen Enzymkonzentrationen, und unter Verwendung von Lösungsvermittlern, vorzugsweise von Propandiol, durchgeführt. Als chemische Modifizierungsreagenzien lassen sich in dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere die Epoxide von 1-Alkenen einsetzen. Beispiele hierfür sind z.B. α-Epoxide wie Hexen-1-oxid, Octen-1-oxid, Decen-1-oxid, Dodecen-1-oxid, Tetradecen- 1-oxid, Hexadecen-1-oxid, Oktadecen-1-oxid. In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymderivaten können an sich beliebige Enzyme, insbesondere solche mit großtechnischer Bedeutung für verschiedene Anwendungen wie z.B. Waschmittelenzyme, Enzyme zur Stdrkeverzuckerung und andere Anwendungen, eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens werden als Enzyme insbesondere Proteasen, Amylasen, Modification of the underlying enzyme, epoxides of the formula I or halohydrins of the formula II, in which R represents a hydrophobic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 , where n is an integer from 1 to 17. In this way chemically modified enzymes are obtained which, due to the hydrophobic radicals R, have an increased hydrophobicity. In an expedient embodiment of this variant of the production process according to the invention, the reaction is carried out using enzyme concentrates, in particular with very high enzyme concentrations, and using solubilizers, preferably propanediol. In this variant of the process according to the invention, the epoxides of 1-alkenes in particular can be used as chemical modification reagents. Examples include α-epoxides such as hexen-1-oxide, octene-1-oxide, decen-1-oxide, dodecen-1-oxide, tetradecen-1-oxide, hexadecen-1-oxide and octadecen-1-oxide. In the process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzyme derivatives, any enzymes per se, in particular those with industrial importance for various applications such as detergent enzymes, enzymes for saccharification of starch and other applications can be used. In a preferred embodiment of the production method according to the invention, proteases, amylases,
Glucoseisomerasen oder Lipasen eingesetzt. Es können aber auch andere Enzyme wie z.B. Pectinasen, Cellulasen oder Hemicellulasen etc. verwendet werden. Glucose isomerases or lipases used. However, other enzymes such as e.g. Pectinases, cellulases or hemicellulases etc. can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen, chemisch modifizierten Enzymderivaten erlaubt ein gezieltes, chemisch sehr mildes Maßschneidern von Enzymderivaten mit an den jeweiligen Anwendungszweck in gewünschter Weise angepaßten Eigenschaften. So ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise, z.B. die Oberflächeneigenschaften hinsichtlich Ladung und Hydrophobie in gewünschter Weise zu variieren. Enzymeigenschaften wie z.B. pH-Optimum, pH-Stabilität, Temperaturoptimum, Temperaturstabilität, Oxidationsstabilität oder Kompatibilität mit anderen Enzymen (z.B. Stabilität gegen Verdauung durch gegebenenfalls anwesende Protease), Grenzflächenaktivität etc. lassen sich so leicht verändern und auf das jeweilige technische Einsatzgebiet der Enzyme in gewünschter Weise einstellen. The process according to the invention for the production of water-soluble, chemically modified enzyme derivatives allows targeted, chemically very mild tailoring of enzyme derivatives with properties which are adapted to the particular application in the desired manner. The method according to the invention thus enables in a simple manner, e.g. to vary the surface properties with regard to charge and hydrophobicity in the desired manner. Enzyme properties such as pH optimum, pH stability, temperature optimum, temperature stability, oxidation stability or compatibility with other enzymes (e.g. stability against digestion by protease, if present), interfacial activity etc. can be easily changed and adjusted to the respective technical application of the enzyme in the desired manner.
Die Erfindung betrifft daher auch solche wasserlöslichen bzw. nicht wasserunlöslichen, chemisch modifizierten Enzyme (Enzymderivate), die bezogen auf ihre jeweiligen technischen Einsatzgebiete, in ihren biochemischen und anwendungstechnischen Eigenschaften verbessert sind, wobei sich diese chemisch modifizierten Enzyme dadurch auszeichnen, daß sie an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen des zugrundeliegenden Enzyms mit einem Rest der Formel A
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The invention therefore also relates to those water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives) which, in relation to their respective technical fields of application, are improved in their biochemical and application properties, these chemically modified enzymes being characterized in that they are present in at least one the free primary amino groups of the underlying enzyme which are not in the activity center and have a radical of the formula A
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worin R für einen kationischen, amphiphilen, anionischen oder hydrophoben organischen Rest steht, substituiert sind. Zweckmäßige erfindungsgemäße Enzymderivate zeichnen sich dadurch aus, daß das zugrundeliegende Enzym eine Protease, Amylase, Glucoseisomerase oder Lipase ist. Das zugrundeliegende Enzym kann aber auch ein anderes, z.B. eine Pectinase, Cellulase oder Hemicellulase etc. sein. where R is a cationic, amphiphilic, anionic or hydrophobic organic radical, are substituted. Appropriate enzyme derivatives according to the invention are characterized in that the underlying enzyme is a protease, amylase, glucose isomerase or lipase. However, the underlying enzyme can also be another, e.g. a pectinase, cellulase or hemicellulase etc.
In einer Variante der erfindungsgemäß chemisch modifizierten Enzyme zeichnen sich diese dadurch aus, daß sie mit einem Rest der Formel A substituiert sind, in denen R für einen kationischen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R3 steht, worin R1 , R2 und/oder R3 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Bei bevorzugten chemisch modifizierten Enzymen dieser Variante der Erfindung sind die zugrundeliegenden Enzyme Proteasen, wie sie insbesondere für Wasch- und Reinigungszυsammensetzungen verwendet werden. Besonders bevorzugt sind aber solche wasserlöslichen, chemisch modifizierten Proteasen (Proteasederivate), deren zugrundeliegende Protease eine alkalische oder hochalkalische Protease ist. Diese alkalischen oder hochalkalischen Proteasen können beispielsweise durch Kultivierung von Bacillus-Stämmen, wie z.B. Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens oder Bacillus licheniformis etc., gewonnen werden. In der bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante der Erfindung liegen daher Enzymderivate vor, die sich dadurch auszeichnen, daß sie wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Proteasen sind, die an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden Protease mit einem kationischen organischen Rest der Formel B
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worin R1, R2 und/oder R3 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für einen Methylrest, stehen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind. Durch diese kationische Modifizierung von Proteasen werden Proteasederivate erhalten, bei denen die positiv geladenen ε-Aminogruppen des Lysins durch quartäre
In a variant of the enzymes chemically modified according to the invention, they are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents a cationic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , wherein R 1 , R 2 and / or R 3 represent a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3. In preferred chemically modified enzymes of this variant of the invention, the underlying enzymes are proteases, as are used in particular for washing and cleaning compositions. However, those water-soluble, chemically modified proteases (protease derivatives) whose protease is based on an alkaline or highly alkaline protease are particularly preferred. These alkaline or highly alkaline proteases can be obtained, for example, by cultivating Bacillus strains such as Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus amyloliquefaciens or Bacillus licheniformis etc. In the preferred embodiment of this variant of the invention, there are therefore enzyme derivatives which are distinguished by the fact that they are water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified proteases which have a cationic on at least one of the free primary amino groups of the underlying protease which are not in the activity center organic radical of formula B.
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wherein R 1 , R 2 and / or R 3 are a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, and n is an integer from 1 to 3, are substituted. This cationic modification of proteases gives protease derivatives in which the positively charged ε-amino groups of the lysine are quaternary
Ammoniumgruppen ersetzt sind. Der pK-Wert (und auch der isoelektrische Punkt) ist hierdurch erhöht. Insbesondere stark kationisch modifizierte Proteasen (Anteil von Mehrfachmodifizierung) zeigen eine etwas erhöhte Temperaturstabilität. Ferner ist beispielsweise die Waschwirkung der modifizierten hochalkalischen Proteasen nicht so stark von der Waschmitteldosierung abhängig wie die zugrundeliegenden nichtmodifizierten Proteasen. Solche chemisch modifizierten Proteasen sind insbesondere für die gewerbliche Wäscherei vorteilhaft verwendbar, wo häufig sehr hohe Waschflotten-pH-Werte vorliegen. Unter solchen Bedingungen sind kationisch modifizierte hochalkalische Proteasen den zugrundeliegenden nichtmodif izierten Proteasen deutlich überlegen. Kationisch modifizierte Proteasen zeigen auch bessere Abbaubarkeit von Eiproteinen in Flecken. Ammonium groups are replaced. This increases the pK value (and also the isoelectric point). In particular, strongly cationically modified proteases (proportion of multiple modifications) show somewhat increased temperature stability. Furthermore, for example, the washing action of the modified, highly alkaline proteases is not as strongly dependent on the detergent dosage as the underlying unmodified proteases. Such chemically modified proteases can be used with particular advantage for commercial laundries, where very high wash liquor pH values are often present. Under such conditions, cationically modified highly alkaline proteases are clearly superior to the underlying unmodified proteases. Cationically modified proteases also show better degradability of egg proteins in spots.
In einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Enzymderivate zeichnen sich diese dadurch aus, daß sie mit einem Rest der Formel A substituiert sind, in dem R für einen amphiphilen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R4 steht, worin R1 und/oder R2 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für einen Methylrest, stehen, R4 für einen geradkettigen C10-bis C18-Alkylrest steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Es liegen chemisch modifizierte Enzyme mit amphiphilem Charakter vor. In einer weiteren Variante der erfindungsgemäß chemisch modifizierten Enzyme zeichnen sich diese dadurch aus, daß sie mit einem Rest der Formel A substituiert sind, in dem R für einen anionischen Rest der Formel -(CH2)n-SO3- steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Bei einer Gruppe zweckmäßiger, chemisch modifizierter Enzyme dieser Variante der Erfindung sind die zugrundeliegenden Enzyme Proteasen, insbesondere alkalische oder hochalkalische Proteasen für Wasch- und Reinigungszusammensetzungen, wie sie weiter oben bereits näher beschrieben worden sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante der Erfindung liegen daher wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Enzyme vor, die sich dadurch auszeichnen, daß sie chemisch modifizierte Proteasen, insbesondere chemisch modifizierte alkalische oder hochalkalische Proteasen, sind, die an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden Protease mit einem anionischen organischen Rest der Formel C C
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In another variant of the enzyme derivatives according to the invention, they are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents an amphiphilic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , wherein R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, R 4 is a straight-chain C10 to C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3. There are chemically modified enzymes with an amphiphilic character. In a further variant of the chemically modified enzymes according to the invention, they are distinguished by the fact that they are substituted by a radical of the formula A in which R represents an anionic radical of the formula - (CH 2 ) n -SO 3 -, in which n is a means integer from 1 to 3. In a group of expedient, chemically modified enzymes of this variant of the invention, the underlying enzymes are proteases, in particular alkaline or highly alkaline proteases for washing and cleaning compositions, as have already been described in more detail above. In a preferred embodiment of this variant of the invention, therefore, there are water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes which are distinguished by the fact that they are chemically modified proteases, in particular chemically modified alkaline or highly alkaline proteases, which are present in at least one of those which are not in the activity center located free primary amino groups of the underlying protease with an anionic organic radical of the formula CC
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worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind. In einer anderen Gruppe zweckmäßiger, chemisch modifizierter Enzyme der Erfindungsvariante mit anionischer Modifizierung des zugrundeliegenden Enzyms ist das zugrundeliegende Enzym eine α-Amylase. Die zugrundeliegenden α-Amylasen sind hierbei insbesondere solche, wie sie für Wasch- und Reinigungszusammensetzungen bzw. andererseits z.B. auch für die Stärkeverzuckerung eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist hierbei thermostabile α-Amylase, wie sie z.B. aus BacillUs licheniformis gewonnen werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindungsvariante mit anionischer Modifizierung von Enzymen liegen daher wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Enzymderivate vor, die sich dadurch auszeichnen, daß sie chemisch modifizierte α-Amylasen, vorzugsweise chemisch modifizierte thermostabile α-Amylasen, sind, die an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden Amylase mit einem anionischen Rest der Formel C C
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where n is an integer from 1 to 3, are substituted. In another group of expedient, chemically modified enzymes of the variant of the invention with anionic modification of the underlying enzyme, the underlying enzyme is an α-amylase. The underlying α-amylases are in particular those as are used for washing and cleaning compositions or, on the other hand, for example also for starch saccharification. Thermostable α-amylase, as can be obtained, for example, from BacillUs licheniformis, is particularly preferred. In a further preferred embodiment of the variant of the invention with anionic modification of enzymes, there are therefore water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme derivatives, which are characterized in that they are chemically modified α-amylases, preferably chemically modified thermostable α-amylases, which have at least one of the free primary amino groups of the underlying amylase which are not in the center of activity and have an anionic radical of the formula CC
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worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind. where n is an integer from 1 to 3, are substituted.
Die vorstehend beschriebenen, anionisch, modifizierten Enzyme eignen sich insbesondere für Niedrig-pH-Waschmittelsysteme wie Flüssigvollwaschmittel und bestimmte Feinwaschmittel. Hier sind insbesondere die Enzymderivate aus milden alkalischen Proteasen (z.B. aus Bacillus licheniformis oder Bacillus subtilis) von Vorteil, insbesondere für bleichmittelfreie und weitgehend builderfreie Flüssigvollwaschmittel. Ferner erweist es sich hierbei als überaus vorteilhaft, daß die anionisch modifizierten Enzyme eine erhöhte Stabilität gegenüber üblichen Flüssigwaschmittelbestandteilen wie lineare Alkylsulfonate, Seifen, Paraffinsulfonaten, Fettsäureethoxysulfaten etc. aufweisen und auch in konzentrierten Flüssigwaschmitteln, insbesondere solchen mit hohen Wassergehalt und höheren pH-Werten, günstige Lagerstabilitäten aufweisen. Das pH- Optimum der anionisch modifizierten Enzyme ist im allgemeinen um 0,5 bis 1 pH-Einheit gegenüber dem zugrundeliegenden nichtmodifizierten Enzym zum sauren Bereich hin verschoben. Ein weiterer Effekt der anionischen Modifizierung ist die stark verbesserte Trubstabilität in Flüssigwaschmittelformulierungen (d.h. die Tendenz des im Flüssigwaschmittel gelösten Enzyms oder anderer darin gelöster Bestandteile der Enzympräparation während der Lagerung auszuflocken ist vermindert). Die vorstehend beschriebenen anionisch modifizierten Enzyme, insbesondere auch anionische α-Amylasen, sind auch für den Einsatz in umweltfreundlichen enzymhaltigen Geschirrspülmitteln geeignet. Darüber hinaus besitzen z.B. anionisch modifizierte α-Amylasederivate im tiefen pH-Bereich von 5,0 bis 6,0 bei höheren Temperaturen (70 °C) eine erhöhte Stabilität im Vergleich zu den zugrundeliegenden nichtmodifiziertenα-Amylasen. The anionically modified enzymes described above are particularly suitable for low-pH detergent systems such as heavy-duty liquid detergents and certain mild detergents. The enzyme derivatives from mild alkaline proteases (for example from Bacillus licheniformis or Bacillus subtilis) are particularly advantageous here, especially for bleach-free and largely builder-free liquid detergents. Furthermore, it proves to be extremely advantageous that the anionically modified enzymes have an increased stability compared to conventional liquid detergent components such as linear alkyl sulfonates, soaps, paraffin sulfonates, fatty acid ethoxysulfates etc. and are also advantageous in concentrated liquid detergents, especially those with a high water content and higher pH values Have storage stability. The pH optimum of the anionically modified enzymes is generally shifted towards the acidic range by 0.5 to 1 pH unit compared to the underlying unmodified enzyme. Another effect of the anionic modification is the greatly improved turbidity stability in liquid detergent formulations (ie the tendency of the enzyme dissolved in the liquid detergent or other constituents of the enzyme preparation dissolved therein to be stored flocculation is reduced). The anionically modified enzymes described above, in particular also anionic α-amylases, are also suitable for use in environmentally friendly enzyme-containing dishwashing detergents. In addition, for example, anionically modified α-amylase derivatives in the low pH range from 5.0 to 6.0 at higher temperatures (70 ° C.) have increased stability compared to the underlying unmodified α-amylases.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäß chemisch modifizieren Enzyme zeichnet sich dadurch aus, daß das zugrundeliegende Enzym mit einem Rest der Formel A substituiert ist, in dem R für einen hydrophoben organischen Rest der Formel -(CH2)n-CH3 worin n eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet, substituiert sind. Es liegen modifizierte Enzyme mit hydrophobem Charakter vor. Another variant of the chemically modified enzymes according to the invention is characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of the formula A in which R is a whole number for a hydrophobic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 where n from 1 to 17 means are substituted. There are modified enzymes with a hydrophobic character.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfange zu beschränken. The following examples are intended to explain the invention further, but without restricting its scope.
Beispiel 1 : Example 1 :
In einem Vorlagebehälter wurde zunächst manuell eine Gesamtmenge von 40 kg eines wäßrigen Enzymkonzentrates der folgenden Zusammensetzung A total of 40 kg of an aqueous enzyme concentrate of the following composition was first manually placed in a storage container
Enzym: Hochalkalische Protease aus Enzyme: Highly alkaline protease
Bacillus alcalophilus  Bacillus alcalophilus
Protein (Biuret): 15,1 Gew.-%  Protein (biuret): 15.1% by weight
Trockensubstanz: 32,2 Gew.-%  Dry matter: 32.2% by weight
Wasser: 67,8 Gew.-%  Water: 67.8% by weight
Aktivität (DU/g)*: 600.000  Activity (DU / g) *: 600,000
(*1.000 Delft Units (DU) ist die proteolytische Aktivität, die bei einem Volumen von 1 ml einer 2 gew.-%igen Enzymlösung nach Abbau von Casein eine Extinktions differenz von 0,400 ergibt; 1 cm Lichtweg, 275 nm; ßestimmung gegen Blindprobentest) mit Natronlauge auf einen pH 10 eingestellt und bei Umgebungstemperatur (ca. 20 °C) mit etwa 2 kg (= 3,5 Gew.-% Aktivsubstanz bezogen auf das im eingesetzten Enzymflüssigkonzentrat enthaltene Enzym) einer 70 bis 71 gew.-%igen wäßrigen Lösung von 2,3-Epoxypropyl-trimethylammoniumchlorid (kommerziell verfügbares Flüssigpräparat) vermischt. Die erhaltene Mischung wurde mittels einer Pumpe in einen 50 1 Rührreaktor überführt und durch Plattenwärmetauscher auf eine Eingangstemperatur von 30 °C erwärmt. (* 1,000 Delft Units (DU) is the proteolytic activity which, with a volume of 1 ml of a 2% by weight enzyme solution, results in an extinction after casein has been broken down difference of 0.400 results; 1 cm light path, 275 nm; ßestimmung against blind sample test) with sodium hydroxide solution to a pH 10 and at ambient temperature (about 20 ° C) with about 2 kg (= 3.5 wt .-% active substance based on the enzyme contained in the enzyme liquid concentrate used) a 70 to 71 wt. -% aqueous solution of 2,3-epoxypropyl-trimethylammonium chloride (commercially available liquid preparation) mixed. The mixture obtained was transferred to a 50 1 stirred reactor by means of a pump and heated to an inlet temperature of 30 ° C. by means of a plate heat exchanger.
Der Reaktionsverlauf wurde zur Quantifizierung Und Detektion der chemisch modifizierten Proteasen durch Kationenaustauschchromatographie (Ultropak TSK CM-2-SW 250 x 4,6 mm = Kationenaustauscher auf Carboxymethylbasis der Firma Pharmacia LKB GmbH, Freiburg) verfolgt. Als Starteluens wurde 0,05 molarer Natriumacetatpuffer mit pH 6,0 verwendet. Eluiert wurde durch Zugabe eines 0,4 molaren Natriυmacetatpuffers mit ebenfalls pH 6,0. Die Ergebnisse des Reaktionsverlaufes sind nachfolgend in Abhängigkeit von der Reaktionszeit zusammengestellt. Der Modifizierungsgrad bezieht sich hierbei auf die zugrundeliegende Protease (native Protease), wobei Mehrfachsubstitutionen unberücksichtigt blieben, und ist als das relative Verhältnis der Konzentration der Enzymderivate zu der Summe der Konzentrationen des nativen Enzyms und der Enzymderivate definiert. Der Modifizierungsgrad wird in Prozent angegeben und ein Modifizierungsgrad von 100 % ist somit gleichbedeutend mit der Abwesenheit von nativem Enzym. Die in % angegebene Aktivität ist volumenkorrigiert und bezieht sich auf die eingesetzte Aktivität (Delft Units) des nativen Enzyms.
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The course of the reaction was followed for the quantification and detection of the chemically modified proteases by cation exchange chromatography (Ultropak TSK CM-2-SW 250 x 4.6 mm = cation exchanger based on carboxymethyl from Pharmacia LKB GmbH, Freiburg). 0.05 molar pH 6.0 sodium acetate buffer was used as the starting luent. Elution was carried out by adding a 0.4 molar sodium acetate buffer with likewise pH 6.0. The results of the course of the reaction are summarized below as a function of the reaction time. The degree of modification here relates to the underlying protease (native protease), multiple substitutions not being taken into account, and is defined as the relative ratio of the concentration of the enzyme derivatives to the sum of the concentrations of the native enzyme and the enzyme derivatives. The degree of modification is given in percent and a degree of modification of 100% is therefore synonymous with the absence of native enzyme. The activity stated in% is volume-corrected and relates to the activity (delft units) of the native enzyme used.
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* Befüllen des Reaktors  * Filling the reactor
Die Reaktion verlief exotherm, wodurch sich die eingangs eingestellte Temperatur von 30 °C auf ca. 33 bis 35 °C erhöhte. Nach 4 h wurde die Reaktion durch Abkühlung des Reaktionsgemisches auf 20 °C (Plattenwärmetauscher) und durch Zugabe wäßriger 20 gew.-%iger Zitronensäure unter Einstellung eines pH-Wertes von 7 gestoppt. The reaction was exothermic, causing the temperature set at the beginning to increase from 30 ° C. to approx. 33 to 35 ° C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling the reaction mixture to 20 ° C. (plate heat exchanger) and by adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7 being set.
Die Isolierung der wasserlöslichen, chemisch modifizierten Protease erfolgte nach an sich für die Isolierung von Enzymen bekannten Methoden, wie Ionenaustauschchromatographie. The water-soluble, chemically modified protease was isolated by methods known per se for the isolation of enzymes, such as ion exchange chromatography.
Das erhaltene Produkt konnte ohne Schwierigkeiten durch an sich bekannte Maßnahmen, wie Extrusion oder Sprühtrocknung, in ein Enzymgranulat überführt werden. The product obtained could be converted into enzyme granules without difficulty by measures known per se, such as extrusion or spray drying.
Man erhielt 80 kg einer chemisch durch Substitution mit 3-Trimethylammonium-2-hydroxypropyl-Resten modifizierten hochalkalischen Bacillus alcalophilus-Protease in Granulatform. Die Eigenschaften des erhaltenen Proteasederivatgranulates sind nachfolgend zusammengestellt. 80 kg of a highly alkaline Bacillus alcalophilus protease chemically modified by substitution with 3-trimethylammonium-2-hydroxypropyl residues were obtained in granular form. The properties of the protease derivative granules obtained are summarized below.
Gehalt an unmodifizierter Protease < 5 Gew.-% Mehrfachsubstitution gering
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Unmodified protease content <5% by weight multiple substitution low
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(* Bezogen auf Aktivität der nativen Protease (Delft Units) = 100 %; hochmolekolares Substrat: Casein; 40 °C, 40 min.; gemittelte Werte aus verschiedenen Messungen.)  (* Based on the activity of the native protease (Delft Units) = 100%; high molecular weight substrate: casein; 40 ° C, 40 min .; average values from various measurements.)
Das Temperaturprofil der chemisch modifizierten Protease (d.h. die Aktivität in % in Abhängigkeit von der Temperatur) zeigte im wesentlichen denselben Verlauf wie das Temperaturprofil für die native Protease (jeweils 20 Minuten, pH 8, Substrat=Acetyl casein, Temperaturbereich 40 bis 70 °C). Die Ergebnisse zeigen daß das aktive Zentrum der chemisch modifizierten hochalkalischen Protease aus Bacillus alcalophilus nicht durch das milde chemische Modifizierungsverfahren beeinträchtigt worden ist. The temperature profile of the chemically modified protease (ie the activity in% as a function of the temperature) showed essentially the same profile as the temperature profile for the native protease (20 minutes in each case, pH 8, substrate = acetyl casein, temperature range 40 to 70 ° C.) . The results show that the active center of the chemically modified highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus was not affected by the mild chemical modification process.
Analoge Modifizierungen mit weiteren Konzentraten der hochalkalischen Protease aus Bacillus alcalophilus zeigten, daß gegebenenfalls bei der Konzentratherstellung auftretende Schwankungen in der Zusammensetzung praktisch keinen Einfluß auf die Modifizierungsrate, die Modifizierungsgeschwindigkeit und die Produktidentität ausübten. Die Proteaseeigenschaften wurden durch die milde chemische Modifizierung nicht negativ beeinflußt. Die Auswirkungen der stärkeren Kationisierung der chemisch modifizierten Proteasederivate gegenüber den nativen Protease zeigen sich über Sekundäreffekte in den weiter unten beschriebenen anwendungstechnisch zu beobachtenden Phänomenen. Analogous modifications with further concentrates of the highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus showed that any fluctuations in the composition which may occur during the preparation of the concentrate had practically no influence on the modification rate, the modification rate and the product identity. The protease properties were not adversely affected by the mild chemical modification. The effects of the stronger cationization of the chemically modified protease derivatives compared to the native protease can be seen via secondary effects in the phenomena to be observed from an application point of view described below.
Beispiel 2: Example 2:
Analog zu Beispiel 1 wurde ein wäßriges Enzymkonzentrat der folgenden Zusammensetzung Enzym: Alkalische Protease aus Bacillus licheniformis Analogous to Example 1 was an aqueous enzyme concentrate of the following composition Enzyme: Alkaline protease from Bacillus licheniformis
Trockensubstanz: 22,4 Gew.-%  Dry matter: 22.4% by weight
Wasser: 77,6 Gew.-%  Water: 77.6% by weight
Aktivität (DU/g): 921.000 mit Natronlauge auf einen pH 10 eingestellt und bei Umgebungstemperatur (ca. 20 °C) mit einer solchen Menge einer 70 bis 71 gew-%igen wäßrigen Lösung von 2,3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid vermischt, die einer Menge von 5 Gew.-% Aktivsubstanz (=Modifizierungsreagenz) bezogen auf die eingesetzte Enzymmenge entsprach. Die Reagenzzugabe erfolgte innerhalb von 5 Minuten. Das Gemisch wurde auf 25 °C erwärmt und der Reaktionsverlauf analog zu Beispiel 1 durch Kationenaustauschchromatographie verfolgt. Die Ergebnisse des Reaktionsverlaufes sind nachfolgend in Abhängigkeit von der Reaktionszeit zusammengestellt. Der Modifizierungsgrad ist hierbei wie in Beispiel 1 definiert, die Aktivität in Prozent (analog Beispiel 1) ebenfalls volumenkorrigiert und bezieht sich auf die eingesetzte Aktivität (Delft Units) der nativen Protease. Activity (DU / g): 921,000 adjusted to a pH of 10 with sodium hydroxide solution and mixed at ambient temperature (approx. 20 ° C.) with such an amount of a 70 to 71% by weight aqueous solution of 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride, that amount of 5% by weight of active substance (= modification reagent) based on the amount of enzyme used. The reagent was added within 5 minutes. The mixture was heated to 25 ° C. and the course of the reaction was followed by cation exchange chromatography as in Example 1. The results of the course of the reaction are summarized below as a function of the reaction time. The degree of modification is defined as in Example 1, the activity in percent (analogously to Example 1) is also volume-corrected and relates to the activity (delft units) of the native protease used.
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(* siehe Beispiel 1) (* see example 1)
Nach 4 Stunden wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt und durch Zugabe wäßriger 20 gew.-%iger Zitronensäure unter Einstellung eines pH = 7 gestoppt. After 4 hours, the reaction mixture was cooled and stopped by adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7.
Der leichte Aktivitätsabfall der chemisch modifizierten Protease im Vergleich zur nativen Protease ist hier auf eine höhere Alkalilabilität der eingesetzten alkalischen Bacillus licheniformis-Protease zurückzuführen. Analoge Modifizierungen mit weiteren Bacillus licheniformis-Protease-Konzentraten zeigten, daß sich dieser Aktivitätsabfall bei Verwendung von Propandiol-haltigen Protease-Konzentraten vermeiden läßt. Propandiol-stabili- sierte Protease-Konzentrate lassen sich nahezu verlustfrei modifizieren. Das flüssige Endprodukt dieses Beispiels wurde direkt für weitere Versuche verwendet. The slight decrease in activity of the chemically modified protease compared to the native protease is due to a higher alkalinity of the alkaline Bacillus licheniformis protease used. Analogous modifications with other Bacillus licheniformis protease concentrates showed that this drop in activity can be avoided when using protanediol-containing protease concentrates. Propanediol-stabilized protease concentrates can be modified almost without loss. The liquid end product of this example was used directly for further experiments.
Beispiel 3: Example 3:
Analog zu den vorhergehenden Beispielen wurde ein wäßriges Enzymkonzentrat der in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung (hochalkalische Protease aus Bacillus alcalophilus) mit 3-Chloro-2-hydroxydimethylcoco(C12-C16)ammoniumchlorid umgesetzt und der Reaktionsverlauf analog zu Beispiel 1 durch Kationenaustauschchromatographie verfolgt. Die Konzentration der Protease war so eingestellt, daß eine Aktivität von 200 kDU/ml im Reaktionsgemisch vorlag. Das als chemisches Modifizierungsreagenz verwendete Chlor hydrin wurde in Form der verdünnten, kommerziell verfügbaren Lösung (Firma Degussa) verwendet und in einer Menge eingesetzt, daß 2 Gew.-% Aktivsubstanz bezogen auf das eingesetzte Enzym vorlagen. Die Umsetzung wurde bei 30 °C durchgeführt und der pH-Wert zur Aktivierung und Überführung des Chlorhydrins in das Epoxid konstant auf pH 11 eingestellt (Abfangen des freigesetzten Chlorwasserstoffes). Nachfolgend ist der erreichte Modifizierungsgrad in Abhängigkeit von der Reaktionszeit zusammengestellt. Analogous to the preceding examples, an aqueous enzyme concentrate of the composition given in example 1 (highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus) was reacted with 3-chloro-2-hydroxydimethylcoco (C12-C16) ammonium chloride and the course of the reaction was monitored analogously to example 1 by cation exchange chromatography. The concentration of the protease was adjusted so that there was an activity of 200 kDU / ml in the reaction mixture. The chlorine used as a chemical modification reagent hydrine was used in the form of the diluted, commercially available solution (Degussa) and used in an amount such that 2% by weight of active substance, based on the enzyme used, was present. The reaction was carried out at 30 ° C. and the pH for activating and converting the chlorohydrin into the epoxide was adjusted constantly to pH 11 (trapping the hydrogen chloride released). The degree of modification achieved as a function of the reaction time is summarized below.
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Beispiel 4: Example 4:
Es wurden jeweils 0,8 kg wäßriges Enzymkonzentrat der hochalkalischen Protease aus Bacillus alcalophilus mit einem Propandiol-Gehalt von 40 Gew.-% und folgender weiterer Zusammensetzung  In each case, 0.8 kg of aqueous enzyme concentrate of the highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus with a propanediol content of 40% by weight and the following further composition
Protein (Biuret): 6 Gew.-% Protein (biuret): 6% by weight
Anorganische Salze: 3 Gew.-% (z.B. CaCl2) Inorganic salts: 3% by weight (e.g. CaCl 2 )
Nichtenzymbestandteile: 1 Gew.-%  Non-symbol components: 1% by weight
Wasser: 50 Gew.-% unter Einstellung eines Anfangs-pH-Wertes von 12 bei 30 °C unter verschiedenen, weiter unten angegebenen Reaktionsbedingungen mit Natrium-3-Chloro-2-hydroxypropylsulfonat (festes Reagenz der Firma Shell Chemie) umgesetzt.  Water: 50% by weight with an initial pH of 12 at 30 ° C. under various reaction conditions specified below with sodium 3-chloro-2-hydroxypropyl sulfonate (solid reagent from Shell Chemie).
Der Anfangs-pH-Wert fiel nach Reaktionsbeginn auf Grund der Aktivierung des eingesetzten Chlorhydrins zum Epoxid unter gleichzeitiger Bildung von Chlorwasserstoff innerhalb kurzer Zeit auf pH 11 und wurde durch kontinuierliche Zugabe von 4 N Natronlauge auf den jeweils gewünschten pH-Wert von 11 bis 12 eingestellt. Die Bildung des aktiven Reagenzes (d.h. des Epoxides) - und damit auch der Reaktionsverlauf - konnte leicht anhand des Verbrauchs an Natronlauge verfolgt werden. Der Reaktionsverlauf unter Bildung von schwach bis mittelstark anionisch modifizierten Enzymderivaten (d.h. bei Umsetzungen mit bis zu After the start of the reaction, the initial pH fell to pH 11 within a short time due to the activation of the chlorohydrin used to form the epoxide, with the simultaneous formation of hydrogen chloride, and was adjusted to the desired pH of 11 to 12 by the continuous addition of 4 N sodium hydroxide solution . The formation of the active reagent (ie the epoxide) - and therefore also the course of the reaction - could easily be followed on the basis of the consumption of sodium hydroxide solution. The course of the reaction with the formation of weakly to moderately strongly anionically modified enzyme derivatives (ie in reactions with up to
5 Gew.-% Reagenz bezogen auf eingesetztes Enzym) konnte auch analog zu Beispiel 1 mittels Kationenaustauschchromatographie (Ultropak TSK-2-CM 250 x 4,6 mm, pH = 6) verfolgt werden. Durch höhere Reagenzkonzentrationen von 5 bis 10 Gew.-% (bezogen auf das eingesetzte Enzym) war es möglich, die eingesetzte hochalkalische Protease aus 5% by weight of reagent based on the enzyme used) could also be monitored analogously to Example 1 by means of cation exchange chromatography (Ultropak TSK-2-CM 250 x 4.6 mm, pH = 6). Higher reagent concentrations of 5 to 10% by weight (based on the enzyme used) made it possible to remove the highly alkaline protease used
Bacillus alcalophilus auch mehrfach zu modifizieren (d.h. die Zahl der in ein Proteasemolekül eingeführten Substituenten war > 1). Modify Bacillus alcalophilus several times (i.e. the number of substituents introduced into a protease molecule was> 1).
Zur Beendigung der Reaktion wurde das jeweilige To complete the reaction, the respective
Reaktionsgemisch auf 20 °C abgekühlt und mit wäßriger 20 gew.-%iger Zitronensäure auf pH 7 neutralisiert. Cooled reaction mixture to 20 ° C and neutralized to pH 7 with aqueous 20 wt .-% citric acid.
Die Isolierung/Aufkonzentrierung der chemisch modifizierten Proteasen erfolgte nach an sich für die Isolierung von Enzymen bekannten Methoden, wie Ionenaustauschchroma- tographie. The isolation / concentration of the chemically modified proteases was carried out according to methods known per se for the isolation of enzymes, such as ion exchange chromatography.
Hierbei wurden je nach den eingestellten Bedingungen wasserlösliche, chemisch modifizierte Enzymderivate mit mittelstarkem bis starkem Modifizierungsgrad erhalten. Depending on the set conditions, water-soluble, chemically modified enzyme derivatives with a moderate to high degree of modification were obtained.
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Für die anwendungstechnischen Versuche wurden die an ionisch modifizierten Enzyme in Form einer mit 40 Gew.-% Propandiol stabilisierten Lösung verwendet. For the application tests, the were ionically modified enzymes in the form of a solution stabilized with 40% by weight of propanediol.
Beispiel 5: Example 5:
Analog zu Beispiel 4 wurden alkalische Proteasen aus Bacillus licheniformis in unterschiedlicher. Form - Propandiol-haltiges Verdampferkonzentrat zur Herstellung der alkalischen Protease (P1), reguläre Produktlösung der alkalischen Protease (P2) bzw. Konzentrat der alkalischen Protease mit einer Aktivität von 750.000 DU/g - mit  Analogous to Example 4, alkaline proteases from Bacillus licheniformis were used in different ways. Form - evaporator concentrate containing propanediol for the production of the alkaline protease (P1), regular product solution of the alkaline protease (P2) or concentrate of the alkaline protease with an activity of 750,000 DU / g - with
Natrium-3-Chloro-2-hydroxypropylsulfonat unter den folgend angegebenen Reäktionsbedingungen umgesetzt. Hierbei wurden je nach den eingestellten Reaktionsbedingungen cheraisch modifizierte Enzymderivate mit mittlerem bis starkem Modifizierungsgrad erhalten.  Sodium 3-chloro-2-hydroxypropyl sulfonate reacted under the following conditions. Here, depending on the reaction conditions set, chemically modified enzyme derivatives with a medium to high degree of modification were obtained.
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Die erhaltenen modifizierten Proteasen dieses Beispiels weisen Aktivitäten von über 90 % der Ausgangsaktivität (Aktivität der eingesetzten Protease) auf. The modified proteases obtained in this example have activities of over 90% of the starting activity (activity of the protease used).
Beispiel 6: Example 6:
Analog zu Beispiel 4 wurde eine Bacillus subtilis-Protease mit Natrium-3-Chloro-2-hydroxyproylsulfonat unter folgenden Bedingungen umgesetzt. Enzym: 38 g Protease-Pulver Analogously to Example 4, a Bacillus subtilis protease was reacted with sodium 3-chloro-2-hydroxyproylsulfonate under the following conditions. Enzyme: 38 g protease powder
Propandiol : 220 g  Propanediol: 220 g
Wasser: 180 g  Water: 180 g
Aktivität: 71.000 DU/g (nach Verdünnung der Protease mit Propandiol und Wasser gemäß den vorstehenden Angaben)  Activity: 71,000 DU / g (after dilution of the protease with propanediol and water as described above)
Reagenz: 8 g  Reagent: 8 g
pH-Wert: 11  pH: 11
Temperatur: 30 °C  Temperature: 30 ° C
Reaktionszeit: 4 h  Response time: 4 h
Der Reaktionsverlauf wurde mittels Kationenaustauschchromatographie (Ultropak TSK-2-CM, pH = 5,2) verfolgt. Der Abbruch der Reaktion erfolgte wie im Beispiel 4 angegeben durch Abkühlung auf 20 °C und Zugabe von 20 gew.-%iger Zitronensäure zur Einstellung des pH-Wertes auf 7. The course of the reaction was monitored by means of cation exchange chromatography (Ultropak TSK-2-CM, pH = 5.2). The reaction was terminated as indicated in Example 4 by cooling to 20 ° C. and adding 20% by weight citric acid to adjust the pH to 7.
Man erhielt wasserlösliche, anionisch modifizierte Proteasen mit mittlerem Modifizierungsgrad, deren Aktivität über 93 % der Ausgangsaktivität (Aktivität der eingesetzten Protease) lag. This gave water-soluble, anionically modified proteases with a moderate degree of modification, the activity of which was above 93% of the starting activity (activity of the protease used).
Beispiel 7: Example 7:
Ein wäßriges Enzymkonzentrat aus hochalkalischer Protease aus Bacillus alcalophilus wurde unter intensivem Rühren und unter Zusatz einer stabilisierenden und lösungsvermittelnden Menge von Propandiol unter nachfolgenden Bedingungen mit Decen-1-oxid (Firma Peroxid-Chemie) umgesetzt. An aqueous enzyme concentrate made from highly alkaline protease from Bacillus alcalophilus was reacted with decen-1-oxide (Peroxid-Chemie) with intensive stirring and with the addition of a stabilizing and solvent-imparting amount of propanediol under the following conditions.
Proteasekonzentrat: 15 Gew.-% Protease concentrate: 15% by weight
Propandiol: 81 Gew.-%  Propanediol: 81% by weight
Reagenz: 2 Gew.-% zu Beginn der  Reagent: 2% by weight at the beginning of the
Reaktion (0 h) Response (0 h)
2 Gew.-% nach 3 h 2% by weight after 3 h
pH-Wert: 11  pH: 11
Temperatur: 30 °C Der Reaktionsverlauf konnte durch Kationenaustausch- Chromatographie (Ultropak TSK-CM-2SW 250 x 4,6 mm) verfolgt werden. Die Reaktion wurde nach 22 h wie üblich durch Abkühlen und pH-Wert-Einstellung mittels Temperature: 30 ° C The course of the reaction could be followed by cation exchange chromatography (Ultropak TSK-CM-2SW 250 x 4.6 mm). After 22 hours, the reaction was carried out as usual by cooling and adjusting the pH
20 gew.-%iger Zitronensäure auf pH 7 gestoppt und das gebildete Produkt mit deutlichem Anteil an hydrophoben Proteasederivaten mit mittlerem Modifizierungsgrad durch Gelfiltration (G 25-Medium; PD 10-Säulen der Firma 20% by weight citric acid stopped at pH 7 and the product formed with a clear proportion of hydrophobic protease derivatives with a moderate degree of modification by gel filtration (G 25 medium; PD 10 columns from the company
Pharmacia LKB GmbH, Freiburg) gereinigt und durch Umkehr- Chromatographie (reversed phase) wie folgt analysiert. Pharmacia LKB GmbH, Freiburg) and analyzed by reversed phase as follows.
Säule: Waters Nova Pak C18. Pillar: Waters Nova Pak C18.
(150 x 4,6 mm; Firma Millipore GmbH, Eschborn) .  (150 x 4.6 mm; Millipore GmbH, Eschborn).
Solvent A: 0,1 gew.-%ige wäßrige Tri fluoressigsäure-Lösung Solvent A: 0.1% by weight aqueous tri-fluoroacetic acid solution
Solvent B: 0,1 gew.-%ige wäßrige Tri- fluoressigsäure-Lösung/Acetonitril im Volumenverhältnis 40/60 Solvent B: 0.1% by weight aqueous trifluoroacetic acid solution / acetonitrile in a volume ratio of 40/60
Gradient: von 5 bis 55 min., von 0 % auf 100 % Solvent B  Gradient: from 5 to 55 min., From 0% to 100% solvent B.
Detektion: UV-Licht bei 280 nm  Detection: UV light at 280 nm
Beispiel 8: Example 8:
Analog zu Beispiel 2 wurde ein wäßriges Standardamylasekonzentrat der folgenden Zusammensetzung Analogous to Example 2 was an aqueous standard amylase concentrate of the following composition
Enzym: Thermostabile α-Λmylase aus Enzyme: Thermostable α-ylmylase from
Bacillus licheniformis  Bacillus licheniformis
Protein (Biuret): 5 Gew.-%  Protein (biuret): 5% by weight
Anorganische Salze: 3 Gew.-% (z.B. CaCl2) Inorganic salts: 3% by weight (e.g. CaCl 2 )
Dextrine: 5 Gew.-%  Dextrins: 5% by weight
Wasser: 87 Gew.-%  Water: 87% by weight
Aktivität (MWU/g)*: 820.000 (* 1 Modifizierte Wohlgemuth Einheit (MWU) ist dieActivity (MWU / g) *: 820,000 (* 1 Modified Wohlgemuth Unit (MWU) is the
Enzymmenge, welche 1 mg lösliche Stärke in 30 Minuten zu einem Dextrin definierter Größe abbaut; 40 °C; die Größe des gebildeten Dextrins wird durch die Farbe eines Dextrin-Jod-Komplexes angezeigt.) mit Natronlauge auf einen pH 10 eingestellt und bei Umgebungstemperatur (20 °C) mit einer solchen Menge einer 70 bis 71 gew.-%igen wäßrigen Lösung von 2,3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid vermischt, die einer Menge von 5 Gew.-% Aktivsubstanz bezogen auf die eingesetzte Enzymmenge entsprach. Das Gemisch wurde auf 26 °C erwärmt und der Reaktionsverlauf analog zu Beispiel 1 durch Katiόnenaustauschromatographie (Ultropak TSK-CM-2SW 250 x 4, 6 mm; pH 5,2) verfolgt. Amount of enzyme which breaks down 1 mg of soluble starch into a dextrin of defined size in 30 minutes; 40 ° C; the size of the dextrin formed is indicated by the color of a dextrin-iodine complex.) adjusted to pH 10 with sodium hydroxide solution and at ambient temperature (20 ° C.) with such an amount of a 70 to 71% by weight aqueous solution of 2 , 3-Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid mixed, which corresponded to an amount of 5 wt .-% active substance based on the amount of enzyme used. The mixture was heated to 26 ° C. and the course of the reaction was followed in analogy to Example 1 by catalytic exchange chromatography (Ultropak TSK-CM-2SW 250 x 4.6 mm; pH 5.2).
Die Reaktion konnte nach 1 Stunde durch Abkühlung auf 20 °C und Zugabe von wäßriger 20 gew.-%iger Zitronensäure unter Einstellung eines pH-Wertes von 7 gestoppt werden. Das auf pH 7 korrigierte und mit Propandiol (Menge 50 Gew.-% bezogen auf die fertige Formulierung) stabilisierte, flüssige Endprodukt wurde direkt für weitere Versuche verwendet. The reaction could be stopped after 1 hour by cooling to 20 ° C. and adding aqueous 20% by weight citric acid with a pH of 7. The liquid end product, corrected to pH 7 and stabilized with propanediol (amount 50% by weight, based on the finished formulation), was used directly for further experiments.
Das Temperatur- und das pH-Aktivitätsprofil des Produktes unterschied sich bei Verwendung unlöslicher Substrate (Phadebas=blaugefärbtes Stärkepolymer der Firma Pharmacia LKB GmbH, Frsiburg) zur Aktivitätsbestimmung nur unwesentlich vom Temperatur- bzw. pH-Aktivitätsprofil der zugrundeliegenden, nichtmodifizierten α-Amylase; diese Ergebnisse zeigen, daß durch das milde chemische Modifizierungsverfahren diese beiden wesentlichen und im zugrundeliegenden, nichtmodifizierten Enzym bereits hervorragenden Charakteristika kaum beeinträchtigt worden sind. When using insoluble substrates (Phadebas = blue-colored starch polymer from Pharmacia LKB GmbH, Frsiburg) to determine activity, the temperature and pH activity profile of the product differed only insignificantly from the temperature and pH activity profile of the underlying, unmodified α-amylase; these results show that these two essential characteristics, which are already excellent in the underlying unmodified enzyme, have hardly been affected by the mild chemical modification process.
Beispiel 9: Example 9:
Analog zum Beispiel 5 wurde ein wäßriges Enzymkonzentrat der thermostabilen α-Amylase aus Bacillus licheniformis unter Zusatz einer stabilisierenden Menge von 50 Gew.-% Propandiol zum Enzymkonzentrat (bezogen auf den Gesamtansatz) und unter kontinuierlicher Zugabe von 10 gew.- %iger Natronlauge bei einem konstanten pH-Wert von 11 mit Natrium-3-Chloro-2-hydroxypropylsulfonat (2,5 Gew.-% Aktivsubstanz bezogen auf die eingesetzte Enzymmenge) bei 30 °C umgesetzt. Nach 2 Stunden hatten 84 % und nach 4 Stunden 97 % der eingesetzten Amylase reagiert. Zum Abbruch der Reaktion wurde auf 20 °C abgekühlt und mit wäßriger 20 gew.-%iger Zitronensäure auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Das flüssige Produkt der anionisch modifizierten Amylase wurde direkt für weitere Versuche verwendet. Analogously to Example 5, an aqueous enzyme concentrate of the thermostable α-amylase from Bacillus licheniformis with the addition of a stabilizing amount of 50% by weight of propanediol to the enzyme concentrate (based on the total batch) and with the continuous addition of 10% by weight sodium hydroxide solution at a constant pH of 11 with sodium 3-chloro-2-hydroxypropylsulfonate (2.5 wt .-% active substance based on the amount of enzyme used) at 30 ° C. After 2 hours 84% and after 4 hours 97% of the amylase used had reacted. To terminate the reaction, the mixture was cooled to 20 ° C. and adjusted to a pH of 7 using aqueous 20% by weight citric acid. The liquid product of the anionically modified amylase was used directly for further experiments.
Das pH-Aktivitätsprofil der wasserlöslichen; anionisch modifizierten Amylass wurde im Vergleich zum pH-Aktivitätsprofil der nativen Amylase durch das milde chemische Modifizierungsverfahren nicht beeinträchtigt bzw. es zeigt sogar einen leicht erhöhten Aktivitätsverlauf im pH-Bereich von 4 bis 5 (40 °C, Substrat = lösliche Stärke, Aktivität in MWU). Bei höheren Temperaturen The pH activity profile of the water-soluble; anionically modified amylass was not impaired by the mild chemical modification process compared to the pH activity profile of the native amylase or it even shows a slightly increased activity profile in the pH range from 4 to 5 (40 ° C, substrate = soluble starch, activity in MWU ). At higher temperatures
(70 °C) weist das anionisch modifizierte Amylasederivat bei pH-Werten im Bereich von 5,2 bis 5,6 deutlich erhöhte Stabilität im Vergleich zur nativen Amylase auf. (70 ° C) the anionically modified amylase derivative has a significantly increased stability compared to the native amylase at pH values in the range from 5.2 to 5.6.
Beispiel 10: Example 10:
Reine Glucoseisomerase wurde mit 2,3-Epoxypropyl-trimethylammoniumchlorid chemisch modifiziert. Hierzu wurden Glucoseisomerase-Kristalle in Propandiol/Wasser gelöst und mit dem Reagenz (70 bis 71 gew.-%ige wäßrige Lösung von 2,3-Epoxypropyl-trimethylammoniumchlorid) unter nachfolgenden Bedingungen umgesetzt. Pure glucose isomerase was chemically modified with 2,3-epoxypropyl-trimethylammonium chloride. For this purpose, glucose isomerase crystals were dissolved in propanediol / water and reacted with the reagent (70 to 71% by weight aqueous solution of 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride) under the following conditions.
Enzym: 160 g (38,4 Gew.-% Protein und Enzyme: 160 g (38.4% by weight protein and
95 GlU/mg*)  95 GlU / mg *)
Propandiol: 400 g  Propanediol: 400 g
Wasser: 240 g  Water: 240 g
Reagenz: 5 Gew.-% bezogen auf Gasamtansatz Temperatur : 25 °C Reagent: 5% by weight based on the gas charge Temperature: 25 ° C
Reaktionszeit : 6 h  Response time: 6 h
pH-Wert : 10 bei 0 bis 5 h ( 1 N Natronlauge )  pH value: 10 at 0 to 5 h (1 N sodium hydroxide solution)
11 bei 5 bis 6 h  11 at 5 to 6 h
(*1 Glucoseisomerase Einheit (GIU) ist definiert als die Enzymmenge, die unter den folgenden Inkubationsbedingungen 1 mg Fructose bildet; Inkubationsbedingungen: 65 °C, 1 h, Substrat aus 0,1 m Glucose in 0,05 m Phosphatpuffer, pH 8,0 mit 0,0004 m MgSO4.) (* 1 glucose isomerase unit (GIU) is defined as the amount of enzyme that forms 1 mg fructose under the following incubation conditions; incubation conditions: 65 ° C, 1 h, substrate from 0.1 m glucose in 0.05 m phosphate buffer, pH 8, 0 with 0.0004 m MgSO 4. )
Der Reaktionsverlauf konnte durch Anionenaustausch- chromatographie (Ultropak DEAE-3-SW 150 x 4, 6 mm, The course of the reaction could be determined by anion exchange chromatography (Ultropak DEAE-3-SW 150 x 4.6 mm,
pH 5,8 = Säulenmaterial auf Diethylaminoethyl-Basis der Firma Pharmacia LKB GmbH, Freiburg; Starteluens 0,05 m NaH2PO4; Eluens 0,05 m NaH2PO4/0,8 m Natriumchlorid) verfolgt werden. pH 5.8 = column material based on diethylaminoethyl from Pharmacia LKB GmbH, Freiburg; Starting lumen 0.05 m NaH 2 PO 4 ; Eluens 0.05 m NaH 2 PO 4 / 0.8 m sodium chloride) are followed.
Zur Beendigung der Reaktion wurde auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt. Im Verlaufe der Reaktion wurde kein Aktivitätsverlust gegenüber der eingesetzten Aktivität des nichtmodifizierten Enzyms beobachtet. Dieses zeigt wiederum, daß das milde chemische Modifizierungsverfahren für die eingesetzten Glucoseisomerasen sehr gut verträglich ist. To terminate the reaction, the pH was adjusted to 7.0. In the course of the reaction, no loss of activity compared to the activity of the unmodified enzyme was observed. This in turn shows that the mild chemical modification process for the glucose isomerases used is very well tolerated.
Beispiel 11: Example 11:
Analog zu Beispiel 10 wurde reine Glucoseisomerase mit Natrium-3-chloro-2-hydroxypropylsulfonat umgesetzt, wobei jedoch der pH-Wert konstant auf pH 11 gehalten wurde. Auch hier wurde kein Aktivitätsverlust für die chemisch modifizierte Glucoseisomerase gegenüber der nativen Glucoseisomerase beobachtet. Dieses zeigt, daß auch die milde anionische Modifizierung für die native Glucoseisomerase sehr gut verträglich ist. Das nach Abbruch der Reaktion auf pH 7 neutralisierte flüssige Endprodukt konnte direkt für weitere Versuche verwendet werden. Beispiel 12: Analogously to Example 10, pure glucose isomerase was reacted with sodium 3-chloro-2-hydroxypropylsulfonate, but the pH was kept constant at pH 11. No loss of activity for the chemically modified glucose isomerase compared to the native glucose isomerase was observed here either. This shows that the mild anionic modification for the native glucose isomerase is also very well tolerated. The liquid end product neutralized after termination of the reaction to pH 7 could be used directly for further experiments. Example 12:
Zur Demonstration des Verhaltens der chemisch modifizierten Enzyme im Waschprozeß wurde die Waschleistung durch Waschversuche an Testgeweben in Laborwaschmaschinen (Typ: Linitest) bestimmt. Hierzu wurde Testgewebe mit standardisierten Waschmittelformulierungen gewaschen, die die zu testenden chemisch modifizierten Enzyme (Enzymderivate) bzw. in Vergleichsversuchen die nativen Enzyme enthielten. Die Versuche wurden bei den angegebenen pH-Werten und mit Wasser von 15 °dH im jeweils angegebenen Temperaturbereich von 15 bis 60 °C ausgeführt. Die Waschleistung wurde durch Messung der Aufhellung von angeschmutzten Testgeweben als Remissionsdifferenz (Remission des trockenen Tes.tgewebes nach dem Waschversuch abzüglich der Remission des Testgewebes vor dem Waschversuch) ermittelt. Die größere To demonstrate the behavior of the chemically modified enzymes in the washing process, the washing performance was determined by washing tests on test fabrics in laboratory washing machines (type: Linitest). For this purpose, test fabric was washed with standardized detergent formulations which contained the chemically modified enzymes to be tested (enzyme derivatives) or, in comparative experiments, the native enzymes. The tests were carried out at the specified pH values and with water at 15 ° dH in the temperature range from 15 to 60 ° C. specified in each case. The washing performance was determined by measuring the lightening of soiled test fabrics as the remission difference (remission of the dry test fabric after the washing test minus the reflectance of the test fabric before the washing test). The bigger one
Remissionsdifferenz gibt hierbei die bessere Waschleistung an. Die Durchführung der Waschversuche war wie folgt: Die enzymhaltige Waschmittellösung wirkte im rotierenden Remission difference indicates the better washing performance. The washing tests were carried out as follows: The detergent solution containing enzymes worked in a rotating manner
Probenbehälter auf das Testgewebe ein. Nach Beendigung des Waschvörganges wurde das Testgewebe zweimal mit Leitungswasser gespült und nach Bügeln die Aufhellung des Gewebes über die Remissionsmessung erfaßt. a) Bedingungen: 6 g/l Waschmittel, 15 - 60 °C, 45 Minuten, Sample container onto the test tissue. After completion of the washing process, the test fabric was rinsed twice with tap water and, after ironing, the lightening of the fabric was recorded via the reflectance measurement. a) Conditions: 6 g / l detergent, 15 - 60 ° C, 45 minutes,
15 °dH.  15 ° dH.
Testgewebe: EMPA 116 = Baumwolle, verschmutzt mit  Test fabric: EMPA 116 = cotton, soiled with
Blut, Milch und Tusche.  Blood, milk and ink.
Waschmittel: Handelsübliches Europäisches Pulvervollwaschmittel I, enthaltend 25 Gew.-%  Detergent: Commercially available European powder detergent I, containing 25% by weight
Zeolith, 10 Gew.-% Natriumcarbonat,  Zeolite, 10% by weight sodium carbonate,
6,5 Gew.-% lineare Alkylsulfonate,  6.5% by weight of linear alkyl sulfonates,
4,5 Gew.-% Seife, 2 Gew.-% Carboxymethylcellulose, 0,5 Gew.-% Phosphonate,  4.5% by weight of soap, 2% by weight of carboxymethyl cellulose, 0.5% by weight of phosphonates,
2,0 Gew.-% Magnesiumsilikat, 25 Gew.-% Hatriumperborat, 1,5 Gew.-% Tetraacetylethylendiamin und Natriumsulfat ad  2.0% by weight magnesium silicate, 25% by weight sodium perborate, 1.5% by weight tetraacetylethylene diamine and sodium sulfate ad
100 Gew.-%. Die Ergebnisse dieses Waschversuches sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. 100% by weight. The results of this washing test are shown in the table below.
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000034_0001
* V = Vergleichsversuch  * V = comparison test
* * pH gemessen vor dem Waschen b) Bedingungen: Europäisches handelsübliches Vollwaschmittel II, Eigen-pH-Wert, 15 - 60 °C, 1 kDU/100 ml, 45 Minuten.  * * pH measured before washing b) Conditions: European commercial heavy-duty detergent II, own pH value, 15 - 60 ° C, 1 kDU / 100 ml, 45 minutes.
Testgewebe: EMPA 117 = Baumwolle/Polyester-Mischgewebe, verschmutzt mit Blut, Milch und Tusche.  Test fabric: EMPA 117 = cotton / polyester blend, soiled with blood, milk and ink.
Es wurden die nachfolgenden Ergebnisse erhalten. The following results were obtained.
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000035_0001
Dieses Beispiel zeigt die geringe Abhängigkeit der kationisch modifizierten Protease aus Beispiel 1 von der Waschmitteldosierung. Demgegenüber wirkt sich die Waschmitteldosierung auf die native Protease wesentlich stärker aus. c) Bedingungen: 6 g/1 Waschmittel, pH = 11,5, 15 °dH,  This example shows the low dependence of the cationically modified protease from Example 1 on the detergent dosage. In contrast, the detergent dosage has a much stronger effect on the native protease. c) Conditions: 6 g / 1 detergent, pH = 11.5, 15 ° dH,
15 - 60 °C, 45 Minuten.  15 - 60 ° C, 45 minutes.
Testgewebe: EMPA 117 = Baumwolle/Polyester-Mischgewebe, verschmutzt mit Blut, Milch und Tusche.  Test fabric: EMPA 117 = cotton / polyester blend, soiled with blood, milk and ink.
Waschmittel: Zusammensetzung siehe unter a) dieses  Detergent: composition see under a) this
Beispiels. Example.
s wurden die nachfolgenden Ergebnisse erhalten.  The following results were obtained.
| |
Figure imgf000035_0002
Figure imgf000035_0002
Das in diesem Beispiel eingesetzte chemisch modifi ∑ierte Proteasederivat zeigt hervorragende Waschwirksamkeit bei sehr hohen Waschflotten-pH-Werten. Dieses The chemically modified used in this example ∑ated protease derivative shows excellent washing effectiveness at very high wash liquor pH values. This
chemisch modifizierte Enzymderivat eignet sich daher insbesondere für die gewerbliche Wäscherei. Durch dieses kationisch modifizierte Proteasederivat werden insbesondere Proteine wie Eiproteine sehr gut abgebaut, d) Bedingungen: 2 g/l Flüssigvollwaschmittel, 30 °C, chemically modified enzyme derivative is therefore particularly suitable for commercial laundry. This cationically modified protease derivative, in particular, degrades proteins such as egg proteins very well, d) conditions: 2 g / l heavy-duty liquid detergent, 30 ° C.,
30 Minuten, 15 °dH, 0,5 kDU/100ml.  30 minutes, 15 ° dH, 0.5 kDU / 100ml.
Testgewebe: ox. EMPA 117 = Baumwolle/Polyester- Mischgewebe, verschmutzt mit Blut, Milch und Tusche; das Mischgewebe wurde vor dem Waschvorgang mit Perborat (2 g/l) bei pH 10 ohne Waschmittelzusatz vorbefeandelt und danach einem Intensiv-Spülgang unterworfen; man erhielt so Testgewebe mit gealterten Verschmutzungen, die wesentlich empfindlicher auf Aktivitätsunterschiede der Enzyme und Enzymderivate in der Waschflotte reagieren.  Test fabric: ox. EMPA 117 = cotton / polyester blend, soiled with blood, milk and ink; the mixed fabric was pre-treated with perborate (2 g / l) at pH 10 without the addition of detergent and then subjected to an intensive rinse; This gave test fabrics with aged soiling, which are much more sensitive to differences in the activity of the enzymes and enzyme derivatives in the wash liquor.
Waschmittel: Europäisches Flüssigvollwaschmittel, enthaltend 10,5 Gew.-% lineare Alkylsulfonate, 13 Gew.-% Natrium-Fettsäuresalz, 5 Gew.-% Alkylsulfat, 10,3 Gew.-% Fettalkoholethoxylat, 10 Gew.-% Triethanolamin; 47 Gew.-% flüchtige Anteile (Wasser, Propandiol).  Detergent: European heavy duty liquid detergent, containing 10.5% by weight of linear alkyl sulfonates, 13% by weight of sodium fatty acid salt, 5% by weight of alkyl sulfate, 10.3% by weight of fatty alcohol ethoxylate, 10% by weight of triethanolamine; 47% by weight of volatile components (water, propanediol).
Die Ergebnisse dieses Waschversuches sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.
Figure imgf000037_0001
The results of this washing test are summarized in the table below.
Figure imgf000037_0001
* V = Vergleichsversuch * V = comparison test
** pH-Wert gemessen vor dem Waschen  ** pH measured before washing
Dieses Beispiel zeigt deutlich die Verschiebung des pH-Optimums um ca. 0,5 - 1 pH-Einheit für das chemisch, anionisch modifizierte Proteasederivat im Vergleich zur nativen Protease. Die anionische Modifizierung führt darüber hinaus zu einer stark verbesserten Trubstabilität in Flüssigvollwaschmittelformulierungen. This example clearly shows the shift of the pH optimum by approx. 0.5 - 1 pH unit for the chemically, anionically modified protease derivative compared to the native protease. The anionic modification leads in addition to a greatly improved turbidity stability in heavy duty liquid detergent formulations.
Beispiel 13: Example 13:
Analog zur allgemeinen Arbeitsweise des Beispiels 12 wurden die anionisch modifizierten Enzymderivate auf ihre Stabilität gegenüber einzelnen Flüssigwaschmittelbestandteilen und gegenüber einer vollständigen Flüssigwaschmittelformulierung sowie auf ihre Lagerstabilität getestet. a) Die Stabilität der anionisch modifizierten Enzymderivate gegenüber verschiedenen üblichen Bestandteilen von Flüssigwaschmitteln, wie lineare Alkylsulfonate (LAS) Seifen, Paraffinsulfonaten und Fettsäureethoxysulfaten (FAES), wurde unter folgenden Bedingungen bestimmt: 2,5 g/l des jeweiligen Flüssigwaschmittelbestandteiles, 40 °C, Enzymderivat-Konzentration 4 kDU/ml, Zusatz von 100 ppm Calcium. Die hier gewählten Konzentrationen entsprechen in etwa denjenigen, wie sie in der Waschflotte vorliegen. Die anionisch modifizierten Enzymderivate zeigen hierbei im Vergleich zu den nativen Enzymen deutlich höhere Stabilitäten in Gegenwart der Flüssigwaschmittelbestandteile. Während es z.B. bei den nativen Proteasen zu einem rapiden Aktivitätsabfall in Gegenwart von anionischen Tensiden kommt, zeigen die mittelstark anionisch modifizierte Protease aus Beispiel 4b bzw. die stark anionisch modifizierte Protease aus Beispiel 4c erheblich bessere Stabilitäten gegenüber üblichen anionischen Tensiden. Anionisch modifizierte Enzymderivate eignen sich aufgrund ihrer höheren Stabilität gegenüber Flüssigwaschmittelbestandteilen somit sehr gut für den Einsatz in solchen Flüssigwaschmitteln. Die Ergebnisse der Stabilitätsuntersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.
Figure imgf000039_0001
Analogously to the general procedure of Example 12, the anionically modified enzyme derivatives were tested for their stability against individual liquid detergent constituents and against a complete liquid detergent formulation and for their storage stability. a) The stability of the anionically modified enzyme derivatives against various common constituents of liquid detergents, such as linear alkyl sulphonates (LAS) soaps, paraffin sulphonates and fatty acid ethoxysulphates (FAES), was determined under the following conditions: 2.5 g / l of the respective liquid detergent constituent, 40 ° C., Enzyme derivative concentration 4 kDU / ml, addition of 100 ppm calcium. The concentrations chosen here correspond approximately to those in the wash liquor. The anionically modified enzyme derivatives show significantly higher stabilities in the presence of the liquid detergent components compared to the native enzymes. While, for example, there is a rapid decrease in activity in the presence of anionic surfactants in the case of the native proteases, the moderately strongly anionically modified protease from Example 4b and the strongly anionically modified protease from Example 4c show considerably better stabilities than conventional anionic surfactants. Anionically modified enzyme derivatives are very well suited for use in such liquid detergents due to their higher stability towards liquid detergent components. The results of the stability tests are summarized in the table below.
Figure imgf000039_0001
* bezogen auf ursprüngliche Aktivität des Enzyms bzw. Enzymderivates b) Die Stabilität anionisch modifizierter Enzymderivate gegenüber den Inhaltsstoffen einer üblichen, vollständigen Flüssigwaschmittelformulierung mit folgender analytischer Zusammensetzung * based on the original activity of the enzyme or enzyme derivative b) The stability of anionically modified enzyme derivatives with respect to the ingredients of a conventional, complete liquid detergent formulation with the following analytical composition
Alkylbenzolsulfonat-Natrium: 4,5 Gew.-% Sodium alkylbenzenesulfonate: 4.5% by weight
Fettsäure/-salz: 35,3 Gew.-%  Fatty acid / salt: 35.3% by weight
Fettalkoholethoxylat: 9 Gew.-%  Fatty alcohol ethoxylate: 9% by weight
Triethanolamin: 11,5 Gew.-%  Triethanolamine: 11.5% by weight
Wasser: 31 Gew.-%  Water: 31% by weight
(flüchtige Anteile insgesamt 38 Gew, Alkohole,  (volatile components total 38 wt., alcohols,
Wasser) wurde unter folgenden Bedingungen getestet: 6 g/l Flüssigwaschmittelformulierung, pH = 9,5, 40 °C, Enzymkonzentration 4 kDU/ml, 100 ppm Calcium-Gehalt. Dia erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.  Water) was tested under the following conditions: 6 g / l liquid detergent formulation, pH = 9.5, 40 ° C., enzyme concentration 4 kDU / ml, 100 ppm calcium content. The results obtained are summarized in the table below.
Figure imgf000040_0001
Figure imgf000040_0001
Dieses Beispiel zeigt deutlich die höhere Stabilität der chemisch modifizierten Proteasen in Flüssigwaschmittelformulierungen. c) Die Lagerstabilität einiger anionisch modifizierter Enzymderivate in konzentrierten Flüssigwaschmittelformulierungen wurden unter nachfolgenden Bedingungen getestet. This example clearly shows the higher stability of the chemically modified proteases in liquid detergent formulations. c) The storage stability of some anionically modified enzyme derivatives in concentrated liquid detergent formulations was tested under the following conditions.
Flüssigwaschmittelformulierung mit einem Gehalt an:Liquid detergent formulation containing:
- 10 Gew.-% lineare Alkylsulfonate - 10 wt .-% linear alkyl sulfonates
- 10 Gew.-% ήichtionische Tenside  - 10% by weight of ionic surfactants
- 5 Gew.-% Ethanol  - 5% by weight ethanol
- 5 Gew.-% Propandiol  - 5% by weight propanediol
- 70 Gew.-% Wasser  - 70% by weight of water
- 100 ppm Calcium-Gehalt  - 100 ppm calcium content
- pH = 9,5  - pH = 9.5
Lagertemperatur: 37 °C Storage temperature: 37 ° C
Es wurden die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse erhalten. The results summarized in the table below were obtained.
Figure imgf000041_0001
Figure imgf000041_0001
*bezogen auf ursprüngliche Aktivität des Enzyms bzw * based on the original activity of the enzyme or
Enzymderivates Dieses Beispiel zeigt die gute Stabilität anionisch modifizierter Proteasen in konzentrierten Flüssigwaschmitteln definierter Zusammensetzung und mit hohen Wassergehalten. Ähnlich gute Lagerstabilitäten waren auch mit der anionisch modifizierten Protease aus Beispiel 6 zu beobachten. Waschergebnisse mit den gelagerten Proben bestätigten die oben durch Aktivitätsmessungen gefundenen Unterschiede in den Lagerstabilitäten. Bei den nativen Enzymen war nach 50 Tagen Lagerung im Gegensatz zu den anionisch modifizierten Proteasen praktisch keine Waschwirkung mehr vorhanden. Enzyme derivatives This example shows the good stability of anionically modified proteases in concentrated liquid detergents of defined composition and with high water contents. Similarly good storage stabilities were also observed with the anionically modified protease from Example 6. Washing results with the stored samples confirmed the differences in storage stability found above through activity measurements. In contrast to the anionically modified proteases, after 50 days of storage the native enzymes had virtually no washing action.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur gezielten Veränderung der Eigenschaften eines Enzyms durch chemische Modifizierung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Enzym durch Umsetzung mit einer endständigen Epoxid- oder Halogenhydrinverbindung, die einen die biochemischen und anwendungstechnischen Eigenschaften gezielt verändernden, kationischen, amphiphilen, anionischen und/oder liponhilen bzw. hydrophoben organischen Rest enthält, in ein wasserlösliches bzw. nicht wasserunlösliches, chemisch modifiziertes Enzym (En∑ymderivat) überführt. 1. A method for specifically changing the properties of an enzyme by chemical modification, characterized in that the enzyme is reacted with a terminal epoxy or halohydrin compound, which specifically changes the biochemical and application properties, cationic, amphiphilic, anionic and / or liponhilic or contains a hydrophobic organic residue, converted into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative).
2. Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher bzw. nicht wasserunlöslicher, chemisch modifizierter Enzyme (Enzymderivate), dadurch gekennzeichnet, daß man durch unter basischen Bedingungen erfolgende Umsetzung wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen freien primären Aminogruppen eines Enzyms mit a) Epoxiden der Formel I
Figure imgf000043_0001
worin
2. A process for the preparation of water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives), characterized in that at least one of the free primary amino groups of an enzyme with a) epoxides of the formula I, which is not in the activity center, is reacted under basic conditions
Figure imgf000043_0001
wherein
R für einen kationischen, amphiphilen, anionischen oder lipophilen bzw. hydrophoben organischen Rest steht, oder mit b) Halogenhydrinen der Formel II
Figure imgf000044_0002
R represents a cationic, amphiphilic, anionic or lipophilic or hydrophobic organic radical, or with b) halohydrins of the formula II
Figure imgf000044_0002
worin wherein
X für Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom, steht und X represents halogen, preferably chlorine or bromine, and
R die obige Bedeutung besitzt, das Enzym in ein wasserlösliches bzw. nicht wasserunlösliches, chemisch modifiziertes Enzym (Enzymderivat) überführt, worin eine oder mehrere der genannten freien Aminogruppen des Enzyms mit einem Rest der Formel A
Figure imgf000044_0001
worin R die obϊge Bedeutung besitzt, substituiert sind.
R has the meaning given above, converts the enzyme into a water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzyme (enzyme derivative), in which one or more of the free amino groups mentioned of the enzyme with a radical of the formula A
Figure imgf000044_0001
where R has the above meaning, are substituted.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Enzymkonzentrate mit 10 bis 35 Gew.-% Trockensubstanzgehalt eingesetzt werden. 3. The method according to claim 2, characterized in that aqueous enzyme concentrates with 10 to 35 wt .-% dry matter content are used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in Gegenwart von Enzymstabilisatoren und/oder Lösungsvermittlerh, vorzugsweise in Gegenwart von Propandiol, durchgeführt wird. 4. The method according to any one of claims 2 to 3, characterized in that the reaction is carried out in the presence of enzyme stabilizers and / or solubilizers, preferably in the presence of propanediol.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei pH-Werten von 9 bis 11 durchgeführt wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the reaction is carried out at pH values from 9 to 11.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei Temperaturen bis maximal 35 °C, vorzugsweise bis maximal 30 °C, durchgeführt wird. 6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the reaction is carried out at temperatures up to a maximum of 35 ° C, preferably up to a maximum of 30 ° C.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Epoxide der Formel I oder 7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that epoxides of the formula I or
Halogenhydrine der Formel II eingesetzt werden, in denen R für einen kationischen organischen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R3 steht, worin R1, R2 und/oder R3 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. Halohydrins of the formula II are used in which R is a cationic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , in which R 1 , R 2 and / or R 3 is a lower alkyl radical having 1 are up to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Epoxide der Formel I oder 8. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that epoxides of the formula I or
Halogenhydrine der Formel II eingesetzt werden, in denen R für einen amphiphilen organischen Rest der Formel Halohydrins of the formula II are used in which R is an amphiphilic organic radical of the formula
-(CH2)n-N+R1R2R4 steht, worin R1 und/oder R2 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen, R4 für einen geradkettigen C10- bis - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , in which R 1 and / or R 2 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, R 4 is a straight-chain C10 bis
C18-Alkylrest steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Epoxide der Formel I oder 9. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that epoxides of the formula I or
Halogenhydrine der Formel II eingesetzt werden, in denen R für einen anionischen organischen Rest der Formel Halohydrins of the formula II are used in which R is an anionic organic radical of the formula
-(CH2)n-SO3- steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. - (CH 2 ) n -SO 3 -, where n is an integer from 1 to 3.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Epoxide der Formel I oder 10. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that epoxides of the formula I or
Halogenhydrine der Formel II eingesetzt werden, in denenHalohydrins of formula II are used in which
R für einen organischen Rest der Formel -(CH2)n-CH3 steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet. R represents an organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 , where n is an integer from 1 to 17.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Enzyme Proteasen, Amylasen, Glucoseisomerasen oder Lipasen eingesetzt werden. 11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that proteases, amylases, glucose isomerases or lipases are used as enzymes.
12. Wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Enzyme (Enzymderivate), dadurch gekennzeichnet, daß sie an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen des zugrundeliegenden Enzyms mit einem Rest der Formel A
Figure imgf000046_0001
12. Water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified enzymes (enzyme derivatives), characterized in that they are in at least one of the not Center of activity, free primary amino groups of the underlying enzyme with a residue of formula A.
Figure imgf000046_0001
worin R für einen kationischen, amphiphilen, anionischen oder hydrophoben organischen Rest steht, substituiert sind. where R is a cationic, amphiphilic, anionic or hydrophobic organic radical, are substituted.
13. Enzymderivate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Enzym, eine Protease, Amylase, Glucoseisomerase oder Lipase ist. 13. Enzyme derivatives according to claim 12, characterized in that the underlying enzyme is a protease, amylase, glucose isomerase or lipase.
14. Enzymderivate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Enzym mit einem Rest der Formel A substituiert ist, worin R für einen kationischen organischen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R3 steht, worin R1, R2 und/oder R3 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. 14. Enzyme derivatives according to claim 12, characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of formula A, wherein R is a cationic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 3 , wherein R 1 , R 2 and / or R 3 represent a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer from 1 to 3.
15. Enzymderivate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Enzym mit einem Rest der Formel A substituiert ist, worin R für einen amphiphilen organischen Rest der Formel -(CH2)n-N+R1R2R4 steht, worin R4 und/oder R2 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für Methyl, stehen, R4 für einen geradkettigen C10- bis C18-Alkylrest steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. 15. Enzyme derivatives according to claim 12, characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of the formula A, in which R is an amphiphilic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -N + R 1 R 2 R 4 , in which R 4 and / or R 2 represent a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably methyl, R 4 represents a straight-chain C10 to C18 alkyl radical and n is an integer from 1 to 3.
16. Enzymderivate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Enzym mit einem Rest der Formel A substituiert ist, worin R für einen anionischen organischen Rest der Formel -(CH2)n-SO3- steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet. 16. Enzyme derivatives according to claim 12, characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of the formula A, in which R represents an anionic organic radical of the formula - (CH 2 ) n -SO 3 -, in which n is an integer from 1 to 3 means.
17. Enzymderivate nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegende Enzym mit einem Rest der Formel A substituiert ist, wor i R für einen organischen Rest der Formel -(CH2)n-CH3 steht, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet. 17. Enzyme derivatives according to claim 12, characterized in that the underlying enzyme is substituted with a radical of the formula A, where i R stands for an organic radical of the formula - (CH 2 ) n -CH 3 , where n is an integer from 1 means to 17.
18. Wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Proteasen, dadurch gekennzeichnet, daß sie die an wenigstens einer der nicht im Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden Protease mit einem kationischeη organischen Rest der Formel B 18. Water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified proteases, characterized in that they contain at least one of the free primary amino groups of the underlying protease which is not in the activity center with a cationic organic radical of the formula B.
- B
Figure imgf000047_0001
worin R1, R2 und/oder R3 für einen Niedrigalkylrest mit 1 bis 2 C-Atomen, vorzugsweise für einen Methylrest, steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind.
- B
Figure imgf000047_0001
wherein R 1 , R 2 and / or R 3 is a lower alkyl radical having 1 to 2 carbon atoms, preferably a methyl radical, and n is an integer from 1 to 3, are substituted.
19. Wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte Proteasen, dadurch gekennzeichnet, daß sie an wenigstens einer der nicht in Aktivitätszentrum befindlichen, freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden Protease mit einem anionischen organischen Rest der Formel C C
Figure imgf000047_0002
19. Water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified proteases, characterized in that they contain an anionic organic radical of the formula CC on at least one of the free primary amino groups of the underlying protease which is not in the activity center
Figure imgf000047_0002
worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind. where n is an integer from 1 to 3, are substituted.
20. Wasserlösliche bzw. nicht wasserunlösliche, chemisch modifizierte α-Amylase, dadurch gekennzeichnet, daß sie an wenigstens einer der nicht in Aktivitätszentrum bedindlichen, freien primären Aminogruppen der zugrundeliegenden α-Amylase mit einem anionischen organischen Rest der Formel C C
Figure imgf000048_0001
20. Water-soluble or non-water-insoluble, chemically modified α-amylase, characterized in that it contains an anionic organic radical of the formula CC on at least one of the free primary amino groups of the underlying α-amylase which is not in the activity center
Figure imgf000048_0001
worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet, substituiert sind. where n is an integer from 1 to 3, are substituted.
PCT/EP1991/000705 1990-04-25 1991-04-12 Process for specific alteration of the properties of enzymes by chemical modification and chemically modified enzymes WO1991016424A1 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4013142A DE4013142C2 (en) 1990-04-25 1990-04-25 Process for the targeted change of the properties of enzymes by chemical modification and chemically modified enzymes
DEP4013142.4 1990-04-25

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WO1991016424A1 true WO1991016424A1 (en) 1991-10-31

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