DE69033423T2 - Laundry process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Stoffen, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Stoffen mit Triglyceridflecken darauf in einer Lösung, die eine Lipase oder eine Cutinase und wenigstens ein grenzflächenaktives Mittel enthält.The invention relates to a method for cleaning fabrics, and in particular the invention relates to a method for cleaning fabrics having triglyceride stains thereon in a solution containing a lipase or a cutinase and at least one surfactant.
Lipasen sind Enzyme, die natürlicherweise von einer großen Vielzahl verschiedener lebender Organismen, von Mikroben bis zu höheren Eukaryoten, gebildet werden. Fettsäuren, die in Geweben höherer Tiere einer Oxidation unterzogen werden, müssen in freier Form (das heißt nichtverestert) vorliegen, bevor sie aktiviert und oxidiert werden können. Somit ist die Funktion der intrazellulären Lipasen die Hydrolyse der Triacylglycerine, wodurch freie Fettsäuren und Glycerin entstehen.Lipases are enzymes naturally produced by a wide variety of living organisms, from microbes to higher eukaryotes. Fatty acids that undergo oxidation in higher animal tissues must be in free form (i.e., non-esterified) before they can be activated and oxidized. Thus, the function of intracellular lipases is to hydrolyze triacylglycerols, producing free fatty acids and glycerol.
Bakterielle Lipasen werden klassischerweise als Glycerinesterhydrolasen (EC 3.1.1.3) klassifiziert, da es sich bei ihnen um Polypeptide handelt, die in der Lage sind, Esterbindungen zu spalten. Sie besitzen eine hohe Affinität für Grenzflächen, eine charakteristische Eigenschaft, durch die sie sich von anderen Enzymen, wie zum Beispiel Proteasen und Esterasen, unterscheiden. Eine Grenzfläche, an die die Lipasen leicht absorbieren, ist die Grenzfläche von Öl mit Wasser.Bacterial lipases are classically classified as glycerol ester hydrolases (EC 3.1.1.3) because they are polypeptides capable of cleaving ester bonds. They have a high affinity for interfaces, a characteristic property that distinguishes them from other enzymes such as proteases and esterases. One interface to which lipases readily adsorb is the oil-water interface.
Cutinasen sind Esterasen, die die Hydrolyse von Cutin katalysieren. Beispielsweise ermöglichen Cutinasen Pilzen durch die Cutinschicht in die Wirtspflanze während der ersten Stufen einer Pilzinfektion einzudringen. Die Primärstrukturen mehrerer Cutinasen wurden verglichen, und es zeigte sich, daß sie hochkonserviert sind. Ettinger, Biochemistry. 26, S. 7883-7892 (1987), Sebastian et al., Arch. Biochem. Biophys., 263 (1), S. 77-85 (1988) haben jüngst gefunden, daß die Bildung von Cutinase durch Cutin in einem fluoreszierenden P. putida-Stamm induziert wird. Diese Cutinase katalysiert die Hydrolyse von p-Nitrophenylestern von C&sub4;-C&sub1;&sub6;- Fettsäuren.Cutinases are esterases that catalyze the hydrolysis of cutin. For example, cutinases allow fungi to penetrate the cutin layer into the host plant during the early stages of a fungal infection. The primary structures of several cutinases have been compared and they have been shown to be highly conserved. Ettinger, Biochemistry. 26, pp. 7883-7892 (1987), Sebastian et al., Arch. Biochem. Biophys., 263 (1), pp. 77-85 (1988) have recently found that the formation of cutinase is induced by cutin in a fluorescent P. putida strain. This cutinase catalyzes the hydrolysis of p-nitrophenyl esters of C4-C16 fatty acids.
Lange wurden Lipasen als mögliche Bestandteile in Detergenszusammensetzungen in Betracht gezogen. Eine frühe Lipasepräparation in Form von Pankreatin wurde als Zusatz zu Detergentienformulierungen von Rohm, Chem. Abs., Int., P2048 (1916), beschrieben. In jüngerer Vergangenheit wurden Lipasen, die von bestimmten Pseudomonas- oder Chromobacter- Mikroorganismen erhalten wurden, als für Detergentienzusammensetzungen nützlich beschrieben: Thom et al., U. S. Patent Nr. 4 707 291, erteilt am 17. November 1987, und Wiersema et al., europäische Patentanmeldung 253 487, am 20. Januar 1988 veröffentlicht.Lipases have long been considered as possible ingredients in detergent compositions. An early lipase preparation in the form of pancreatin was described as an additive to detergent formulations by Rohm, Chem. Abs., Int., P2048 (1916). More recently, lipases obtained from certain Pseudomonas or Chromobacter microorganisms have been described as useful in detergent compositions: Thom et al., U.S. Patent No. 4,707,291, issued November 17, 1987, and Wiersema et al., European Patent Application 253,487, published January 20, 1988.
Es war lange bekannt, daß Lipasen im allgemeinen durch anionische Detergentien und durch nichtionische Detergentien inhibiert werden. Zum Beispiel durch Wills, Bioch., 560, S. 529- 534 (1955), und Andree et al., J. App. Biochem., 2, S. 218-229 (1980), wurde berichtet, daß die Lipaseaktivität durch Emulgatoren erhöht wird. Diesen Lehren nicht widersprechend, waren Versuche, Lipasen in Reinigungslösungen, die anionische oder nichtionische grenzflächenaktive Mittel enthalten, zu verwenden, im großen Ausmaß erfolglos, und die wirksame Verwendung von Lipasen zur Reinigung öliger Flecken war auf Einweichanwendungen begrenzt:It has long been known that lipases are generally inhibited by anionic detergents and by nonionic detergents. For example, Wills, Bioch., 560, pp. 529-534 (1955), and Andree et al., J. App. Biochem., 2, pp. 218-229 (1980), reported that lipase activity is increased by emulsifiers. Not contradicting these teachings, Attempts to use lipases in cleaning solutions containing anionic or nonionic surfactants have been largely unsuccessful, and the effective use of lipases to clean oily stains has been limited to soaking applications:
Das U.S.-Patent 3 950 277, Erfinder Stewart et al., das am 13. April 1976 erteilt wurde, beschreibt Einweichmittelzusammensetzungen, die ein Lipaseenzym und einen Lipaseaktivator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Naphthalinsulfonaten, bestimmten Polyoxyalkylenderivaten von Ethylendiamin und bestimmten Acylaminosäuresalzen, verwenden.U.S. Patent 3,950,277, inventors Stewart et al., issued April 13, 1976, describes soak compositions employing a lipase enzyme and a lipase activator selected from the group consisting of naphthalene sulfonates, certain polyoxyalkylene derivatives of ethylenediamine, and certain acyl amino acid salts.
Es wurde gefunden, daß Lipasen in wäßriger Lösung ohne zugesetzte grenzflächenaktive Mittel für Vorwasch- oder Einweichanwendungen während längerer Zeiträume, gefolgt von konventionellem Waschen mit vollformulierten Detergentien, von Nutzen sind. Unter diesen Bedingungen waren Lipasen bei der Entfernung von natürlichem Öl(Triglycerid)-flecken wirksam. Trotz der vielen Versuche, Lipase in Detergentienformulierungen für Reinigungslösungen zu verwenden, war der gezeigte Waschnutzen enttäuschend.Lipases in aqueous solution without added surfactants have been found to be useful for pre-wash or soak applications for extended periods of time followed by conventional washing with fully formulated detergents. Under these conditions, lipases were effective in removing natural oil (triglyceride) stains. Despite the many attempts to use lipase in detergent formulations for cleaning solutions, the washing benefits demonstrated have been disappointing.
Jüngst wurden Anstrengungen unternommen, um spezielle Lipasen zu finden, die durch Detergentien in Waschlösungen weniger beeinflußt werden. Die europäische Patentanmeldung 258 068, die am 02. März 1988 veröffentlicht wurde, zeigt eine Lipase aus der Gattung Thermomyces, von der gesagt wird, daß sie mit anionischen grenzflächenaktiven Mitteln kompatibel und als Detergentienadditiv wirksam ist. Die japanische Patentanmeldung 63039579, veröffentlicht am 20. Februar 1988, stellt fest, daß eine neue Lipase, die von einem Pseudomonas erhalten wurde, durch anionische grenzflächenaktive Mittel nur gering inhibiert und durch nichtionische grenzflächenaktive Mittel aktiviert wird.Recently, efforts have been made to find specific lipases that are less affected by detergents in washing solutions. European patent application 258 068, published March 2, 1988, shows a lipase from the genus Thermomyces that is said to be compatible with anionic surfactants and effective as a detergent additive. Japanese patent application 63039579, published February 20, 1988, states that a new lipase obtained from a Pseudomonas is only slightly inhibited by anionic surfactants and activated by nonionic surfactants.
Zusammenfassend gab es keine klare Lehre bezüglich der Kompatibilität oder Inkompatibilität von Lipasen in Reinigungs- und Waschformulierungen, obwohl es allgemein anerkannt wurde, daß spezifische grenzflächenaktive Mittel (wenn sie in zweckdienlichen Mengen in Detergentienformulierungen vorhanden sind) die Lipaseaktivität einiger Lipasen inhibieren. Als Folge dessen gab es eine Tendenz, daß Reinigungslösungen, die Lipasen enthalten, diejenigen sind, die verlängertes Einweichen benötigen.In summary, there was no clear teaching regarding the compatibility or incompatibility of lipases in cleaning and washing formulations, although it was generally recognized that specific surfactants (when present in appropriate amounts in detergent formulations) inhibit the lipase activity of some lipases. As a result, there was a tendency for cleaning solutions containing lipases to be those requiring prolonged soaking.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Reinigung von Stoffen mit Triglyceridflecken darauf in einer Lösung, die eine Lipase oder eine Cutinase und wenigstens ein grenzflächenaktives Mittel enthält, wobei zu der Lösung ein Mittel zugegeben wird, das kein Substrat für das Enzym ist, und das ausgewählt ist aus einem Kohlenwasserstoff, bei dem es sich um Hexadecan oder Octadecan handelt, und einer relativ unlöslichen organischen Verbindung, die eine Löslichkeit δ zwischen 7 und 9,5 besitzt und die ausgewählt ist aus Glykolderivaten, Alkohol, Aldehyden, Ketonen und Amiden und Gemischen davon, um die enzymatische Hydrolyse zu aktivieren, bereit.The present invention provides a method for cleaning fabrics having triglyceride stains thereon in a solution containing a lipase or a cutinase and at least one surfactant, wherein to the solution is added an agent which is not a substrate for the enzyme and which is selected from a hydrocarbon which is hexadecane or octadecane and a relatively insoluble organic compound which has a solubility δ between 7 and 9.5 and which is selected from glycol derivatives, alcohol, aldehydes, ketones and amides and mixtures thereof to activate the enzymatic hydrolysis.
Nachdem der Bereich der Erfindung festgelegt wurde, wird diese nun allgemeiner beschrieben werden.Having defined the scope of the invention, it will now be described more generally.
Das Enzym/die Enzyme, das/die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird/werden, ist/sind in der Lage, auf Stoff Triglyceride zu hydrolysieren, und das Zusatzmittel wird die Inhibition der enzymatischen Hydrolyse durch das grenzflächenaktive Mittel in der Lösung verhindern und somit das Einsetzen der Hydrolyse der Triglyceridverschmutzung oder des Triglyceridfleckens auf dem Stoff ermöglichen.The enzyme(s) used in the process of the invention is/are capable of hydrolyzing triglycerides on fabric and the additive will prevent inhibition of the enzymatic hydrolysis by the surfactant in the solution and thus allow hydrolysis of the triglyceride soil or stain on the fabric to begin.
Es ist ein anderes Merkmal des vorliegenden Verfahrens, daß Systeme grenzflächenaktiver Mittel zur Verwendung in Reinigungslösungen, die Lipasen und/oder Cutinasen einschließen, formuliert werden können, ohne daß verlängertes Einweichen oder hohe Temperaturen zur Triglyceridhydrolyse benötigt werden.It is another feature of the present process that surfactant systems for use in cleaning solutions including lipases and/or cutinases can be formulated without the need for prolonged soaking or high temperatures for triglyceride hydrolysis.
Somit hängt das Einsetzen der Hydrolyse für ein derartiges Enzym davon ab, daß ein kritisches Verhältnis überschritten wird. Es wurde gefunden, daß derartige Enzyme lediglich dann "angeschaltet" werden und den Ölfleck hydrolysieren, wenn das Molverhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in der Reinigungslösung an der Ölfleckengrenzschicht einen bestimmten Wert überschreitet, der hier als "kritischer Wert" bezeichnet wird. Der Wert des kritischen Verhältnisses für jedes Enzym hängt von der Identität des verwendeten grenzflächenaktiven Mittels ab.Thus, the onset of hydrolysis for such an enzyme depends on a critical ratio being exceeded. It has been found that such enzymes will only "turn on" and hydrolyze the oil stain when the molar ratio of oil to surfactant in the cleaning solution at the oil stain interface exceeds a certain value, referred to herein as the "critical value." The value of the critical ratio for each enzyme depends on the identity of the surfactant used.
Das Hydrolyseaktivierungsmittel verändert das Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in einer Waschlösung, in der die Zusammensetzung so verwendet wird, daß das kritische Verhältnis überschritten wird, so daß das Enzym "angeschaltet" wird und den Ölfleck hydrolysiert.The hydrolysis activator changes the ratio of oil to surfactant in a wash solution in which the composition is used such that the critical ratio is exceeded so that the enzyme is "turned on" and hydrolyzes the oil stain.
Die Enzyme, die in dem vorliegenden Verfahren (in Kombination mit dem Hydrolyseaktivierungsmittel zur Änderung entweder des Verhältnisses von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel oder des kritischen Verhältnisses des grenzflächenaktiven Mittels) verwendet werden, haben in einer grenzflächenaktives Mittel enthaltenden Reinigungslösung eine ausreichende hydrolytische Aktivität, um wenigstens etwa 5 Gew.-% des Gesamtölfleckes, das heißt des Triglycerids, in einer Reinigungslösung innerhalb etwa 14 bis 15 Minuten bei etwa 25ºC zu hydrolysieren. Ein besonders bevorzugtes Enzym zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist aus Pseudomonasputida (im folgenden "P. putida") ATCC 53552 isolierbar.The enzymes used in the present process (in combination with the hydrolysis activating agent to alter either the oil to surfactant ratio or the critical surfactant ratio) have sufficient hydrolytic activity in a surfactant-containing cleaning solution to hydrolyze at least about 5% by weight of the total oil stain, i.e., triglyceride, in a cleaning solution within about 14 to 15 minutes at about 25°C. A particularly preferred enzyme for use in the present invention is isolable from Pseudomonasputida (hereinafter "P. putida") ATCC 53552.
Stoffe, die in Reinigungslösungen gereinigt werden, schließen Kleidung, die durch Körperöle (Sebum) verschmutzt wurde und Wäsche, die durch Nahrungsmittel und Kochöle verschmutzt wurden, ein. Mono-, Di- und Triglyceride sind in Sebumverschmutzungen und in Kochölen vorhanden und können möglicherweise durch Lipasen hydrolysiert werden.Materials cleaned in cleaning solutions include clothing soiled by body oils (sebum) and laundry soiled by food and cooking oils. Mono-, di- and triglycerides are present in sebum soils and in cooking oils and can potentially be hydrolyzed by lipases.
Die Analyse der Aminosäuresequenz eines jüngst gefundenen Enzymes, von dem beschrieben wurde, daß es Lipaseaktivität besitzt, und das aus P. putida ATCC 53552 isolierbar ist, legt nahe, daß es substanzielle Homologien zwischen der Nucleotidsequenz dieses Enzymes und der Nucleotidsequenz des Cutinasegenes, die jüngst für C. capsici bestimmt wurde, gibt. (Vergleiche die europäische Patentanmeldung 268 456 mit den Erfindern Wiersema et al., veröffentlicht am 25. Mai 1988, mit Ettinger et al., Biochemistry, 26 S. 7883-7892 (1987)). Auf grund der Beziehung zwischen Cutinasen und Lipasen beinhalten die Enzyme, die für die vorliegende Erfindung von Interesse sind, sowohl Cutinasen als auch Lipasen, die in der Lage sind, Triglyceride auf Stoffen in wäßriger Lösung zu hydrolysieren und die im folgenden manchmal als Glycerinesterhydrolasen bezeichnet werden. Derartige Enzyme, die für die vorliegende Erfindung nützlich sind, werden typischerweise von verschiedenen Pseudomonas-, Chromobacter-, Fusarium- oder Aspergillusstämmen erhalten. Zum Beispiel gehören zu den Enzymen, die in dieser Erfindung aufgelistet werden, diejenigen, die von Genen exprimiert werden, die in P. putida ATCC 53552, in P. sp. (als Amano 68S), in P. fluorescens (als Amano P) und in Aspergillus oryzae (als Lipolase) vorhanden sind (oder von diesen erhalten werden können). Toyo Jozo Co., Japan, U. S. Biochemical Co., U. S. A. und Diosynth Co., Niederlande, verkaufen Lipasen aus Chromobacter viscosum. Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 214 761, veröffentlicht am 03. März 1987, mit dem Anmelder Novo Industri, beschreibt eine Lipase aus Fusarium oxysporum. Es ist bekannt oder wurde beschrieben, daß auch noch andere Stämme Lipasen bilden. Zum Beispiel beschreibt PCT/NL86/00023, veröffentlicht am 12. Februar 1987, Anmelder Gist-Brocades N. V., Stämme einschließlich bestimmter Acinetobacter. Es ist selbstverständlich, daß die Gene, die derartige Enzyme exprimieren, in einen anderen Organismus, wie zum Beispiel E. coli, cloniert werden können, um höhere Expressionsspiegel zu erhalten.Analysis of the amino acid sequence of a recently discovered enzyme described as having lipase activity and isolable from P. putida ATCC 53552 suggests that there are substantial homologies between the nucleotide sequence of this enzyme and the nucleotide sequence of the cutinase gene recently determined for C. capsici. (Compare European Patent Application 268 456 to inventors Wiersema et al., published May 25, 1988, with Ettinger et al., Biochemistry, 26 pp. 7883-7892 (1987)). On Because of the relationship between cutinases and lipases, the enzymes of interest in the present invention include both cutinases and lipases capable of hydrolyzing triglycerides on materials in aqueous solution, and which are sometimes referred to hereinafter as glycerol ester hydrolases. Such enzymes useful in the present invention are typically obtained from various Pseudomonas, Chromobacter, Fusarium or Aspergillus strains. For example, the enzymes listed in this invention include those expressed from genes present in (or obtainable from) P. putida ATCC 53552, in P. sp. (as Amano 68S), in P. fluorescens (as Amano P) and in Aspergillus oryzae (as Lipolase). Toyo Jozo Co., Japan, US Biochemical Co., USA and Diosynth Co., Netherlands, sell lipases from Chromobacter viscosum. European patent application No. 0 214 761, published on March 3, 1987, assigned to Novo Industri, describes a lipase from Fusarium oxysporum. Other strains are known or have been described to produce lipases. For example, PCT/NL86/00023, published on February 12, 1987, assigned to Gist-Brocades NV, describes strains including certain Acinetobacter. It is understood that the genes expressing such enzymes can be cloned into another organism, such as E. coli, to obtain higher levels of expression.
Unter Verwendung eines wie hier beschriebenen kritischen Verhältnisses haben die Erfinder festgestellt, daß in einer grenzflächenaktives Mittel enthaltenden Waschlösung die Hydrolyse von Ölen, die Esterbindungen enthalten, durch spezifische Glycerinesterhydrolase in Gegenwart von grenzflächenaktivem Mittel von dem Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in der interessierenden Lösung abhängig ist. Das Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in der Lösung von Interesse wird im folgenden manchmal als das "Systemverhältnis" bezeichnet. Aus Gründen der Bequemlichkeit werden sowohl dieses Systemverhältnis als auch der Wert des Verhältnisses, der benötigt wird, damit die Hydrolyse beginnt (als "kritisches Verhältnis" bezeichnet), auf Basis des molaren Verhältnisses von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in der wäßrigen Ausgangslösung berechnet und ausgedrückt. Das Systemverhältnis definiert das Verhältnis von Substrat (Öl) in Bezug auf das spezifische grenzflächenaktive Mittel auf einer absoluten Mol/Mol-Basis. Bei dem kritischen Verhältnis und darüber ist das molare Verhältnis von Substrat, bezogen auf ein spezifisches grenzflächenaktives Mittel, derartig, daß das Enzym aktiviert oder "angeschaltet" wird, so daß die Hydrolyse beginnt. Das heißt, die Konzentration beider Bestandteile in einem wäßrigen Medium, wie zum Beispiel einer Waschwasserlösung, ist nicht kritisch, da das molare Verhältnis zwischen den beiden Bestandteilen trotz der Verdünnung in dem wäßrigen Medium konstant bleibt.Using a critical ratio as described herein, the inventors have found that in a surfactant-containing wash solution, the hydrolysis of oils containing ester bonds by specific glycerol ester hydrolase in the presence of surfactant is dependent on the ratio of oil to surfactant in the solution of interest. The ratio of oil to surfactant in the solution of interest is sometimes referred to hereinafter as the "system ratio." For convenience, both this system ratio and the value of the ratio required for hydrolysis to begin (referred to as the "critical ratio") are calculated and expressed based on the molar ratio of oil to surfactant in the starting aqueous solution. The system ratio defines the ratio of substrate (oil) with respect to the specific surfactant on an absolute mole/mole basis. At the critical ratio and above, the molar ratio of substrate relative to a specific surfactant is such that the enzyme is activated or "turned on" so that hydrolysis begins. That is, the concentration of both components in an aqueous medium, such as a wash water solution, is not critical since the molar ratio between the two components remains constant despite dilution in the aqueous medium.
Ohne auf eine einzelne Theorie beschränkt zu werden, kann sein, daß es für das Enzym schwierig ist, das Substrat zu binden, wenn das Substrat nicht auf irgendeine Weise, die durch das grenzflächenaktive Mittel erleichtert wird, verändert wird. Das heißt, es scheint einen not wendigen Komplex zwischen Substrat und grenzflächenaktivem Mittel zu geben, der gebildet wird, damit das Substrat durch das Enzym hydrolysierbar ist.Without being limited to a single theory, it may be difficult for the enzyme to bind the substrate unless the substrate is altered in some way facilitated by the surfactant. That is, there appears to be a not to provide a flexible complex between substrate and surfactant which is formed so that the substrate can be hydrolysed by the enzyme.
In den Beispielen, die folgen, wird gezeigt, daß verschiedene Lipasen und Cutinasen miteinander verwandte, jedoch verschiedene kritische Verhältnisse besitzen, die die Anmelder empirisch mittels des oben beschriebenen Modells bestimmt haben. Ein Schlüsselaspekt des Modells des kritischen Verhältnisses ist eher eine Fokussierung auf die Menge an vorhandenem Substrat, relativ zu der Menge von grenzflächenaktivem Mittel, als auf die Menge von Enzym oder grenzflächenaktivem Mittel. Im Gegensatz dazu wurde im Stand der Technik angenommen, daß entweder die Verwendung großer Mengen an Enzym oder grenzflächenaktivem Mittel oder das wiederholte Austesten von entweder Enzym oder grenzflächenaktivem Mittel oder beidem zu einer erhöhten Reinigungsleistung führt. Folgt man der Lehre oder den Annahmen dieses Standes der Technik, so führt dies zur Verwendung von unwirtschaftlich großen Mengen an Enzym, grenzflächenaktivem Mittel oder von beiden.In the examples that follow, various lipases and cutinases are shown to have related but different critical ratios, which applicants have determined empirically using the model described above. A key aspect of the critical ratio model is a focus on the amount of substrate present, relative to the amount of surfactant, rather than the amount of enzyme or surfactant. In contrast, the prior art has believed that either using large amounts of enzyme or surfactant, or repeatedly testing either enzyme or surfactant, or both, will result in increased cleaning performance. Following the teaching or assumptions of this prior art results in the use of uneconomically large amounts of enzyme, surfactant, or both.
Die Molekulargewichte der verschiedenen grenzflächenaktiven Mittel (und die typischen Strukturen) und die im folgenden diskutierten Öle werden unten gezeigt.The molecular weights of the various surfactants (and typical structures) and the oils discussed below are shown below.
Verbindung Nominales Molekulargewicht*Compound Nominal Molecular Weight*
SDS (Natriumdodecylsulfat) grenzflächenaktives Mittel 288SDS (sodium dodecyl sulfate) surfactant 288
C&sub1;&sub2;LAS grenzflächenaktives Mittel 362C₁₂LAS surfactant 362
Neodol 25-9 grenzflächenaktives Mittel 596Neodol 25-9 surfactant 596
Neodol 25-3S grenzflächenaktives Mittel 444Neodol 25-3S surfactant 444
Surfonic JL80X grenzflächenaktives Mittel 625Surfonic JL80X surfactant 625
Triton X-100 grenzflächenaktives Mittel 624Triton X-100 surfactant 624
C&sub1;&sub6;DAPS grenzflächenaktives Mittel 392C₁₆DAPS surfactant 392
Trioctanoinsubstrat 470Trioctanoin substrate 470
Trioleinsubstrat 884Triolein substrate 884
* Für Berechnungen der Molarität verwendet und als reines grenzflächenaktives Mittel berechnet. Typische Strukturen üblicher grenzflächenaktiver Mittel sind: SDS C&sub1;&sub2;LAS * Used for molarity calculations and calculated as pure surfactant. Typical structures of common surfactants are: SDS C₁₂LAS
Neodol 25-9 Neodol 23-6,5 Neodol 25-9 Neodol 23-6.5
Surfonic JL80X Triton X-100 C&sub1;&sub6;DAPS Neodol 25-3S Surfonic JL80X Triton X-100 C₁₆DAPS Neodol 25-3S
Der Beginn der Substrathydrolyse durch die Glycerinesterhydrolasen hängt in starkem Maße von dem Systemverhältnis und nicht von der Konzentration von entweder Substrat (Triglycerid) oder grenzflächenaktivem Mittel ab.The onset of substrate hydrolysis by glycerol ester hydrolases depends largely on the system ratio and not on the concentration of either substrate (triglyceride) or surfactant.
Ein Beispiel für die Wirkung des Systemverhältnisses auf die Hydrolyse des Substrates durch eine Glycerinesterhydrolase wird durch Tabelle IA gezeigt, in der die enzymatische Aktivität für eine Anzahl verschiedener Trioctanoinkonzentrationen bei zwei verschiedenen Konzentrationen grenzflächenaktiver Mittel überwacht wurde. Das grenzflächenaktive Mittel, das für die Daten der Tabelle IA verwendet wurde, war ein zwitterionisches Salz, das manchmal mit C&sub1;&sub6;DAPS ("Zwittergent 3-16", verfügbar von Calbiochem) abgekürzt wird. TABELLE IA An example of the effect of system ratio on the hydrolysis of substrate by a glycerol ester hydrolase is shown by Table IA, in which the enzymatic activity was monitored for a number of different trioctanoin concentrations at two different surfactant concentrations. The surfactant used for the data in Table IA was a zwitterionic salt, sometimes abbreviated to C₁₆DAPS ("Zwittergent 3-16", available from Calbiochem). TABLE IA
¹ Trioctanoin¹ Trioctanoin
² Zwittergent 3-16² Hermaphrodite 3-16
³ Anfängliche Hydrolyseraten, gemessen als freigesetzte umol H&spplus; · min&supmin;¹ · mgE&supmin;¹ Enzym von P. putida ATCC 53552 (2 ppm)³ Initial hydrolysis rates, measured as released umol H⁺ · min⁻¹ · mgE⁻¹ enzyme from P. putida ATCC 53552 (2 ppm)
* Zeigt das überschrittene kritische Verhältnis an* Indicates the exceeded critical ratio
Wie den Daten der Tabelle IA entnommen werden kann, gibt es entweder keine Enzymaktivität (das heißt, das Enzym ist "abgeschaltet") oder eine beobachtbare Hydrolyaseaktivität, in Abhängigkeit vom Systemverhältnis und unabhängig von der Konzentration des grenzflächenaktiven Mittels. Diese Daten zeigen, daß weder die absolute Konzentration des Triglycerids noch die absolute Konzentration des grenzflächenaktiven Mittels bestimmt, ob das Enzym aktiv ist oder nicht. Statt dessen ist es das Verhältnis des Öles zum grenzflächenaktiven Mittel, das das kinetische Profil der Enzymaktivität am besten beschreibt. Für das in der Tabelle IA getestete Enzym ist der Wert des kritischen Verhältnisses (das heißt das Systemverhältnis, bei dem die enzymatische Aktivität beginnt) in Bezug auf dieses spezielle zwitterionische grenzflächenaktive Mittel zwischen 10 und 20. Bei dem Systemverhältniswert von 10 und darunter ist das Enzym nicht aktiv. Bei einem Systemverhältniswert von 20 und darüber ist das Enzym aktiv.As can be seen from the data in Table IA, there is either no enzyme activity (i.e., the enzyme is "turned off") or observable hydrolyase activity, depending on the system ratio and independent of the surfactant concentration. These data demonstrate that neither the absolute concentration of triglyceride nor the absolute concentration of surfactant determines whether the enzyme is active or not. Instead, it is the ratio of oil to surfactant that best describes the kinetic profile of enzyme activity. For the enzyme tested in Table IA, the critical ratio value (i.e., the system ratio at which enzymatic activity begins) with respect to this particular zwitterionic surfactant is between 10 and 20. At the system ratio value of 10 and below, the enzyme is not active. At a system ratio value of 20 and above, the enzyme is active.
Ein anderes Beispiel für dieses Phänomen, unter Verwendung eines anderen grenzflächenaktiven Mittels, Natriumoleat, mit dem das P. putida ATCC 53552-Enzym ein anderes kritisches Verhältnis zeigt, ist in Tabelle IB dargestellt. TABELLE IB Another example of this phenomenon, using a different surfactant, sodium oleate, with which the P. putida ATCC 53552 enzyme shows a different critical ratio, is shown in Table IB. TABLE IB
Das Substrat, das für die Daten der Tabelle IB verwendet wurde, war Triolein. Die Konzentrationen (nicht gezeigt) wurden variiert, um die gezeigten Systemverhältnisse zu erzeugen. Das grenzflächenaktive Mittel Natriumoleat, das in dem Experiment, das in Tabelle IB zusammengefaßt ist, verwendet wurde, ist deshalb interessant, weil Oleinsäure ein Produkt der Reaktionshydrolyse ist.The substrate used for the data in Table IB was triolein. The concentrations (not shown) were varied to produce the system ratios shown. The surfactant sodium oleate used in the experiment summarized in Table IB is interesting because oleic acid is a product of reaction hydrolysis.
Die Experimente zur Bestimmung der Enzymaktivität, wie zum Beispiel diejenigen, die in den Tabellen IA und IB gezeigt sind, wurden wie folgt durchgeführt:The experiments to determine enzyme activity, such as those shown in Tables IA and IB, were carried out as follows:
Die gewünschte Menge an Triglycerid wurde in einem Becher geeigneter Größe auf einer Mettler-Waage (Modell Nr. AE163) abgewogen. Die entsprechende Menge an grenzflächenaktivem Mittel wurde, ausgehend von einer zuvor hergestellten wäßrigen Stammlösung des grenz flächenaktiven Mittels, dem Triglycerid zugegeben, und das Triglycerid und das grenzflächenaktive Mittel wurden manuell gemischt. Die Probe wurde dann bis zu dem gewünschten Gewicht unter Verwendung von doppelt destilliertem H&sub2;O eingestellt. Das Emulgieren der Probe wurde vor dem Testen der Enzymaktivität mit einem Sondensonikator (Braun-Sonic Modell 2000) auf Eis während etwa 2 Minuten durchgeführt.The desired amount of triglyceride was weighed in a suitable sized beaker on a Mettler balance (model no. AE163). The corresponding amount of surfactant was added from a previously prepared aqueous stock solution of the surfactant. surfactant was added to the triglyceride and the triglyceride and surfactant were mixed manually. The sample was then adjusted to the desired weight using double distilled H₂O. Emulsification of the sample was carried out prior to assaying enzyme activity with a probe sonicator (Braun-Sonic Model 2000) on ice for approximately 2 minutes.
Dies wurde durch Überwachung der Rate der Freisetzung von Säure aus der enzymatischen Hydrolyse der Triglyceride in der Emulsion erzielt. Der Assay wurde durch Zugabe von etwa 2 ppm Lipase zu 10 ml der hergestellten Emulsion initiiert. Die Freisetzung von Säure wurde durch Autotitration auf einem Radiometer pH-stat (Modell Nr. ABU80) bis zu einem Endpunkt eines pHs von 10 überwacht. Die anfänglichen Raten wurden während der ersten 5 Minuten der Reaktion aufgezeichnet, und die Reaktionsraten wurden als umol titriertes H&spplus;-min&supmin;¹mgE&supmin;¹ erfaßt. Gelegentlich wird die Enzymaktivität als % Gesamtöl, das in 14 Minuten hydrolysiert wird, ausgedrückt. Bei diesen Experimenten ließ man die Reaktion während 14 Minuten ablaufen, und es wurde die Menge titrierter Säure erfaßt. Die Prozentwerte für hydrolysiertes Gesamtöl (Triglycerid) wurden dann durch Teilen der aufgezeichneten Werte durch den theoretisch berechneten Wert berechnet, wobei angenommen wurde, daß drei Äquivalente Oleinsäure für jedes Triglyceridäquivalent gebildet wurden. Alle Assays wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.This was accomplished by monitoring the rate of acid release from the enzymatic hydrolysis of the triglycerides in the emulsion. The assay was initiated by adding approximately 2 ppm lipase to 10 ml of the prepared emulsion. Acid release was monitored by autotitration on a pH-stat radiometer (model no. ABU80) to an endpoint of pH 10. Initial rates were recorded during the first 5 minutes of the reaction and reaction rates were recorded as µmol H+-min-1 mgE-1 titrated. Occasionally, enzyme activity is expressed as % total oil hydrolyzed in 14 minutes. In these experiments, the reaction was allowed to proceed for 14 minutes and the amount of acid titrated was recorded. Percent total oil (triglyceride) hydrolyzed values were then calculated by dividing the recorded values by the theoretically calculated value, assuming that three equivalents of oleic acid were formed for each equivalent of triglyceride. All assays were performed at room temperature.
Die Abhängigkeit des Beginns der Hydrolyse von einem kritischen Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in wäßriger Lösung ist nicht für die spezielle für die Daten von IA und Tabelle IB verwendete Glycerinesterhydrolase spezifisch; vielmehr wurde gefunden, daß es sich um ein allgemeines Prinzip für andere Glycerinesterhydrolasen handelt. Dies wird in den Tabellen II-V gezeigt, die das kritische Verhältnis für eine Vielzahl von verschiedenen nichtionischen und anionischen grenzflächenaktiven Mitteln und mehreren verschiedenen Enzymen (bei denen das Substrat Trioctanoin war) zeigen. Die verschiedenen untersuchten Enzyme, die in den Tabellen II-V gezeigt sind, wurden auch bei höheren Konzentrationen grenzflächenaktiver Mittel untersucht, und die Abhängigkeit von den Systemverhältnissen wurde bestätigt. TABELLE II (Enzym, das aus P. putida ATCC 53552 isolierbar ist) The dependence of the onset of hydrolysis on a critical ratio of oil to surfactant in aqueous solution is not specific to the particular glycerol ester hydrolase used for the data of IA and Table IB; rather, it was found to be a general principle for other glycerol ester hydrolases. This is demonstrated in Tables II-V, which show the critical ratio for a variety of different nonionic and anionic surfactants and several different enzymes (where the substrate was trioctanoin). The various enzymes studied, shown in Tables II-V, were also studied at higher surfactant concentrations, and the dependence on system ratios was confirmed. TABLE II (Enzyme isolable from P. putida ATCC 53552)
¹SDS (Natriumdodecylsulfat)¹SDS (sodium dodecyl sulfate)
2C&sub1;&sub2;-LAS (von Pfaultz und Bauer Inc. erhältlich)2C₁₂-LAS (available from Pfaultz and Bauer Inc.)
³Neodol 25-3S (von Shell erhältlich)³Neodol 25-3S (available from Shell)
&sup4;Neodol 25-9 (von Shell erhältlich)&sup4;Neodol 25-9 (available from Shell)
&sup5;Surfonic JL-80X (von Texaco erhältlich)&sup5;Surfonic JL-80X (available from Texaco)
&sup6;Triton X-100 (von Röhm und Haas erhältlich)&sup6;Triton X-100 (available from Röhm and Haas)
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben. TABELLE III (Enzym Amano P., von Amano Co. erhältlich, aus Pseudomonas fluroescens isolierbar) *As described in footnote 3 in Table IA. TABLE III (Amano P. enzyme, available from Amano Co., isolable from Pseudomonas fluroescens)
¹SDS¹SDS
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben. TABELLE IV (Enzym Amano 685, von Amano Co. erhältlich, aus P. sp. isolierbar) *As described in footnote 3 in Table IA. TABLE IV (Enzyme Amano 685, available from Amano Co., isolable from P. sp.)
¹SDS¹SDS
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben.*As described in footnote 3 in Table IA.
Typ des grenzflächenaktiven Mittels und Konzentration Kritisches VerhältnisSurfactant type and concentration Critical ratio
Anionisch², 0,5 mM 0,5-1Anionic², 0.5 mM 0.5-1
Anionisch³, 0,5 mM 20-30Anionic³, 0.5 mM 20-30
Nichtionisch&sup4;, 0,5 mM 20-30Non-ionic&sup4;, 0.5 mM 20-30
Nichtionisch&sup5;, 0,5 mM 10-20Non-ionic&sup5;, 0.5 mM 10-20
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
Wie den Tabellen I-V entnommen werden kann, sind die kritischen Verhältnisse für spezielle Enzyme von der Identität des grenzflächenaktiven Mittels abhängig.As can be seen from Tables I-V, the critical ratios for specific enzymes depend on the identity of the surfactant.
Die folgenden Tabellen VI-IX zeigen, daß die Hydrolyse auch von dem Substrattyp abhängt. Die Daten der Tabellen VI-IX wurden unter Verwendung von Triolein als Öl (anstelle von Trioctanoin wie in den Tabellen I-V) erhalten. TABELLE VI (Enzym aus P. putida ATCC 53552) The following Tables VI-IX show that the hydrolysis also depends on the substrate type. The data in Tables VI-IX were obtained using triolein as an oil (instead of trioctanoin as in Tables IV). TABLE VI (Enzyme from P. putida ATCC 53552)
¹SDS¹SDS
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben. TABELLE VII (Enzym Amano P) *As described in footnote 3 in Table IA. TABLE VII (Enzyme Amano P)
¹SDS¹SDS
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben. TABELLE VIII (Enzym Amano 68S) *As described in footnote 3 in Table IA. TABLE VIII (Enzyme Amano 68S)
¹SDS¹SDS
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
³Neodol 25-3S³Neodol 25-3S
&sup4;Neodol 25-9&sup4;Neodol 25-9
&sup5;Surfonic JL-80X&sup5;Surfonic JL-80X
*Wie in Fußnote 3 in Tabelle IA beschrieben.*As described in footnote 3 in Table IA.
Typ des grenzflächenaktiven Mittels und Konzentration Kritisches VerhältnisSurfactant type and concentration Critical ratio
Anionisch², 0,5 mM 30-40Anionic², 0.5 mM 30-40
²C&sub1;&sub2;-LAS²C₁₂-LAS
Die oben gezeigten Daten können durch die unten gezeigte "Tabellenzusammenfassung" zusammengefaßt werden, wobei "++" ein kritisches Verhältnis von 0,01-0,1 bedeutet, "+" ein kritisches Verhältnis von 0,1-1,0 bedeutet, "0" ein kritisches Verhältnis von 1,0-10 bedeutet und "-" ein kritisches Verhältnis von 10-100 bedeutet. TABELLENZUSAMMENFASSUNG The data shown above can be summarized by the "Table Summary" shown below, where "++" means a critical ratio of 0.01-0.1, "+" means a critical ratio of 0.1-1.0, "0" means a critical ratio of 1.0-10, and "-" means a critical ratio of 10-100. TABLE SUMMARY
¹SDS (Natriumdodecylsulfat)¹SDS (sodium dodecyl sulfate)
²C&sub1;&sub2;-LAS (von Pfaultz und Bauer Inc. erhältlich)²C₁₂-LAS (available from Pfaultz and Bauer Inc.)
³Neodol 25-3S (von Shell erhältlich)³Neodol 25-3S (available from Shell)
&sup4;Neodol 25-9 (von Shell erhältlich)&sup4;Neodol 25-9 (available from Shell)
&sup5;Surfonic JL-80X (von Texaco erhältlich)&sup5;Surfonic JL-80X (available from Texaco)
&sup6;Triton X-100 (von Röhm und Haas erhältlich)&sup6;Triton X-100 (available from Röhm and Haas)
ND = Nicht bestimmt (Not Determined) ND = Not Determined
¹SDS (Natriumdodecylsulfat)¹SDS (sodium dodecyl sulfate)
²C&sub1;&sub2;-LAS (von Pfaultz und Bauer Inc. erhältlich)²C₁₂-LAS (available from Pfaultz and Bauer Inc.)
³Neodol 25-3S (von Shell erhältlich)³Neodol 25-3S (available from Shell)
&sup4;Neodol 25-9 (von Shell erhältlich)&sup4;Neodol 25-9 (available from Shell)
&sup5;Surfonic JL-80X (von Texaco erhältlich)&sup5;Surfonic JL-80X (available from Texaco)
Die vier getesteten Enzyme (Tabellen I-IX) zeigen alle ein kritisches Verhältnis für jedes der getesteten grenzflächenaktiven Mittel. Diese grenzflächenaktiven Mittel stellen einige der am häufigsten verwendeten grenzflächenaktiven Mittel in kommerziell erhältlichen Detergentienzusammensetzungen dar. Derartige Detergentienzusammensetzungen werden typischerweise für die Verwendung zu Reinigungszwecken in den Vereinigten Staaten in Mengen empfohlen, die, wenn sie in einer Reinigungslösung gelöst sind, zu einer Konzentration des grenzflächenaktiven Mittels zwischen etwa 0,2 mM und etwa 1,5 mM (wobei von einer durchschnittlichen Beladung von 2-3 kg in einer 72 Liter-Waschlösung ausgegangen wird) führen.The four enzymes tested (Tables I-IX) all demonstrate a critical ratio for each of the surfactants tested. These surfactants represent some of the most commonly used surfactants in commercially available detergent compositions. Such detergent compositions are typically recommended for use in cleaning purposes in the United States in amounts that, when dissolved in a cleaning solution, result in a surfactant concentration of between about 0.2 mM and about 1.5 mM (assuming an average load of 2-3 kg in a 72 liter wash solution).
Die durchschnittliche Menge an öliger Verschmutzung auf Stoffen in Haushaltswäschereien wird auf 300 mg Öl/100 g Stoff geschätzt (Andree et al., J. App. Biochem., 2 S. 218-229 (1980)). Dies zeigt, daß - basierend auf der oben gezeigten Abhängigkeit von dem Verhältnis - der Einschluß von Lipasen zu den Detergentien, die am meisten kommerziell verfügbar sind, zu einem geringen oder keinem Waschnutzen führen würde, da das Verwendungsverhältnis (der tatsächlichen Ölkonzentration zu den tatsächlichen Molen von grenzflächenaktivem Mittel in der Reinigungslösung) unter dem kritischen Verhältnis liegt, bei dem die Enzymaktivität initiiert wird. Die Situation ist für Europa und Japan ähnlich, da die Verwendungsverhältnisse typischerweise weniger als etwa 0,6 für Japan und weniger als etwa 0,4 für Europa betragen, obgleich die Stoffbeladung, die Waschlösung und die empfohlene Detergentienverwendung von den Vereinigten Staaten unterschiedlich sind.The average amount of oily soil on fabrics in domestic laundries is estimated to be 300 mg oil/100 g fabric (Andree et al., J. App. Biochem., 2 pp. 218-229 (1980)). This indicates that, based on the ratio dependence shown above, the inclusion of lipases in the detergents most commercially available would result in little or no washing benefit because the usage ratio (of the actual oil concentration to the actual moles of surfactant in the cleaning solution) is below the critical ratio at which enzyme activity is initiated. The situation is similar for Europe and Japan, as use ratios are typically less than about 0.6 for Japan and less than about 0.4 for Europe, although fabric loading, wash solution, and recommended detergent use differ from the United States.
Das heißt, daß basierend auf der empfohlenen Detergentienverwendung und unter Berücksichtigung einer großen Vielzahl verschiedener Detergentienzusammensetzungen und Molekulargewichten der grenzflächenaktiven Mittel, die Systemverhältnisse für die am meisten verwendeten Detergentien typischerweise weniger als 1, noch typischer im Bereich von etwa 0,2- 0,6 sind. (Bei der Berechnung der Verwendungsverhältnisse wurden die Ausgangskonzentrationen in der Lösung angenommen und jegliche mögliche Grenzflächeneffekte wurden ignoriert). Wie jedoch den Daten der Tabellen II-IX entnommen werden kann, sind die kritischen Verhältnisse für die untersuchten üblichen grenzflächenaktiven Mittel (mit Trioctanoin als Öl) im allgemeinen größer als etwa 1. Die Leistung bei den Verwendungsverhältnissen unter dem kritischen Verhältnis machte Anstrengungen, Lipasen in Reinigungslösungen einzuschließen, im allgemeinen wirkungslos.That is, based on recommended detergent usage and taking into account a wide variety of detergent compositions and surfactant molecular weights, the system ratios for the most commonly used detergents are typically less than 1, more typically in the range of about 0.2-0.6. (In calculating usage ratios, the initial solution concentrations were assumed and any possible interfacial effects were ignored.) However, as can be seen from the data in Tables II-IX, the critical ratios for the common surfactants (with trioctanoin as an oil) studied are generally greater than about 1. Performance at usage ratios below the critical ratio generally rendered efforts to include lipases in cleaning solutions ineffective.
Typische Detergentienzusammensetzungen zur Reinigung beinhalten verschiedene Additive, wie zum Beispiel Buildersalze. Es wurde gefunden, daß die in Detergentien üblicherweise verwendeten Additive in den Verwendungsspiegeln keinen wesentlichen Effekt auf das kritische Verhältnis besitzen (Daten nicht gezeigt).Typical detergent compositions for cleaning contain various additives, such as builder salts. The additives commonly used in detergents were found to have no significant effect on the critical ratio at use levels (data not shown).
Ebenso können Gemische von grenzflächenaktiven Mitteln verwendet werden, um das kritische Verhältnis zu manipulieren, obwohl dies nicht gemäß des vorliegenden Verfahrens ist. Die Verwendung von Kombinationen von grenzflächenaktiven Mitteln mit verschiedenen kriti schen Verhältnissen kann kritische Verhältnisse erzeugen, die von denen der individuellen grenzflächenaktiven Mittel in der Kombination verschieden sind. Wird die Erfindung durchgeführt, kann man grenzflächenaktive Substanzen zumischen, um ein kritisches Verhältnis der kombinierten grenzflächenaktiven Mittel zu erhalten, das niedriger oder gleich dem niedrigeren der individuellen kritischen Verhältnisse ist. Das wird im folgenden weiter erklärt werden.Likewise, mixtures of surfactants can be used to manipulate the critical ratio, although this is not according to the present method. The use of combinations of surfactants with different critical ratios The mixing of the individual surfactants in the combination with the respective critical ratios can produce critical ratios which are different from those of the individual surfactants in the combination. In practicing the invention, surfactants can be mixed to obtain a critical ratio of the combined surfactants which is lower than or equal to the lower of the individual critical ratios. This will be explained further below.
Eine konventionelle Detergentienzusammensetzung ist ein Gemisch von Neodol 25-3S und C&sub1;&sub2;LAS (mit einem Molverhältnis von 1 : 0,4). Diese konventionelle Detergentienzusammensetzung zeigt beispielhaft die Schwierigkeiten, denen man sich bei vorherigen Versuchen, die Lipasen in Reinigungslösungen einzuschließen, gegenüber sah. Bei der Untersuchung der geeigneten Daten für den Bestandteil der grenzflächenaktiven Mittel der Detergentienzusammensetzung in Tabelle VI könnte man schließen, daß die kritischen Verhältnisse viel höher sind als die Verwendungsverhältnisse. Diese Schlußfolgerung, wie sich durch das Durchführen einer Stoffmusteruntersuchung und einer Waschmaschinenuntersuchung, bei der eine Lösung entweder das konventionelle Detergenz oder das konventionelle Detergenz plus ATCC 53552-Enzym enthielt, erwies sich als zutreffend, wie durch die Daten der Tabelle X gezeigt wird. TABELLE X A conventional detergent composition is a mixture of Neodol 25-3S and C₁₂LAS (at a molar ratio of 1:0.4). This conventional detergent composition exemplifies the difficulties encountered in previous attempts to include the lipases in cleaning solutions. By examining the appropriate data for the surfactant component of the detergent composition in Table VI, one might conclude that the critical ratios are much higher than the use ratios. This conclusion, as demonstrated by conducting a swatch test and a washing machine test in which a solution contained either the conventional detergent or the conventional detergent plus ATCC 53552 enzyme, proved to be correct as shown by the data in Table X. TABLE X
¹Detergentienvergleiche bei 1,29 g/l; Enzym, falls vorhanden, in einer Konzentration von 2 ug/ml.¹Detergent comparisons at 1.29 g/L; enzyme, if present, at a concentration of 2 ug/ml.
²Fleck: Baumwollstoffmuster mit Sebumverschmutzung (synthetisch)²Stain: Cotton fabric sample with sebum contamination (synthetic)
³% SR(E), wie unten beschrieben.³% SR(E), as described below.
Wie durch die Daten der Tabelle X dargestellt wird, war der Fleckentfernungswert der Detergentienzusammensetzung mit Enzym von dem Fleckentfernungswert mit der Detergentienzusammensetzung ohne Enzym nicht statistisch verschieden. Das Enzym war somit im wesentlichen nicht aktiv. Die Berechnung des Verwendungsverhältnisses zeigt, daß das Verwendungsverhältnis unterhalb dem bestimmten kritischen Verhältnis von 10-20 lag, und somit war das Enzym inaktiv.As shown by the data in Table X, the stain removal value of the detergent composition with enzyme was not statistically different from the stain removal value of the detergent composition without enzyme. Thus, the enzyme was substantially inactive. The calculation of the use ratio shows that the use ratio was below the specified critical ratio of 10-20 and thus the enzyme was inactive.
Wie zuvor bemerkt, wurde die Verschmutzungsentfernung auf einer Fleckentfernungsskala, die mit "%SR(E)" bezeichnet wird, gemessen. Dabei handelt es sich um eine Skala, in der das Verhältnis der Veränderung des Aussehens einer verschmutzten, behandelten Testprobe zu ihrer maximal möglichen Aussehensänderung ausgedrückt wird.As previously noted, soil removal was measured on a stain removal scale labeled "%SR(E)". This is a scale in which the ratio of the change in appearance of a contaminated, treated test sample to its maximum possible change in appearance.
%SR(E)-Werte werden wie folgt berechnet: %SR(E) values are calculated as follows:
wobei Es und E0W Abstände im CIE L*a*b*-Farbraum [vergleiche Hunter, The Measurement of Appearance (New York: John Wiley & Sons, 1975) S. 302-303.] und durch die folgenden Formeln ausgedrückt werdenwhere Es and E0W are distances in the CIE L*a*b* color space [see Hunter, The Measurement of Appearance (New York: John Wiley & Sons, 1975) pp. 302-303.] and are expressed by the following formulas
Es = (L*&sub0; - L*s)² + (a*&sub0; - a*s)² + (b*&sub0; - b*s)²Es = (L*0 - L*s)² + (a*0 - a*s)² + (b*0 - b*s)²
Eow = (L*0 - L*W)² + (a*0 - a*W)² + (b*0 - b*W)²Eow = (L*0 - L*W)² + (a*0 - a*W)² + (b*0 - b*W)²
in denen sich die Indices o, s und w auf die ursprüngliche unbefleckte und unbehandelte Testprobe, die befleckte und unbehandelte Testprobe bzw. die befleckte und behandelte Testprobe beziehen.in which the indices o, s and w refer to the original unstained and untreated test sample, the stained and untreated test sample and the stained and treated test sample, respectively.
Der statistische Test, der als "LSD" bezeichnet wird, bezieht sich auf den geringsten Unterschied zwischen den Mittelwerten innerhalb der Gruppen, der bei Verwendung des Zwei- Probentest-t-Tests mit der aus allen Gruppen in der Varianzanalyse abgeschätzten Varianz auf der 95%-Konfidenzebene als statistisch signifikant bezeichnet werden würde.The statistical test, referred to as "LSD," refers to the smallest difference between the means within groups that would be called statistically significant at the 95% confidence level using the two-sample t-test with the variance estimated from all groups in the analysis of variance.
Als Kurzzusammenfassung wurde somit gezeigt, daß Enzyme in einer Reinigungslösung, die in der Lage sind, natürliche Ölflecken auf Stoff zu hydrolysieren, hinsichtlich des Eintretens der Hydrolyse von einem kritischen Wert des molaren Verwendungsverhältnisses von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in der Reinigungslösung abhängen. Dieses kritische Verhältnis hängt von dem Typ des grenzflächenaktiven Mittels in der Reinigungslösung (und auch von dem Öltyp in der Reinigungslösung) ab. Da jedoch die Verwendungsverhältnisse für die meisten üblicherweise verwendeten Detergentien typischerweise weniger als 1 betragen und das kritische Verhältnis für die üblicherweise verwendeten grenzflächenaktiven Mittel, die untersucht wurden, im allgemeinen größer als etwa 1 ist, sind Lipasen im allgemeinen inaktiv.In summary, it has been shown that enzymes in a cleaning solution capable of hydrolyzing natural oil stains on fabric are dependent on a critical value of the molar use ratio of oil to surfactant in the cleaning solution for hydrolysis to occur. This critical ratio depends on the type of surfactant in the cleaning solution (and also on the type of oil in the cleaning solution). However, since the use ratios for most commonly used detergents are typically less than 1 and the critical ratio for the commonly used surfactants that have been studied is generally greater than about 1, lipases are generally inactive.
Die Erfinder haben jedoch Wege gefunden, die Hydrolyse durch das Enzym mittels Hydrolyseaktivierungsmittel zur Veränderung des Verhältnisses von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel oder zur Veränderung des kritischen Verhältnisses der grenzflächenaktiven Mittel "anzuschalten". Wege, um das kritische Verhältnis zu modifizieren, werden nun im folgenden genauer beschrieben. Zusätzlich können in dem vorliegenden Verfahren vorteilhafterweise mehr als eine Lipase oder Cutinase verwendet werden.However, the inventors have found ways to "turn on" the hydrolysis by the enzyme using hydrolysis activating agents to change the ratio of oil to surfactant or to change the critical ratio of surfactants. Ways to modify the critical ratio are now described in more detail below. In addition, more than one lipase or cutinase can advantageously be used in the present process.
Hydrolasen können in Gegenwart eines grenzflächenaktiven Mittels durch die Zugabe eines Öles "angeschaltet" werden, um das Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel in einer Reinigungslösung zu erhöhen, so daß das Enzym Ölflecken hydrolysiert. Dieses zugegebene Öl (das zusätzlich zu dem Triglycerid, das auf befleckten Stoffen, die gewaschen werden, vorliegt, und das zusammen mit den öligen Flecken das Öl bildet, das als Zähler bei der Berechnung des kritischen Verhältnisses verwendet wird) muß kein Substrat für das Enzym sein. Die Verwendung des zusätzlichen Öls als Mittel, um das Enzym anzuschalten, ermöglicht ebenso die Entfernung von niedrigeren Anteilen öliger Flecken während der Reinigung als auf andere Weise möglich wäre.Hydrolases can be "turned on" in the presence of a surfactant by the addition of an oil to increase the ratio of oil to surfactant in a cleaning solution so that the enzyme hydrolyses oil stains. This added oil (which is in addition to the triglyceride present on stained fabrics being washed and which, together with the oily stains, forms the oil used as a numerator in calculating the critical ratio) need not be a substrate for the enzyme. The use of the additional oil as a means of turning on the enzyme also enables the removal of lower levels of oily stains during cleaning than would otherwise be possible.
Die zugesetzten Öle (bei denen es sich nicht um Substrate handelt) sind Hexadecan und Octadecan. Die Zugabe von Nichtsubstratöl wird durch die Daten der Tabelle XI gezeigt. TABELLE XI The added oils (which are not substrates) are hexadecane and octadecane. The addition of non-substrate oil is shown by the data in Table XI. TABLE XI
* Wie in der Fußnote 3 in Tabelle 1 beschrieben.* As described in footnote 3 in Table 1.
Wie den Daten der Tabelle XI entnommen werden kann, gibt es keine Hydrolaseaktivität, wenn Triolein bei einer Konzentration von 0,3 mM vorliegt und das Systemverhältnis 1 ist. Mit 1,5 mM Triolein, was zu einem Systemverhältnis von 5 führt, gibt es eine Hydrolaseaktivität. Wurden in 0,3 mM Triolein 1, 2 mM Hexadecan zugesetzt, so wurde gefunden, daß die Hydrolase in Gegenwart von 0,3 Hexadecan aktiv war, zugesetzt zu dem 0,3 mM Triolein, so wurde gefunden, daß die Hydrolase in Gegenwart von 0,3 mM Surfonic JL-80X-grenzflächenaktivem Mittel aktiv war, selbst wenn die Substratkonzentration bei 0,3 mM belassen wurde.As can be seen from the data in Table XI, there is no hydrolase activity when triolein is present at a concentration of 0.3 mM and the system ratio is 1. With 1.5 mM triolein, resulting in a system ratio of 5, there is hydrolase activity. When 1.2 mM hexadecane was added to 0.3 mM triolein, the hydrolase was found to be active in the presence of 0.3 hexadecane added to the 0.3 mM triolein, the hydrolase was found to be active in the presence of 0.3 mM Surfonic JL-80X surfactant, even when the substrate concentration was left at 0.3 mM.
Obwohl dies nicht gemäß des vorliegenden Verfahrens ist, können auch Gemische von Substratölen verwendet werden, um das kritische Verhältnis zu verändern. Tabelle XII zeigt ein Beispiel, bei dem das zugesetzte Öl ein Substrat ist und verwendet wird, um das Systemverhältnis über das kritische Verhältnis zu erhöhen, um das Enzym zu aktivieren. TABELLE XII Although not in accordance with the present method, mixtures of substrate oils may also be used to alter the critical ratio. Table XII shows an example where the added oil is a substrate and is used to increase the system ratio above the critical ratio to activate the enzyme. TABLE XII
*% Gesamtöl, das in 14 Min. bei einem pH von 10 und bei Raumtemperatur hydrolysiert wird.*% total oil hydrolyzed in 14 min at pH 10 and room temperature.
Wie den Daten der Tabelle XII entnommen werden kann, werden 0,25 mM Triolein, die in 0,5 mM Surfonic JL-80X emulgiert sind, durch dieses Enzym nicht hydrolysiert. In ähnlicher Weise werden auch 2,25 mM Trioctanoin, die in 0,5 mM Surfonic JL-80X emulgiert sind, nicht hydrolysiert. Werden jedoch beide Öle (0,25 mM Triolein und 2,25 mM Trioctanoin) zusammen in 0,5 mM Surfonic JL-80X emulgiert, dann werden 56% des Gesamtöles hydrolysiert.As can be seen from the data in Table XII, 0.25 mM triolein emulsified in 0.5 mM Surfonic JL-80X is not hydrolyzed by this enzyme. Similarly, 2.25 mM trioctanoin emulsified in 0.5 mM Surfonic JL-80X is not hydrolyzed. However, when both oils (0.25 mM triolein and 2.25 mM trioctanoin) are emulsified together in 0.5 mM Surfonic JL-80X, 56% of the total oil is hydrolyzed.
Andere organische Verbindungen, die bei der Hydrolysereaktion nicht teilnehmen (zusätzlich zu der früheren Diskussion der zugesetzten Öle, wie zum Beispiel Hexadecan) können verwendet werden, um das kritische Verhältnis zu erreichen. Geeignete organische Verbindungen sind diejenigen, die relativ unlöslich sind, wie oben angegeben, und die vorzugsweise wenige bis keine polare Gruppen enthalten, da polare Gruppen mit der Enzymaktivität indifferieren können. Wenn jedoch die polaren Gruppen der organischen Verbindung durch geeignete verzweigte oder langkettige Alkylgruppen behindert oder verdeckt sind, dann kann ein gewisses Ausmaß an Polarität toleriert werden. Geladene Substituenten (zum Beispiel -COO&supmin;Na&spplus;) werden nicht bevorzugt. Die relativ unlöslichen organischen Verbindungen (die nicht als Substrate für das Enzym wirken) können, ohne Beschränkung, ausgewählt werden aus Glykol (Diol)-derivaten (wie zum Beispiel Diethylenglykolmonolaureat, Ethylenglykoldimethylether), Alkoholen (wie zum Beispiel Laurylalkohol), Aldehyden, Ketonen (wie zum Beispiel Methylbutylketon, Methylnonylketon) und Amiden (zum Beispiel N,N-Diethyldodecanamid). Diese Verbindungen haben eine Löslichkeit δ von zwischen etwa 7-9,5 gemäß der FormelOther organic compounds that do not participate in the hydrolysis reaction (in addition to the earlier discussion of added oils, such as hexadecane) may be used to achieve the critical ratio. Suitable organic compounds are those that are relatively insoluble, as indicated above, and that preferably contain few to no polar groups, since polar groups can interfere with enzyme activity. However, if the polar groups of the organic compound are obstructed or obscured by suitable branched or long chain alkyl groups, then some degree of polarity can be tolerated. Charged substituents (for example, -COO⁻Na⁺) are not preferred. The relatively insoluble organic compounds (which do not act as substrates for the enzyme) can be selected, without limitation, from glycol (diol) derivatives (such as diethylene glycol monolaurate, ethylene glycol dimethyl ether), alcohols (such as lauryl alcohol), aldehydes, ketones (such as methyl butyl ketone, methyl nonyl ketone) and amides (for example N,N-diethyldodecanamide). These compounds have a solubility δ of between about 7-9.5 according to the formula
δ = ΣGd/Mδ = ΣGd/M
worin ΣG für die Summe aller Atome und Gruppierungen im Molekül steht, d die Dichte ist, und M das Molekulargewicht ist. Bevorzugt sind Verbindungen mit einer Löslichkeit δ von zwischen etwa 8,0-9,0, wie zum Beispiel diejenigen, die von J. Brandrup und E. H. Immergut, Hsg., Polymer Handbook 2. Auflage, John Wiley & Sons, 1975), S. IV-337 bis IV-353, beschrieben sind. Es kann sein, daß diese relativ unlöslichen organischen Verbindungen, vorzugsweise mit wenigen bis keinen polaren Gruppen, zu den Ölen (Substrat oder kein Substrat) ausreichend chemisch analog sind, um die gesamte "wirksame" Ölkonzentration zu erhöhen. Somit stellen derartige relativ unlösliche organische Verbindungen eine andere Ausführungsform der Mittel zur Veränderung des Verhältnisses von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel dar.where ΣG is the sum of all atoms and groups in the molecule, d is the density, and M is the molecular weight. Compounds with a solubility δ of between about 8.0-9.0 are preferred, such as those described by J. Brandrup and EH Immergut, eds., Polymer Handbook 2nd edition, John Wiley & Sons, 1975), pp. IV-337 to IV-353. It may be that these relatively insoluble organic compounds, preferably with a few to no polar groups, are sufficiently chemically analogous to the oils (substrate or no substrate) to increase the overall "effective" oil concentration. Thus, such relatively insoluble organic compounds represent another embodiment of the means for altering the oil to surfactant ratio.
Tabelle XIII zeigt die Verwendung einer bevorzugten, relativ unlöslichen, organischen Verbindung, N,N-Diethyl-Dodecanamid, um das gewünschte kritische Verhältnis zu erreichen, wenn Trioctanoin das Substrat war. TABELLE XIII Table XIII shows the use of a preferred, relatively insoluble, organic compound, N,N-diethyl dodecanamide, to achieve the desired critical ratio when trioctanoin was the substrate. TABLE XIII
* uÄq an Fettsäure, die in 14 Min. hergestellt werden.* uEq of fatty acids produced in 14 min.
Die Daten der Tabellen XI bis XIII wurden unter Verwendung des Enzymes von P. putida ATCC 53552 ermittelt; jedoch können andere Enzyme auf ähnliche Weise, selbst in Gegenwart eines grenzflächenaktiven Mittels, für das das Enzym ein hohes kritisches Verhältnis hat, aktiviert werden, wenn ein Öl miteingeschlossen wird, bei dem es sich nicht um ein Substrat für das Enzym in der Detergentienzusammensetzung handelt. Dies wird durch die Daten der Tabelle 14 gezeigt, bei dem das Enzym Amano P war. TABELLE XIV The data in Tables XI to XIII were determined using the enzyme from P. putida ATCC 53552; however, other enzymes can be activated in a similar manner, even in the presence of a surfactant for which the enzyme has a high critical ratio, by including an oil which is not a substrate for the enzyme in the detergent composition. This is demonstrated by the data in Table 14 where the enzyme was Amano P. TABLE XIV
*Wie in Fußnote 3 von Tabelle IA.*As in footnote 3 of Table IA.
Das Molverhältnis von Ölhydrolyse-Aktivierungsmittel (egal ob es sich um ein Substrat oder ein Nichtsubstrat handelt) zu grenzflächenaktivem Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise größer als 0,5. Dies ist aus dem gewünschten kritischen Verhältnis von nicht größer als etwa 1, wenn man von einem Durchschnitt von 0,34 mM ölige Flecken auf den zu reinigenden Stoffen und einem Mittelwert von 0,75 mM grenzflächenaktivem(n) Mittel(n) ausgeht, berechenbar.The molar ratio of oil hydrolysis activating agent (whether substrate or non-substrate) to surfactant according to the present invention is preferably greater than 0.5. This is due to the desired critical ratio of no greater than about 1 when assuming an average of 0.34 mM oily stains on the substances to be cleaned and an average of 0.75 mM surfactant(s).
Obwohl dies nicht in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Verfahren ist, können Gemische von grenzflächenaktiven Mitteln verwendet werden, um ebenso das kritische Verhältnis zu manipulieren.Although not in accordance with the present method, mixtures of surfactants can be used to manipulate the critical ratio as well.
Um das kritische Verhältnis für eine spezielle Lipase oder Cutinase mit verschiedenen grenzflächenaktiven Mitteln zu bestimmen, wird die Hydrolase in wäßriger Lösung auf Hydrolyseaktivität in wäßriger Lösung mit einem grenzflächenaktiven Mittel und einem hydrolysierbaren Substrat getestet. Das Verhältnis von grenzflächenaktivem Mittel und Substrat wird variiert, und die Hydrolyseaktivität wird überwacht. Zum Beispiel zeigt die Tabelle IA den Datentyp, der typischerweise durch Variation des Verhältnisses erzeugt wird.To determine the critical ratio for a particular lipase or cutinase with different surfactants, the hydrolase is tested in aqueous solution for hydrolysis activity in aqueous solution with a surfactant and a hydrolyzable substrate. The ratio of surfactant to substrate is varied and the hydrolysis activity is monitored. For example, Table IA shows the type of data typically produced by varying the ratio.
Da ein gewünschtes kritisches Verhältnis üblicherweise nicht größer als 1 ist, müssen ein oder mehrere grenzflächenaktive Mittel ausgetestet werden (und/oder eine andere Hydrolase wird ausgetestet), bis ein kritisches Verhältnis von weniger als 1 oder etwa 1 gefunden wird. Zum Beispiel hatte das in der Tabelle IA ausgetestete Enzym ein kritisches Verhältnis zwischen 0,5-1, wenn es sich bei dem grenzflächenaktiven Mittel um Neodol 25-3S handelte und das Substrat Trioctanoin war. Die Reinigungszusammensetzung kann dann durch Einschließen der Lipase oder Cutinase und des grenzflächenaktiven Mittels, das so ausgewählt wurde, daß es ein kritisches Verhältnis von weniger als 1 oder etwa 1 hat, formuliert werden.Since a desired critical ratio is usually no greater than 1, one or more surfactants must be tested (and/or another hydrolase is tested) until a critical ratio of less than 1 or about 1 is found. For example, the enzyme tested in Table IA had a critical ratio between 0.5-1 when the surfactant was Neodol 25-3S and the substrate was trioctanoin. The cleaning composition can then be formulated by including the lipase or cutinase and the surfactant selected to have a critical ratio of less than 1 or about 1.
Es wurde gefunden, daß das Mischen eines grenzflächenaktiven Mittels mit einem hohen kritischen Verhältnis für ein spezielles Enzym mit einem grenzflächenaktiven Mittel, das ein niedriges kritisches Verhältnis für dieses Enzym hat, zu einem verringerten kritischen Verhältnis des Enzyms für das zugemischte grenzflächenaktive Mittel führen kann. Dies stellt beispielhaft ein Mittel zur Veränderung des kritischen Verhältnisses der grenzflächenaktiven Mittel auf eine solche Weise dar, daß das erfindungsgemäß verwendete Enzym "angeschaltet" wird und die Hydrolyse stattfindet. Dies wird durch Tabelle XV gezeigt, in der Trioctanoin als Öl oder Substrat zugesetzt wurde, und die Hydrolase war diejenige von Tabelle II (2 ug/ml). Die Enzymaktivität wurde über die Anfangsgeschwindigkeiten gemessen und die Reaktion wurde bei Raumtemperatur bis zu einem Endpunkt-pH von 10,00 durchgeführt.It has been found that mixing a surfactant having a high critical ratio for a particular enzyme with a surfactant having a low critical ratio for that enzyme can result in a reduced critical ratio of the enzyme for the admixed surfactant. This exemplifies a means of altering the critical ratio of the surfactants in such a way that the enzyme used in the present invention is "turned on" and hydrolysis occurs. This is demonstrated by Table XV in which trioctanoin was added as an oil or substrate and the hydrolase was that of Table II (2 µg/ml). Enzyme activity was measured via initial rates and the reaction was carried out at room temperature to an end point pH of 10.00.
Molverhältnis (SDS: Neodol 25-9) kritisches Verhältnis (0,5 mM Gesamtgrenzflächenaktives Mittel)Molar ratio (SDS: Neodol 25-9) critical ratio (0.5 mM total surfactant)
0 : 1 10-200 : 1 10-20
0,025 : 0,975 10-200.025 : 0.975 10-20
0,05 : 0,95 5-100.05 : 0.95 5-10
0,1 : 0,9 1-50.1 : 0.9 1-5
0,2 : 0,8 1-30.2 : 0.8 1-3
0,5 : 0,5 1-30.5 : 0.5 1-3
0,75 : 0,25 1-30.75 : 0.25 1-3
1 : 0 1-31 : 0 1-3
Obwohl die gezeigte Kombination das kritische Verhältnis auf 1 reduziert, ist dies nichtsdestoweniger nicht niedrig genug, damit das Enzym aktiv ist. Das heißt, daß - wie den Daten der Tabelle XV entnommen werden kann - eine 0,1-0,2 Molfraktion von SDS, wenn dieses mit einem grenzflächenaktiven Mittel mit hohem kritischen Verhältnis gemischt wird, wirksam war, um das kritische Verhältnis des Gemisches grenzflächenaktiver Mittel zu dem von SDS alleine zu erniedrigen, daß dies jedoch für kommerziell verwendbare Detergentienformulierungen nicht niedrig genug ist.Although the combination shown reduces the critical ratio to 1, this is nevertheless not low enough for the enzyme to be active. That is, as can be seen from the data in Table XV, a 0.1-0.2 mole fraction of SDS when mixed with a surfactant of high critical ratio was effective in lowering the critical ratio of the surfactant mixture to that of SDS alone, but this is not low enough for commercially useful detergent formulations.
Tabelle XVI zeigt ein Gemisch von grenzflächenaktiven Mitteln, die zur Verringerung des kritischen Verhältnisses wirksam sind. Erneut wurde Trioctanoin als Öl in einer Konzentration von 0,64 mM verwendet, und die Hydrolase war diejenige von Tabelle II. TABELLE XVI Table XVI shows a mixture of surfactants effective in reducing the critical ratio. Again, trioctanoin was used as an oil at a concentration of 0.64 mM and the hydrolase was that of Table II. TABLE XVI
Wie den Daten der Tabelle XVI entnommen werden kann, gab es, wenn Neodol 25-9 als grenzflächenaktives Mittel in einer Konzentration von 0,3 mM mit 0,64 mM des Öles in einem Systemverhältnis von 2 verwendet wurde, keine Hydrolyse. Wenn jedoch ein Gemisch in einem 1 : 1-Verhältnis der grenzflächenaktiven Mittel Neodol 25-9 und Neodol 35-3S bei dem gleichen Molsystemverhältnis verwendet wurde, gab es eine 60% Gesamthydrolyse. Dies ist ein System grenzflächenaktiver Mittel, das kommerziell verwendbar ist.As can be seen from the data in Table XVI, when Neodol 25-9 was used as a surfactant at a concentration of 0.3 mM with 0.64 mM of the oil in a system ratio of 2, there was no hydrolysis. However, when a mixture in a 1:1 ratio of the surfactants Neodol 25-9 and Neodol 35-3S was used at the same molar system ratio, there was 60% total hydrolysis. This is a surfactant system that is commercially viable.
Die Tabelle XVII zeigt ein anderes Beispiel des Mischens von grenzflächenaktiven Mitteln mit hohem und niedrigen kritischen Verhältnis, um das kritische Verhältnis des Gemisches zu verringern. Eine Zusammensetzung grenzflächenaktiver Mittel wurde aus Neodol 25- 9/Neodol 25-3S bei einem konstanten Molverhältnis von 1 : 1 hergestellt. Die Substratkonzentration (Trioctanoin) war etwa der dreifache normale Verwendungsspiegel (0,64 mM), und die prozentuale Gesamthydrolyse des Substrates nach 7 Minuten wurde als eine Funktion der Veränderung der Gesamtkonzentration grenzflächenaktiver Mittel in der Lösung überwacht. TABELLE XVII Table XVII shows another example of mixing high and low critical ratio surfactants to reduce the critical ratio of the mixture. A surfactant composition was prepared from Neodol 25-9/Neodol 25-3S at a constant molar ratio of 1:1. The substrate concentration (trioctanoin) was about three times the normal use level (0.64 mM) and the percent total hydrolysis of the substrate after 7 minutes was monitored as a function of the change in the total surfactant concentration in the solution. TABLE XVII
**% Gesamtöl, das in 7 Minuten hydrolysiert wird.**% total oil hydrolyzed in 7 minutes.
Wie aus den Daten der Tabelle XVII entnommen werden kann, zeigte das entstandene Gemisch grenzflächenaktiver Mittel Enzymaktivität bei einem Systemverhältnis von 0,5. Somit betrug das kritische Verhältnis wenigstens 0,5 oder weniger. Im Gegensatz dazu hatte das grenzflächenaktive Mittel Neodol 25-9 selbst ein Systemverhältnis von etwa 20, bevor die Enzymaktivität gemessen wurde. Daher erniedrigte der Zusatz von Neodol 25-3S in einem 1 : 1 - Molverhältnis das kritische Verhältnis von Neodol 25-9 von etwa 20 auf etwa 0,5.As can be seen from the data in Table XVII, the resulting surfactant mixture exhibited enzyme activity at a system ratio of 0.5. Thus, the critical ratio was at least 0.5 or less. In contrast, the surfactant Neodol 25-9 itself had a system ratio of about 20 before the enzyme activity was measured. Therefore, the addition of Neodol 25-3S in a 1:1 molar ratio lowered the critical ratio of Neodol 25-9 from about 20 to about 0.5.
Die Tabelle VIII zeigt ein anderes Beispiel, in dem ein Gemisch von grenzflächenaktiven Mitteln mit hohem und niedrigem kritischen Verhältnis in synergistischer Weise das kritische Verhältnis des Gemisches zu einem Punkt unterhalb der Punkte der einzelnen Bestandteile an grenzflächenaktivem Mittel verringert. Ein Zusammensetzungsgemisch grenzflächenaktiver Mittel von C&sub1;&sub2;LAS/Neodol 25-9 wurde in einem Molverhältnis von 2 : 1 hergestellt und für einen Vergleich mit jedem der individuellen grenzflächenaktiven Mittel ausgetestet.Table VIII shows another example in which a mixture of high and low critical ratio surfactants synergistically reduces the critical ratio of the mixture to a point below the surfactant points of the individual components. A surfactant composition mixture of C12LAS/Neodol 25-9 was prepared in a 2:1 molar ratio and tested for comparison with each of the individual surfactants.
Zusammensetzung und Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel Kritisches VerhältnisComposition and concentration of surfactant Critical ratio
C&sub1;&sub2;LAS (0,5 mM) 5-10C12 LAS (0.5 mM) 5-10
C&sub1;&sub2;LAS (0,5 mM) 1-5C₁₂LAS (0.5 mM) 1-5
Neodol 25-9 (0,5 mM) 10-20Neodol 25-9 (0.5 mM) 10-20
C&sub1;&sub2;LAS/Neodol 25-9 (2 mM/1 mM) 0,05-0,1C12 LAS/Neodol 25-9 (2mM/1mM) 0.05-0.1
In den Tests, die durch die Daten der Tabelle XVIII dargestellt werden, zeigte das Gemisch grenzflächenaktiver Mittel die Pseudomonas putida-Enzymaktivität bei einem kritischen Verhältnis zwischen 0,05-0,1. Das Öl war Triolein. Im Gegensatz dazu hatte das grenzflächenaktive Mittel Neodol 25-9 selbst (bei einer Konzentration von 0,5 mM) ein kritisches Verhältnis von zwischen 10-20 und das kritische Verhältnis von C&sub1;&sub2;LAS grenzflächenaktivem Mittel selbst betrug 5-10 (bei einer Konzentration von 0,5 mM). Somit verringerte die Kombination dieser beiden grenzflächenaktiven Mittel das kritische Verhältnis der Kombination auf einen Wert unter das kritische Verhältnis jedes grenzflächenaktiven Mittels für sich genommen.In the tests represented by the data in Table XVIII, the surfactant mixture exhibited Pseudomonas putida enzyme activity at a critical ratio between 0.05-0.1. The oil was triolein. In contrast, the Neodol 25-9 surfactant itself (at a concentration of 0.5 mM) had a critical ratio of between 10-20 and the critical ratio of C12LAS surfactant itself was 5-10 (at a concentration of 0.5 mM). Thus, the combination of these two surfactants reduced the critical ratio of the combination to a value below the critical ratio of each surfactant alone.
Für die vorliegenden Zwecke umfaßt eine bevorzugte Detergentienzusammensetzung, die in Einheitsmengen geeignet ist, um Stoff mit einem Triglycerid darauf zu reinigen, eine Formulierung grenzflächenaktiver Mittel, die eine Konzentration grenzflächenaktiver Mittel von etwa 0,2 mM bis zu etwa 1,5 mM bereitstellt, wenn eine Einheitsmenge der Gesamtzusammensetzung in einer Reinigungslösung aufgelöst wird. Besonderes bevorzugte Zusammensetzungen beinhalten ein Enzym, das aus P. putida ATCC 53552 isolierbar ist, und das in einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, um wenigstens etwa 5 Gew.-% Triglycerid auf Stoff zu hydrolysieren, wenn eine Einheitsmenge der Gesamtzusammensetzung in einer Reinigungslösung gelöst wird.For present purposes, a preferred detergent composition suitable in unit amounts to clean fabric having a triglyceride thereon comprises a surfactant formulation that provides a surfactant concentration of from about 0.2 mM up to about 1.5 mM when a unit amount of the total composition is dissolved in a cleaning solution. Particularly preferred compositions include an enzyme isolable from P. putida ATCC 53552 present in an amount sufficient to hydrolyze at least about 5% by weight of triglyceride on fabric when a unit amount of the total composition is dissolved in a cleaning solution.
Zum Beispiel wurde eine Zusammensetzung, die für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet ist (mit "Zusammensetzung (a)" bezeichnet), durch Mischen des nichtionischen grenzflächenaktiven Mittels Neodol 23-6,5 und dem nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel Surfonic JL-80X in einem 1 : 0,2 Molverhältnis hergestellt. Zusätzliche Additive und Verhältnisse waren wie folgt:For example, a composition suitable for use in the present invention (designated "Composition (a)") was prepared by mixing the nonionic surfactant Neodol 23-6.5 and the nonionic surfactant Surfonic JL-80X in a 1:0.2 molar ratio. Additional additives and ratios were as follows:
Bestandteil Gew.-%Component % by weight
Grenzflächenaktive MittelSurfactants
(Neodol 23-6,5/ 3,7(Neodol 23-6.5/ 3.7
Surfonic JL-80X 26,0Surfonic JL-80X 26.0
Deionisiertes Wasser 0,6Deionized water 0.6
NatriumtripolyphosphatSodium tripolyphosphate
Natriumcarbonat 10,5Sodium carbonate 10.5
Natriumpolysilicat¹ 1,5Sodium polysilicate¹ 1.5
Alkalische Proteasen2,3 0,8/0,6Alkaline proteases2,3 0.8/0.6
Optischer Aufheller&sup4; 0,9Optical brightener&sup4; 0.9
Pigment 0,1Pigments 0.1
Duftstoff 0,2Fragrance 0.2
¹ Warenzeichen Britesil, von PQ Corporation erhältlich¹ Trademark Britesil, available from PQ Corporation
² Warenzeichen Alcalase, von Novo Industries erhältlich² Trademark Alcalase, available from Novo Industries
³ Warenzeichen Savinase, von Novo Industries erhältlich³ Trademark Savinase, available from Novo Industries
&sup4; Warenzeichen Tinopal 5 BM-XC, von Ciba-Geigy A. G. erhältlich.&sup4; Trademark Tinopal 5 BM-XC, available from Ciba-Geigy A. G.
Die Hydrolase, die Bestandteil dieser Detergentienzusammensetzung war, wurde aus P. putida ATCC 53552 kultiviert und isoliert, wie in Wiersema et al., europäische Patentanmeldung 268 456, am 25. Mai 1988 publiziert, beschrieben, und wie auch im folgenden zur Einfachheit für den Leser beschrieben.The hydrolase which was part of this detergent composition was cultured and isolated from P. putida ATCC 53552 as described in Wiersema et al., European Patent Application 268 456, published on May 25, 1988, and as also described below for the convenience of the reader.
Ein Animpfmedium wurde mit 0,6% Nährstoffmedium (Difco) und 1% Glucose (pH 6,5) hergestellt. 100 ml dieses Mediums wurden in 500 ml Fernbach-Flaschen sterilisiert. Jede Flasche wurde dann mit einer Animpföse, gefüllt mit einer auf Nähragar gewachsenen Übernachtkultur von P. putida ATCC 53552 angeimpft und war während 12 Stunden bei 37ºC bei 250 UpM auf einen New Brunswick-Schüttler gegeben worden. Die inkubierte 12 Stunden-Kultur wurde dann in geeigneten Volumina (1-10 Vol./Vol.%) in einen 1 Liter-Fermenter (250 ml Arbeitsvolumen), einen 15 Liter-Biolafitte-Fermenter (12 Liter Arbeitsvolumen) oder einen 100 Liter-Biolafitte- Fermenter, der mit einer Temperaturkontrolleinrichtung, RPM, Luftfluß und Druckkontrolleinrichtung ausgestattet war, ausgesät. Das Fermentermedium enthielt 0,6% Nährmedium (Difco), 0,3% Apfelcutin und 0,2% Hefeextrakt (Difco) mit einem anfänglichen pH von 6,5. Das Medium wurde auf einen pH-Wert von 6,8 eingestellt und vor dem Aussäen während 40 Minuten sterilisiert. Man ließ das Bakterienwachstum und die Enzymproduktion im Fermenter während 12-15 Stunden fortschreiten.An inoculation medium was prepared with 0.6% nutrient medium (Difco) and 1% glucose (pH 6.5). 100 ml of this medium was sterilized in 500 ml Fernbach bottles. Each bottle was then filled with an inoculation loop filled with an overnight culture grown on nutrient agar. of P. putida ATCC 53552 and placed on a New Brunswick shaker for 12 hours at 37ºC at 250 rpm. The incubated 12 hour culture was then seeded in appropriate volumes (1-10 vol/vol%) into a 1 liter fermenter (250 ml working volume), a 15 liter Biolafitte fermenter (12 liter working volume) or a 100 liter Biolafitte fermenter equipped with temperature control, RPM, air flow and pressure control. The fermenter medium contained 0.6% nutrient medium (Difco), 0.3% apple cutin and 0.2% yeast extract (Difco) with an initial pH of 6.5. The medium was adjusted to pH 6.8 and sterilized for 40 minutes before seeding. Bacterial growth and enzyme production were allowed to proceed in the fermenter for 12-15 hours.
Die Rohfermentationskultur wurde zuerst mit einer Amicon-Einheit, die mit zwei Romicon- Mikroporenmembranen (0,22 u) ausgestattet war, filtriert, um Zellen zu entfernen. Das verbleibende Enzym in dem Retentat, das an die Cutinteilchen gebunden war, wurde durch Zentrifugation gewonnen.The crude fermentation culture was first filtered with an Amicon unit equipped with two Romicon micropore membranes (0.22 u) to remove cells. The remaining enzyme in the retentate bound to the cutin particles was recovered by centrifugation.
Die Gesamtausbeute erreichte 90%.The overall yield reached 90%.
Das gewonnene Filtrat aus der Amicon-Einheit wurde auf ein Volumen von 3 Liter in einer Amicon-Ultrafiltrationseinheit mit zwei Romicon Pm 10-Modulen konzentriert. Das konzentrierte Material wurde dann mit 20 Litern 0,01 M Phosphatpuffer, pH 7,5, dialysiert, um Salze und Farbstoffe zu entfernen. Die Ausbeute auf dieser Stufe erreichte im Durchschnitt etwa 80%. Die Gesamtaktivität für diese Rohpräparation betrug 8,68 · 10&sup6; Einheiten. Eine Einheit der Lipaseaktivität wird definiert als die Menge an Enzym, die zu einer Erhöhung der Absorption bei 415 nm von 1,0/Minute führt, wenn bei 20ºC mit mM p-Nitrophenylbutyrat in 0,1 M pH 8,0 Tris-HCl-Puffer, enthaltend 0,1 Gew.-% Triton X-100, inkubiert wird.The recovered filtrate from the Amicon unit was concentrated to a volume of 3 liters in an Amicon ultrafiltration unit with two Romicon Pm 10 modules. The concentrated material was then dialyzed with 20 liters of 0.01 M phosphate buffer, pH 7.5, to remove salts and dyes. The yield at this stage averaged about 80%. The total activity for this crude preparation was 8.68 x 106 units. One unit of lipase activity is defined as the amount of enzyme that results in an increase in absorbance at 415 nm of 1.0/minute when incubated at 20°C with mM p-nitrophenylbutyrate in 0.1 M pH 8.0 Tris-HCl buffer containing 0.1 wt% Triton X-100.
Das gewünschte Enzym kann vollständig von einem anderen Enzym, das ebenfalls Lipaseaktivität besitzt, durch Chromatographie auf hydrophoben Harzen getrennt werden. Die Enzymlösung des Beispieles III(C) nach Ultrafiltration und Difiltration wurde auf 0,5M NaCl eingestellt und auf eine 0,8 · 7 cm Octyl-Sepharosesäule, die in 10 mM Tris(Cl), pH 8, 0,5M NaCl equilibriert worden war, aufgetragen und gewaschen, um nichtgebundenes Protein zu entfernen. Die folgenden Waschschritte wurden dann verwendet: 10 mM Tris(Cl), pH 8,7M Harnstoff; 10 mM Natriumphosphat, pH 8, 10 mM Phosphat, pH 8, 0,5M NaCl. Nach dem Waschen wurde die Säule mit einem linearen Gradienten bis zu 50% n-Propanol entwickelt. Die Säulenfraktionen wurden dann im Hinblick auf Aktivität gegenüber p-Nitrophenylbutyrat (PNB) und p- Nitrophenylcaprylat (PNC) getestet, um die Lipaseaktivitäten zu lokalisieren. Zwei Enzyme wurden in klarer Weise getrennt, nämlich Fraktion 32 mit einem PNB/PNC-Verhältnis von 4,6 (bei dem es sich um das gewünschte Enzym handelt) und Fraktion 51 mit einem PNB/PNC- Vehältnis von 1,40.The desired enzyme can be completely separated from another enzyme also possessing lipase activity by chromatography on hydrophobic resins. The enzyme solution of Example III(C) after ultrafiltration and difiltration was adjusted to 0.5M NaCl and applied to a 0.8 x 7 cm octyl-Sepharose column equilibrated in 10 mM Tris(Cl), pH 8, 0.5M NaCl and washed to remove unbound protein. The following washes were then used: 10 mM Tris(Cl), pH 8, 7M urea; 10 mM sodium phosphate, pH 8, 10 mM phosphate, pH 8, 0.5M NaCl. After washing, the column was developed with a linear gradient up to 50% n-propanol. The column fractions were then tested for activity towards p-nitrophenylbutyrate (PNB) and p-nitrophenylcaprylate (PNC) to localize the lipase activities. Two enzymes were clearly separated, namely fraction 32 with a PNB/PNC ratio of 4.6 (which is the desired enzyme) and fraction 51 with a PNB/PNC ratio of 1.40.
Sowohl die Stoffmusteruntersuchungen als auch die Waschmaschinenuntersuchungen wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, wie im folgenden beschrieben werden wird.Both the fabric sample tests and the washing machine tests were carried out using the method according to the invention, as will be described below.
In der Stoffmusteruntersuchung (1) wurden 2 ppm Hydrolase mit der Detergentienzusammensetzung, die zuvor als Zusammensetzung (a) beschrieben wurde, gemischt. In einer Waschmaschinenuntersuchung (1) wurden 20 ppm Hydrolase mit dieser Zusammensetzung gemischt. Bei beiden Untersuchungen wurden Stoffe mit Verschmutzung mit synthetischem Sebumöl befleckt. Das synthetische Sebumöl wurde wie folgt hergestellt. Zehn Öle in den folgenden Anteilen wurden gemischt:In the fabric sample test (1), 2 ppm hydrolase was mixed with the detergent composition previously described as composition (a). In a washing machine test (1), 20 ppm hydrolase was mixed with this composition. In both tests, soiled fabrics were stained with synthetic sebum oil. The synthetic sebum oil was prepared as follows. Ten oils in the following proportions were mixed:
Öle Gew.-%/Gew.Oils wt%/wt
Stearinsäure 5Stearic acid 5
Squalen 5Squalene 5
Cholesterin 5Cholesterol 5
Linoleinsäure 5Linoleic acid 5
Oleinsäure 10Oleic acid 10
Paraffinöl 10Paraffin oil 10
Palmitinsäure 10Palmitic acid 10
Cocosnußöl 15Coconut oil 15
Spermawachs 15Sperm wax 15
Olivenöl 20Olive oil 20
Zu 15 g der oben genannten geschmolzenen Öle wurden 0,6 g Oleinsäure, 1,2 g Triethanolamin und 0,225 g Holz- bzw. Aktivkohle gegeben. Dann wurden 60 ml Wasser bei 130ºF dazugemischt, und das Gemisch wurde während 1 Minute gemischt.To 15 g of the above melted oils were added 0.6 g of oleic acid, 1.2 g of triethanolamine and 0.225 g of charcoal. Then 60 ml of water at 130ºF was added and the mixture was mixed for 1 minute.
Baumwollstoffmuster wurden mit dem synthetischen Sebumöl verschmutzt und dann in Testbechergläsern durch Hin- und Herbewegung während 14 Minuten gewaschen, gefolgt von einem 5minütigen Spülen. Die Reinigungslösung bestand aus 0,205 g Zusammensetzung (a), gelöst in 250 ml Wasser. Eine Kontrollzusammensetzung ohne die Hydrolase wurde ebenfalls hergestellt und verwendet, um befleckte Baumwollstoffmuster mit dem gleichen Protokoll zu behandeln. Tabelle XIX zeigt die Fleckentfernung für die erfindungsgemäße Zusammensetzung (a) und für die Kontrollzusammensetzung. TABELLE XIX Cotton fabric swatches were soiled with the synthetic sebum oil and then washed in test beakers by agitation for 14 minutes followed by a 5 minute rinse. The cleaning solution consisted of 0.205 g of composition (a) dissolved in 250 ml of water. A control composition without the hydrolase was also prepared and used to treat stained cotton fabric swatches using the same protocol. Table XIX shows the stain removal for composition (a) of the invention and for the control composition. TABLE XIX
¹Berechnet aus den Konzentrationen von oberflächenaktivem Mittel und den Oliven- und Kokosnußölen.¹Calculated from the concentrations of surfactant and the olive and coconut oils.
²LSD = 2,23 auf einer Konfidenzebene von 0,95.²LSD = 2.23 at a confidence level of 0.95.
Wie den Stoffmusteruntersuchungsdaten der Tabelle XIX entnommen werden kann, wurde eine statistische Verbesserung der Verschmutzungsentfernung für die Zusammensetzung beobachtet.As can be seen from the fabric sample test data in Table XIX, a statistical improvement in soil removal was observed for the composition.
Polyesterstoffmuster wurden mit Sebum, Pfanzenöl oder Olivenöl befleckt. Diese Stoffmuster wurden dann während 12 Minuten bei 96ºF in einer 72-Liter-Waschmaschine gewaschen, im normalen Spülzyklus gespült. Dann ließ man sie an der Luft trocknen. Eine Reihe von Stoffmustern wurde in der Reinigungslösung, in der 59 g der erfinderischen Zusammensetzung (a) gelöst waren, behandelt, wohingegen eine andere Stoffmusterreihe mit einer Kontrollzusammensetzung behandelt wurde, die die Hydrolase nicht enthielt, sonst jedoch identisch zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (a) war. Die Fleckentfernungsdaten, die als %SR(E) ausgedrückt werden, sind in der Tabelle XX gezeigt. TABELLE XX Polyester fabric swatches were stained with sebum, vegetable oil or olive oil. These swatches were then washed in a 72 liter washing machine at 96°F for 12 minutes, rinsed in the normal rinse cycle. They were then allowed to air dry. One set of swatches was treated in the cleaning solution in which 59 g of the inventive composition (a) was dissolved, whereas another set of swatches was treated with a control composition which did not contain the hydrolase but was otherwise identical to the inventive composition (a). The stain removal data, expressed as %SR(E), are shown in Table XX. TABLE XX
¹ LSD = 1,52¹ LSD = 1.52
² LSD = 6,08 (Wesson-Brand-Öl)² LSD = 6.08 (Wesson-Brand oil)
³ LSD = 5,60³ LSD = 5.60
Wie den Daten der Tabelle XX entnommen werden kann, wurde eine statistisch signifikante Fleckentfernung bei allen getesteten Flecken auf Polyesterstoff beobachtet.As can be seen from the data in Table XX, statistically significant stain removal was observed for all stains tested on polyester fabric.
Das Poly-Baumwoll(Polycotton)-Flächengebilde wurde in 2" · 2" Stoffmuster geschnitten, von denen jedes etwa 0,39 g wog. Die gewünschte Menge an Triolein wurde in 2- Methylpentan gelöst und auf jedes Stoffmuster pipettiert (200 ul/Stoffmuster). Man ließ den Trioleinfleck während 72 Stunden bei Raumtemperatur einwirken/sich ausbreiten. Die Reflektion des Flecks wurde dann unter Verwendung eines Hunter-Spektralcolorimeters ermittelt, und ein Vorwasch-Wert (der proportional zur Konzentration der absorbierenden Spezies ist) wurde bestimmt.The polycotton sheet was cut into 2" x 2" swatches, each weighing approximately 0.39 g. The desired amount of triolein was dissolved in 2-methylpentane and pipetted onto each swatch (200 µl/swatch). The triolein stain was allowed to set/spread for 72 hours at room temperature. The reflectance of the stain was then determined using a Hunter spectrocolorimeter and a prewash value (which is proportional to the concentration of the absorbing species) was determined.
Die verschmutzten Stoffmuster wurden in Gruppen von 4 geteilt und in 250 ml-Flaschen gegeben, jeweils mit 200 ml der gewünschten Behandlung. Die Flaschen wurden dann während 12 Minuten bei Raumtemperatur geschüttelt und zweimal mit 200 ml zweifach destilliertem H&sub2;O gespült. Zuletzt wurden sie an der Luft getrocknet und es wurde der Wert nach dem Waschen (der proportional zur Konzentration der absorbierenden Spezies ist) bestimmt.The soiled swatches were divided into groups of 4 and placed in 250 ml bottles, each containing 200 ml of the desired treatment. The bottles were then shaken for 12 minutes at room temperature and rinsed twice with 200 ml of double distilled H₂O. Finally, they were air dried and the post-wash value (which is proportional to the concentration of the absorbing species) was determined.
Vergleichsbehandlung A: Die Stoffmuster wurden in einer Zusammensetzung grenzflächenaktiver Mittel von 0,3 mM C&sub1;&sub2;LAS/Neodol 25-9 in einem 2 : 1 molaren Verhältnis gewaschen. Es wurde keine Lipase zugegeben.Comparative Treatment A: Swatches were washed in a surfactant composition of 0.3 mM C₁₂LAS/Neodol 25-9 in a 2:1 molar ratio. No lipase was added.
Behandlung B: Wie A, mit der Ausnahme, daß 5 ppm Lipase ATCC 53552 der Zusammensetzung grenzflächenaktiver Mittel zugesetzt wurden.Treatment B: As A, except that 5 ppm Lipase ATCC 53552 was added to the surfactant composition.
Vergleichsbehandlung C: Die Stoffmuster wurden in einer alternativen Formulierung gewaschen, die die Zusammensetzung grenzflächenaktiver Mittel von 0,3 mM C&sub1;&sub2;LAS/Neodol 25-9 in einem molaren Verhältnis von etwa 1 : 4 enthielt. Es wurde keine Lipase zugesetzt.Comparative Treatment C: Swatches were washed in an alternative formulation containing the surfactant composition of 0.3 mM C₁₂LAS/Neodol 25-9 in a molar ratio of approximately 1:4. No lipase was added.
Behandlung D: Wie Behandlung C, mit der Ausnahme, daß 5 ppm der Lipase ATCC 53552 der Zusammensetzung grenzflächenaktiver Mittel zugesetzt wurden.Treatment D: As Treatment C except that 5 ppm of Lipase ATCC 53552 was added to the surfactant composition.
Die Menge an öligen Flecken, die in jeder Behandlung entfernt wurde, ist in der Tabelle XXI zusammengefaßt. TABELLE XXI The amount of oily stains removed in each treatment is summarized in Table XXI. TABLE XXI
*% Beladenes Triolein spiegelt die Gamm an Öl pro 100 g Flächengebilde wider.*% Loaded Triolein reflects the amount of oil per 100 g of fabric.
**Die mM-Konzentrationen wurden basierend auf den Ausgangskonzentrationen von Öl und grenzflächenaktiven Mitteln berechnet.**The mM concentrations were calculated based on the initial concentrations of Oil and surfactants.
***Die prozentuale Entfernung wurde durch Vergleich der Vor- und Nachwaschwerte mit einer Standardkurve gegenüber dem Öl auf dem Stoffmuster berechnet.***Percent removal was calculated by comparing pre- and post-wash values to a standard curve versus the oil on the fabric swatch.
# Außerhalb des Bereiches der Erfindung.# Outside the scope of the invention.
Wie den Daten der Tabelle XXI entnommen werden kann, entfernte die Verwendung einer Zusammensetzung, die ein Gemisch von grenzflächenaktiven Mitteln und Lipase enthält, von 33% bis 60% des Öles auf dem Poly-Baumwoll-Flächengebilde, und diese Entfernung war für die Zusammensetzung (a) (mit der Hydrolase) eindeutig besser als ohne Hydrolase. Die LSD- Werte zeigen, daß diese Entfernung statistisch signifikant war.As can be seen from the data in Table XXI, the use of a composition containing a mixture of surfactants and lipase removed from 33% to 60% of the oil on the polycotton sheet, and this removal was clearly better for composition (a) (with the hydrolase) than without the hydrolase. The LSD values show that this removal was statistically significant.
Zusammenfassend ist das erfindungsgemäße Verfahren für Reinigungslösungen von Nutzen und umfaßt die Verwendung eines Enzyms, das in der Lage ist, natürliche Ölflecken auf Stoffen in einer Reinigungslösung zu entfernen und hydrolyseaktivierende Mittel, um das Verhältnis von Öl zu grenzflächenaktivem Mittel zu ändern oder um das kritische Verhältnis der grenzflächenaktiven Mittel zu verändern. Es wurden mehrere Ausführungsformen von hydrolyseaktivierenden Mitteln zur Verwendung in Reinigungslösungen beispielhaft dargestellt, so daß das Enzym in Bezug auf das Hydrolysieren der Ölflecken aktiv sein wird. Üblicherweise kann das Eintreten der Hydrolyse beobachtet werden, wenn das Enzym eine Aktivität hat, die ausreichend ist, um wenigstens etwa 5 Gew.-% der Gesamttriglyceridflecken innerhalb von etwa 14 oder 15 Minuten bei etwa 25ºC zu hydrolysieren. Ohne die hydrolyseaktivierenden Mittel, die erfindungsgemäß verwendet werden, ist das Enzym normalerweise in Bezug auf die Hydrolyse von natürlichen öligen Verschmutzungen oder Flecken inhibiert, wenn die Reinigungslösung zwischen etwa 0,1 mM bis 5 mM grenzflächenaktives Mittel enthält. Ein anderer Weg, um den Effekt des erfindungsgemäßen hydrolyseaktivierenden Mittels festzustellen, ist, daß, wenn eine Lipase oder Cutinase mit einer Formulierung grenzflächenaktiver Mittel gemäß der Erfindung gemischt wird, die Lipase oder Cutinase dann in der Lage ist, wenigstens etwa 30 mg Triolein, wenn eine Einheitsmenge von Reinigungszusammensetzung in einer wäßrigen Lösung bei 25ºC bei einem pH von 10 gelöst wird, mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa 0,072 mmol/min gebildete Fettsäure während etwa 14 Minuten zu hydrolysieren. Somit können Systeme grenzflächenaktiver Mittel formuliert werden, die Lipasen und/oder Cutinasen zur Verwendung in Reinigungslösungen beinhalten, ohne daß ausgedehntes Einweichen oder hohe Temperaturen benötigt werden.In summary, the process of the present invention is useful for cleaning solutions and involves the use of an enzyme capable of removing natural oil stains on fabrics in a cleaning solution and hydrolysis activating agents to change the ratio of oil to surfactant or to change the critical ratio of surfactants. Several embodiments of hydrolysis activating agents for use in cleaning solutions have been exemplified such that the enzyme will be active in hydrolyzing the oil stains. Typically, hydrolysis can be observed to occur when the enzyme has an activity sufficient to hydrolyze at least about 5% by weight of the total triglyceride stains within about 14 or 15 minutes at about 25°C. Without the hydrolysis activating agents used in the present invention, the enzyme is normally inhibited from hydrolyzing natural oily soils or stains when the cleaning solution contains between about 0.1 mM to 5 mM surfactant. Another way to determine the effect of the hydrolysis activating agent of the present invention is that when a lipase or cutinase is mixed with a surfactant formulation according to the invention, the lipase or cutinase is then capable of hydrolyzing at least about 30 mg of triolein fatty acid formed when a unit amount of cleaning composition is dissolved in an aqueous solution at 25°C at a pH of 10 at an average rate of about 0.072 mmol/min for about 14 minutes. Thus, surfactant systems containing lipases and/or cutinases can be formulated for use in cleaning solutions without the need for extensive soaking or high temperatures.
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