ES2040730T5

ES2040730T5 - Una composicion detergente para ropa.

Info

Publication number: ES2040730T5
Application number: ES87117903T
Authority: ES
Inventors: Akira Suzuki; Susumu Ito; Kikuhiko Okamoto; Eiichi Hoshino; Michio Yokosuka; Moriyasu Murata
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2007-12-03
Also published as: DE3785551D1; EP0271004A2; US4822516A; EP0271004B1; US4978470A; JPH0443119B2; EP0271004A3; JPS63264699A; HK38194A; SG21105G; ES2040730T3; DE3785551T2; DE3785551T3; MY102264A; EP0271004B2

Abstract

NUEVA COMPOSICION DETERGENTE PARA EL LAVADO DE LA ROPA, QUE CONTIENE UNA CELULOSA CON UN INDICE DE NO-DEGRADACION DE AL MENOS 500, DADO POR LA SIGUIENTE ECUACION: INDICE DE NO-DEGRADACION= VELOCIDAD DE HIDROLISIS DE LA CELULOSA DE BAJA CRISTALINIDAD-VELOCIDAD DE HIDROLISIS DE CELULOSA DE ALTA CRISTALINIDAD. LA COMPOSICION NO SOLO PUEDE ELIMINAR LA SUCIEDAD DE LA ROPA SIN DAÑARLA, SINO QUE ADEMAS LE DA SUAVIDAD AL TACTO Y PREVIENE LA DECOLORACION

Description

Una composición detergente para ropa.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones detergentes para ropa y más concretamente, a composiciones detergentes para ropa que comprenden una celulasa que tiene una buena acción de eliminación de la suciedad y una buena propiedad no degradante para celulosas insolubles incluyendo el algodón.

2. Descripción de la técnica anterior

En el campo de los detergentes para ropa, se sabe que las composiciones detergentes que comprenden celulasas son eficaces eliminando la suciedad cuando se utilizan para lavar prendas de vestir que contienen fibras celulósicas tales como algodón y fibras de celulosa regeneradas (Publicación de la Patente Japonesa Núm. 59-49279) y también son eficaces mitigando la aspereza al tacto mediante el lavado de los tejidos (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 57-23699).

Puesto que una solución acuosa de un detergente para ropa disuelto en agua es de naturaleza neutra a alcalina y es normalmente débilmente alcalina, la celulasa utilizada con este fin es favorablemente una celulasa alcalofílica. Aunque las aplicaciones de tal celulasa a detergentes para ropa no son demasiado populares, solo se conocen algunos ejemplos tales como el descrito, por ejemplo, en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 57-145199.

Celulasa es un término genérico para las enzimas que actúan sobre la celulosa y sus derivados y los hidrolizan en glucosa, celobiosa, celooligosacárido. Se ha denominado con diferentes nombres dependiendo del mecanismo de funcionamiento, pero la verdadera naturaleza de la celulasa no se conoce todavía. Con respecto a esto, no obstante, se considera que la celulasa que tiene el efecto de eliminar la suciedad (Publicación de la Patente Japonesa Núm. 59-49279) y la celulasa que tiene el efecto de mitigar la aspereza al tacto (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 57-23699) tienen mecanismos substancialmente diferentes una de la otra.

En vista de las diferencias en el mecanismo de funcionamiento entre las celulasas, cuando se hacen actuar celulasas sobre fibras hechas de celulosa y derivados de celulosa, se pueden esperar diferentes efectos incluyendo la eliminación de la suciedad tal como las manchas, la mitigación de la aspereza al tacto, la prevención del desteñimiento (decoloración) de las prendas de vestir coloreadas y similares. En cambio, existe el temor de que se puedan dañar las fibras de celulosa y de derivados de celulosa. Especialmente, durante el lavado doméstico utilizando una lavadora con una potente fuerza mecánica, de hecho aparece un grave problema de daños mecánicos. Si las fibras de celulosa se dañan con las celulasas, el problema anterior se volverá más grave.

Cuando se presta atención a la utilización eficaz de la celulosa como reserva de carbono, es decir cuando se sacarifica celulosa sólida y el producto resultante se utiliza como fuente de carbono para la fermentación alcohólica, es necesaria una celulosa que tenga una buena capacidad de sacarificación de celulosa sólida. Este tipo de celulasa muestra la capacidad de sacarificación frente al algodón. Por consiguiente, cuando se aplica la celulasa a un detergente para ropa, existe el peligro de que el algodón sufra daños o degradación.

La única celulasa resistente al álcali asequible corrientemente con fines detergentes es Celluzyme 2400T, vendida por Novo Industry (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 57-23699). Esta tiene un efecto de eliminación de la suciedad bastante bueno pero es inferior desde el punto de vista de la propiedad supresora del deterioro del algodón.

Por consiguiente, existe la demanda del desarrollo de una celulasa que no deteriore ni degrade las prendas de vestir de fibras de celulosa tales como el algodón, el rayón, el cáñamo y las fibras mixtas de las mismas cuando se utilizan en detergentes para ropa alcalinos, especialmente, débilmente alcalinos, y que tenga un efecto de eliminación de la suciedad satisfactorio, y asimismo de composiciones detergentes para ropa que comprendan dicha celulasa.

Compendio de la invención

Los autores de la presente invención realizaron estudios sobre el mecanismo de eliminación de la suciedad de las prendas de vestir mediante la acción de detergentes. Como resultado, se ha encontrado que la razón por la que la suciedad depositada firmemente en el algodón u otras fibras de celulosa no puede ser lavada adecuadamente mediante el lavado doméstico es que la suciedad está atrapada en forma de capas en las regiones no cristalinas en el interior de las fibras simples de algodón (celulosa). Es poco probable que los ingredientes detergentes conocidos tales como los agentes tensioactivos, los reforzantes, las proteasas y similares actúen sobre la suciedad atrapada. Asimismo se ha encontrado que una cierta clase de celulasa se puede infiltrar en el interior de las fibras de celulosa y que se encuentran diferencias substanciales entre las celulasas con respecto a la actividad sobre la celulosa insoluble. Además, se ha descubierto que la cristalinidad de la celulosa insoluble está en relación inversa a la reactividad de la celulasa. También se ha encontrado que cuando se formula una celulasa que tiene una baja actividad sobre la celulosa altamente cristalina y una elevada actividad sobre la celulosa poco cristalina en una composición detergente para ropa, la composición resultante muestra una buena detergencia con respecto a las prendas de vestir de celulosa tales como el algodón y un bajo grado de deterioro sobre las prendas de vestir. La presente invención se completa en base a los descubrimientos anteriores.

Según la invención, se proporciona una composición detergente para ropa como se define en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un patrón de difracción de rayos X de borras de algodón y de borras de algodón embebidas en ácido fosfórico utilizadas como substrato para el cálculo de un índice no degradante; y

Las Figs. 2 y 3 son, respectivamente, cromatogramas de afinidad esquemáticos que muestran las respectivas fracciones de la celulasa alcalina K.

Descripción detallada de la invención y realizaciones preferidas

El anterior índice no degradante es una razón entre las tasas hidrolíticas para la celulosa poco cristalina y para la celulosa altamente cristalina. Las respectivas tasas hidrolíticas se pueden obtener como sigue: se proporcionan borras de algodón embebidas en ácido fosfórico como substrato de celulosa poco cristalina y se utilizan borras de algodón como substrato de celulosa altamente cristalina; y los respectivos substratos se someten a la reacción enzimática y se calcula el azúcar reductor resultante de cada substrato en forma de glucosa.

Más concretamente, el índice no degradante se obtiene de la siguiente manera.

Se utilizan borras de algodón derivadas de algodón puro Americano asequibles de Daiwa Shizai Co., Ltd., como muestra de celulosa altamente cristalina y se utilizan borras de algodón embebidas en ácido fosfórico como muestra de celulosa no cristalina. Las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico se preparan mediante el siguiente procedimiento. Se añaden borras de algodón porción a porción a una cantidad en exceso de ácido fosfórico al 85% a 5ºC y se embeben y disuelven suficientemente. Con posterioridad, se deja caer la solución de ácido fosfórico de las borras de algodón en un exceso de acetona, con lo que se provoca que las borras de algodón precipiten. La acetona se substituye con acetona fresca para lavar completamente el ácido fosfórico. Y se reemplaza la acetona por agua desionizada. El agua se elimina por secado para obtener las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico. El índice de cristalinidad de las borras de algodón es del 91% cuando el índice de cristalinidad del algodón (algodón puro Americano) y de las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico son, respectivamente, del 100% y del 0%.

Las tasas hidrolíticas se determinan, respectivamente, sometiendo los respectivos substratos de borras de algodón a reacción con una celulasa y la cantidad del azúcar reductor resultante se calcula en forma de glucosa según el método de PHBAH. El método PHBAH se describe a continuación.

Método PHBAH

Se colocan 2 ml de una solución (pH 9,0) de CMC (Sunrose A01MC con un grado de sustituyente de 0,68, asequible de Sanyo Kokosaku Pulp Co., Ltd.) en un tubo de ensayo de 25 ml con un tapón de tierra, al que se añaden 2 ml de una solución muestra de la enzima para la reacción en un baño de agua de 40ºC durante 20 minutos. Más tarde, se añaden 2 ml de una solución para el desarrollo de color PHBAH, seguido de la reacción durante 10 minutos calentando en agua hirviendo. Después de enfriar en agua, la solución se somete a la medida de la absorbancia a 410 nm utilizando agua como referencia. De un modo similar, se realiza un blanco de ensayo y se proporciona la diferencia entre ambos ensayos como medida. La cantidad de azúcar reductor se determina a partir de la curva de calibración preparada mediante la utilización de glucosa. Se observará que la solución para el desarrollo de color PHBAH se prepara disolviendo 1,5 g de PHBAH y 5 g de tartrato de sodio y potasio en 100 ml de una solución acuosa de hidróxido de sodio al 2%.

Las celulasas que tienen un índice no degradante, determinado mediante el procedimiento descrito antes, de no menos de 500 son las celulasas alcalofílicas que están producidas por los microorganismos alcalofílicos Bacillus sp. KSM-635 (FERM BP 1485), Bacillus sp. KSM-521 (FERM BP 1507), Bacillus sp. KSM-522 (FERM BP 1512), Bacillus sp. KSM-580 (FERM BP 1511), Bacillus sp. KSM-534 (FERM BP 1508), Bacillus sp. KSM-539 (FERM BP 1509), Bacillus sp. KSM-577 (FERM BP 1510), Bacillus sp. KSM-588 (FERM BP 1513), Bacillus sp. KSM-597 (FERM BP 1513).

Se describen las propiedades enzimáticas de las celulasas anteriores. Primero se describe la preparación de la celulasa alcalina K que es típica de estas celulasas.

Preparación de celulasa alcalina K

La celulasa alcalina se prepara inoculando y cultivando en medios adecuados la cepa de Bacillus sp. KSM-635 o su variante que tiene una capacidad de titulación para producir la enzima mayor que la cepa.

Para la producción por fermentación de celulasa alcalina K, se esteriliza un medio adecuado por ejemplo calentando y la cepa de Bacillus sp. KSM-635 (FERM BP 1485) se inocula en el medio, seguido por el cultivo giratorio de agitación o aireación de 22ºC a 40ºC, preferiblemente de 26 a 37ºC durante 1 a 4 días. Se obtienen buenos resultados cuando el pH se ajusta de 8 a 11. Puesto que el medio de producción por fermentación es de naturaleza alcalina, a veces se puede expandir, lo que se resolverá añadiendo un antiespumante adecuado de una manera apropiada.

El medio utilizado para la producción de celulasa alcalina K debe contener fuentes de nitrógeno utilizables y fuentes de carbono en combinación. Estas fuentes de nutrientes no están limitadas. Por ejemplo, entre las fuentes de nitrógeno se incluyen las fuentes inorgánicas de nitrato de amonio, sulfato de amonio, cloruro de amonio, fosfato de amonio, nitrato de sodio y similares, y harina de gluten de maíz, harina de judía, licor de maíz macerado, ácido casamino, extracto de malta, Pharmamedia, harina de sardina, extracto de carne, peptona, Hypro, Ajipower, harina de grano de soja, posos de café, harina de aceite de semilla de algodón, Cultivater, Amiflex, Ajipron, Zest, Ajix, y similares. Entre los ejemplos de la fuente de carbono se incluyen la fibras vegetales tales como paja, salvado, papel de filtro, papeles ordinarios, serrín y similares, y melaza desechada, azúcar invertido, CMC, Avicel, algodón celulósico, xilano, pectina y similares. Entre las fuentes de carbono utilizables adicionalmente se incluyen, por ejemplo, la ribosa, la arabinosa, la xilosa, la glucosa, la manosa, la fructosa, la maltosa, la sacarosa, la trealosa, el manitol, el inositol, la glicerina y similares, y los ácidos orgánicos tales como el ácido acético, el ácido cítrico y similares. En la práctica de la invención se pueden usar medios cualesquiera que utilicen combinaciones de estas fuentes de nitrógeno y carbono y las fuentes de nutrientes no se deberán limitar a cualquiera de las específicas. Aparte de estos ingredientes, se pueden añadir adecuadamente al medio ácido fosfórico y sales inorgánicas tales como de Mg^{2+}, Ca^{2+}, Mn^{2+}, Zn^{2+}, Co^{2+}, Na^{+}, K^{+} y similares, y, si fuera necesario, una pequeña cantidad de fuentes nutrientes inorgánicas y orgánicas.

La recogida y purificación de la celulasa alcalina pretendida del producto de cultivo así obtenido se puede efectuar mediante técnicas conocidas cualesquiera utilizadas para las enzimas ordinarias como se describirá concretamente en los ejemplos que aparecen más adelante.

Por ejemplo, el producto de cultivo se puede someter a separación o filtración para separar de allí las células de Bacillus. El filtrado y las células así obtenidos se someten a métodos de aislamiento ordinarios incluyendo, por ejemplo, la precipitación por adición de sal, la precipitación isoeléctrica, la precipitación en disolvente (utilizando metanol, etanol, isopropanol, o similares), separando de ese modo la proteína en forma de un precipitado. Alternativamente, se puede utilizar la ultra filtración (v.g. Diaflow Membrane YC, asequible de Amicon Co., Ltd.) para la concentración para obtener la celulasa alcalina K. Tras la precipitación en sulfato de amonio (fracción saturada al 30-70%) para el método de precipitación por adición de sal o etanol al 75% para el método de precipitación en disolvente, la enzima se puede filtrar o separar por centrifugación o se puede desalificar para obtener un polvo liofilizado. La desalificación se puede efectuar mediante un procedimiento ordinario tal como la diálisis o la filtración en gel utilizando Sephadex G-25 o similares. Por otra parte, la purificación de la enzima es posible mediante una combinación adecuada de, por ejemplo, una cromatografía en hidroxiapatito, una cromatografía de intercambio iónico utilizando DEAE-Sephadex o DEAE-celulosa, y una cromatografía en gel de tamiz molecular utilizando Sephadex, Bio-gel o similares.

La celulasa alcalina K así obtenida tiene las siguientes propiedades físicas y químicas.

(1) Actividad

La enzima de la presente invención tiene una actividad enzimática Cx de actuación sobre CMC. No obstante, también actúa sobre celulosa embebida en ácido fosfórico. La enzima de la presente invención tiene actividad Avicelasa, esto es una actividad enzimática que actúa sobre la celulosa cristalina (algodón celulósico) y la celulosa que tiene una elevada cristalinidad (Avicel); actividad enzimática C_{1} de la cual es típica una actividad degradante del papel de filtro (DPFasa); y actividad \beta-glucosidasa que actúa sobre la celobiosa y los celooligosacáridos como especificidades enzimáticas. Además, la enzima actúa ligeramente sobre el substrato artificial del p-nitrofenilcelobiósido para liberar p-nitrofenol.

(2) Especificidad de substrato

La celulasa alcalina K no solo tiene la actividad principal de la actividad CMCasa, sino también las actividades de la Avicelasa, la DPFasa (actividad C_{1}) y una actividad de degradación sobre el substrato artificial del p-nitrofenilcelobiósido (Tabla 1).

TABLA 1

Acción de la enzima	Actividad específica (Unidades/g de enzima)
Beta-glucosidasa	0,7
PNPCasa*	5,2
CMCasa	298
DPFasa	1,2
Avicelasa	1,1
*actividad degradante de p-nitrofenil celobiosa

(3) pH de trabajo y pH óptimo

El pH de trabajo de la enzima de la presente invención es de 4 a 12 y el pH óptimo es aproximadamente de 9 a 10. A aproximadamente un pH de 10,5, aparece un hombro.

(4) Estabilidad de pH

Los valores de pH estables, que se determinan dejando estar la enzima en soluciones tampón de diferente pH a 40ºC durante 10 minutos y 30 minutos, son, respectivamente, de 4,5 a 10,5 y de 6,8 a 10. El mantenimiento a 5ºC asegura la estabilidad a un pH de 4 a 11 al menos durante un mes.

(5) Intervalo de temperatura de trabajo y temperatura óptima

La enzima de la presente invención trabaja en un amplio intervalo de temperatura de 10ºC a 65ºC. Cuando la reacción se efectúa en una solución tampón de glicina (pH 9) durante 20 minutos, se encuentra que la temperatura óptima es de aproximadamente 40ºC.

(6) Estabilidad térmica

Cuando se trata térmicamente en una solución tampón de glicina (pH 9) a diferentes temperaturas durante 20 minutos, la enzima de la presente invención no resulta en absoluto inactivada a aproximadamente 40ºC, y tiene una actividad residual de aproximadamente el 50% a 60ºC y de aproximadamente el 25% a 70ºC.

(7) Métodos de medida de las actividades enzimáticas (i) Actividad CMCasa

Se añade 0,1 ml de una solución enzimática a la solución substrato compuesta por 0,2 ml de CMC (2,5%), 0,1 ml de una solución tampón de glicina 0,5M (pH 9,0) y 0,1 ml de agua desionizada, seguido de reacción a 40ºC durante 20 minutos. Una vez completada la reacción, se determina cuantitativamente el azúcar reductor mediante el método del ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS). Más específicamente, se añade 1 ml de un reactivo DNS a 0,5 ml de la mezcla de reacción y se calienta a 100ºC durante 5 minutos para el desarrollo de color, seguido de enfriamiento y dilución con 4,5 ml de agua desionizada. Esto se somete a colorimetría a una absorbancia de 535 nm. El título enzimático determinado como una unidad es la cantidad de la enzima que es capaz de producir 1 \mumol de glucosa en un minuto en las condiciones antes descritas.

(ii) Actividad de descomposición de PNPC

Se hace actuar una cantidad adecuada de CMCasa a 30ºC sobre 1,0 ml de una solución de reacción que contiene 100 \mumoles de una solución tampón de fosfato (pH 7,0) y 0,1 \mumoles de PNPC (Sigma Co., Ltd.), después de lo cual se añaden 0,3 ml de Na_{2}CO_{3} 1M y 1,7 ml de agua desionizada por este orden, sometiendo a continuación el p-nitrofenol libre resultante a colorimetría a 400 nm. La cantidad de enzima capaz de liberar 1 \mumol de p-nitrofenol libre en un minuto en las condiciones anteriores se determina como una unidad.

(iii) Actividades avicelasa y DPFasa

Se proporcionan 2 ml de una solución de reacción para la medida de la actividad CMCasa, a la que se añaden, en lugar del substrato CMC 20 ml de Avicel (Merck & Co., Inc.) o una pieza maciza de papel de filtro que tiene una anchura de 0,5 cm y una longitud de 5 cm (papel de filtro para la determinación de actividad celulasa, Toyo Núm. 51-Específico), determinando de ese modo la actividad Avicelasa y DPFasa. La cantidad de enzima capaz de liberar 1 \mumol de azúcar reductor, calculado en forma de glucosa, en un minuto en las condiciones anteriores se determina como una unidad.

(iv) La determinación cuantitativa de las proteínas se efectúa mediante la utilización de un Equipo para el Ensayo de Proteínas Bio-Rad (Bio-Rad Laboratories) y se utiliza seralbúmina bovina como proteína patrón para el cálculo.

(8) Influencia de agentes quelantes

La resistencia de una enzima para detergentes frente a los agentes quelantes en un reforzante utilizado como composición de reacción es el factor más importante. La celulasa alcalina K se trata previamente con EDTA (0,5 mM), EGTA (0,5 mM) NTA (0,5 mM), tripolifosfato de sodio (TPPS 50 mg/ml) y zeolita (5 mg/ml) y se somete a la determinación de la actividad residual, pero no se advierte ninguna influencia.

(9) Influencia de proteinasas

Las proteinasas funcionan mejorando la detergencia de las composiciones detergentes. Por consiguiente, es una cuestión de rutina mejorar adicionalmente la detergencia añadiendo celulasas a los detergentes que contienen proteinasa. Para este fin, es necesario satisfacer el requerimiento de que las celulasas para detergentes no sean hidrolizadas por la proteinasa y puedan mantener de manera estable la actividad. La celulasa alcalina K tiene una buena resistencia a las proteinasas empleadas actualmente para detergentes (v.g. API-21, Maxatasa, Alcalasa y similares) y a las proteinasas ordinarias (v.g. pronasa) (Tabla 2).

TABLA 2

Proteinasa añadida	Concentración	Actividad Residual
	(% en peso)	Relativa (%)*
API-21	0,002	98
(Showa Denko)	0,02	100
	0,2	114
Maxatasa	0,002	133
(Gist)	0,02	99
	0,2	99
Alcalasa	0,002	110
(Novo)	0,02	108
	0,2	99
Pronasa	0,002	99
(Sigma)	0,02	98
	0,2	102
* Tratada con las respectivas proteinasas a 15ºC durante 12 horas. La actividad de una preparación en-
zimática no tratada se toma como el 100% y la actividad de las respectivas preparaciones tratadas se
indica como un índice para la preparación no tratada.

(10) Influencia de metales

Los iones metálicos divalentes (Hg^{2+}, Cu^{2+} y similares) a una concentración adecuada producen un efecto de inhibición. Se experimenta un ligero grado de inhibición por medio de ácido monoyodoacético y p-cloro-mercuribenzoato.

(11) Influencia de agentes tensioactivos

La celulasa alcalina K experimenta una pequeña inhibición de actividad mediante diferentes agentes tensioactivos tales como, por ejemplo, ASL, AS, ES, AOS, alfa-SFE, SAS, éteres polioxietilenalquilicos secundarios, sales de ácidos grasos (las sales de sodio), y el cloruro de dimetildialquilamonio.

(12) Peso molecular (cromatografía en gel)

Tiene un pico máximo a 180.000 \pm 10.000.

Las celulasas alcalinas indicadas en la Tabla 3 tienen un índice no degradante no menor de 500 y se pueden preparar de la misma manera que la celulasa alcalina K. Las propiedades enzimáticas de estas enzimas indicadas en la siguiente tabla también se miden según los métodos de medida de la celulasa alcalina K.

Los métodos para preparar estas celulasas alcalinas se describen con detalle en las siguientes solicitudes de patente: Solicitudes de Patente Japonesa Núms. 257776/1986, 257777/1986, 257778/1986, 283742/1986, 289812/1986, 16551/1987, 16552/1987, 16553/1987, 57644/1987, 67443/1987, 194140/1987, 194142/1987 y 194143/1987.

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5

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Si estas celulasas alcalinas no se purifican hasta un límite satisfactorio, el índice no degradante puede ser a veces inferior a 500. Por ejemplo, cuando las celulasas alcalinas K-344 y K-425 se preparan según el método de preparación de la celulasa alcalina K, los índices no degradantes de estas celulasas no pasan de 500. Sin embargo, las celulasas alcalinas se purifican adicionalmente utilizando la cromatografía de afinidad descrita, por ejemplo en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 62-62898, los productos resultantes exhiben un índice no degradante superior a 500.

Se deberá observar que cuando los bacilos que producen celulasa distintos de los bacilos que producen celulasa alcalina anteriores se diversifican y crecen de manera que aumenta la productividad de celulasa cuyo índice no degradante es específicamente superior a 500, estas variantes también son utilizables en la práctica de la invención.

En las composiciones detergentes para ropa de la invención, se puede utilizar una celulosa con un índice no degradante no menor de 500, como ingrediente esencial, solo o en combinación con otra celulasa. Cuando se utilizan combinaciones con otra celulasa, el total de índices no degradantes de las respectivas celulasas representadas por la siguiente ecuación deberá ser no menor de 500.

Índice \ no \ degradante \ (A) = \sum\limits^{n}_{i=1} Xi.Ai

(donde Xi es una fracción de CmCasa de componente i, y Ai es el índice no degradante del componente i.)

La composición detergente de la invención se prepara formulando una celulasa o sus componentes fracción que satisfagan el requerimiento anterior en ingredientes detergentes conocidos. Con este fin, la celulasa se separa y se recoge de un caldo de fermentación mediante métodos de recogida de enzima ordinarios y, si fuera necesario, se purifica fraccionadamente. Adicionalmente, la celulasa recogida se puede usar en forma de un líquido, polvo o gránulo dependiendo de la manera de aplicación. Cuando la composición detergente es líquida, la celulasa utilizada es preferiblemente una enzima líquida. Para las composiciones detergentes en polvo o granulares, se prefiere utilizar la celulasa en forma de una enzima granular. La granulación de la enzima se puede efectuar mediante técnicas de granulación enzimática ordinarias, de las cuales se prefiere un método de revestimiento en vista de la estabilidad de la enzima y la seguridad en la manipulación.

El contenido de celulasa por kg de composición detergente es de 50 a 20.000 unidades CMCasa en forma de unidad CMCasa, preferiblemente de 250 a 10.000.

La presente invención se puede aplicar o a detergentes con fosfato que contienen reforzantes de fosfato o a detergentes sin fosfato que no contienen reforzantes de fosfato, o se pueden aplicar también a detergentes líquidos, en polvo o granulares.

En la práctica de la invención, se describen más abajo conocidos ingredientes detergentes utilizados en combinación con la celulasa o sus componentes fraccionarios.

(1) Agentes tensioactivos

Los agentes tensioactivos aniónicos tales como los alquilbencenosulfonatos cuyo grupo alquilo tiene un promedio de 10 a 16 átomos de carbono, los alquiletoxi sulfatos que tienen un grupo alquilo lineal o ramificado con un promedio de 10 a 20 átomos de carbono y donde se añaden 0,5 a 8 moles, de promedio, de óxido de etileno a una molécula, los alquilsulfatos que tienen un grupo alquilo con un promedio de 10 a 20 átomos de carbono, los olefinosulfonatos que tienen un promedio de 10 a 20 átomos de carbono en la molécula, los alcanosulfonatos que tienen un promedio de 10 a 20 átomos de carbono en la molécula, las sales de los ésteres metílico o etílico de ácidos alfa-sulfograsos que tienen un promedio de 10 a 20 átomos de carbono en la molécula, las sales de ácidos grasos superiores que tienen un promedio de 8 a 20 átomos de carbono los alquilétercarboxilatos que tienen un grupo alquilo lineal o ramificado con 10 a 20 átomos de carbono, y donde se añaden 0,5 a 8 moles, de promedio, de óxido de etileno a una molécula; los agentes tensioactivos no iónicos tales como los éteres polioxietilen alquílicos que tienen un grupo alquilo con un promedio de 10 a 20 átomos de carbono y donde se añaden 1 a 20 moles de óxido de etileno, las alcanolamidas de ácidos grasos superiores y los aductos de óxido de alquileno de los mismos; y agentes tensioactivos anfotéricos de tipo betaína, agentes tensioactivos anfotéricos de tipo sulfonato, agentes tensioactivos de fosfato, agentes tensioactivos de amino-ácidos, agentes tensioactivos catiónicos y similares.

El agente tensioactivo se utiliza en una cantidad del 5 al 60% en peso (referido de aquí en adelante simplemente como %). Preferiblemente el agente tensioactivo se añade en una cantidad del 10 al 45% para las composiciones detergentes en polvo y del 20 al 55% para las composiciones líquidas.

(2) Captadores de iones metálicos divalentes

Los fosfatos condensados tales como los tripolifosfatos, los pirofosfatos, los ortofosfatos y similares, los aluminosilicatos tales como la zeolita, los nitrilo-triacetatos, los etilendiaminotetraacetatos, los citratos, los isocitratos, los poliacetalcarboxilatos, y similares.

Los captadores de iones metálicos divalentes se formulan en una cantidad del 0 al 50%, preferiblemente del 5 al 40%. Favorablemente, se utilizan los captadores de iones metálicos divalentes sin fósforo.

(3) Agentes alcalinos y sales inorgánicas

Los silicatos, los carbonatos, los sesqui-carbonatos, los sulfatos y similares. Estos se formulan en una cantidad del 0 al 80%.

(4) Protectores de la re-contaminación

El polietilenglicol, los poliacrilatos, los copolímeros de ácido poliacrílico, el alcohol polivinílico, la polivinilpirrolidona, la carboximetilcelulosa y similares. El protector se añade en una cantidad del 0 al 10%, preferiblemente del 1 al 5%.

(5) Enzimas

Las proteinasas, las amilasas, las lipasas, la hemicelulasa, la beta-glicosidasa, la glucosa oxidasa, la colesterol oxidasa y similares.

(6) Captadores y agentes reductores para el clorado eficaz del agua de ciudad

Los captadores para un clorado eficaz son el sulfato de amonio, la urea, el hidrocloruro de guanidina, el carbonato de guanidina, el sulfamato de guanidina, el dióxido de tiourea, la monoetanolamina, la dietanolamina, la trietanolamina; los aminoácidos tales como la glicina, el glutamato de sodio y similares; las proteínas tales como la seralbúmina bovina, la caseína y similares; los hidrolizados de proteínas; el extracto de carne, el extracto de pescado, y similares.

Entre los agentes reductores se incluyen las sales de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos tales como los tiosulfatos, los sulfitos, las ditionitas y similares y Rongalite C.

(7) Agentes blanqueadores

Los percarbonatos, los perboratos, los aductos de peróxido de hidrógeno de sulfato de sodio o de cloruro de sodio, las sales de cinc o aluminio de ftalocianina sulfonada, y similares.

(8) Tintes fluorescentes

Los tintes fluorescentes utilizados ordinariamente en los detergentes para la ropa.

(9) Agentes solubilizantes

Los siguientes agentes solubilizantes se pueden utilizar para detergentes líquidos.

Los alcoholes inferiores tales como el etanol; los alquilbencenosulfonatos inferiores tales como los benceno-sulfonatos, los p-toluenosulfonatos y similares; los polioles tales como el propilenglicol; y similares.

10) Otros

Además de los ingredientes anteriores, se pueden utilizar, si es necesario, perfumes, protectores contra el apelmazamiento, activadores de la enzima, antioxidantes, conservantes, tintes, agentes azulantes y similares utilizados ordinariamente para detergentes.

Cuando la base detergente utilizada en la presente invención está en forma de polvo, éste puede estar preparado mediante cualquiera de los métodos de preparación conocidos incluyendo un método de secado de rocío y un método de granulación. Se prefieren las bases detergentes obtenidas particularmente mediante el método de secado de rocío y/o el método de secado de rocío-granulación. La base detergente obtenida mediante el método de secado de rocío no está restringida con respecto a las condiciones de preparación. La base detergente obtenida mediante el método de secado de rocío está en forma de gránulos huecos obtenidos rociando una suspensión acuosa de ingredientes termo-resistentes, tales como agentes tensioactivos y reforzantes, en un espacio caliente. Los gránulos tienen un tamaño de 50 a 2.000 micrómetros. Después del secado de rocío se pueden añadir perfumes, enzimas, agentes blanqueadores, reforzantes alcalinos inorgánicos tales como la zeolita, y el carbonato de sodio. Con una base detergente granular, muy densa obtenida por ejemplo mediante el método de secado de rocío-granulación, también se pueden añadir diferentes ingredientes tras la preparación de la base.

Cuando la base detergente es líquida, puede estar en forma o de una solución homogénea o de una dispersión no homogénea.

La celulasa de la invención que tiene un índice no degradante definido actúa específicamente sobre la celulosa no cristalina en comparación con la celulosa altamente cristalina y la descompone. Puesto que la suciedad de las prendas de vestir queda atrapada usualmente en las regiones celulósicas no cristalinas que están formadas de celulosa altamente cristalina que ha experimentado un cambio por algunas razones, ésta se puede eliminar mediante la utilización de la composición detergente de la invención sin dañar la prenda de vestir.

Por otra parte, el detergente que comprende la celulasa muestra diferentes efectos incluyendo no solo el efecto de eliminar la suciedad, sino también el efecto de mitigar la aspereza de la ropa al tacto y el efecto de prevenir la decoloración.

La presente invención se describe con más detalle por medio de referencias y ejemplos. Los ejemplos no se deben considerar limitantes de la invención.

Referencia 1

(i) Un gramo de suelo recogido de Ichikai-machi, Haga-gun, Tochigi-ken, Japón se suspende en 10 ml de solución salina fisiológica esterilizada y tratada térmicamente a 80ºC durante 30 minutos. La solución tratada térmicamente se diluye adecuadamente y se extiende en placa sobre una placa maestra (compuesta del 1% de extracto de carne (Oxoid Co., Ltd.), el 1% de peptona Bacto (Difco Co., Ltd.), el 1% de NaCl, el 0,1% de KH_{2}PO_{4}, el 0,5% de Na_{2}CO_{3} y el 1,5% de agar-agar Bacto), seguido de cultivo a 30ºC durante 3 días, con lo que se forman colonias. Se lleva a cabo el trasplante a una placa maestra que contiene CMC al 2% según un método réplica, seguido de cultivo a 30ºC durante 3 a 4 días para formar de nuevo colonias y se vierte una solución colorante de Rojo del Congo para obtener colonias cuya periferia no está teñida en contraste con el agar-agar rojo. Las colonias se recogen de la placa maestra y se seleccionan los bacilos que producen CMCasa de alto título.

Mediante el procedimiento anterior, se aísla el Bacillus sp. KSM-635 (FERM-BP 1485).

(ii) La cepa de Bacillus sp. KSM-635 (FERM BP 1485) se cultiva aerobicamente en un medio líquido que consiste en el 1,5% de extracto de carne, el 0,5% de extracto de malta, el 1% de CMC, el 0,1% de KH_{2}PO_{4} y el 0,75% de Na_{2}CO_{3} a 34ºC durante 2 días. Se añaden gradualmente 3 litros de etanol frío (-10ºC) a 1 litro del líquido sobrenadante de producto del cultivo para provocar que precipiten las proteínas. El precipitado se disuelve en una cantidad mínima de agua desionizada esterilizada y se neutraliza con ácido acético diluido, seguido de diálisis con agua corriente durante 15 horas y liofilización para obtener 9,8 g de celulasa alcalina K (2.500 u/g).

(iii) La celulasa alcalina K obtenida en (ii) se purifica por cromatografía de afinidad. Los soportes utilizados para la cromatografía son borras de algodón derivado de algodón puro Americano y borras de algodón embebidas en ácido fosfórico. Los patrones de difracción de rayos X de estas muestras se muestran en la Fig. 1. Relativo a la cristalinidad del algodón (algodón puro americano) y de las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico tomada como el 100% y 0%, respectivamente, se ha encontrado que la cristalinidad relativa es del 91%. El soporte utilizado tiene un tamaño de partícula no superior a 53 micrómetros. Se carga cada uno de los soportes respectivos en una columna. Bajo las condiciones de una capacidad de columna de 10 ml, un tamaño de fracción de 1,6 ml y una velocidad de flujo de 10 ml/hora, la columna se lava primero suficientemente con una solución de tampón fosfato 0,1M (pH 8,0), por donde ser hacen pasar 12 ml de la solución tampón con el 0,01% en peso de la celulasa. Después de eso, se hacen pasar 25 ml de la solución tampón anterior y 8 ml de una solución de tampón fosfato 0,005M (pH 8,0), seguido del lavado final de la columna con la solución tampón.

Cuando se utilizan como soporte las borras de algodón, este tiene una fracción I no adsorbida y una fracción II adsorbida como se muestra en la Fig.2.

Por otra parte, cuando se utilizan como soporte las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico y la fracción I no adsorbida se fracciona de manera similar en las borras de algodón, se obtienen, como se muestra en la Fig. 3, una fracción II no adsorbida y una fracción IV adsorbida en las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico.

Se observará que debido a que las fracciones II, III y IV tienen, respectivamente, la actividad degradante de CMC, se ha encontrado que todas son proteínas celulasa.

(iv) Determinación del índice no degradante

El índice se determina según el método de medida antes descrito del índice no degradante. Más concretamente, se proporcionan borras de algodón, (celulosa altamente cristalina) y borras de algodón embebidas en ácido fosfórico (celulosa poco cristalina), respectivamente, como substrato. Mientras se varía la concentración de la enzima, se mide la cantidad de azúcar reductor según el método PHBAH para determinar el ritmo hidrolítico de la región lineal. Después, se calcula el índice no degradante según la siguiente ecuación. Los resultados se muestran en la Tabla 4 siguiente.

Índice no degradante = \frac{\text{Ritmo hidrolítico de la celulosa poco cristalina}}{\text{Ritmo hidrolítico de la celulosa altamente cristalina}}

TABLA 4

Muestra	Índice no degradante
Celulasa alcalina K	500
Fracción II	50
Fracción III	500
Fracción IV	600

Ejemplo 1

Los detergentes indicados en la Tabla 5 se preparan para determinar la detergencia (acción de eliminación de la suciedad). La propiedad no degradante para el algodón también se determina en términos de resistencia a la tensión. Los resultados se muestran en la Tabla 6. La celulasa utilizada se formula en cada composición detergente en una cantidad de 1.000 U/kg en forma de actividad CMC.

Método de medida de la detergencia (a) Preparación de tela manchada (tela contaminada artificialmente)

El suelo de tierra roja Kanuma para horticultura se seca a 120ºC \pm 5ºC durante 4 horas y se muele suficientemente. El suelo que pasa por un tamiz de malla 150 (100 micrómetros) se seca a 120ºC \pm 5ºC durante 2 horas. Se dispersan 150 g del suelo en 1 litro de percloroetileno, que se pone en contacto con una tela camisera #2023, seguido de cepillado para eliminar la dispersión y el exceso de suciedad depositada (Solicitud de Patente Japonesa Abierta a la Inspección Pública Núm. 55-26473). Se hacen piezas de ensayo de 10 cm x 10 cm para los ensayos.

(b) Condiciones de lavado, método y evaluación del lavado

Cada detergente se disuelve en agua dura de 4ºHD para preparar 1 litro de una solución detergente al 0,133%. Se añaden 5 piezas de tela de ensayo a la solución acuosa detergente y se lavan con agitación en un Targotómetro a 100 r.p.m. a 30ºC durante 10 minutos. Después de aclarar con agua corriente, las piezas de ensayo se planchan y se someten a la medida de la reflectancia.

Se miden las piezas de tela originales antes del lavado y las piezas de tela contaminadas antes y después del lavado mediante un colorímetro de registro automático (Shimazu Seisakusho, Ltd.) con respecto a la reflectancia a 460 nm y se calcula el ritmo de lavado (%) según la siguiente ecuación.

Ritmo de lavado = \frac{reflectancia \ después \ del \ lavado - reflectancia \ antes \ del \ lavado}{reflectancia \ de \ la \ tela \ original - reflectancia \ antes \ del \ lavado} x100

Los resultados se muestran como un valor medio de cinco medidas.

(c) Resistencia a la tensión de la tela de ensayo

Se sumergen prendas de ropa interior 100% algodón durante 120 minutos en las soluciones que se han obtenido disolviendo 40 g de los detergentes, indicados en la Tabla 6, en 5 litros de agua a 30ºC y de 3ºHD, seguido del lavado durante 10 minutos en una lavadora automática doméstica llena. Las prendas de ropa interior se secan y se repite un procedimiento similar de inmersión y lavado 100 veces. Los artículos secos resultantes se utilizan para el ensayo de la tensión.

Las prendas de ropa interior de algodón se cortan en piezas de un tamaño de 1 cm x 10 cm y se someten a la medida de la resistencia a la tensión utilizando un probador de tensión, TEN-SILON UTM-III-100, (célula de carga de 10 kg) fabricado por Toyo Baldwin Co., Ltd.

TABLA 5

7

TABLA 6

8

Como resultará evidente a partir de los resultados anteriores, las celulasas de la invención no solo tienen buenos efectos de lavado especialmente sobre la suciedad y la tierra, sino también un bajo efecto degradante sobre el algodón, y cuando se aplican a detergentes para la ropa, tienen buena utilidad práctica.

Con la fracción IV adsorbida sobre las borras de algodón embebidas en ácido fosfórico y la fracción III no adsorbida, se aprecia una ligera diferencia en el efecto de lavado, es decir la fracción IV tiene un mejor efecto de lavado. No obstante, ambas exhiben un mejor efecto de lavado y no degradan el algodón, de manera que son útiles como celulasa para el lavado en la aplicación práctica.

Ejemplo 2

Se preparan composiciones detergentes para la ropa que utilizan la composición detergente en polvo del Ejemplo 1 y celulasas producidas a partir de diferentes micro-organismos. Estas composiciones se someten a la prueba de lavado y a la prueba de la resistencia a la tensión de la misma manera que en el Ejemplo 1. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

TABLA 7

9

Ejemplo 3 Dodecilbencenosulfonato de sodio 14 (% en peso)

lineal
Eter polioxietilenalquílico	6
(C_{12}-C_{13}: OE 10 moles)
Sal de sodio de ácido graso	2
de sebo endurecido
Silicato de sodio Núm. 2	10
Carbonato de sodio	25
Zeolita tipo 4A	25
Sulfato de sodio	el resto
Sulfito de sodio	1
Polietilenglicol	2
(peso molecular 6.000)
Celulasa (Fracción IV del Ejemplo 1)	2
Agua	4

Ejemplo 4 Dodecilbencenosulfonato de sodio 10 (% en peso)

lineal
Docecilsulfato de sodio	2
Eter polioxietilenalquílico	8
(C_{12}-C_{13}: OE 7,7 moles)
Sal de sodio de acido graso	2
de sebo endurecido
Silicato de sodio Núm. 1	10
Carbonato de sodio	20
Zeolita tipo 4A	25
Pirofosfato de sodio	15
Sulfato de sodio	el resto
Polietilenglicol	1
(peso molecular 11.000)
Sulfito de sodio	1
Celulasa alcalina K-521	2
Agua	4

Ejemplo 5

Eter polioxietilenalquílico	20 (% en peso)
(R:alcohol de sebo, OE: 8,6 moles)
Sal de sodio de ácido graso	2
de sebo endurecido
Tripolifosfato de sodio	30
Perborato de sodio	20
Silicato de sodio Núm. 2	10
Carbonato de sodio	5
Sulfito de sodio	1
Polietilenglicol	2
(peso molecular 6.000)
Celulasa alcalina K-580	2
Agua	6
Sulfato de sodio	el resto

Las composiciones detergentes para ropa de los Ejemplos 3 a 5 se comparan con una composición comparativa sin celulasa con respecto a la detergencia y la resistencia de la fibra. Como resultado, se ha descubierto que la detergencia es significativamente superior para los sistemas que contienen celulasa sin advertir diferencias en la resistencia de la fibra.

Claims

1. Un composición detergente para ropa, que comprende:

(A) una celulasa que tiene un índice no degradante de la siguiente ecuación de no menos de 500

índice no degradante = \frac{\text{tasa hidrolítica para la celulosa poco cristalina}}{\text{tasa hidrolítica para la celulosa altamente cristalina}}

donde dicha celulasa es una celulasa alcalofílica que tiene un pH óptimo no menor de 7 o cuya actividad relativa a un pH de no menos de 8 es del 50% o por encima de la actividad en condiciones óptimas cuando se utiliza carboximetilcelulasa (CMC) como substrato, y donde dicha celulasa está contenida en una cantidad de 50 a 20.000 unidades, por kg de la composición detergente, en términos de una actividad enzimática determinada cuando se utiliza como substrato carboximetilcelulosa (CMC), donde dicha celulasa se selecciona del grupo formado por la celulasa alcalina K (producida por Bacillus sp. KSM-635, FERM BP 1485); la celulasa alcalina K- 534 (producida por Bacillus sp. KSM-534, FERM BP 1508); la celulasa alcalina K-539 (producida por Bacillus sp. KSM-539, FERM BP 1509); la celulasa alcalina K-577 (producida por Bacillus sp. KSM-577, FERM BP 1510); la celulasa alcalina K-521 (producida por Bacillus sp. KSM-521, FERM BP 1507); la celulasa alcalina K-580 (producida por Bacillus sp. KSM-580, FERM BP 1511); la celulasa alcalina K-588 (producida por Bacillus sp. KSM-588, FERM BP 1513); la celulasa alcalina K-597 (producida por Bacillus sp. KSM-597, FERM BP 1514); la celulasa alcalina K-522 (producida por Bacillus sp. KSM-522, FERM BP 1512); la CMCasa I, CMCasa II (producidas ambas por Bacillus sp. KSM-635, FERM BP 1485); la celulasa alcalina E-II y la celulasa alcalina E-III (producidas ambas por Bacillus sp. KSM-522, FERM BP 1512).

(B) de un 5 a un 60% en peso de un agente superficial activo;

y

(C) de un 5 a un 40% en peso de un captador de iones metálicos divalente.