Pullulanasen aus psychrophilen Organismen
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Hydrolasen, insbesondere Glycosidasen, vor allem Pullulanasen, aus psychrophilen Organismen sowie deren Verwendung.
Pullulanasen sind eine Klasse von Enzymen die in der Lage sind, α-glycosidisch verknüpfte Polysaccharide, insbesondere α-(1 ,4) bzw α-(1 ,6)-Glycoside zu spalten. Der Prototyp eines solchen Polymers ist das sogenannte Pullulan, das z.B. von dem hefeähnlichen Pilz Pullularia pullulans (Aureobasisium pullulans) gebildet wird. Pullulan besteht aus α-(1 ,6)-glycosidisch verknüpften Maltotrioseeinheiten. Zm Abbau von Pullulan sind eine Reihe verschiedener Enzymspezifitäten befähigt, die je nach Angriffsort und resultierenden Endprodukten als Pullulanasen, als Neopullulanasen, Isopullulanasen oder auch als Glucoamylasen bezeichnet werden. Eine Übersicht wird von Doman-Pytka und Bardowski, (Grit Rev Microbiol, 2004, Bd. 30, 107-121) gegeben.
Die Verwendung von biotechnologisch hergestellten Pullulanasen in technischen Prozessen zum Stärkeabbau, in der Lebensmitteltechnologie oder Bierbrauerei ist bekannt. Da diese Prozesse meist bei erhöhter Temperatur ablaufen, werden hierzu üblicherweise thermostabile Enzyme aus mesophilen, thermophilen oder hyperthermophilen Mikroorganismen verwendet. Die Verwendung von nur mäßig thermostabilen oder psychrophilen Enzymen bzw. von Enzymen aus solchen Organismen ist dagegen kaum untersucht worden, insbesondere nicht zum Zwecke der Reinigung von Oberflächen und der Entfernung von Biofilmen.
Bei Biofilmen handelt es sich um mikrobiell verursachte Beläge auf unterschiedlichen Oberflächen. Die Bildung der Biofilme ist ein sequenzieller Prozess, der mit der Anheftung von Zellen auf einer Oberfläche beginnt. Die Zellen vermehren sich und produzieren „extrazelluläre polymere Substanzen" (EPS). Diese schützen die Zellen vor äußeren Einwirkungen, wie z.B. Antibiotika oder Desinfektionsmitteln. EPS besteht aus Proteinen und Polysacchariden. In diese Polymermatrix können noch weitere Schweb- und Inhaltsstoffe (Schmutz, Hautreste, Kalk, abgestorbene Zellen, etc.) aus dem zeilumgebenden Medium eingelagert werden. Letztendlich führt dies zur Schmutz- und Belagsbildung auf Oberflächen, wobei der Schmutz oftmals sehr fest mit der Oberfläche
verbunden ist. Ein wesentlicher Bestandteil der EPS sind dabei Polysaccharide, die je nach Art des Biofilms stark unterschiedlich zusammengesetzt sein können. Darunter sind auch oft α-glycosidisch verknüpfte Polysaccharide zu finden, z.B. α-(1 ,4) bzw α- (1 ,6)-Glycoside, die Strukturelemente des Pullulans, auch in Kombination mit anderen Bausteinen, enthalten und durch Enzyme, die zum Pullulanabbau befähigt sind, angegriffen werden.
Der Einsatz von Enzymen zur Entfernung bzw. zur Erleichterung der mechanischen Entfernung von Biofilmen ist ebenso wie der Einsatz zur Entfernung von Schmutzresten von Oberflächen in der Literatur bereits beschrieben.
So lehrt die europäische Patentschrift EP 946 207 B1 (entspr. WO 98/26807) die enzymatische Behandlung von Biofilmen mit Kombinationen aus Hydrolasen, die zur Ablösung und Entfernung der Biofilme von der Oberfläche dienen, und Oxidoreductasen, die die enthaltenen Bakterien abtöten. Mit diesen Systemen werden harte Oberflächen aus den unterschiedlichsten Materialien in verschiedenen industriellen Bereichen, beispielsweise Kühltürmen, Molkereibetrieben oder Chemieanlagen, gereinigt und desinfiziert, aber auch weiche Oberflächen wie Haut, Haare oder Textilien.
EP 388 115 befaßt sich mit der Zerstörung und Entfernung von Schleim auf industriellen, wasserumspülten Oberflächen. Hierzu werden Glucanasen, Cellulasen, Amylasen und/oder Proteasen eingesetzt, die gezielt die Polysaccharide der Schleimmatrix zersetzen; anschließend sollen die nunmehr zugänglichen Mikroorganismen der Wirkung von Bioziden ausgesetzt werden.
In der WO 01/09295 werden Enzyme mit einer ß-(1 ,6)-Endoglucanaseaktivität sowie entsprechende DNA-Sequenzen beansprucht, weiterhin eine Enzymzubereitung zum Abbau ß-1 ,6-glucanhaltiger Materialien und ihre Verwendung. Die ß-(1 ,6)- Endoglucanasen dienen auch zur Entfernung von Biofilmen von verschiedenen Oberflächen. Hauptsächlich befaßt sich diese spanische Schrift jedoch mit dem Abbau der ß-1 ,6-glucanreichen Zellwand bestimmter Pilze.
Auch die WO-Schrift 96/36569 beschreibt eine enzymatische Methode zur Entfernung von Biofilmen. Hierbei wird eine Mannanase, gegebenenfalls in Kombination mit mindestens einem weiteren Enzym, eingesetzt, um in industriellen wasserführenden Systemen die Schleimbildung zu vermeiden und bestehenden Schleim zu entfernen. Gemäß WO 96/17632 kann diese Aufgabe auch mit Kombinationen kurzkettiger Glykolkomponenten mit mindestens einem Enzym aus der Gruppe Polysaccharidasen, Proteasen, Lipasen und Glycoproteasen gelöst werden.
Die internationale Anmeldung WO 01/53010 lehrt ebenfalls einen enzymatischen Prozeß zur Entfernung von Biofilmen von verschiedenen mit Wasser oder wäßrigen Lösungen umspülten Oberflächen in industriellen Systemen sowie im medizinischen Bereich, wobei sich die Biofilme sowohl oberhalb der Wasseroberfläche, also an fest/flüssig/Luft-Grenzflächen, als auch unter Wasser, an fest/flüssig- Grenzflächen, befinden. Bei den eingesetzten Enzymen handelt es sich um Carbohydrasen oder Proteasen, Kombinationen aus diesen beiden Enzymen sind ebenfalls möglich. Gegebenenfalls kann die Reinigungslösung neben den genannten Enzymen weitere Aktivstoffe wie Korrosionsinhibitoren, Tenside, Biozide etc. enthalten.
WO 99/20239 beschreibt die Verwendung von Zusammensetzungen zur Verhinderung von Plaque, die Stärke hydrolysierende Enzyme, z.B. eine α-Amylase oder eine Pullulanase, und/oder Stärke modifizierende Enzyme wie Transglucosidasen enthalten können.
Ein Problem der im Stand der Technik beschriebenen Hydrolasen ist jedoch ihr Temperaturoptimum. Hydrolasen für technische Anwendungen werden in der Regel aus Organismen gewonnen, deren Temperaturoptimum bei 37 0C oder höher liegt. Entsprechend findet man bei den aus diesen Organismen isolierten Enzymen die höchste Aktivität im Bereich von > 30 °C, das Temperaturoptimum der bekannten Pullulanasen liegt sogar zwischen 50 und 950C (Doman-Pytka und Bardowski, Critical Reviews in Microbiology, 30, 107-121 , 2004). Bei der Entfernung von Biofilmen beispielsweise im Haushaltsbereich liegt die Einwirktemperatur jedoch bei niedrigeren Temperaturen (15-20 0C), sodass die Effizienz der eingesetzten Enzyme bei ihrem Einsatz erniedrigt ist. Man trifft auf das gleiche Problem, wenn man Enzyme zum
Reinigen temperaturempfindlicher Wäsche einsetzen will, die nur bei niedriger Temperatur gewaschen werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Hydrolasen zur Verfügung zu stellen, die bei niedrigen Temperaturen eine hohe Aktivität, insbesondere α-1 ,4- und/oder α-1 ,6-glykosidische Aktivität, besitzen, und dadurch zum Biofilmabbau und/oder zur Schmutzentfernung von Oberflächen insbesondere bei niedrigen Temperaturen besonders gut geeignet sind, vorzugsweise besser als die im Stand der Technik beschriebenen Hydrolasen.
Überraschenderweise konnte nun durch Screening auf hydrolytische Aktivität ein neues psychrophiles Bakterium - also ein Bakterium, das bevorzugt bei niedrigen Temperaturen wächst - der Spezies Shewanella entdeckt werden, das ein solches Enzym enthält. Das Enzym konnte isoliert und seine Sequenz ermittelt werden (SEQ ID NO: 1). Es wird davon ausgegangen, dass die ersten 23 Aminosäuren des Polypeptids gemäß SEQ ID NO: 1 ein Signalpeptid darstellen, das den Transport des Proteins durch die Zellwand vermittelt und anschließend abgespalten wird. Das Bakterium wurde gemäß dem Budapester Übereinkommen als Shewanella sp. 40-3 bei der DMSZ in Braunschweig (Deutschland) hinterlegt (Hinterlegungsnummer DSM 16509).
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher das Bakterium Shewanella sp. 40-3 sowie dessen Verwendung zur Isolation von Enzymen, insbesondere Hydrolasen, vor allem Pullulanasen, und dessen Verwendung zum Abbau von Polysacchariden, insbesondere zum Abbau von Pullulan, dessen Verwendung zur Spaltung von α-1 ,4- und /oder α-1 ,6-Bindungen, vorzugsweise α-1 ,6-Bindungen zwischen D-Monosacchariden, insbesondere zwischen D-Glucose-Einheiten, sowie dessen Verwendung zum Abbau von Biofilmen und zur Entfernung von Schmutzresten von Oberflächen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Isolation von Hydrolasen, bevorzugt Glycosylasen, besonders bevorzugt Glycosidasen, insbesondere Glycosylhydrolasen nach der Klassifizierung von Henrissat, vor allem Pullulanasen, aus psychrophilen Bakterien und/oder gram-negativen Proteobakterien, insbesondere aus
Shewanella sp., vor allem aus Shewanella sp. 40-3. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch Enzyme, insbesondere Hydrolasen, bevorzugt Glycosylasen, besonders bevorzugt Glycosidasen, insbesondere Glycosylhydrolasen nach der Klassifizierung von Henrissat, vor allem Pullulanasen, die aus psychrophilen Bakterien und/oder gram-negativen Proteobakterien, insbesondere aus Shewanella sp., vor allem Shewanella sp. 40-3, erhältlich sind.
Das Verfahren zur Isolation und/oder Identifizierung solcher Enzyme kann hierbei insbesondere folgende Schritte umfassen: a) Isolation von genomischer DNA aus einem psychrophilen Bakterium und/oder gram-negativen Proteobakterium, insbesondere aus Shewanella sp., vor allem aus Shewanella sp. 40-3, b) Verdau der genomischen DNA mittels geeigneter Restriktionsendonukleasen, c) Einbau der DNA-Banden, insbesondere solcher mit einer Größe zwischen 2 und 15 kbp, vorzugsweise zwischen 5 und 10 kbp, in einen Transfektionsvektor, d) Erstellen einer Genbank durch Transfektion eines Wirts, insbesondere E. coli, mit dem Transfektionsvektor, e) Screening der Genbank nach Zellen, die Enzyme mit gewünschter Aktivität, insbesondere Hydrolase-Aktivität, bevorzugt Glycosylase-Aktivität, besonders bevorzugt Glycosidase-Aktivität, vor allem Pullulanase-Aktivität, enthalten, f) gegebenenfalls Isolation des Plasmids mit dem Klon mit der gewünschten Aktivität, und g) gegebenenfalls Sequenzierung des isolierten Klons.
Für den Fachmann ist naheliegend, wie er ausgehend von Nukleinsäuren gemäß SEQ ID NO: 1 oder Polypeptiden gemäß SEQ ID NO: 2 Nukleinsäuren und Polypeptide ähnlicher Struktur und gleicher oder ähnlicher Funktion erhalten kann. Insbesondere können auch, beispielsweise durch Evolutionsexperimente, Enzyme mit verbesserten Eigenschaften erhalten werden.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Polynukleotid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
a) Polynukleotid mit einer Nukleinsäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 1 oder mit einer Nukleinsäuresequenz von Position 70 bis Position 4323 gemäß SEQ ID NO: 1 , b) Polynukleotid kodierend für ein Polypeptid mit einer Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 oder für ein Polypeptid mit einer Aminosäuresequenz von Position 24 bis Position 1440 gemäß SEQ ID NO: 2, c) natürlicherweise vorkommende oder künstlich erzeugte Mutanten oder polymorphe Formen oder Allele eines Polynukleotids gemäß (a) oder (b), insbesondere solche, die bis zu 50 oder 40, insbesondere bis zu 30 oder 20, vor allem bis zu 10, 5, 3 oder 2 Punkmutationen oder genau eine Punktmutation in Bezug auf ein Polynukleotid gemäß (a) oder (b) besitzen, d) zu einem Polynukleotid gemäß (a), (b) oder (c) komplementäre Polynukleotide, e) unter stringenten Bedingungen mit einem Polynukleotid gemäß (a), (b), (c) oder (d) hybridisierende Polynukleotide, wobei unter stringenten Bedingungen vorzugsweise zu verstehen ist Inkubation bei 6O0C in einer Lösung, enthaltend 0, IxSSC und 0,1 % Natriumdodecylsulfst (SDS), wobei 2OxSSC eine Lösung enthaltend 3 M Natriumchlorid und 0,3 M Natriumeitrat (pH 7.0) bezeichnet, f) Polynukleotide mit einer Sequenzhomologie oder -Identität von mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 60 % oder 70 %, besonders bevorzugt mindestens 80 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 90 % oder 95 %, insbesondere mindestens 98 % in Bezug auf ein Polynukleotid gemäß (a),(b), (c) oder (d), g) Polynukleotide, bestehend aus mindestens 10, 15 oder 20, bevorzugt mindestens 25, 30 oder 40, besonders bevorzugt mindestens 50, 80 oder 100, ganz besonders bevorzugt mindestens 150 oder 500 oder 1000, insbesondere mindestens 1500, 2000 oder 2500 aufeinanderfolgenden Nukleinsäuren eines Polynukleotids gemäß (a), (b), (c), (d) oder (e), h) Polynukleotide mit Deletionen und/oder Insertionen und/oder Inversionen von bis zu 50 oder 40, insbesondere bis zu 30, 20 oder 10 Nukleotiden gegenüber einem Polynukleotid gemäß (a), (b), (c), (d) oder (e), i) Polynukleotide, umfassend mindestens eines der unter (a) bis (h) genannten Polynukleotide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren eine oder mehrere nicht-kodierende Sequenzen, wobei es sich bei den nicht-kodierenden Sequenzen beispielsweise um natürlicherweise vorkommende Intronsequenzen oder regulatorische Sequenzen, wie Promotor- oder Enhancer- Sequenzen, insbesondere um solche zur Kontrolle der Expression von Hydrolasen, bevorzugt von Glycosylasen, besonders bevorzugt Glycosidasen, insbesondere von Glycosylhydrolasen nach der Klassifizierung von Henrissat, vor allem Pullulanasen, und/oder zur Kontrolle der Expression von Enzymen aus psychrophilen Bakterien und/oder gram-negativen Proteobakterien, bevorzugt Shewanella, vor allem Shewanella sp. 40-3, handelt.
Bei den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren handelt es sich bevorzugt um Ribonukleinsäuren (RNAs) oder Desoxyribonukleinsäuren (DNAs), wobei die Nukleinsäuren vorzugsweise als doppelsträngige Nukleinsäuren vorliegen. Vorzugsweise handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren um Nukleinsäuren, die für ein Protein mit Hydrolase-Aktivität oder für Teile davon kodieren, wobei es sich bei den Teilen insbesondere um Domänen oder als Epitope verwendbare Sequenzen handelt, die beispielsweise für die Antikörperproduktion eingesetzt werden können. Unter Domänen sind erfindungsgemäß insbesondere auch solche Teile des Enzyms zu verstehen, die selbst nicht unmittelbar an der Hydrolyse beteiligt sein müssen, sondern auch andere Teil- oder Hilfsfunktionen innerhalb des Enzyms ausüben oder daran beteiligt sein können, wobei es sich bei den Teil- oder Hilfsfunktionen beispielsweise um die Bindung eines Substrats, Zwischen- oder Endprodukts, um eine Carrier-Funktion, um die Vermittlung eines regulierenden Einflusses auf die hydrolytische Aktivität oder des weiteren etwa auch um die Enzymverankerung handeln kann. Bei dem Protein mit Hydrolase-Aktivität handelt es sich hierbei vorzugsweise um eine Glycosylase, besonders bevorzugt Glycosidase (E.C.3.2.1), insbesondere Glycosylhydrolase nach der wieter unten angegebenen Klassifizierung von Henrissat, vor allem Pullulanase (E. C.3.2.1.41), und/oder um ein Enzym, das dazu in der Lage ist, α-1 ,4- und /oder α-1 ,6-Bindungen, besonders bevorzugt α-1 ,6-Bindungen, zwischen D-Monosacchariden, insbesondere zwischen D- Glucose-Einheiten, zu spalten. Mit Spaltung ist erfindungsgemäß vor allem hydrolytische Spaltung, also Spaltung unter Freisetzung der jeweiligen Zuckerreste gemeint.
Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Hydrolase bzw. Pullulanase um eine Hydrolase mit (ß/α)δ-Faltung ((ß/α)8-Barrel-Struktur) und/oder um eine Hydrolase, die ein solches Strukturelement umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat ein erfindungsgemäßes Polypeptid sein Temperaturoptimum, vor allem in Bezug auf den Biofilmabbau, bei einer Temperatur zwischen 4 und 4O0C, besonders bevorzugt zwischen 10 und 350C, vor allem zwischen 15 und 300C. Das pH-Optimum eines erfindungsgemäßen Polypeptids liegt vorzugsweise zwischen pH 5 und pH 9, besonders bevorzugt zwischen pH 6 und pH 8, vor allem zwischen pH 6,5 und pH 7,5.
Bei den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren handelt es sich bevorzugt um Nukleinsäuren, die für eine Pullulanase, besonders bevorzugt für eine mikrobielle Pullulanase, vor allem eine bakterielle Pullulanase, insbesondere für eine Pullulanase aus einem psychrophilen Bakterium und/oder aus einem gram-negativen Proteobakterium, bevorzugt aus Shewanella sp., vor allem aus Shewanella sp. 40-3 und/oder für eine Pullulanase gemäß SEQ ID No. 2 kodieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren, zum einen zur Herstellung oder Isolierung von erfindungsgemäßen Nukleinsäuren, zum anderen zur Herstellung oder Isolierung neuer, zu den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren homologen Nukleinsäuren, insbesondere solchen mit in Bezug auf die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ähnlichen strukturellen und gleichen, ähnlichen und/oder verbesserten funktionellen Eigenschaften, wobei unter funktionellen Eigenschaften insbesondere Hydrolase-Aktivität, bevorzugt Glycosylase-Aktivität, besonders bevorzugt Glycosidase-Aktivität, vor allem Pullulanase-Aktivität und unter verbesserten funktionellen Eigenschaften beispielsweise höhere Spezifität und/oder höherer Umsatz und/oder höhere Stabilität des Enzyms bei den gewünschten Reaktionsbedingungen, insbesondere in Bezug auf den pH-Wert, die Temperatur sowie in Bezug auf die gegebenenfalls zugesetzten Detergentien und Proteasen, zu verstehen ist.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren können so beispielsweise als Sonden zur Identifzierung und/oder Isolierung von homologen Nukleinsäuren aus einer artifiziellen, einer cDNA- oder genomischen Genbank, hierbei vorzugsweise zur Identifizierung von Nukleinsäuren, die für Hydrolasen, insbesondere Glycosylasen, besonders bevorzugt Glycosidasen, insbesondere Glycosylhydrolasen nach der Klassifizierung von Henrissat, vor allem Pullulanasen und/oder für Teile davon kodieren, oder als Antisense-Nukleinsäuren oder als Primer in der Polymerasekettenreaktion (PCR), hierbei insbesondere zur Amplifikation von Nukleinsäuren umfassend Nukleinsäuren kodierend für Hydrolasen, bevorzugt Glycosylasen, besonders bevorzugt Glycosidasen, vor allem Glycosylhydrolasen nach der Klassifizierung von Henrissat, insbesondere für Pullulanasen oder für Teile davon, verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen oder zu den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren homologe Nukleinsäuren können aber auch durch Zufallsmutagenese oder zielgerichtete Mutagenese, in einer dem Fachmann bekannten Weise, erhalten werden.
Nach Einbau in einen Expressionsvektor können die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren beispielsweise zur gezielten Herstellung einzelner Domänen oder Epitope des erfindungsgemäßen Proteins oder zur Herstellung von Fusionsproteinen, die die erfindungsgemäßen Polypeptide umfassen, verwendet werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren, um eine Nukleinäure zu erhalten, die für eine Hydrolase, bevorzugt Glycosylase, besonders bevorzugt Glycosidase, insbesondere Pullulanasen oder für Teile davon kodiert, folgende Schritte umfassend: a) eine Nukleinsäurebibliothek wird mit einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure kontaktiert, b) eine Nukleinsäure, die mit der erfindungsgemäßen Nukleinsäure gemäß (a) hybridisiert, wird identifiziert, c) die in Schritt (b) identifizierte Nukleinsäure wird sequenziert.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ebenso ein Verfahren zur Isolierung einer für eine Hydrolase, bevorzugt Glycosylase, besonders bevorzugt Glycosidase, insbesondere Pullulanase oder für Teile davon kodierenden Nukleinsäure, folgende Schritte umfassend: a) ausgehend von einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure werden Primer hergestellt, b) die Primer gemäß (a) werden verwendet, um in der PCR Nukleinsäuren, vor allem cDNAs, unbekannter Nukleinsäuresequenz zu amplifizieren, c) die gemäß (b) durch Amplifikation erhaltenen Nukleinsäuren werden sequenziert.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ebenfalls ein Verfahren zur Isolierung einer für eine Hydrolase, bevorzugt Glycosylase, besonders bevorzugt Glycosidase, insbesondere Pullulanase oder für Teile davon kodierenden Nukleinsäure, folgende Schritte umfassend: a) Nukleinsäuren einer Bibliothek werden in geeignete Vektoren eingebaut und diese in passende Wirtsorganismen, vorzugsweise Bakterien, insbesondere E. coli, eingebracht, so daß die Expression der Nukleinsäuren erfolgen kann, b) Die gemäß (a) erhaltenen Wirtsorganismen werden auf einem festen Träger, vorzugsweise einer Agar-Platte, ausplattiert und inkubiert, auf dem festen Träger wird ein Assay, beispielsweise eine Farbreaktion, durchgeführt, der die Umsetzung eines Hydrolase-Substrats involviert, c) Hydrolase-positive Klone werden identifiziert, beispielsweise durch visuelle Beobachtung, durch automatisierte Imageanalyse oder mittels photometrischer Messung, und gereinigt, d) die Nukleinsäuren aus den in Schritt (c) identifizierten Klone werden sequenziert.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ebenfalls ein Verfahren zur Isolierung einer für eine Hydrolase, bevorzugt Glycosylase, besonders bevorzugt Glycosidase, insbesondere Pullulanase oder für Teile davon kodierenden Nukleinsäure, folgende Schritte umfassend: a) eine erfindungsgemäße Nukleinsäure wird Mutagenese-Experimenten unterworfen, b) die erhaltenen Mutanten werden in einen geeigneten Vektor eingebaut und in einem geeigneten Wirtsorganismus exprimiert,
c) die Expressionsprodukte werden auf hydrolytische Aktivität, insbesondere Pullulanase-Aktivität, hin untersucht, d) die Nukleinsäuren, deren Expressionsprodukte in Schritt (c) die gewünschte hydrolytische Aktivität zeigen, werden sequenziert.
Die Mutagenese-Experimente können beispielsweise unter Verwendung der Polymerasekettenreaktion (PCR) durchgeführt werden. Die Experimente können hierbei beispielsweise, insbesondere bei Verwendung einer Taq- Polymerase, so durchgeführt werden, dass Reaktionsparameter wie die Mg2+-Konzentration, der pH-Wert, die Reaktionstemperatur oder die Substratkonzentrationen variiert werden, oder es kann zum Einsatz von Error-prone-PCR-Techniken kommen, die beispielsweise auf der Zugabe von Mn2+ oder auf der Zugabe ungleicher Nukleotidkonzentrationen beruhen.
Bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Nukleinsäure-Bibliothek kann es sich beispielsweise um eine cDNA-, um eine genomische oder um eine artifizielle Bibliothek handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine mikrobielle, besonders bevorzugt um eine bakterielle Bibliothek, vor allem aus psychrophilen Bakterien, insbesondere um eine solche aus Shewanella, vor allem aus Shewanella sp. 40-3.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Nukleinsäure, die nach einem der vorher genannten Verfahren erhältlich ist.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Nukleinsäure chemisch synthetisiert wird. Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren können beispielsweise chemisch anhand der in SEQ ID NO; 1 angegebenen Nukleinsäuresequenz oder anhand der in SEQ ID NO: 2 angegebenen Aminosäuresequenz auf Grundlage des genetischen Codes z.B. nach der Phosphotriester-Methode oder auf eine andere dem Fachmann bekannten Weise synthetisiert werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner Vektoren, insbesondere Klonierungs- und/oder Expressionsvektoren, umfassend eine der zuvor genannten erfindungsgemäßen Nukleinsäuren. Der Vektor kann beispielsweise ein prokaryotischer oder eukaryotischer Vektor sein. Bei den prokaryotischen Vektoren zum Einbau der erfindungsgemäßen Nukleinsäuren handelt es sich beispielsweise um das Plasmid pBK-CMV, um das Plasmid pBR322, um Plasmide der pUC-Serie, um Derivate von pUB 110 oder um andere Plasmide die für die Expression in gram-negativen oder gram-positiven Bakterien geeignet sind.
Bei den Expressionsvektoren für die Expression in E. coli kann es sich beispielsweise aber auch um andere kommerziell erhältliche Vektoren handeln, wie etwa den T7- Expressionsvektor pGM10 oder pGEX-4T-1 GST (Pharmacia Biotech), welche für einen N-terminalen Met-Ala-His6-Tag kodieren, der die Reinigung des exprimierten Proteins über ein Ni2+-NTA-Säule ermöglicht. Als eukaryotische Expressionsvektoren für die Expression in Saccharomyces cerevisiae eignen sich z.B. die Vektoren p426Met25 oder p426GAL1 , für die Expression in Insektenzellen z.B. Baculovirusvektoren wie in EP-B1- 0127839 oder EP-B1 -0549721 offenbart, und für die Expression in Säugerzellen z.B. SV40-Vektoren.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren können in einer Ausführungsform so mit flankierenden Nukleinsäuren in einen Vektor eingebaut werden, dass bei Expression des Vektors die von den erfindungsgemäßen Nukleinsäuren kodierten Polypeptide als Fusionsproteine vorliegen oder einen tag, eine markierende Aminosäuresequenz, tragen, die beispielsweise die Reinigung und/oder Detektion der Polypeptide erleichtern kann. Bei dem tag kann es sich beispielsweise um das strep-, flag-, myc- oder his-tag handeln.
Die Expressionsvektoren enthalten bevorzugt die für die Wirtszelle geeigneten requlatorischen Sequenzen, hierbei vorzugsweise den lac- oder den tac-Promotor für die Expression in E. coli, den ADH-2-, GAL1- oder AOX-Promotor für die Expression in Hefen, den Baculovirus-Polyhedrin-Promotor für die
Expression in Insektenzellen oder den frühen SV40-Promotor oder einen LTR-Promotor für die Expression in Säugerzellen.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Wirtszelle umfassend einen erfindunsgemäßen Vektor, wobei es sich bei der Wirtszelle bevorzugt um Shewanella, insbesondere um Shewanella sp. 40-3, oder E. coli, insbesondere um den E. coli- Stamm BL21 (DE3), oder um Bacillus, insbesondere um Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis oder Bacillus alcalophilus, handelt.
Die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren werden bevorzugt nach Einbau in einen geeigneten Vektor durch die dem Fachmann bekannten Methoden der Transfektion, Transformation oder Elektroporation in die Wirtszellen eingebracht.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Polypeptid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: a) Polypeptid mit einer Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 oder von Position 24 bis Position 1440 gemäß SEQ ID NO: 2, b) natürlicherweise vorkommende Mutanten, polymorphe Formen oder Allele eines Polypeptids gemäß (a), vor allem solche, die bis zu 50, 20, 15 oder 10 Punktmutationen, insbesondere bis zu 5, 3 oder 2 Punktmutationen oder genau eine Punktmutation, in Bezug auf ein Polypeptid gemäß (a) besitzen, c) Polypeptide, die eine Sequenzhomologie oder -identität von mindestens 50 oder 55 %, bevorzugt mindestens 60, 65 oder 70 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 75, 80, 85 oder 90 %, insbesondere mindestens 91 , 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99 % in Bezug auf ein Polypeptid gemäß (a) oder (b) besitzen, d) Polypeptide, die von den zuvor genannten erfindungsgemäßen Nukleinsäuren kodiert werden, e) Polypeptide bestehend aus mindestens 5 oder 6, bevorzugt mindestens 8, 10, 12 oder 15, besonders bevorzugt mindestens 20, 25 oder 50, insbesondere mindestens 100, 200 oder 500, vor allem mindestens 800, 1000 oder 1200 aufeinanderfolgenden Aminosäuren eines Polypeptids gemäß (a) oder (b), f) Polypeptide mit Insertionen und/oder Deletionen und/oder Inversionen von bis zu 60, 50 oder 40, insbesondere von bis zu 30, 20 oder 10, vor allem von ein, zwei oder drei Aminosäuren in Bezug auf ein Polypeptid gemäß (a), (b) oder (c), g) Polypeptide, umfassend mindestens eines der unter (a) bis (f) genannten Polypeptide.
Bevorzugt handelt es sich hierbei um Polypeptide, die eine Hydrolyse-Reaktion katalysieren, insbesondere die Hydrolyse von α-1 ,4- und/oder α-1 ,6-Bindungen, besonders bevorzugt von α-1 ,6-Bindungen, zwischen D-Monosacchariden, insbesondere zwischen D-Glucose-Einheiten, oder es handelt sich um Teile, insbesondere Epitope oder Domänen, von solchen Polypeptiden, wobei unter Domänen erfindungsgemäß insbesondere auch solche Teile des Enzyms zu verstehen sind, die selbst nicht unmittelbar an der Hydrolyse beteiligt sein müssen, sondern auch andere Teil- oder Hilfsfunktionen innerhalb des Enzyms ausüben oder an solchen beteiligt sein können, wobei es sich bei den Teil- oder Hilfsfunktionen beispielsweise um die Bindung eines Substrats, eines Zwischen- oder Endprodukts, um eine Carrier-Funktion, um die Vermittlung eines regulierenden Einflusses auf die hydrolytische Aktivität oder etwa auch um die Enzymverankerung handeln kann. Die Epitope und/oder Domänen können hierbei sowohl isoliert als auch als Teil eines Chimären Proteins und/oder als Teil eines Fusionsproteins vorliegen.
Bei dem Protein mit Hydrolase-Aktivität handelt es sich hierbei vorzugsweise um eine Glycolase, besonders bevorzugt Glycosidase (E. C.3.2.1), vor allem Pullulanase (E. C.3.2.1.41) und/oder es handelt sich um eine Hydrolase mit (ß/α)s-Faltung ((ß/α)s- Barrel-Struktur) und/oder es handelt sich um eine Hydrolase, die zur Familie der Glycosylhydrolasen nach der unten angegebenen Klassifizierung von Henrissat gehört oder zu diesen Enzymen homolog ist und/oder es handelt sich um ein Enzym, das für den Biofilmabbau geeignet ist.
Die Einteilung der Glycosylhydrolasen erfolgt nach der Klassifizierung von Henrissat (Henrissat B., Bairoch A. Updating the sequence-based Classification of glycosyl hydrolases. Biochem. J. 316:695-696(1996)). Die aktuelle Version der Zuordnung ist in der CAZY-Datenbank (Coutinho, P.M. & Henrissat, B. (1999) Carbohydrate-Active Enzymes server at URL: http://afmb.cnrs-mrs.fr/~cazy/CAZY/index.html) dokumentiert. Danach sind Pullulanasen und verwandte Enzyme in der Glycosylhydrolase-Familie (GHF) 13 zu finden. Diese Enzyme zeichnen sich neben der gemeinsamen (ß/α)s- Barrel-Struktur durch die Fähigkeit der Hydrolyse α-ständiger Glycosidbindungen aus. Neben Pullulanasen (EC 3.2.1.41) und Neopullulanasen (EC 3.2.1.135) sind dort auch Amylasen (EC 3.2.1.1), Cyclomaltodextrin Glucanotransferase (EC 2.4.1.19),
Cyclomaltodextrinase (EC 3.2.1.54), Trehalose-6-phosphate Hydrolase (EC 3.2.1.93), Oligoglucosidase (EC 3.2.1.10), Maltogenic Amylase (EC 3.2.1.133), Alpha-glucosidase (EC 3.2.1.20), Maltotetraose-forming Amylase (EC 3.2.1.60), Isoamylase (EC 3.2.1.68), Glucodextranase (EC 3.2.1.70), Maltohexaose-forming Amylase (EC 3.2.1.98), Branching Enzyme (EC 2.4.1.18), Trehalose Synthase (EC 5.4.99.16), 4- Glucanotransferase (EC 2.4.1.25), Maltopentaose-forming Amylase (EC 3.2.1.-), Amylosucrase (EC 2.4.1.4), Sucrose Phosphorylase (EC 2.4.1.7), Malto- oligosyltrehalose Trehalohydrolase (EC 2.4.1.141) sowie Isomaltulose Synthase (EC 5.4.99.11) eingeordnet.
Die erfindungsgemäßen Polypeptide umfassen vorzugsweise vier hochkonservierte Bereiche, wie sie für Pullulan abbauende Enzyme typisch sind. Diese bilden das Reaktionszentrum und sind in die Substratbindung involviert. Diese konservierten Bereiche werden beispielsweise durch Doman-Pytka und Bardowski (Critical Reviews in Microbiology, 30, 107-121 , 2004) charakterisiert.
Die erfindungsgemäßen Polypeptide können auch posttranslational und/oder chemisch modifiziert sein.
Bei den Verbindungen, die durch die erfindungsgemäßen Polypeptide gespalten werden können, handelt es sich insbesondere um Verbindungen, die D- Monosaccharide, insbesondere D-Glucose-Einheiten, enthalten, die über α-1 ,4- und/oder α-1 ,6-Bindungen miteinander verknüpft sind. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um Pullulan, es kann sich jedoch auch um andere Oligo- oder Polysaccharide handeln, die solche Bindungen enthalten, beispielsweise Amylopektin, Amylose, Dextrine und Glykogen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ebenfalls ein Verfahren zur Spaltung der zuvor erwähnten Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindungen mit mindestens einem erfindungsgemäßen Polypeptid inkubiert werden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polypeptids zur hydrolytischen Spaltung von α-1 ,4- und/oder α-1 ,6- Bindungen, besonders bevorzugt von α-1 ,6-Bindungen, zwischen D-Monosacchariden, insbesondere zwischen D-Glucose-Einheiten, sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Polypeptids zum Abbau von Biofilmen und/oder zur Verhinderung der Ausbildung von Biofilmen sowie die Entfernung von Schmutzresten von Oberflächen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Hydrolasen um mikrobielle, insbesondere bakterielle Hydrolasen. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um eine Hydrolase, insbesondere Pullulanase, aus einem psychrophilen Bakterium und/oder aus einem gram-negativen Proteobakterium, insbesondere aus Shewanella sp., besonders bevorzugt aus Shewanella sp. 40-3, vor allem um die Pullulanase mit einer Sequenz gemäß SEQ ID NO: 2.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Polypeptid um eine wasserlösliche Pullulanase. Das Polypeptid kann bei der Expression in Abhängigkeit von der Herstellungsweise, insbesondere in Abhängigkeit von den verwendeten Wirtszellen und Vektoren und in Abhängigkeit von gegebenenfalls verwendeten Signalsequenzen, im Cytosol, im Periplasma oder in an die cytosolische oder äußere Membran gebundener Form anfallen oder aber in das umgebende Medium abgegeben werden, wobei letzteres bevorzugt ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner Mischungen und Präparationen, vor allem bakterielle Präparationen, die erfindungsgemäße Nukleinsäuren und/oder Polypeptide enthalten. Die Mischungen oder Präparationen können hierbei in einer dem Fachmann bekannten Weise hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Polypeptide können des weiteren beispielsweise als Epitope zur Herstellung von mono- oder polyklonalen Antikörpern verwendet werden, indem sie an einen Träger, bspw. Rinder-Serumalbumin, gekoppelt werden und anschließend ein Säuger, bevorzugt eine Maus, ein Hase oder ein Kaninchen, mit dem Epitop, bevorzugt unter Verwendung von Adjuvanten, immunisiert wird. Hierzu eignen sich bevorzugt Polypeptide mit einer Länge von 5-12, insbesondere 8, Aminosäuren. Polypeptide mit einer Länge von mehr als 60, insbesondere mehr als 75 Aminosäuren, können auch ohne Träger zur Herstellung von Antikörpern verwendet werden. Die entstandenen Antikörper können anschließend gegebenenfalls isoliert werden, und ausgehend von den Antikörpern oder der für sie kodierenden Nukleinsäuren können gegebenenfalls Antikörperfragmente, beispielsweise Fab- oder scFv-Fragmente hergestellt werden.
An ein erfindungsgemäßes Polypeptid bindende Peptide können alternativ auch durch ein dem Fachmann bekanntes in wϊro-Verfahren wie beispielsweise Phage Display, Yeast Display, Bacterial Display oder etwa die sogenannte Fusagen-Technologie erhalten werden, bei der die Nukleinsäure und das von dieser kodierte Polypeptid über ein Puromycin kovalent miteinander verknüpft sind.
Die durch Immunisierung mit den erfindungsgemäßen Polypeptiden erhältlichen Antiseren, Antikörper und Antikörperfragmente sowie die durch eines der genannten in vitro-Verfahren erhältlichen Peptide eignen sich beispielsweise zur Untersuchung von Genexpressionsbanken, um zu den erfindungsgemäßen Polypeptiden homologe Proteine, insbesondere solche mit hydrolytischer Aktivität, vor allem esterolytischer und/oder lipolytischer Aktivität, ausfindig zu machen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch Antiseren, Antikörper und Antikörperfragmente gegen ein erfindungsgemäßes Polypeptid sowie andere an ein erfindungsgemäßes Peptid bindende Peptide, insbesondere erhältlich durch eines der zuvor genannten Verfahren.
Antiserum, Antikörper und Antikörperfragment sowie sonstige an ein erfindungsgemäßes Peptid bindende Peptide werden im folgenden der Einfachheit halber "Antikörper" genannt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Polypeptids, dadurch gekennzeichnet, dass eine erfindungsgemäße Nukleinsäure in einer geeigneten Wirtszelle, besonders bevorzugt in E. coli oder in Shewanella, insbesondere in Shewanella sp. 40-3, oder in Bacillus, insbesondere in Bacillus liehen iformis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis oder Bacillus alcalophilus, exprimiert wird. Anschließend kann gegebenenfalls eine Proteinreinigung erfolgen.
Kultivierung von E. coli erfolgt hierbei vorzugsweise zwischen 20 und 37°C, besonders bevorzugt bei etwa 30 0C oder bei etwa 37°C. Ernte und Aufschluß der Zellen erfolgen durch dem Fachmann bekannte Methoden. Der Aufschluß kann so beispielsweise durch French Press, Ultraschall, Kugelmühle, besonders bevorzugt jedoch durch Einsatz eines Sonifikators erfolgen. Alternativ können die Zellen auch chemisch, beispielsweise durch EDTA oder Polymyxin B permeabilisiert werden. Die gegebenenfalls durchzuführende Reinigung des Proteins erfolgt vorzugsweise chromatographisch. Die chromatographische Reinigung des Proteins kann beispielsweise die Kationen- und/oder Anionenaustauschchromatographie, die hydrophobe Wechselwirkungschromatographie und/oder die Gelfiltration umfassen.
Vor allem die kurzkettigen erfindungsgemäßen Polypeptide können auch mit Hilfe der klassischen Peptidsynthese (Merrifleld-Technik) synthetisiert werden.
Erfindungsgemäß können auch ein oder mehrere Nukleotide der Nukleinsäure oder eine oder mehrere Aminosäuren der Polypeptide oder Antikörper modifiziert sein. Bei der Modifikation kann es sich beispielsweise um eine radioaktive, fluorogene oder chromogene Gruppe oder um eine posttranslationale Modifikation handeln.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind des weiteren wässrige Zubereitungen (Enzymzubereitungen), die die erfindungsgemäßen Polypeptide in gelöster Form enthalten. Die erfindungsgemäßen Enzymzubereitungen werden weiter unten genauer beschrieben.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jede Art von Zusammensetzung, die ein erfindungsgemäßes Polypeptid enthält. Es kann sich hierbei je nach
Verwendungszweck um ein festes Gemisch, beispielsweise um ein Pulver mit gefriergetrockneten oder verkapselten Polypeptiden, oder um eine gelförmige, pastöse oder flüssige Zusammensetzung handeln. Als Applikationsform kommen insbesondere Extrudate, Granulate, Tabletten und Pouches in Frage.
Die verkapselte Form bietet sich an, um die Enzyme oder andere Inhaltsstoffe vor anderen Bestandteilen, wie beispielsweise Bleichmitteln, zu schützen oder um eine kontrollierte Freisetzung (controlled release) zu ermöglichen. Je nach der Größe dieser Kapseln wird nach MiIIi-, Mikro- und Nanokapseln unterschieden, wobei Mikrokapseln für Enzyme besonders bevorzugt sind.
Im Fall fester Mittel können die Proteine beispielsweise in getrockneter, granulierter und/oder verkapselter Form eingesetzt werden. Sie können separat, das heißt als eigene Phase, oder mit anderen Bestandteilen zusammen in derselben Phase, mit oder ohne Kompaktierung zugesetzt werden. Sollen mikroverkapselte Enzyme in fester Form verarbeitet werden, so kann das Wasser mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aus den sich aus der Aufarbeitung ergebenden wäßrigen Lösungen entfernt werden, wie Sprühtrocknung, Abzentrifugieren oder durch Umsolubilisieren. Die auf diese Weise erhaltenen Teilchen haben üblicherweise eine Teilchengröße zwischen 50 und 200 μm.
Flüssigen, gelförmigen oder pastösen erfindungsgemäßen Mitteln können die Enzyme, und auch das erfindungsgemäße Protein ausgehend von einer nach dem Stand der Technik durchgeführten Proteingewinnung und Präparation in konzentrierter wäßriger oder nichtwäßriger Lösung, Suspension oder Emulsion zugesetzt werden, aber auch in Gelform oder verkapselt oder als getrocknetes Pulver. Derartige erfindungsgemäße Wasch- oder Reinigungsmittel werden in der Regel durch einfaches Mischen der Inhaltsstoffe hergestellt, die in Substanz oder als Lösung in einen automatischen Mischer gegeben werden können.
Hinsichtlich möglicher Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Polypeptide wird auf das Handbuch „Industrial enzymes and their applications" von H. UhMg, Wiley-Verlag, New York, 1998 verwiesen.
Mögliche industrielle Anwendungen der erfindungsgemäßen Polypeptide und/oder der erfindungsgemäßen Enzymzubereitungen sind beispielsweise die Herstellung oder selektive Anreicherung von Geschmackskomponenten in der Lebensmittelindustrie, von Feinchemikalien, insbesondere Zucker, in der chemischen Industrie oder von therapeutisch oder diagnostisch einsetzbaren Substanzen in der Pharmaindustrie, des weiteren die Prozessierung von Stärke zu Amylose, Glucosesirup, Maltosesirup, Dextrinen, Maltose oder zu hochreiner Glucose oder Fructose, der Abbau von Pullulan zu Panose, das zur Vorbeugung von Karies eingesetzt werden kann (Kuriki et al., J. Bacteriol. 170, 1554, 1988), die Behandlung von Lebensmitteln sowie die Spaltung von Getreide und Getreideprodukten in der Brauereiindustrie, insbesondere zur Herstellung von „Iight"-Bier. Der Einsatz kann hierbei auch in Kombination mit anderen Hydrolasen, insbesondere Glycosidasen, beispielsweise in Kombination mit α-Amylasen oder Glucoamylasen, erfolgen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des weiteren die Verwendung der erfindungsgemäßen Polypeptide und/oder der erfindungsgemäßen Enzymzubereitungen, insbesondere in Sterilisations-, Desinfektions-, Wasch-, Geschirrspül- und Reinigungsmitteln, vor allem in Reinigern zur Entfernung von Biofilmen und/oder zur Entfernung von organischen Schmutz von harten Oberflächen. Der Einsatz kann hierbei insbesondere im Haushalt oder auf dem Gebiet der Arzneimittel-, Lebensmittel-, Brauerei-, Medizintechnik-, Farben-, Holz-, Textil-, Kosmetik-, Leder-, Tabak-, Pelz-, Seil-, Papier-, Zellstoff-, Kunststoff-, Treibstoff-, Öl-, Kautschuk- oder Maschinenindustrie oder in Molkereibetrieben erfolgen. Die erfindungsgemäßen Polypeptide können hierbei insbesondere zur Entfernung von Biofilmen von Haushalts- und/oder Sanitärgegenständen sowie in Zellstoff- und Papiermühlen, in Umlaufkühltürmen sowie in anderen Systemen, die fließendes und/oder umlaufendes Wasser führen, eingesetzt werden. Neben der Entfernung von Biofilmen sind die erfindungsgemäßen Polypeptide beispielsweise auch geeignet zum Einsatz in Waschmitteln zur Reinigung von Textilien, insbesondere zur Fleckentfernung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher des weiteren auch Sterilisations-, Desinfektions-, Wasch-, Geschirrspül- und Reinigungsmittel, die erfindungsgemäße Polypeptide und/oder erfindungsgemäße Enzymzubereitungen enthalten. Bei dem
Mittel kann es sich grundsätzlich um ein Mittel für jede beliebige Art von Oberfläche handeln. Es kann sich also bei der Oberfläche um eine biotische oder abiotische, künstlich synthetisierte oder natürliche, weiche oder harte Oberfläche handeln. Bei der Oberfläche kann es sich etwa um eine Textil-, Keramik-, Metall- und/oder Kunststoffoberfläche handeln. Bei dem Gegenstand kann es sich beispielsweise um Wäsche, Geschirr, Sanitäreinrichtungen, Bodenbeläge, Schuhe, Leder, aus Gummi hergestellte Gebrauchsgegenstände, Schiffsrümpfe, Prothesen, Zähne, Zahnersatz oder Katheter handeln.
Bei dem Reinigungsmittel kann es sich insbesondere um einen Haushaltsreiniger oder einen Reiniger für industrielle Anlagen, insbesondere der zuvor genannten, handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Reiniger um einen solchen zum Säubern harter Oberflächen, wie zum Beispiel von Böden, Kacheln, Geschirr, Fliesen, Kunststoffen sowie anderen harten Oberflächen im Haushalt, in industriellen Anlagen, in öffentlichen sanitären Anlagen, in Schwimmbädern, Saunen, Sportanlagen oder in Arzt- oder Massagepraxen.
Medizinisch relevante Biofilme, die mit erfindungsgemäßen Poypeptiden entfernt werden können, sind beispielsweise Biofilme durch chronische Lungeninfektionen, die z.B. bei Mukoviszidose-Patienten auftreten können. Des weiteren kann es sich um Zahnbelag handeln oder um Biofilme, die von Kontaktlinsen, Implantaten oder von medizinischen Geräten, Instrumenten oder Apparaturen, wie Kathetern oder Endoskopen, entfernt werden müssen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polypeptide und/oder der erfindungsgemäßen Enzymzubereitungen in kosmetischen und/oder pharmazeutischen Produkten sowie kosmetische und/oder pharmazeutische Produkte, die die erfindungsgemäßen Polypeptide und/oder Enzymzubereitungen enthalten sowie des weiteren die Verwendung der erfindungsgemäßen Polypeptide und/oder Enzymzubereitungen zur Herstellung von kosmetischen und/oder pharmazeutischen Produkten. Bei dem Produkt kann es sich beispielsweise um ein Produkt zur Entfernung von Zahnbelag von Zahnoberlächen oder um ein Produkt zur Entfernung von Biofilmen, die durch chronische Lungeninfektionen verursacht bzw. mit diesen verbunden sind, wie z.B. im
Falle der Mukoviszidose, handeln. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher vor allem auch Mund-, Zahn- und Zahnprothesenpflegemittel, die die erfindungsgemäßen Polypeptide enthalten.
Die genannten erfindungsgemäßen Mittel und Produkte können weitere Komponenten enthalten wie sie dem Fachmann bekannt sind. Hierbei können die Sterilisations-, Desinfektions-, Wasch-, Geschirrspül-, Textilbehandlungs- und Reinigungsmittel je nach Verwendungszweck beispielsweise eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Buildern, Säuren, alkalischen Substanzen, Hydrotropen, Lösungsmitteln, Verdickungsmitteln, Bleichmitteln, Farbstoffen, Parfüms, Korrosionsinhibitoren, Sequestriermitteln, Elektrolyten, optischen Aufhellern, Vergrauungsinhibitoren, Silberkorrosionsinhibitoren, Farbübertragungsinhibitoren, Schauminhibitoren, Abrasivstoffen, UV-Absorbenzien und Hautschutzmitteln enthalten. Zur Stabilisierung des Polypeptids können ferner Enzymstabilisatoren hinzugegeben werden. Soll das Reinigungsmittel versprüht werden, kann gegebenenfalls auch ein Treibmittel enthalten sein. Das Reinigungsmittel ist vorzugsweise ein flüssiges wässriges Mittel, ein Gel, eine Paste oder ein Pulver.
Erfindungsgemäße Polypeptide oder Enzymzubereitungen sind in erfindungsgemäßen Mitteln und/oder Zusammensetzungen vorzugsweise in einer Menge bis zu 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,01 - 10 Gew.-%, enthalten.
Enzymzubereitung
Die erfindungsgemäße Enzymzubereitung ist ein System, insbesondere ein wässriges Konzentrat, enthaltend eines oder mehrere der erfindungsgemäßen Polypeptide. Gegebenenfalls können auch weitere Enzyme, insbesondere ausgewählt aus Polysaccharidasen, Proteasen und Nukleasen, in der Enzymzubereitung enthalten sein.
Bei der Polysaccharidase kann es sich insbesondere um eine ß-Glucanase, Cellulase, Hemicellulase, Arabinase, Xylanase, Amylase, Dextranase, Glucosidase, Galactosidase, Pectinase, Chitinase, Lysozym, Alginat-Lyase oder beliebige Mischungen davon handeln. Bei der Protease kann es sich insbesondere um Subtilisin, Thermolysin, Pepsin, um eine Carboxypeptidase, um eine saure Protease, um eine
Serin-Proteinase oder um Mischungen davon handeln. Bei den Nukleasen kann es sich um jede beliebige DNAse oder RNAse handeln.
Die im Sinne dieser Erfindung zusätzlich in den Enzymzubereitungen einsetzbaren Enzyme können durch übliche biochemische Methoden aus den entsprechenden Organismen gewonnen werden. Sie sind aber auch kommerziell erhältlich, beispielsweise von den Firmen Novozymes, Genencor International, Sigma, AB Enzymes oder ASA Enzyme. Dabei können die Enzympräparationen auch von technischer Qualität sein und aus mehreren verschiedenen Enzymaktivitäten bestehen. Die Gegenwart von teilweise nicht näher charakterisierten Nebenaktivitäten kann auf die Hydrolyse der komplex zusammengesetzten Biofilm-Polymere ebenfalls einen günstigen Einfluß haben.
Bei dem Einsatz von Enzymen ist grundsätzlich zu beachten, unabhängig davon, ob es sich um erfindungsgemäße Polypeptide oder um andere Enzyme handelt, dass diese in flüssigen Mitteln durch im Reiniger enthaltene Komponenten wie Tenside oder organische Säuren oder aber auch durch unspezifisch agierende Proteasen angegriffen werden könnten, wodurch sich die Wirksamkeit der Enzyme verringern würde. Um die Aktivität und Stabilität solcher Reinigungsmittel über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten, ist es daher sinnvoll, empfindliche Enzyme von denaturierenden Komponenten und insbesondere auch Proteasen von anderen Enzymen getrennt zu halten, so daß diese Komponenten erst unmittelbar vor oder während des Reinigungsvorgangs aufeinander treffen.
Diese Trennung der verschiedenen Enzyme kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Eine Möglichkeit ist es, die Enzyme in Mikrokapseln einzubringen, die erst unmittelbar vor oder während des Reinigungsvorgangs, beispielsweise durch mechanische Einwirkung beim Putz- oder Waschvorgang, durch plötzliche Veränderung der osmotischen Verhältnisse z.B. beim Verdünnen mit Wasser oder durch ein Zerschneiden der Kapseln beim Dosieren aus der Vorratsflasche, geöffnet werden und ihren Inhalt freisetzen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Kapselwand ihrerseits nicht durch die Enzyme angegriffen werden darf. Kapselmaterialien auf der Basis von Proteinen oder Polysacchariden sind daher auszuschließen. Alternativ können die
Enzyme auch jeweils auf einem festen Träger immobilisiert werden, der im Reinigungsmittel suspendiert wird und bei der Anwendung des Mittels zusätzlich als Abrasivstoff dienen kann. Die Immobilisierung erfolgt auf dem Fachmann bekanntem Wege; als Trägermaterialien können neben anorganischen Stoffen, beispielsweise Silicaten oder porösem Glas, auch Polymere eingesetzt werden.
Eine weitere denkbare Möglichkeit könnte auch das Einarbeiten in ein mehrphasiges Mittel sein, so dass die Protease vorwiegend in einer Phase angesiedelt wäre und die übrigen Enzyme vorwiegend in einer weiteren Phase vorlägen. Ein solches Mittel würde kurz vor der Verwendung aufgeschüttelt und die entstehende Emulsion auf die zu reinigende Fläche aufgetragen; das in der Vorratsflasche verbleibende Mittel würde anschließend eine rasche Phasentrennung erfahren, so dass die Enzyme nur für kurze Zeit sowie ggf. an der Phasengrenzfläche in Kontakt kämen. Ähnlich wäre der Fall gelagert, wenn ein Enzym in eine Phase eingearbeitet würde, die in Form von Tröpfchen in der zweiten, das andere Enzym enthaltenden Phase stabil dispergiert wäre; hierbei würde das Mittel nicht geschüttelt, sondern direkt aus der Vorratsflasche dosiert, gegebenenfalls auch versprüht. Ein solches mehrphasiges Mittel wäre jedoch eine technisch aufwendige und schwierig zu realisierende Lösung. Zudem wäre die Verbraucherakzeptanz voraussichtlich gering.
Sinnvoller ist es daher, die beiden Enzyme bzw. Enzymgruppen in räumlich getrennten Lösungen aufzubewahren. Dabei ist die Lagerung in zwei völlig getrennten Flaschen die weniger bevorzugte Lösung, da dies für den Verbraucher einen größeren Aufwand bedeutet. Besonders bevorzugt ist daher die Bereitstellung in einer Zweikammerflasche, aus der dann gleichzeitig beide Reinigungslösungen dosiert werden können. Solche Zweikammerflaschen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Neben der Möglichkeit der getrennten Lagerung miteinander nicht kompatibler Enzyme bietet eine Zwei- oder Mehrkammerflasche weitere Vorteile. So ist es möglich, in einer Kammer unter anderem ein Enzym in einer Lösung mit optimalem pH bezüglich der Lagerstabilität aufzubewahren und in einer weiteren Kammer eine Lösung zu bevorraten, deren pH-Wert dazu führt, daß beim Mischen dieser mit der Enzymaufbewahrungslösung eine Reinigungslösung entsteht, deren pH-Wert ein Optimum an Enzymaktivität bewirkt.
Komponenten für erfindungsgemäße Wasch- und Reinigungsmittel Die erfindungsgemäß einsetzbaren Tenside sind ausgewählt aus den Gruppen der anionischen, nichtionischen, amphoteren und kationischen Tenside und Mischungen davon, wobei die anionischen, nichtionischen und amphoteren Tenside und Mischungen davon bevorzugt sind und die anionischen und nichtionischen Tenside und Mischungen davon besonderes bevorzugt sind.
Als nichtionische Tenside werden vorzugsweise alkoxylierte, vorteilhafterweise ethoxylierte, insbesondere primäre Alkohole mit vorzugsweise 8 bis 18 C-Atomen und durchschnittlich 1 bis 12 Mol Ethylenoxid (EO) pro Mol Alkohol eingesetzt, in denen der Alkoholrest linear oder bevorzugt in 2-Stellung methylverzweigt sein kann, beziehungsweise lineare und methylverzweigte Reste im Gemisch enthalten kann, so wie sie üblicherweise in Oxoalkoholresten vorliegen. Insbesondere sind jedoch Alkoholethoxylate mit linearen Resten aus Alkoholen nativen Ursprungs mit 12 bis 18 C- Atomen, zum Beispiel aus Kokos-, Palm-, Taigfett- oder Oleylalkohol, und durch¬ schnittlich 2 bis 8 EO pro Mol Alkohol bevorzugt. Zu den bevorzugten ethoxylierten Alkoholen gehören beispielsweise C-i2-i4-Alkohole mit 3 EO oder 4 EO, Cg-n-Alkohol mit 7 EO, Ci3-i5-Alkohole mit 3 EO, 5 EO, 7 EO oder 8 EO, C12-i8-Alkohole mit 3 EO, 5 EO oder 7 EO und Mischungen aus diesen, wie Mischungen aus Ci2-i4-Alkohol mit 3 EO und Ci2-i8-Alkohol mit 5 EO. Die angegebenen Ethoxylierungsgrade stellen statistische Mittelwerte dar, die für ein spezielles Produkt eine ganze oder eine gebrochene Zahl sein können. Bevorzugte Alkoholethoxylate weisen eine eingeengte Homologenvertei¬ lung auf (narrow ränge ethoxylates, NRE). Zusätzlich zu diesen nichtionischen Ten- siden können auch Fettalkohole mit mehr als 12 EO eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Taigfettalkohol mit 14 EO, 25 EO, 30 EO oder 40 EO.
Eine weitere Klasse bevorzugt eingesetzter nichtionischer Tenside, die entweder als alleiniges nichtionisches Tensid oder in Kombination mit anderen nichtionischen Tensiden eingesetzt werden, sind alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder ethoxylierte und propoxylierte Fettsäurealkylester, vorzugsweise mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette, insbesondere Fettsäuremethylester.
Eine weitere Klasse von nichtionischen Tensiden, die vorteilhafterweise eingesetzt werden kann, sind die Alkylpolyglycoside (APG). Einsetzbare Alkypolyglycoside
genügen der allgemeinen Formel RO(G)Z, in der R einen linearen oder verzweigten, insbesondere in 2-Stellung methylverzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen Rest mit 8 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen bedeutet und G das Symbol ist, das für eine Glykoseeinheit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glucose, steht. Der Glycosylierungsgrad z liegt dabei zwischen 1 ,0 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1 ,0 und 2,0 und insbesondere zwischen 1 ,1 und 1 ,4. Bevorzugt eingesetzt werden lineare Alkylpolyglucoside, also Alkylpolyglycoside, in denen der Polyglycosylrest ein Glucoserest und der Alkylrest ein n-Alkylrest ist.
Auch nichtionische Tenside vom Typ der Aminoxide, beispielsweise N-Kokosalkyl-N,N- dimethylaminoxid und N-Talgalkyl-N,N-dihydroxyethylaminoxid, und der Fettsäurealkanolamide können geeignet sein. Der Anteil dieser nichtionischen Tenside liegt vorzugsweise nicht über dem der ethoxylierten Fettalkohole, insbesondere bei nicht mehr als der Hälfte davon.
Weitere geeignete Tenside sind Polyhydroxyfettsäureamide der Formel (II),
R1
I
R-CO-N-[Z] (II)
in der RCO für einen aliphatischen Acylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R1 für Wasserstoff, einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und [Z] für einen linearen oder verzweigten Polyhydroxyalkylrest mit 3 bis 10 Kohlen¬ stoffatomen und 3 bis 10 Hydroxylgruppen steht. Bei den Polyhydroxyfettsäureamiden handelt es sich um bekannte Stoffe, die üblicherweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers mit Ammoniak, einem Alkylamin oder einem Alkanolamin und nachfolgende Acylierung mit einer Fettsäure, einem Fettsäurealkylester oder einem Fettsäurechlorid erhalten werden können.
Zur Gruppe der Polyhydroxyfettsäureamide gehören auch Verbindungen der Formel
I
R-CO-N-[Z] (III)
in der R für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, R1 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen Arylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und R2 für einen linearen, verzweigten oder cyclischen Alkylrest oder einen Arylrest oder einen Oxy-Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht, wobei Ci-4-Alkyl- oder Phenylreste bevorzugt sind und [Z] für einen linearen Polyhydroxyalkylrest steht, dessen Alkylkette mit mindestens zwei Hydroxylgruppen substituiert ist, oder alkoxylierte, vorzugsweise ethoxylierte oder propoxylierte Derivate dieses Restes.
[Z] wird vorzugsweise durch reduktive Aminierung eines reduzierenden Zuckers erhalten, beispielsweise Glucose, Fructose, Maltose, Lactose, Galactose, Mannose oder Xylose. Die N-Alkoxy- oder N-Aryloxy-substituierten Verbindungen können beispielsweise durch Umsetzung mit Fettsäuremethylestern in Gegenwart eines Alkoxids als Katalysator in die gewünschten Polyhydroxyfettsäureamide überführt werden.
Als anionische Tenside werden beispielsweise solche vom Typ der Sulfonate und Sulfate eingesetzt. Als Tenside vom Sulfonat-Typ kommen dabei vorzugsweise C9.13- Alkylbenzolsulfonate, Olefinsulfonate, das heißt Gemische aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten sowie Disulfonaten, wie man sie beispielsweise aus C12-18- Monoolefinen mit end- oder innenständiger Doppelbindung durch Sulfonieren mit gas¬ förmigem Schwefeltrioxid und anschließende Alkalische oder saure Hydrolyse der Sulfonierungsprodukte erhält, in Betracht. Geeignet sind auch Alkansulfonate, die aus Ci2-18-Alkanen beispielsweise durch Sulfochlorierung oder Sulfoxidation mit an¬ schließender Hydrolyse beziehungsweise Neutralisation gewonnen werden. Ebenso sind auch die Ester von α-Sulfofettsäuren (Estersulfonate), zum Beispiel die α- sulfonierten Methylester der hydrierten Kokos-, Palmkern- oder Taigfettsäuren geeignet.
Weitere geeignete Aniontenside sind sulfierte Fettsäureglycerinester. Unter Fettsäureglycerinestern sind die Mono-, Di- und Triester sowie deren Gemische zu verstehen, wie sie bei der Herstellung durch Veresterung von einem Monoglycerin mit 1 bis 3 Mol Fettsäure oder bei der Umesterung von Triglyceriden mit 0,3 bis 2 Mol Glycerin erhalten werden. Bevorzugte sulfierte Fettsäureglycerinester sind dabei die
Sulfierprodukte von gesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, bei¬ spielsweise der Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder Behensäure.
Als Alk(en)ylsulfate werden die Alkali- und insbesondere die Natriumsalze der Schwefelsäurehalbester der Ci2-Ci8-Fettalkohole, beispielsweise aus Kokosfettalkohol, Taigfettalkohol, Lauryl-, Myristyl-, Cetyl- oder Stearylalkohol oder der C10-C20- Oxoalkohole und diejenigen Halbester sekundärer Alkohole dieser Kettenlängen bevorzugt. Weiterhin bevorzugt sind Alk(en)ylsulfate der genannten Kettenlänge, welche einen synthetischen, auf petrochemischer Basis hergestellten geradkettigen Alkylrest enthalten, die ein analoges Abbauverhalten besitzen wie die adäquaten Verbindungen auf der Basis von fettchemischen Rohstoffen. Aus waschtechnischem Interesse sind die Ci2-Ci6-Alkylsulfate und C12-Ci5-Alkylsulfate sowie C14-C15- Alkylsulfate bevorzugt. Auch 2,3-Alkylsulfate sind geeignete Aniontenside.
Auch die Schwefelsäuremonoester der mit 1 bis 6 Mol Ethylenoxid ethoxylierten geradkettigen oder verzweigten Cz^i-Alkohole, wie 2-Methyl-verzweigte Cg-n-Alkohole mit im Durchschnitt 3,5 Mol Ethylenoxid (EO) oder C12-18-Fettalkohole mit 1 bis 4 EO, sind geeignet. Sie werden in Reinigungsmitteln aufgrund ihres hohen Schaumverhaltens nur in relativ geringen Mengen, beispielsweise in Mengen bis 5 Gew.-%, üblicherweise von 1 bis 5 Gew.-%, eingesetzt.
Weitere geeignete Aniontenside sind auch die Salze der Alkylsulfobernsteinsäure, die auch als Sulfosuccinate oder als Sulfobernsteinsäureester bezeichnet werden und die Monoester und/oder Diester der Sulfobernsteinsäure mit Alkoholen, vorzugsweise Fettalkoholen und insbesondere ethoxylierten Fettalkoholen darstellen. Bevorzugte Sulfosuccinate enthalten Cs-iβ-Fettalkoholreste oder Mischungen aus diesen. Insbesondere bevorzugte Sulfosuccinate enthalten einen Fettalkoholrest, der sich von ethoxylierten Fettalkoholen ableitet, die für sich betrachtet nichtionische Tenside dar¬ stellen (Beschreibung siehe oben). Dabei sind wiederum Sulfosuccinate, deren Fettal¬ kohol-Reste sich von ethoxylierten Fettalkoholen mit eingeengter Homologenverteilung ableiten, besonders bevorzugt. Ebenso ist es auch möglich, Alk(en)ylbernsteinsäure mit vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alk(en)ylkette oder deren Salze einzu¬ setzen.
Als weitere anionische Tenside kommen insbesondere Seifen in Betracht. Geeignet sind gesättigte Fettsäureseifen, wie die Salze der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, hydrierte Erucasäure und Behensäure sowie insbesondere aus natürlichen Fettsäuren, zum Beispiel Kokos-, Palmkern- oder Taigfettsäuren, abgeleitete Seifengemische.
Die anionischen Tenside einschließlich der Seifen können in Form ihrer Natrium-, Ka¬ lium- oder Ammoniumsalze sowie als lösliche Salze organischer Basen, wie Mono-, Di¬ oder Triethanolamin, vorliegen. Vorzugsweise liegen die anionischen Tenside in Form ihrer Natrium- oder Kaliumsalze, insbesondere in Form der Natriumsalze vor.
Die Tenside können in den erfindungsgemäßen Reinigungs- oder Waschmitteln insgesamt in einer Menge von vorzugsweise 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere von 8 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das fertige Mittel, enthalten sein.
Erfindungsgemäße Wasch- oder Reinigungsmittel können Bleichmittel enthalten. Unter den als Bleichmittel dienenden, in Wasser H2O2 liefernden Verbindungen haben das Natriumpercarbonat, das Natriumperborattetrahydrat und das
Natriumperboratmonohydrat besondere Bedeutung. Weitere brauchbare Bleichmittel sind beispielsweise Peroxopyrophosphate, Citratperhydrate sowie H2O2 liefernde persaure Salze oder Persäuren, wie Persulfate beziehungsweise Perschwefelsäure. Brauchbar ist auch das Harnstoffperoxohydrat Percarbamid, das durch die Formel H2N- CO-NH2 H2O2 beschrieben werden kann. Insbesondere beim Einsatz der Mittel für das Reinigen harter Oberflächen, zum Beispiel beim maschinellen Geschirrspülen, können sie gewünschtenfalls auch Bleichmittel aus der Gruppe der organischen Bleichmittel enthalten, obwohl deren Einsatz prinzipiell auch bei Mitteln für die Textilwäsche möglich ist. Typische organische Bleichmittel sind die Diacylperoxide, wie zum Beispiel Dibenzoylperoxid. Weitere typische organische Bleichmittel sind die Peroxysäuren, wobei als Beispiele besonders die Alkylperoxysäuren und die Arylperoxysäuren genannt werden. Bevorzugte Vertreter sind die Peroxybenzoesäure und ihre ringsubstituierten Derivate, wie Alkylperoxybenzoesäuren, aber auch Peroxy-α- Naphthoesäure und Magnesium-monoperphthalat, die aliphatischen oder substituiert aliphatischen Peroxysäuren, wie Peroxylaurinsäure, Peroxystearinsäure, ε-Phthalimido-
peroxycapronsäure (Phthalimidoperoxyhexansäure, PAP), o-Carboxybenzamidoperoxy- capronsäure, N-Nonenylamidoperadipinsäure und N-Nonenylamidopersuccinate, und aliphatische und araliphatische Peroxydicarbonsäuren, wie 1 ,12-Diperoxycarbonsäure, 1 ,9-Diperoxyazelainsäure, Diperoxysebacinsäure, Diperoxybrassylsäure, die Diperoxy- phthalsäuren, 2-Decyldiperoxybutan-1 ,4-disäure, N,N-Terephthaloyl-di(6- aminopercapronsäure) können eingesetzt werden.
Der Gehalt der Wasch- oder Reinigungsmittel an Bleichmittel kann 1 bis 40 Gew.-% und insbesondere 10 bis 20 Gew.-%, betragen, wobei vorteilhafterweise Perboratmonohydrat oder Percarbonat eingesetzt wird.
Um beim Waschen bei Temperaturen von 60 0C und darunter, und insbesondere bei der Wäschevorbehandlung eine verbesserte Bleichwirkung zu erreichen, können die Mittel auch Bleichaktivatoren enthalten. Als Bleichaktivatoren können Verbindungen, die unter Perhydrolysebedingungen aliphatische Peroxocarbonsäuren mit vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, insbesondere 2 bis 4 C-Atomen, und/oder gegebenenfalls substituierte Perbenzoesäure ergeben, eingesetzt werden. Geeignet sind Substanzen, die O- und/oder N-Acylgruppen der genannten C-Atomzahl und/oder gegebenenfalls substituierte Benzoylgruppen tragen. Bevorzugt sind mehrfach acylierte Alkylendiamine, insbesondere Tetraacetylethylendiamin (TAED), acylierte Triazinderivate, insbesondere 1 ,5-Diacetyl-2,4-dioxohexahydro-1 ,3,5-triazin (DADHT), acylierte Glycolurile, insbe¬ sondere 1 ,3,4,6-Tetraacetylglycoluril (TAGU), N-Acylimide, insbesondere N-Nonanoyl- succinimid (NOSI), acylierte Phenolsulfonate, insbesondere n-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsulfonat (n- beziehungsweise iso-NOBS), acylierte Hydroxycarbonsäuren, wie Triethyl-O-acetylcitrat (TEOC), Carbonsäureanhydride, insbesondere Phthalsäureanhydrid, lsatosäureanhydrid und/oder Bernsteinsäurean¬ hydrid, Carbonsäureamide, wie N-Methyldiacetamid, Glycolid, acylierte mehrwertige Alkohole, insbesondere Triacetin, Ethylenglycoldiacetat, Isopropenylacetat, 2,5- Diacetoxy-2,5-dihydrofuran und die aus den deutschen Patentanmeldungen DE 19616693 und DE 19616767 bekannten Enolester sowie acetyliertes Sorbitol und Mannitol beziehungsweise deren in der europäischen Patentanmeldung EP 0525239 beschriebene Mischungen (SORMAN), acylierte Zuckerderivate, insbesondere Pentaacetylglucose (PAG), Pentaacetylfructose, Tetraacetylxylose und Octaacetyllactose sowie acetyliertes, gegebenenfalls N-alkyliertes Glucamin
beziehungsweise Gluconolacton, Triazol beziehungsweise Triazolderivate und/oder teilchenförmige Caprolactame und/oder Caprolactamderivate, bevorzugt N-acylierte Lactame, beispielsweise N-Benzoylcaprolactam und N-Acetylcaprolactam, die aus den internationalen Patentanmeldungen WO 94/27970, WO 94/28102, WO 94/28103, WO 95/00626, WO 95/14759 und WO 95/17498 bekannt sind. Die aus der deutschen Pa¬ tentanmeldung DE 19616769 bekannten hydrophil substituierten Acylacetale und die in der deutschen Patentanmeldung DE 19616770 sowie der internationalen Patentanmel¬ dung WO 95/14075 beschriebenen Acyllactame werden ebenfalls bevorzugt eingesetzt. Auch die aus der deutschen Patentanmeldung DE 4443177 bekannten Kombinationen konventioneller Bleichaktivatoren können eingesetzt werden. Ebenso können Nitrilderivate wie Cyanopyridine, Nitrilquats, zum Beispiel N-Alkylammoniumacetonitrile, und/oder Cyanamidderivate eingesetzt werden. Bevorzugte Bleichaktivatoren sind Natrium-4-(octanoyloxy)-benzolsulfonat, π-Nonanoyl- oder Isononanoyloxybenzolsul- fonat (n- beziehungsweise iso-NOBS), Undecenoyloxybenzolsulfonat (UDOBS), Natriumdodecanoyloxybenzolsulfonat (DOBS), Decanoyloxybenzoesäure (DOBA, OBC 10) und/oder Dodecanoyloxybenzolsulfonat (OBS 12), sowie N-Methylmorpholinum- acetonitril (MMA). Derartige Bleichaktivatoren können im üblichen Mengenbereich von 0,01 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, enthalten sein.
Zusätzlich zu den konventionellen Bleichaktivatoren oder an deren Stelle können auch sogenannte Bleichkatalysatoren enthalten sein. Bei diesen Stoffen handelt es sich um bleichverstärkende Übergangsmetallsalze beziehungsweise Übergangsmetallkomplexe wie beispielsweise Mn-, Fe-, Co-, Ru - oder Mo-Salenkomplexe oder -carbonylkom- plexe. Auch Mn-, Fe-, Co-, Ru-, Mo-, Ti-, V- und Cu-Komplexe mit N-haltigen Tripod- Liganden sowie Co-, Fe-, Cu- und Ru-Amminkomplexe sind als Bleichkatalysatoren geeignet, wobei solche Verbindungen bevorzugt eingesetzt werden, die in der DE 19709284 A1 beschrieben sind.
Erfindungsgemäße Wasch- oder Reinigungsmittel enthalten in der Regel einen oder mehrere Builder, insbesondere Zeolithe, Silikate, Carbonate, organische Cobuilder und - wo keine ökologischen Gründe gegen ihren Einsatz sprechen - auch die Phosphate. Letztere sind insbesondere in Reinigungsmitteln für das maschinelle Geschirrspülen bevorzugt einzusetzende Gerüststoffe.
Zu nennen sind hier kristalline, schichtförmige Natriumsilicate der allgemeinen Formel
NaMSixO2x+1 yH2O, wobei M Natrium oder Wasserstoff bedeutet, x eine Zahl von 1 ,6 bis 4, vorzugsweise 1 ,9 bis 4,0 und y eine Zahl von 0 bis 20 ist und bevorzugte Werte für x 2, 3 oder 4 sind. Derartige kristalline Schichtsilicate werden beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 164514 beschrieben. Bevorzugte kristalline Schichtsilicate der angegebenen Formel sind solche, in denen M für Natrium steht und x die Werte 2 oder 3 annimmt. Insbesondere sind sowohl ß- als auch δ-Natriumdisilicate
Na2Si2O5 YH2O bevorzugt. Im Handel befinden sich derartige Verbindungen beispielsweise unter der Bezeichnung SKS® (Firma Clariant). So handelt es sich bei
SKS-6® vorwiegend um ein δ-Natriumdisilicat mit der Formel Na2Si2O5-VH2O, bei SKS- 7® vorwiegend um das ß-Natriumdisilicat. Durch Reaktion mit Säuren (zum Beispiel Citronensäure oder Kohlensäure) entsteht aus dem δ-Natriumdisilicat Kanemit
NaHSi2O5-VH2O, im Handel unter den Bezeichnungen SKS-9® beziehungsweise SKS- 10® (Firma Clariant). Von Vorteil kann es auch sein, chemische Modifikationen dieser Schichtsilicate einzusetzen. So kann beispielsweise die Alkalität der Schichtsilicate geeignet beeinflußt werden. Mit Phosphat beziehungsweise mit Carbonat dotierte Schichtsilicate weisen im Vergleich zu dem δ-Natriumdisilicat veränderte Kristallmorphologien auf, lösen sich schneller und zeigen im Vergleich zu δ- Natriumdisilicat ein erhöhtes Calciumbindevermögen. So sind Schichtsilicate der allgemeinen Summenformel x Na2O • y SiO2 • z P2O5, in der das Verhältnis x zu y einer Zahl 0,35 bis 0,6, das Verhältnis x zu z einer Zahl von 1 ,75 bis 1200 und das Verhältnis y zu z einer Zahl von 4 bis 2800 entsprechen, in der Patentanmeldung DE 19601063 beschrieben. Die Löslichkeit der Schichtsilicate kann auch erhöht werden, indem besonders feinteilige Schichtsilicate eingesetzt werden. Auch Compounds aus den kristallinen Schichtsilicaten mit anderen Inhaltsstoffen können eingesetzt werden. Dabei sind insbesondere Compounds mit Cellulosederivaten, die Vorteile in der desintegrierenden Wirkung aufweisen und insbesondere in Waschmitteltabletten eingesetzt werden, sowie Compounds mit Polycarboxylaten, zum Beispiel Citronensäure, beziehungsweise polymeren Polycarboxylaten, zum Beispiel Copolymeren der Acrylsäure, zu nennen.
Einsetzbar sind auch amorphe Natriumsilikate mit einem Modul Na2O : SiO2 von 1 :2 bis 1 :3,3, vorzugsweise von 1 :2 bis 1 :2,8 und insbesondere von 1 :2 bis 1 :2,6, welche löseverzögert sind und Sekundärwascheigenschaften aufweisen. Die Löseverzögerung gegenüber herkömmlichen amorphen Natriumsilikaten kann dabei auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Oberflächenbehandlung, Compoundierung, Kompaktierung/ Verdichtung oder durch Übertrocknung hervorgerufen worden sein. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter dem Begriff "amorph" auch "röntgenamorph" verstanden. Dies heißt, daß die Silikate bei Röntgenbeugungsexperimenten keine scharfen Röntgen reflexe liefern, wie sie für kristalline Substanzen typisch sind, sondern allenfalls ein oder mehrere Maxima der gestreuten Röntgenstrahlung, die eine Breite von mehreren Gradeinheiten des Beugungswinkels aufweisen. Es kann jedoch sehr wohl sogar zu besonders guten Buildereigenschaften führen, wenn die Silikatpartikel bei Elektronenbeugungsexperimenten verwaschene oder sogar scharfe Beugungsmaxima liefern. Dies ist so zu interpretieren, daß die Produkte mikrokristalline Bereiche der Größe 10 bis einige Hundert nm aufweisen, wobei Werte bis max. 50 nm und insbesondere bis max. 20 nm bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugt sind verdichtete/kompaktierte amorphe Silikate, compoundierte amorphe Silikate und übertrocknete röntgenamorphe Silikate.
Ein gegebenenfalls einsetzbarer, feinkristalliner, synthetischer und gebundenes Wasser enthaltender Zeolith ist vorzugsweise Zeolith A und/oder P. Als Zeolith P wird Zeolith MAP® (Handelsprodukt der Firma Crosfield) besonders bevorzugt. Geeignet sind jedoch auch Zeolith X sowie Mischungen aus A, X und/oder P. Kommerziell erhältlich und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt einsetzbar ist beispielsweise auch ein Co-Kristallisat aus Zeolith X und Zeolith A (ca. 80 Gew.-% Zeolith X), das von der Firma CONDEA Augusta S.p.A. unter dem Markennamen VEGOBOND AX® vertrieben wird und durch die Formel
nNa2O • (1-H)K2O ■ AI2O3 ' (2 - 2,5)SiO2 ■ (3,5 - 5,5) H2O
beschrieben werden kann. Geeignete Zeolithe weisen eine mittlere Teilchengröße von weniger als 10 μm (Volumenverteilung; Meßmethode: Coulter Counter) auf und enthalten vorzugsweise 18 bis 22 Gew.-%, insbesondere 20 bis 22 Gew.-% an gebundenem Wasser.
Selbstverständlich ist auch ein Einsatz der allgemein bekannten Phosphate als Buildersubstanzen möglich, sofern ein derartiger Einsatz nicht aus ökologischen Gründen vermieden werden sollte. Unter der Vielzahl der kommerziell erhältlichen Phosphate haben die Alkalimetallphosphate unter besonderer Bevorzugung von Pentanatrium- beziehungsweise Pentakaliumtriphosphat (Natrium- beziehungsweise Kaliumtripolyphosphat) in der Wasch- und Reinigungsmittel-Industrie die größte Bedeutung.
Alkalimetallphosphate ist dabei die summarische Bezeichnung für die Alkalimetall- (insbesondere Natrium- und Kalium-) -Salze der verschiedenen Phosphorsäuren, bei denen man Metaphosphorsäuren (HPOs)n und Orthophosphorsäure H3PO4 neben höhermolekularen Vertretern unterscheiden kann. Die Phosphate vereinen dabei mehrere Vorteile in sich: Sie wirken als Alkaliträger, verhindern Kalkbeläge auf Maschinenteilen beziehungsweise Kalkinkrustationen in Geweben und tragen überdies zur Reinigungsleistung bei.
Natriumdihydrogenphosphat, NaHaPO4, existiert als Dihydrat (Dichte 1 ,91 gern"3, Schmelzpunkt 60°) und als Monohydrat (Dichte 2,04 gern"3). Beide Salze sind weiße, in Wasser sehr leicht lösliche Pulver, die beim Erhitzen das Kristallwasser verlieren und bei 2000C in das schwach saure Diphosphat (Dinatriumhydrogendiphosphat, Na2H2P2O7), bei höherer Temperatur in Natiumtrimetaphosphat (Na3PsOg) und Maddrellsches Salz (siehe unten), übergehen. NaH2PO4 reagiert sauer; es entsteht, wenn Phosphorsäure mit Natronlauge auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt und die Maische versprüht wird. Kaliumdihydrogenphosphat (primäres oder einbasiges Kaliumphosphat, Kaliumbiphosphat, KDP), KH2PO4, ist ein weißes Salz der Dichte 2,33 gern"3, hat einen Schmelzpunkt von 2530C [Zersetzung unter Bildung von Kaliumpolyphosphat (KPO3)X] und ist leicht löslich in Wasser.
Dinatriumhydrogenphosphat (sekundäres Natriumphosphat), Na2HPO4, ist ein farbloses, sehr leicht wasserlösliches kristallines Salz. Es existiert wasserfrei und mit 2 Mol. (Dichte 2,066 gern'3, Wasserverlust bei 95°), 7 Mol. (Dichte 1 ,68 gern"3, Schmelzpunkt 480C unter Verlust von 5 H2O) und 12 Mol. Wasser (Dichte 1 ,52 gern"3, Schmelzpunkt 35°C unter Verlust von 5 H2O), wird bei 1000C wasserfrei und geht bei
stärkerem Erhitzen in das Diphosphat Na4P2O7 über. Dinatriumhydrogenphosphat wird durch Neutralisation von Phosphorsäure mit Sodalösung unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator hergestellt. Dikaliumhydrogenphosphat (sekundäres od. zweibasiges Kaliumphosphat), K2HPO4, ist ein amorphes, weißes Salz, das in Wasser leicht löslich ist.
Trinatriumphosphat, tertiäres Natriumphosphat, Na3PO4, sind farblose Kristalle, die als Dodecahydrat eine Dichte von 1 ,62 gern"3 und einen Schmelzpunkt von 73-760C (Zersetzung), als Decahydrat (entsprechend 19-20% P2Os) einen Schmelzpunkt von 1000C und in wasserfreier Form (entsprechend 39-40% P2O5) eine Dichte von 2,536 gern'3 aufweisen. Trinatriumphosphat ist in Wasser unter Alkalischer Reaktion leicht löslich und wird durch Eindampfen einer Lösung aus genau 1 Mol Dinatriumphosphat und 1 Mol NaOH hergestellt. Trikaliumphosphat (tertiäres oder dreibasiges Kaliumphosphat), K3PO4, ist ein weißes, zerfließliches, körniges Pulver der Dichte 2,56 gern"3, hat einen Schmelzpunkt von 1340° und ist in Wasser mit Alkalischer Reaktion leicht löslich. Es entsteht zum Beispiel beim Erhitzen von Thomasschlacke mit Kohle und Kaliumsulfat. Trotz des höheren Preises werden in der Reinigungsmittel-Industrie die leichter löslichen, daher hochwirksamen, Kaliumphosphate gegenüber entsprechenden Natrium-Verbindungen vielfach bevorzugt.
Tetranatriumdiphosphat (Natriumpyrophosphat), Na4P2O7, existiert in wasserfreier Form (Dichte 2,534 gern'3, Schmelzpunkt 988°C, auch 88O0C angegeben) und als Decahydrat (Dichte 1 ,815-1 ,836 gern"3, Schmelzpunkt 94°C unter Wasserverlust). Beide Substanzen sind farblose, in Wasser mit Alkalischer Reaktion lösliche Kristalle. Na4P2O7 entsteht beim Erhitzen von Dinatriumphosphat auf >200°C oder indem man Phosphorsäure mit Soda im stöchiometrischem Verhältnis umsetzt und die Lösung durch Versprühen entwässert. Das Decahydrat komplexiert Schwermetall-Salze und Härtebildner und verringert daher die Härte des Wassers. Kaliumdiphosphat (Kaliumpyrophosphat), K4P2O7, existiert in Form des Trihydrats und stellt ein farbloses, hygroskopisches Pulver mit der Dichte 2,33 gern"3 dar, das in Wasser löslich ist, wobei der pH-Wert der 1 %igen Lösung bei 25°C 10,4 beträgt.
Durch Kondensation des NaH2PO4 beziehungsweise des KH2PO4 entstehen höhermolekulare Natrium- und Kaliumphosphate, bei denen man cyclische Vertreter,
die Natrium- beziehungsweise Kaliummetaphosphate und kettenförmige Typen, die Natrium- beziehungsweise Kaliumpolyphosphate, unterscheiden kann. Insbesondere für letztere sind eine Vielzahl von Bezeichnungen in Gebrauch: Schmelz- oder Glühphosphate, Grahamsches Salz, Kurrolsches und Maddrellsches Salz. Alle höheren Natrium- und Kaliumphosphate werden gemeinsam als kondensierte Phosphate bezeichnet.
Das technisch wichtige Pentanatriumtriphosphat (Na5P3O10; Natriumtripolyphosphat) ist ein wasserfrei oder mit 6 H2O kristallisierendes, nicht hygroskopisches, weißes, wasserlösliches Salz der allgemeinen Formel NaO-[P(O)(ONa)-O]n-Na mit n=3. In 100 g Wasser lösen sich bei Zimmertemperatur etwa 17 g, bei 6O0C ca. 20 g, bei 1000C rund 32 g des kristallwasserfreien Salzes; nach zweistündigem Erhitzen der Lösung auf 1000C entstehen durch Hydrolyse etwa 8% Orthophosphat und 15% Diphosphat. Bei der Herstellung von Pentanatriumtriphosphat wird Phosphorsäure mit Sodalösung oder Natronlauge im stöchiometrischen Verhältnis zur Reaktion gebracht und die Lösung durch Versprühen entwässert. Ähnlich wie Grahamsches Salz und Natriumdiphosphat löst Pentanatriumtriphosphat viele unlösliche Metall-Verbindungen (auch Kalkseifen usw.). Pentakaliumtriphosphat, K5P3O10 (Kaliumtripolyphosphat), kommt beispielsweise iri Form einer 50 Gew.-%-igen Lösung (> 23% P2O5, 25% K2O) in den Handel. Die Kaliumpolyphosphate finden in der Wasch- und Reinigungsmittel-Industrie breite Verwendung. Weiter existieren auch Natriumkaliumtripolyphosphate, welche ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind. Diese entstehen beispielsweise, wenn man Natriumtrimetaphosphat mit KOH hydrolysiert:
(NaPOs)3 + 2 KOH -> Na3K2P3Oi0 + H2O
Diese sind erfindungsgemäß genau wie Natriumtripolyphosphat, Kaliumtripolyphosphat oder Mischungen aus diesen beiden einsetzbar; auch Mischungen aus Natriumtripolyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat oder Mischungen aus Kaliumtripolyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat oder Gemische aus Natriumtripolyphosphat und Kaliumtripolyphosphat und Natriumkaliumtripolyphosphat sind erfindungsgemäß einsetzbar.
Als organische Cobuilder können in den erfindungsgemäßen Wasch- und Reinigungsmitteln insbesondere Polycarboxylate oder Polycarbonsäuren, polymere Polycarboxylate, Polyasparaginsäure, Polyacetale, gegebenenfalls oxidierte Dextrine, weitere organische Cobuilder (siehe unten) sowie Phosphonate eingesetzt werden. Diese Stoffklassen werden nachfolgend beschrieben.
Brauchbare organische Gerüstsubstanzen sind beispielsweise die in Form ihrer Natriumsalze einsetzbaren Polycarbonsäuren, wobei unter Polycarbonsäuren solche Carbonsäuren verstanden werden, die mehr als eine Säurefunktion tragen. Beispielsweise sind dies Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Zuckersäuren, Aminocarbonsäuren, Nitrilotriessigsäure (NTA), sofern ein derartiger Einsatz aus ökologischen Gründen nicht zu vermeiden ist, sowie Mischungen aus diesen. Bevorzugte Salze sind die Salze der Polycarbonsäuren wie Citronensäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Zuckersäuren und Mischungen aus diesen.
Auch die Säuren an sich können eingesetzt werden. Sie besitzen neben ihrer Builderwirkung typischerweise auch die Eigenschaft einer Säuerungskomponente und dienen somit auch zur Einstellung eines niedrigeren und milderen pH-Wertes von Wasch- oder Reinigungsmitteln, sofern nicht der sich durch die Mischung der übrigen Komponenten ergebende pH-Wert gewünscht ist. Insbesondere sind hierbei system- unbd umweltverträgliche Säuren wie Citronensäure, Essigsäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Milchsäure, Glykolsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Gluconsäure und beliebige Mischungen aus diesen zu nennen. Aber auch Mineralsäuren, insbesondere Schwefelsäure oder Basen, insbesondere Ammonium¬ oder Alkalihydroxide können als pH-Regulatoren dienen. Derartige Regulatoren sind in den erfindungemäßen Mitteln in Mengen von vorzugsweise nicht über 20 Gew.-%, insbesondere von 1 ,2 Gew.-% bis 17 Gew.-%, enthalten.
Als Builder sind weiter polymere Polycarboxylate geeignet, dies sind beispielsweise die Alkalimetallsalze der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure, beispielsweise solche mit einer relativen Molekülmasse von 500 bis 70000 g/mol.
Bei den für polymere Polycarboxylate angegebenen Molmassen handelt es sich im Sinne dieser Schrift um gewichtsmittlere Molmassen Mw der jeweiligen Säureform, die grundsätzlich mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt wurden, wobei ein UV-Detektor eingesetzt wurde. Die Messung erfolgte dabei gegen einen externen Polyacrylsäure-Standard, der aufgrund seiner strukturellen Verwandtschaft mit den untersuchten Polymeren realistische Molgewichtswerte liefert. Diese Angaben weichen deutlich von den Molgewichtsangaben ab, bei denen Polystyrolsulfonsäuren als Standard eingesetzt werden. Die gegen Polystyrolsulfonsäuren gemessenen Molmassen sind in der Regel deutlich höher als die in dieser Schrift angegebenen Molmassen.
Geeignete Polymere sind insbesondere Polyacrylate, die bevorzugt eine Molekülmasse von 2000 bis 20000 g/mol aufweisen. Aufgrund ihrer überlegenen Löslichkeit können aus dieser Gruppe wiederum die kurzkettigen Polyacrylate, die Molmassen von 2000 bis 10000 g/mol, und besonders bevorzugt von 3000 bis 5000 g/mol, aufweisen, bevorzugt sein.
Geeignet sind weiterhin copolymere Polycarboxylate, insbesondere solche der Acrylsäure mit Methacrylsäure und der Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Maleinsäure. Als besonders geeignet haben sich Copolymere der Acrylsäure mit Maleinsäure erwiesen, die 50 bis 90 Gew.-% Acrylsäure und 50 bis 10 Gew.-% Maleinsäure enthalten. Ihre relative Molekülmasse, bezogen auf freie Säuren, beträgt im allgemeinen 2000 bis 70000 g/mol, vorzugsweise 20000 bis 50000 g/mol und insbe¬ sondere 30000 bis 40000 g/mol. Die (co-) polymeren Polycarboxylate können entweder als Pulver oder als wässerige Lösung eingesetzt werden. Der Gehalt der Mittel an (co- )polymeren Polycarboxylaten kann von 0,5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.- %, betragen.
Zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit können die Polymere auch Allylsulfonsäuren, wie beispielsweise Allyloxybenzolsulfonsäure und Methallylsulfonsäure, als Monomer enthalten.
Insbesondere bevorzugt sind auch biologisch abbaubare Polymere aus mehr als zwei verschiedenen Monomereinheiten, beispielsweise solche, die als Monomere Salze der
Acrylsäure und der Maleinsäure sowie Vinylalkohol beziehungsweise Vinylalkohol- Derivate oder die als Monomere Salze der Acrylsäure und der 2-Alkylallylsulfonsäure sowie Zucker-Derivate enthalten.
Weitere bevorzugte Copolymere sind solche, die als Monomere vorzugsweise Acrolein und Acrylsäure/Acrylsäuresalze beziehungsweise Acrolein und Vinylacetat aufweisen.
Ebenso sind als weitere bevorzugte Buildersubstanzen polymere Aminodicarbonsäuren, deren Salze oder deren Vorläufersubstanzen zu nennen. Besonders bevorzugt sind Polyasparaginsäuren beziehungsweise deren Salze und Derivate.
Weitere geeignete Buildersubstanzen sind Polyacetale, welche durch Umsetzung von Dialdehyden mit Polyolcarbonsäuren, welche 5 bis 7 C-Atome und mindestens 3 Hydroxylgruppen aufweisen, erhalten werden können. Bevorzugte Polyacetale werden aus Dialdehyden wie Glyoxal, Glutaraldehyd, Terephthalaldehyd sowie deren Gemischen und aus Polyolcarbonsäuren wie Gluconsäure und/oder Glucoheptonsäure erhalten.
Weitere geeignete organische Buildersubstanzen sind Dextrine, beispielsweise Oligomere beziehungsweise Polymere von Kohlenhydraten, die durch partielle Hydrolyse von Stärken erhalten werden können. Die Hydrolyse kann nach üblichen, beispielsweise säure- oder enzymkatalysierten Verfahren durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um Hydrolyseprodukte mit mittleren Molmassen im Bereich von 400 bis 500000 g/mol. Dabei ist ein Polysaccharid mit einem Dextrose- Äquivalent (DE) im Bereich von 0,5 bis 40, insbesondere von 2 bis 30 bevorzugt, wobei DE ein gebräuchliches Maß für die reduzierende Wirkung eines Polysaccharids im Vergleich zu Dextrose ist, welche ein DE von 100 besitzt. Brauchbar sind sowohl Maltodextrine mit einem DE zwischen 3 und 20 und Trockenglucosesirupe mit einem DE zwischen 20 und 37 als auch sogenannte Gelbdextrine und Weißdextrine mit höheren Molmassen im Bereich von 2000 bis 30000 g/mol.
Bei den oxidierten Derivaten derartiger Dextrine handelt es sich um deren Umsetzungsprodukte mit Oxidationsmitteln, welche in der Lage sind, mindestens eine Alkoholfunktion des Saccharidrings zur Carbonsäurefunktion zu oxidieren. Besonders
bevorzugte organische Builder für erfindungsgemäße Mittel sind oxidierte Stärken, beziehungsweise deren Derivate aus den Anmeldungen EP 472042, WO 97/25399, und EP 755944.
Auch Oxydisuccinate und andere Derivate von Disuccinaten, vorzugsweise Ethylendiamindisuccinat, sind weitere geeignete Cobuilder. Dabei wird Ethylendiamin- N,N'-disuccinat (EDDS) bevorzugt in Form seiner Natrium- oder Magnesiumsalze verwendet. Weiterhin bevorzugt sind in diesem Zusammenhang auch Glycerindisuccinate und Glycerintrisuccinate. Geeignete Einsatzmengen liegen in zeolith-, carbonat- und/oder silicathaltigen Formulierungen zwischen 3 und 15 Gew.-%.
Weitere brauchbare organische Cobuilder sind beispielsweise acetylierte Hydroxycarbonsäuren beziehungsweise deren Salze, welche gegebenenfalls auch in Lactonform vorliegen können und welche mindestens 4 Kohlenstoffatome und mindestens eine Hydroxygruppe sowie maximal zwei Säuregruppen enthalten.
Eine weitere Substanzklasse mit Cobuildereigenschaften stellen die Phosphonate dar. Dabei handelt es sich insbesondere um Hydroxyalkan- beziehungsweise Aminoalkanphosphonate. Unter den Hydroxyalkanphosphonaten ist das 1- Hydroxyethan-1 ,1-diphosphonat (HEDP) von besonderer Bedeutung als Cobuilder. Es wird vorzugsweise als Natriumsalz eingesetzt, wobei das Dinatriumsalz neutral und das Tetranatriumsalz alkalisch (pH 9) reagiert. Als Aminoalkanphosphonate kommen vorzugsweise Ethylendiamintetramethylenphosphonat (EDTMP), Diethylentriamin- pentamethylenphosphonat (DTPMP) sowie deren höhere Homologe in Frage. Sie werden vorzugsweise in Form der neutral reagierenden Natriumsalze, z.B. als Hexanatriumsalz der EDTMP beziehungsweise als Hepta- und Octa-Natriumsalz der DTPMP, eingesetzt. Als Builder wird dabei aus der Klasse der Phosphonate bevorzugt HEDP verwendet. Die Aminoalkanphosphonate besitzen zudem ein ausgeprägtes Schwermetallbindevermögen. Dementsprechend kann es, insbesondere wenn die Mittel auch Bleiche enthalten, bevorzugt sein, Aminoalkanphosphonate, insbesondere DTPMP, einzusetzen, oder Mischungen aus den genannten Phosphonaten zu verwenden.
Darüberhinaus können alle Verbindungen, die in der Lage sind, Komplexe mit Erdalkaliionen auszubilden, als Cobuilder eingesetzt werden.
Buildersubstanzen können in den erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmitteln gegebenenfalls in Mengen bis zu 90 Gew.-% enthalten sein. Sie sind vorzugsweise in Mengen bis zu 75 Gew.-% enthalten. Erfindungsgemäße Waschmittel weisen Buildergehalte von insbesondere 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% auf. In erfindungsgemäßen Mitteln für die Reinigung harter Oberflächen, insbesondere zur maschinellen Reinigung von Geschirr, beträgt der Gehalt an Buildersubstanzen insbesondere 5 Gew.-% bis 88 Gew.-%, wobei in derartigen Mitteln vorzugsweise keine wasserunlöslichen Buildermaterialien eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäßer Mittel zur insbesondere maschinellen Reinigung von Geschirr sind 20 Gew.-% bis 40 Gew.-% wasserlöslicher organischer Builder, insbesondere Alkalicitrat, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% Alkalicarbonat und 20 Gew.-% bis 40 Gew.-% Alkalidisilikat enthalten.
Lösungsmittel, die in den flüssigen bis gelförmigen Zusammensetzungen von Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden können, stammen beispielsweise aus der Gruppe ein- oder mehrwertigen Alkohole, Alkanolamine oder Glycolether, sofern sie im angegebenen Konzentrationsbereich mit Wasser mischbar sind. Vorzugsweise werden die Lösungsmittel ausgewählt aus Ethanol, n- oder i-Propanol, Butanolen, Ethylenglykolmethylether, Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolpropylether,
Ethylenglykolmono-n-butylether, Diethylenglykol-methylether, Diethylenglykolethylether, Propylenglykolmethyl-, -ethyl- oder -propyl-ether, Dipropylenglykolmonomethyl-, oder -ethylether, Di-isopropylenglykolmonomethyl-, oder -ethylether, Methoxy-, Ethoxy- oder Butoxytriglykol, 1-Butoxyethoxy-2-propanol, 3-Methyl-3-methoxybutanol, Propylen- g!ykol-t-butylether sowie Mischungen dieser Lösungsmittel.
Lösungsmittel können in den erfindungsgemäßen flüssigen bis gelförmigen Wasch- und Reinigungsmitteln in Mengen zwischen 0,1 und 20 Gew.-%, bevorzugt aber unter 15 Gew.-% und insbesondere unterhalb von 10 Gew.-% eingesetzt werden.
Zur Einstellung der Viskosität können der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein oder mehrere Verdicker, beziehungsweise Verdickungssysteme zugesetzt werden.
Diese hochmolekularen Stoffe, die auch Quell(ungs)mittel genannt werden, saugen meist die Flüssigkeiten auf und quellen dabei auf, um schließlich in zähflüssige echte oder kolloide Lösungen überzugehen.
Geeignete Verdicker sind anorganische oder polymere organische Verbindungen. Zu den anorganischen Verdickem zählen beispielsweise Polykieselsäuren, Tonmineralien wie Montmorillonite, Zeolithe, Kieselsäuern und Bentonite. Die organischen Verdicker stammen aus den Gruppen der natürlichen Polymere, der abgewandelten natürlichen Polymere und der vollsynthetischen Polymere. Solche aus der Natur stammenden Polymere sind beispielsweise Agar-Agar, Carrageen, Tragant, Gummi arabicum, Alginate, Pektine, Polyosen, Guar-Mehl, Johannisbrotbaumkernmehl, Stärke, Dextrine, Gelatine und Casein. Abgewandelte Naturstoffe, die als Verdicker verwendet werden, stammen vor allem aus der Gruppe der modifizierten Stärken und Cellulosen. Beispielhaft seien hier Carboxymethylcellulose und andere Celluloseether, Hydroxyethyl- und -propylcellulose sowie Kernmehlether genannt. Vollsynthetische Verdicker sind Polymere wie Polyacryl- und Polymethacryl-Verbindungen, Vinylpolymere, Polycarbonsäuren, Polyether, Polyimine, Polyamide und Polyurethane.
Die Verdicker können in einer Menge bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 2 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 0,1 bis 1 ,5 Gew.-%, bezogen auf die fertige Zusammensetzung, enthalten sein.
Erfindungsgemäße Textilwaschmittel können als optische Aufheller Derivate der Diaminostilbendisulfonsäure beziehungsweise deren Alkalimetallsalze enthalten. Geeignet sind zum Beispiel Salze der 4,4'-Bis(2-anilino-4-morpholino-1 ,3,5-triazinyl-6- amino)stilben-2,2'-disulfonsäure oder gleichartig aufgebaute Verbindungen, die anstelle der Morpholino-Gruppe eine Diethanolaminogruppe, eine Methylaminogruppe, eine Anilinogruppe oder eine 2-Methoxyethylaminogruppe tragen. Weiterhin können Aufheller vom Typ der substituierten Diphenylstyryle anwesend sein, zum Beispiel die Alkalisalze des 4,4'-Bis(2-sulfostyryl)-diphenyls, 4,4'-Bis(4-chlor-3-sulfostyryl)-diphenyls, oder 4-(4-Chlorstyryl)-4'-(2-sulfostyryl)-diphenyls. Auch Gemische der vorgenannten optischen Aufheller können verwendet werden.
Vergrauungsinhibitoren haben die Aufgabe, den von der Textilfaser abgelösten
Schmutz in der Flotte suspendiert zu halten. Hierzu sind wasserlösliche Kolloide meist organischer Natur geeignet, beispielsweise Stärke, Leim, Gelatine, Salze von Ethercarbonsäuren oder Ethersulfonsäuren der Stärke oder der Cellulose oder Salze von sauren Schwefelsäureestern der Cellulose oder der Stärke. Auch wasserlösliche, saure Gruppen enthaltende Polyamide sind für diesen Zweck geeignet. Weiterhin lassen sich andere als die obengenannten Stärkederivate verwenden, zum Beispiel Aldehydstärken. Bevorzugt werden Celluloseether, wie Carboxymethylcellulose (Na- SaIz), Methylcellulose, Hydroxyalkylcellulose und Mischether, wie Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Methylcarboxymethylcellu- lose und deren Gemische, beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Mittel, eingesetzt.
Um einen Silberkorrosionsschutz zu bewirken, können in erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln für Geschirr Silberkorrosionsinhibitoren eingesetzt werden. Solche sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise Benzotriazole, Eisen(lll)- chlorid oder CoSO4. Wie beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 0 736 084 B1 bekannt ist, sind für die gemeinsame Verwendung mit Enzymen besonders geeignete Silberkorrosionsinhibitoren Mangan-, Titan-, Zirkonium-, Hafnium-, Vanadium-, Cobalt- oder Cersalze und/oder -komplexe, in denen die genannten Metalle in einer der Oxidationsstufen II, III, IV, V oder VI vorliegen. Beispiele für derartige Verbindungen sind MnSO4, V2O5, V2O4, VO2, TiOSO4, K2TiF6, K2ZrF6, Co(NO3)2, Co(NO3)3, sowie deren Gemische.
"Soil-Release"-Wirkstoffe oder "Soil-Repellents" sind zumeist Polymere, die bei der Verwendung in einem Waschmittel der Wäschefaser schmutzabstoßende Eigenschaften verleihen und/oder das Schmutzablösevermögen der übrigen Waschmittelbestandteile unterstützen. Ein vergleichbarer Effekt kann auch bei deren Einsatz in Reinigungsmitteln für harte Oberflächen beobachtet werden.
Besonders wirksame und seit langer Zeit bekannte Soil-Release-Wirkstoffe sind Copolyester mit Dicarbonsäure-, Alkylenglykol- und Polyalkylenglykoleinheiten. Beispiele dafür sind Copolymere oder Mischpolymere aus Polyethylenterephthalat und Polyoxyethylenglykol (DT 16 17 141 , beziehungsweise DT 22 OO 911). In der deutschen Offenlegungsschrift DT 22 53 063 sind saure Mittel genannt, die unter anderem ein
Copolymer aus einer dibasigen Carbonsäure und einem Alkylen- oder Cycloalkylenpolyglykol enthalten. Polymere aus Ethylenterephthalat und Polyethylenoxid-terephthalat und deren Einsatz in Waschmitteln sind in den deutschen Schriften DE 28 57 292 und DE 33 24 258 und der Europäischen Patentschrift EP 0 253 567 beschrieben. Das europäische Patent EP 066 944 betrifft Mittel, die einen Copolyester aus Ethylenglykol, Polyethylenglykol, aromatischer Dicarbonsäure und sulfonierter aromatischer Dicarbonsäure in bestimmten Molverhältnissen enthalten. Aus dem europäischen Patent EP 0 185 427 sind Methyl- oder Ethylgruppen- endverschlossene Polyester mit Ethylen- und/oder Propylen-terephthalat- und Polyethylenoxid-terephthalat-Einheiten und Waschmitel, die derartiges Soil-release- Polymer enthalten, bekannt. Das europäische Patent EP 0 241 984 betrifft einen Polyester, der neben Oxyethylen-Gruppen und Terephthalsäureeinheiten auch substituierte Ethyleneinheiten sowie Glycerineinheiten enthält. Aus dem europäischen Patent EP 0 241 985 sind Polyester bekannt, die neben Oxyethylen-Gruppen und Terephthalsäureeinheiten 1 ,2-Propylen-, 1 ,2-Butylen- und/oder 3-Methoxy-1 ,2- propylengruppen sowie Glycerineinheiten enthalten und mit C-i- bis C4-Alkylgruppen endgruppenverschlossen sind. Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 272 033 sind zumindest anteilig durch Ci-4-Alkyl- oder Acylreste endgruppenverschlossene Polyester mit Poly-propylenterephthalat- und Polyoxyethylenterephthalat-Einheiten bekannt. Das europäische Patent EP 0 274 907 beschreibt sulfoethyl- endgruppenverschlossene terephthalathaltige Soil-release-Polyester. Gemäß der europäischen Patentanmeldung EP 0 357 280 werden durch Sulfonierung ungesättigter Endgruppen Soil-Release-Polyester mit Terephthalat-, Alkylenglykol- und PoIy-C2-4- Glykol-Einheiten hergestellt. Die internationale Patentanmeldung WO 95/32232 betrifft saure, aromatische schmutzablösevermögende Polyester. Aus der internationalen Patentanmeldung WO 97/31085 sind nicht polymere soil-repellent-Wirkstoffe für Materialien aus Baumwolle mit mehreren funktionellen Einheiten bekannt: Eine erste Einheit, die beispielsweise kationisch sein kann, ist zur Adsorption auf die Baumwolloberfläche durch elektrostatische Wechselwirkung befähigt, und eine zweite Einheit, die hydrophob ausgebildet ist, ist verantwortlich für das Verbleiben des Wirkstoffs an der Wasser/ Baumwolle-Grenzfläche.
Zu den für den Einsatz in erfindungsgemäßen Textilwaschmitteln in Frage kommenden Farbübertragungsinhibitoren gehören insbesondere Polyvinylpyrrolidone, Polyvinyl-
imidazole, polymere N-Oxide wie Poly-(vinylpyridin-N-oxid) und Copolymere von Vinyl- pyrrolidon mit Vinylimidazol.
Beim Einsatz in maschinellen Reinigungsverfahren kann es von Vorteil sein, den betreffenden Mitteln Schauminhibitoren zuzusetzen. Als Schauminhibitoren eignen sich beispielsweise Seifen natürlicher oder synthetischer Herkunft, die einen hohen Anteil an Ci8-C24-Fettsäuren aufweisen. Geeignete nichttensidartige Schauminhibitoren sind beispielsweise Organopolysiloxane und deren Gemische mit mikrofeiner, gegebenenfalls signierter Kieselsäure sowie Paraffine, Wachse, Mikrokristallinwachse und deren Gemische mit signierter Kieselsäure oder Bistearylethylendiamid. Mit Vorteilen werden auch Gemische aus verschiedenen Schauminhibitoren verwendet, zum Beispiel solche aus Silikonen, Paraffinen oder Wachsen. Vorzugsweise sind die Schauminhibitoren, insbesondere Silikon- und/oder Paraffin-haltige Schauminhibitoren, an eine granuläre, in Wasser lösliche, beziehungsweise dispergierbare Trägersubstanz gebunden. Insbesondere sind dabei Mischungen aus Paraffinen und Bistearylethylen- diamiden bevorzugt.
Ein erfindungsgemäßes Reinigungsmittel für harte Oberflächen kann darüber hinaus abrasiv wirkende Bestandteile, insbesondere aus der Gruppe umfassend Quarzmehle, Holzmehle, Kunststoffmehle, Kreiden und Mikroglaskugeln sowie deren Gemische, enthalten. Abrasivstoffe sind in den erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln vorzugs¬ weise nicht über 20 Gew.-%, insbesondere von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, enthalten.
Färb- und Duftstoffe werden Wasch- und Reinigungsmitteln zugesetzt, um den ästhetischen Eindruck der Produkte zu verbessern und dem Verbraucher neben der Wasch- und Reinigungsleistung ein visuell und sensorisch "typisches und unverwechselbares" Produkt zur Verfügung zu stellen. Als Parfümöle beziehungsweise Duftstoffe können einzelne Riechstoffverbindungen, zum Beispiel die synthetischen Produkte vom Typ der Ester, Ether, Aldehyde, Ketone, Alkohole und Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Riechstoffverbindungen vom Typ der Ester sind zum Beispiel Benzylacetat, Phenoxyethylisobutyrat, p-tert.-Butylcyclohexylacetat, Linalylacetat, Dimethylbenzyl-carbinylacetat, Phenylethylacetat, Linalylbenzoat, Benzylformiat, Ethylmethylphenyl-glycinat, Allylcyclohexylpropionat, Styrallylpropionat und Benzylsalicylat. Zu den Ethern zählen beispielsweise Benzylethylether, zu den
Aldehyden zum Beispiel die linearen Alkanale mit 8-18 C-Atomen, Citral, Citronellal, Citronellyloxyacetaldehyd, Cyclamenaldehyd, Hydroxycitronellal, Lilial und Bourgeonal, zu den Ketonen zum Beispiel die Jonone, α-lsomethylionon und Methyl-cedrylketon, zu den Alkoholen Anethol, Citronellol, Eugenol, Geraniol, Linalool, Phenylethylalkohol und Terpineol, zu den Kohlenwasserstoffen gehören hauptsächlich die Terpene wie Limonen und Pinen. Bevorzugt werden jedoch Mischungen verschiedener Riechstoffe verwendet, die gemeinsam eine ansprechende Duftnote erzeugen. Solche Parfümöle können auch natürliche Riechstoffgemische enthalten, wie sie aus pflanzlichen Quellen zugänglich sind, zum Beispiel Pine-, Citrus-, Jasmin-, Patchouly-, Rosen- oder Ylang- Ylang-Öl. Ebenfalls geeignet sind Muskateller, Salbeiöl, Kamillenöl, Nelkenöl, Melissenöl, Minzöl, Zimtblätteröl, Lindenblütenöl, Wacholderbeeröl, Vetiveröl, Olibanumöl, Galbanumöl und Labdanumöl sowie Orangenblütenöl, Neroliol, Orangenschalenöl und Sandelholzöl. Üblicherweise liegt der Gehalt von Wasch- und Reinigungsmitteln an Farbstoffen unter 0,01 Gew.-%, während Duftstoffe bis zu 2 Gew.- % der gesamten Formulierung ausmachen können.
Die Duftstoffe können direkt in die Wasch- oder Reinigungsmittel eingearbeitet werden, es kann aber auch vorteilhaft sein, die Duftstoffe auf Träger aufzubringen, die die Haftung des Parfüms auf dem Reinigungsgut verstärken und durch eine langsamere Duftfreisetzung für langanhaltenden Duft, insbesondere von behandelten Textilien sorgen. Als solche Trägermaterialien haben sich beispielsweise Cyclodextrine bewährt, wobei die Cyclodextrin-Parfüm-Komplexe zusätzlich noch mit weiteren Hilfsstoffen beschichtet werden können. Ein weiter bevorzugter Träger für Duftstoffe ist der beschriebene Zeolith X, der anstelle von oder in Mischung mit Tensiden auch Duftstoffe aufnehmen kann. Bevorzugt sind daher Wasch- und Reinigungsmittel, die den beschriebenen Zeolith X und Duftstoffe, die vorzugsweise zumindest teilweise an dem Zeolithen absorbiert sind, enthalten.
Bevorzugte Farbstoffe, deren Auswahl dem Fachmann keinerlei Schwierigkeit bereitet, besitzen eine hohe Lagerstabilität und Unempfindlichkeit gegenüber den übrigen Inhaltsstoffen der Mittel und gegen Licht sowie keine ausgeprägte Substantivität gegenüber Textilfasern, um diese nicht anzufärben.
Zur Bekämpfung von Mikroorganismen können Wasch- oder Reinigungsmittel antimikrobielle Wirkstoffe enthalten. Hierbei unterscheidet man je nach antimikrobiellem Spektrum und Wirkungsmechanismus zwischen Bakteriostatika und Bakteriziden, Fungistatika und Fungiziden usw. Wichtige Stoffe aus diesen Gruppen sind beispielsweise Benzalkoniumchloride, Alkylarylsulfonate, Halogenphenole und Phenolmercuriacetat. Die Begriffe antimikrobielle Wirkung und antimikrobieller Wirkstoff haben im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre die fachübliche Bedeutung, die beispielsweise von K. H. Wallhäußer in "Praxis der Sterilisation, Desinfektion - Konservierung : Keimidentifizierung - Betriebshygiene" (5. Aufl. - Stuttgart; New York : Thieme, 1995) wiedergegeben wird, wobei alle dort beschriebenen Substanzen mit antimikrobieller Wirkung eingesetzt werden können. Geeignete antimikrobielle Wirkstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen der Alkohole, Amine, Aldehyde, antimikrobiellen Säuren beziehungsweise deren Salze, Carbonsäureester, Säureamide, Phenole, Phenolderivate, Diphenyle, Diphenylalkane, Harnstoffderivate, Sauerstoff-, Stickstoff-acetale sowie -formale, Benzamidine, Isothiazoline, Phthalimidderivate, Pyridinderivate, antimikrobiellen oberflächenaktiven Verbindungen, Guanidine, antimikrobiellen amphoteren Verbindungen, Chinoline, 1 ,2-Dibrom-2,4- dicyanobutan, lodo-2-propyl-butyl-carbamat, lod, lodophore, Peroxoverbindungen, Halogenverbindungen sowie beliebigen Gemischen der voranstehenden.
Der antimikrobielle Wirkstoff kann dabei ausgewählt sein aus Ethanol, n-Propanol, i- Propanol, 1,3-Butandiol, Phenoxyethanol, 1 ,2-Propylenglykol, Glycerin, Undecylensäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Dihydracetsäure, o-Phenylphenol, N- Methylmorpholin-acetonitril (MMA), 2-Benzyl-4-chlorphenol, 2,2'-Methylen-bis-(6-brom- 4-chlorphenol), 4,4'-Dichlor-2'-hydroxydiphenylether (Dichlosan), 2,4,4'-Trichlor-2'- hydroxydiphenylether (Trichlosan), Chlorhexidin, N-(4-Chlorphenyl)-N-(3,4- dichlorphenyl)-hamstoff, N,N'-(1 ,10-decan-diyldi-1-pyridinyl-4-yliden)-bis-(1-octanamin)- dihydrochlorid, N,N'-Bis-(4-chlorphenyl)-3,12-diimino-2,4,11 , 13-tetraaza-tetradecan- diimidamid, Glucoprotaminen, antimikrobiellen oberflächenaktiven quatemären Verbindungen, Guanidinen einschl. den Bi- und Polyguanidinen, wie beispielsweise 1 ,6- Bis-(2-ethylhexyl-biguanido-hexan)~dihydrochIorid, 1 ,6-Di-(Ni ,Ni '-phenyldiguanido- N5,N5')-hexan-tetrahydochlorid, 1, 6-Di-(Ni, Ni'-phenyl-Ni.Ni-methyldiguanido-Nδ.Ns')- hexan-dihydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, Ni'-o-chlorophenyldiguanido- N5,N5')-hexan- dihydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, Ni'-2,6-dichlorophenyldiguanido-N5,N5')hexan-dihydrochlorid,
1 , 6-Di-[N1, Ni'-beta-(p-methoxyphenyl) diguanido-N5,N5']-hexane-clihyclrochlorid, 1 ,6-Di- (N^Ni'-alpha-methyl-.beta.-phenyldiguanido-Ns.Ns'J-hexan-dihydrochlorid, 1 ,6-Di-
(N-i,Ni'-p-nitrophenyldiguanido-N5,N5')hexan-dihydrochlorid, omega:omega-Di-( Ni,Ni'- phenyldiguanido-N5,N5')-di-n-propylether-dihydrochlorid, omega:omega'-Di-(Ni,Ni'-p- chlorophenyldiguanido-N5,N5 ;-di-n-propylether-tetrahydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, Ni'-2,4- dichlorophenyldiguanido-N5,N5')hexan-tetrahydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, N-i'-p- methylphenyldiguanido- N5,N5')hexan-dihydrochlorid, 1 ,6-Di-(Ni, Ni'-2,4, 5- trichlorophenyldiguanido-N5,N5')hexan-tetrahydrochlorid, 1 ,6-Di-[Ni, Ni'-alpha-(p- chlorophenyl) ethyldiguanido-N5,N5'] hexan-dihydrochlorid, omega:omega-Di-(Ni,Ni'-p- chlorophenyldiguanido-N5,N5')m-xylene-dihydrochlorid, 1 ,12-Di-(Ni, Ni'-p- chlorophenyldiguanido-N5,N5') dodecan-dihydrochlorid, 1 , 10-Di-(Ni, NV- phenyldiguanido- N5,N5')-decan~tetrahydrochlorid, 1 ,12-Di-(Ni, Ni'-phenyldiguanido- N51N5') dodecan-tetrahydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, Ni'-o-chlorophenyldiguanido- N51N5') hexan-dihydrochlorid, 1 , 6-Di-(Ni, Ni'-o-chlorophenyldiguanido- N5, N5') hexan- tetrahydrochlorid, Ethylen-bis-(1 -tolyl biguanid), Ethylen-bis-(p-tolyl biguanide), Ethylen- bis-(3,5-dimethylphenylbiguanid), Ethylen-bis-(p-tert-amylphenylbiguanid), Ethylen-bis- (nonylphenylbiguanid), Ethylen-bis-(phenylbiguanid), Ethylen-bis-(N- butylphenylbiguanid), Ethylen-bis (2,5-diethoxyphenylbiguanid), Ethylen-bis (2,4- dimethylphenyl biguanid), Ethylen-bis (o-diphenylbiguanid), Ethylen-bis (mixed amyl naphthylbiguanid), N-Butyl-ethylen-bis-(phenylbiguanid), Trimethylen bis (o- tolylbiguanid), N-Butyl-trimethyle- bis-(phenyl biguanide) und die entsprechenden Salze wie Acetate, Gluconate, Hydrochloride, Hydrobromide, Citrate, Bisulfite, Fluoride, Polymaleate, N-Cocosalkylsarcosinate, Phosphite, Hypophosphite, Perfluorooctanoate, Silicate, Sorbate, Salicylate, Maleate, Tartrate, Fumarate, Ethylendiamintetraacetate, Iminodiacetate, Cinnamate, Thiocyanate, Arginate, Pyromellitate, Tetracarboxybutyrate, Benzoate, Glutarate, Monofluorphosphate, Perfluorpropionate sowie beliebige Mischungen davon. Weiterhin eignen sich halogenierte XyIoI- und Kresolderivate, wie p- Chlormetakresol oder p-Chlor-meta-xylol, sowie natürliche antimikrobielle Wirkstoffe pflanzlicher Herkunft (zum Beispiel aus Gewürzen oder Kräutern), tierischer sowie mikrobieller Herkunft. Vorzugsweise können antimikrobiell wirkende oberflächenaktive quatemäre Verbindungen, ein natürlicher antimikrobieller Wirkstoff pflanzlicher Herkunft und/oder ein natürlicher antimikrobieller Wirkstoff tierischer Herkunft, äußerst bevorzugt mindestens ein natürlicher antimikrobieller Wirkstoff pflanzlicher Herkunft aus der Gruppe, umfassend Coffein, Theobromin und Theophyllin sowie etherische Öle wie
Eugenol, Thymol und Geraniol, und/oder mindestens ein natürlicher antimikrobieller Wirkstoff tierischer Herkunft aus der Gruppe, umfassend Enzyme wie Eiweiß aus Milch, Lysozym und Lactoperoxidase, und/oder mindestens eine antimikrobiell wirkende oberflächenaktive quatemäre Verbindung mit einer Ammonium-, Sulfonium-, Phosphonium-, lodonium- oder Arsoniumgruppe, Peroxoverbindungen und Chlorver¬ bindungen eingesetzt werden. Auch Stoffe mikrobieller Herkunft, sogenannte Bakteriozine, können eingesetzt werden.
Die als antimikrobielle Wirkstoffe geeigneten quaternären Ammoniumverbindungen (QAV) weisen die allgemeine Formel (R1)(R2)(R3)(R4) N+ X" auf, in der R1 bis R4 gleiche oder verschiedene C-t-C22-Alkylreste, C7-C28-Aralkylreste oder heterozyklische Reste, wobei zwei oder im Falle einer aromatischen Einbindung wie im Pyridin sogar drei Reste gemeinsam mit dem Stickstoffatom den Heterozyklus, zum Beispiel eine Pyridinium- oder Imidazoliniumverbindung, bilden, darstellen und X" Halogenidionen, Sulfationen, Hydroxidionen oder ähnliche Anionen sind. Für eine optimale antimikrobielle Wirkung weist vorzugsweise wenigstens einer der Reste eine Kettenlänge von 8 bis 18, insbesondere12 bis 16, C-Atomen auf.
QAV sind durch Umsetzung tertiärer Amine mit Alkylierungsmitteln, wie zum Beispiel Methylchlorid, Benzylchlorid, Dimethylsulfat, Dodecylbromid, aber auch Ethylenoxid herstellbar. Die Alkylierung von tertiären Aminen mit einem langen Alkyl-Rest und zwei Methyl-Gruppen gelingt besonders leicht, auch die Quaternierung von tertiären Aminen mit zwei langen Resten und einer Methyl-Gruppe kann mit Hilfe von Methylchlorid unter milden Bedingungen durchgeführt werden. Amine, die über drei lange Alkyl-Reste oder Hydroxy-substituierte Alkyl-Reste verfügen, sind wenig reaktiv und werden bevorzugt mit Dimethylsulfat quatemiert.
Geeignete QAV sind beispielweise Benzalkoniumchlorid (N-Alkyl-N,N-dimethyl-benzyl- ammoniumchlorid, CAS No. 8001-54-5), Benzalkon B (m,p-Dichlorbenzyl-dimethyl-C12- alkylammoniumchlorid, CAS No. 58390-78-6), Benzoxoniumchlorid (Benzyl-dodecyl-bis- (2-hydroxyethyl)-ammonium-chlorid), Cetrimoniumbromid (N-Hexadecyl-N,N-trimethyl- ammoniumbromid, CAS No. 57-09-0), Benzetoniumchlorid (N,N-Dimethyl-N-[2-[2-[p- (1 ,1 ,3,3-tetramethylbutyl)-pheno-xy]ethoxy]ethyl]-benzylammoniumchlorid, CAS No. 121-54-0), Dialkyldimethylammonium-chloride wie Di-A7-decyl-dimethyl-
ammoniumchlorid (CAS No. 7173-51-5-5), Didecyldi-methylammoniumbromid (CAS No. 2390-68-3), Dioctyl-dimethyl-ammoniumchloric, 1-Cetylpyridiniumchlorid (CAS No. 123- 03-5) und Thiazoliniodid (CAS No. 15764-48-1) sowie deren Mischungen. Besonders bevorzugte QAV sind die Benzalkoniumchloride mit C8-Ci8-Alkylresten, insbesondere Cia-C^-Aklyl-benzyl-dimethyl-ammoniumchlorid.
Benzalkoniumhalogenide und/oder substituierte Benzalkoniumhalogenide sind beispielsweise kommerziell erhältlich als Barquat® ex Lonza, Marquat® ex Mason, Variquat® ex Witco/ Sherex und Hyamine® ex Lonza, sowie Bardac® ex Lonza. Weitere kommerziell erhältliche antimikrobielle Wirkstoffe sind N-(3-Chlorallyl)- hexaminiumchlorid wie Dowicide® und Dowicil® ex Dow, Benzethoniumchlorid wie Hyamine® 1622 ex Rohm & Haas, Methylbenzethoniumchlorid wie Hyamine® 1OX ex Rohm & Haas, Cetylpyridiniumchlorid wie Cepacolchlorid ex Merrell Labs.
Die antimikrobiellen Wirkstoffe werden in Mengen von 0,0001 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bevorzugt von 0,001 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,005 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% und insbesondere von 0,01 bis 0,2 Gew.-% eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittel können UV-Absorbenzien (UV- Absorber) enthalten, die auf die behandelten Textilien aufziehen und die Lichtbeständigkeit der Fasern und/oder die Lichtbeständigkeit sonstiger Rezepturbestandteile verbessern. Unter UV-Absorber sind organische Substanzen (Lichtschutzfilter) zu verstehen, die in der Lage sind, ultraviolette Strahlen zu absorbieren und die aufgenommene Energie in Form längerwelliger Strahlung, zum Beispiel Wärme wieder abzugeben.
Verbindungen, die diese gewünschten Eigenschaften aufweisen, sind beispielsweise die durch strahlungslose Desaktivierung wirksamen Verbindungen und Derivate des Benzophenons mit Substituenten in 2- und/oder 4-Stellung. Weiterhin sind auch substituierte Benzotriazole, in 3-Stellung Phenylsubstituierte Acrylate (Zimtsäurederivate, gegebenenfalls mit Cyanogruppen in 2-Stellung), Salicylate, organische Ni-Komplexe sowie Naturstoffe wie Umbeiliferon und die körpereigene Urocansäure geeignet. Besondere Bedeutung haben Biphenyl- und vor allem
Stilbenderivate wie sie beispielsweise in der EP 0728749 A beschrieben werden und kommerziell als Tinosorb® FD oder Tinosorb® FR ex Ciba erhältlich sind. Als UV-B- Absorber sind zu nennen: 3-Benzylidencampher beziehungsweise 3- Benzylidennorcampher und dessen Derivate, zum Beispiel 3-(4-Methylbenzy- liden)campher, wie in der EP 0693471 B1 beschrieben; 4-Aminobenzoesäurederivate, vorzugsweise 4-(Dimethylamino)benzoesäure-2-ethylhexylester, A-
(Dimethylamino)benzoesäure-2-octylester und A-
(Dimethylamino)benzoesäureamylester; Ester der Zimtsäure, vorzugsweise A- Methoxyzimtsäure-2-ethylhexylester, 4-Methoxyzimtsäurepropylester, 4-Methoxyzimt- säureisoamylester, 2-Cyano-3,3-phenylzimtsäure-2-ethylhexyIester (Octocrylene); Ester der Salicylsäure, vorzugsweise Salicylsäure-2-ethylhexylester, Salicylsäure-4- isopropylbenzylester, Salicylsäurehomomenthylester; Derivate des Benzophenons, vorzugsweise 2-Hydroxy-4-methoxybenzophenon, 2-Hydroxy-4-methoxy-4'- methylbenzophenon, 2,2'-Dihydroxy-4-methoxybenzophenon; Ester der Benzalmalonsäure, vorzugsweise 4-Methoxybenzmalonsäuredi-2-ethylhexylester; Triazinderivate, wie zum Beispiel 2,4,6-Trianilino-(p-carbo-2'-ethyl-1 '-hexyloxy)-1 ,3,5- triazin und Octyl Triazon, wie in der EP 0818450 A1 beschrieben oder Dioctyl Butamido Triazone (Uvasorb® HEB); Propan-1 ,3-dione, wie zum Beispiel 1-(4-tert.Butylphenyl)-3- (4'methoxyphenyl)propan-1 ,3-dion; Ketotricyclo(5.2.1.0)decan-Derivate, wie in der EP 0694521 B1 beschrieben. Weiterhin geeignet sind 2-Phenylbenzimidazol-5-sulfonsäure und deren Alkali-, Erdalkali-, Ammonium-, Alkylammonium-, Alkanolammonium- und Glucammoniumsalze; Sulfonsäurederivate von Benzophenonen, vorzugsweise 2- Hydroxy-4-methoxybenzophenon-5-sulfonsäure und ihre Salze; Sulfonsäurederivate des 3-Benzylidencamphers, wie zum Beispiel 4-(2-Oxo-3-bornylidenmethyl)benzol- sulfonsäure und 2-Methyl-5-(2-oxo-3-bornyliden)sulfonsäure und deren Salze.
Als typische UV-A-Filter kommen insbesondere Derivate des Benzoylmethans in Frage, wie beispielsweise 1-(4'-tert.Butylphenyl)-3-(4'-methoxyphenyl)propan-1 ,3-dion, 4-tert- Butyl-4'-methoxydibenzoylmethan (Parsol 1789), 1-Phenyl-3-(4'-isopropylphenyl)- propan-1 ,3-dion sowie Enaminverbindungen, wie beschrieben in der DE 19712033 A1 (BASF). Die UV-A und UV-B-Filter können selbstverständlich auch in Mischungen eingesetzt werden. Neben den genannten löslichen Stoffen kommen für diesen Zweck auch unlösliche Lichtschutzpigmente, nämlich feindisperse, vorzugsweise nanoisierte Metalloxide beziehungsweise Salze in Frage. Beispiele für geeignete Metalloxide sind
insbesondere Zinkoxid und Titandioxid und daneben Oxide des Eisens, Zirkoniums, Siliciums, Mangans, Aluminiums und Cers sowie deren Gemische. Als Salze können Silicate (Talk), Bariumsulfat oder Zinkstearat eingesetzt werden. Die Oxide und Salze werden in Form der Pigmente bereits für hautpflegende und hautschützende Emulsionen und dekorative Kosmetik verwendet. Die Partikel sollten dabei einen mittleren Durchmesser von weniger als 100 nm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 nm und insbesondere zwischen 15 und 30 nm aufweisen. Sie können eine sphärische Form aufweisen, es können jedoch auch solche Partikel zum Einsatz kommen, die eine ellipsoide oder in sonstiger Weise von der sphärischen Gestalt abweichende Form besitzen. Die Pigmente können auch oberflächenbehandelt, das heißt hydrophilisiert oder hydrophobiert vorliegen. Typische Beispiele sind ummantelte Titandioxide, wie zum Beispiel Titandioxid T 805 (Degussa) oder Eusolex® T2000 (Merck; als hydrophobe Coatingmittel kommen dafür bevorzugt Silicone und besonders bevorzugt Trialkoxyoctylsilane oder Simethicone in Frage. Vorzugsweise wird mikronisiertes Zinkoxid verwendet. Weitere geeignete UV-Lichtschutzfilter sind der Übersicht von P. Finkel in SÖFW-Journal 122 (1996), S. 543 zu entnehmen.
Die UV-Absorbenzien werden üblicherweise in Mengen von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,03 Gew.-% bis 1 Gew.-%, eingesetzt.
Ein erfindungsgemäßes Polypeptid und/oder andere enthaltene Proteine können besonders während der Lagerung durch Stabilisatoren beispielsweise vor Denaturierung, Zerfall oder Inaktivierung, etwa durch physikalische Einflüsse, Oxidation oder proteolytische Spaltung geschützt werden. Dies gilt für alle erfindungsgemäßen Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
Eine Gruppe von Stabilisatoren sind reversible Proteaseinhibitoren. Häufig werden hierfür Benzamidin-Hydrochlorid, Borax, Borsäuren, Boronsäuren oder deren Salze oder Ester eingesetzt, darunter vor allem Derivate mit aromatischen Gruppen, etwa ortho-, meta- oder para-substituierte Phenylboronsäuren, insbesondere A- Formyiphenyl-Boronsäure, beziehungsweise die Salze oder Ester der genannten Verbindungen. Auch Peptidaldehyde, das heißt Oligopeptide mit reduziertem C- Terminus, insbesondere solche aus 2 bis 50 Monomeren werden zu diesem Zweck eingesetzt. Zu den peptidischen reversiblen Proteaseinhibitoren gehören unter anderem
Ovomucoid und Leupeptin. Auch spezifische, reversible Peptid-Inhibitoren für die Protease Subtilisin sowie Fusionsproteine aus Proteasen und spezifischen Peptid- Inhibitoren sind hierfür geeignet.
Weitere Enzymstabilisatoren sind Aminoalkohole wie Mono-, Di-, Triethanol- und - Propanolamin und deren Mischungen, aliphatische Carbonsäuren bis zu C12, wie beispielsweise Bernsteinsäure, andere Dicarbonsäuren oder Salze der genannten Säuren. Auch endgruppenverschlossene Fettsäureamidalkoxylate sind für diesen Zweck geeignet. Bestimmte als Builder eingesetzte organische Säuren vermögen, wie in WO 97/18287 offenbart, zusätzlich ein enthaltenes Enzym zu stabilisieren.
Niedere aliphatische Alkohole, vor allem aber Polyole, wie beispielsweise Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol oder Sorbit sind weitere häufig eingesetzte Enzymstabilisatoren. Auch Di-Glycerinphosphat schützt gegen Denaturierung durch physikalische Einflüsse. Ebenso werden Calcium- und/oder Magnesiumsalze eingesetzt, wie beispielsweise Calciumacetat oder Calcium-Formiat.
Polyamid-Oligomere oder polymere Verbindungen wie Lignin, wasserlösliche Vinyl- Copolymere oder Cellulose-Ether, Acryl-Polymere und/oder Polyamide stabilisieren die Enzym-Präparation unter anderem gegenüber physikalischen Einflüssen oder pH-Wert- Schwankungen. Polyamin-N-Oxid-enthaltende Polymere wirken gleichzeitig als Enzymstabilisatoren und als Farbübertragungsinhibitoren. Andere polymere Stabilisatoren sind lineare C8-C-Is Polyoxyalkylene. Auch Alkylpolyglycoside können die enzymatischen Komponenten des erfindungsgemäßen Mittels stabilisieren und vermögen vorzugsweise, diese zusätzlich in ihrer Leistung zu steigern. Vernetzte N- haltige Verbindungen erfüllen vorzugsweise eine Doppelfunktion als Soil-release- Agentien und als Enzym-Stabilisatoren. Hydrophobes, nichtionisches Polymer stabilisiert insbesondere eine gegebenenfalls enthaltene Cellulase.
Reduktionsmittel und Antioxidantien erhöhen die Stabilität der Enzyme gegenüber oxidativem Zerfall; hierfür sind beispielsweise schwefelhaltige Reduktionsmittel geläufig. Andere Beispiele sind Natrium-Sulfit und reduzierende Zucker.
Besonders bevorzugt werden Kombinatonen von Stabilisatoren eingesetzt, beispielsweise aus Polyolen, Borsäure und/oder Borax, die Kombination von Borsäure oder Borat, reduzierenden Salzen und Bernsteinsäure oder anderen Dicarbonsäuren oder die Kombination von Borsäure oder Borat mit Polyolen oder Polyaminoverbindungen und mit reduzierenden Salzen. Die Wirkung von Peptid- Aldehyd-Stabilisatoren wird günstigerweise durch die Kombination mit Borsäure und/oder Borsäurederivaten und Polyolen gesteigert und noch weiter durch die zusätzliche Wirkung von zweiwertigen Kationen, wie zum Beispiel Calcium-Ionen.
Mittel mit stabilisierten Enzymaktivitäten stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Besonders bevorzugt sind solche mit Enzymen, die auf mehrere der dargestellten Weisen stabilisiert sind.
Reinigungsmittel für harte Oberflächen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie bereits erwähnt in einer bevorzugten Ausführungsform ein Reinigungsmittel für harte Oberflächen, das ein erfindungsgemäßes Polypeptid und/oder eine erfindungsgemäße Enzymzubereitung enthält. Das Reinigungsmittel kann die Enzymzubereitung beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 3 Gew.-%, enthalten. Das Reinigungsmittel kann hierbei gegebenenfalls zusätzlich Biozide, insbesondere eines der zuvor genannten, enthalten, kann jedoch auch biozidfrei sein.
Bei dem Reinigungsmittel für harte Oberflächen handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges, gelförmiges oder pastöses wäßriges Reinigungsmittel. Das Reinigungsmittel für harte Oberflächen kann jede beliebige Auswahl der zuvor aufgeführten Komponenten enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Reinigungsmittel neben dem erfindungsgemäßen Polypeptid eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Builder, Säuren, Alkalien, Hydrotrope, Lösungsmittel, Verdickungsmittel, Abrasivstoffen sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe wie Farbstoffe, Parfüms, Korrosionsinhibitoren und Hautpflegemittel. Diese Gruppen werden im folgenden beispielhaft erläutert oder wurden bereits zuvor beispielhaft erläutert. Die im folgenden aufgezählten Komponenten können außer in einem Reinigungsmittel für harte Oberflächen auch in jedem anderen erfindungsgemäßen Mittel enthalten sein.
Die in einem Reinigungsmittel für harte Oberflächen gegebenenfalls eingesetzten Tenside werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen und/oder amphoteren Tenside. Bevorzugt werden dabei anionische und/oder nichtionische Tenside eingesetzt. Sofern sie eingesetzt werden, kommen anionische Tenside vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 15 Gew.-%, nichtionische Tenside vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-% und amphotere Tenside vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 4 Gew.-% zur Anwendung, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform können daneben auch noch amphotere Tenside in Mengen von bis zu 2 Gew.-% eingesetzt werden, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Ebenso können auch kationische Tenside eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungsmittel aufgrund der von kationischen Tensiden ausgehenden bioziden Wirkung jedoch frei von diesen. Die Tenside sind insbesondere ausgewählt aus den Gruppen der weiter oben aufgeführten Tenside.
Zu den erfindungsgemäß insbesondere in Reinigern für harte Oberflächen einsetzbaren anionischen Tensiden zählen aliphatische Sulfate wie Fettalkoholsulfate, Fettalkoholethersulfate, Dialkylethersulfate, Monoglyceridsulfate und aliphatische Sulfonate wie Alkansulfonate, α-Olefinsulfonate, Ethersulfonate, n-Alkylethersulfonate, sulfonierte Fettsäuren, Estersulfonate und Ligninsulfonate. Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind Alkylbenzolsulfonate, Fettsäuresalze (Seifen), Fettsäurecyanamide, Sulfosuccinate (Sulfobernsteinsäuremono- und -dialkylester), Sulfosuccinamate, Sulfosuccinamide, Carbonsäureamidethersulfate, Alkylpoly- glykolethercarboxylate, Fettsäureisethionate, Acylaminoalkansulfonate
(Fettsäuretauride, N-Acyltauride), Fettsäuresarcosinate, Ethercarbonsäuren und Alkyl(ether)phosphate sowie α-Sulfofettsäuresalze, Acylglutamate,
Monoglyceriddisulfate und Alkylether des Glycerindisulfats, und schließlich deren Mischungen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stehen Fettsäuren bzw. Fettalkohole bzw. deren Derivate - soweit nicht anders angegeben - stellvertretend für verzweigte oder unverzweigte Carbonsäuren bzw. Alkohole bzw. deren Derivate mit vorzugsweise 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, insbesondere 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt
10 bis 18 Kohlenstoffatomen, äußerst bevorzugt 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen. Die Fettsäuren/-alkohole bzw. ihre Derivate mit gerader Anzahl Kohlenstoffatome sind insbesondere wegen ihrer pflanzlicher Basis als auf nachwachsenden Rohstoffen basierend aus ökologischen Gründen bevorzugt, ohne jedoch die erfindungsgemäße Lehre auf sie zu beschränken. Insbesondere sind auch die beispielsweise nach der RoELENschen Oxo-Synthese erhältlichen Oxo-Alkohole bzw. deren Derivate mit vorzugsweise 7 bis 19 Kohlenstoffatomen, insbesondere 9 bis 19 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 9 bis 17 Kohlenstoffatomen, äußerst bevorzugt 11 bis 15 Kohlenstoffatomen, beispielsweise 9 bis 11 , 12 bis 15 oder 13 bis 15 Kohlenstoffatomen, entsprechend einsetzbar.
Sie werden in Form ihrer Alkalimetall- und Erdalkalimetallsalze, insbesondere Natrium-, Kalium- und Magnesiumsalze, wie auch Ammonium- und Mono-, Di-, Tri- bzw. Tetraalkylammoniumsalze sowie im Falle der Sulfonate auch in Form ihrer korrespondierenden Säure, z.B. Dodecylbenzolsulfonsäure, eingesetzt. Die Alkylethersulfate enthalten herstellungsbedingt vor allem bei niederen Ethoxylierungsgraden immer auch Restgehalte nichtalkoxylierter Fettalkoholsulfate. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Mittel auch Seifen, d.h. Alkali- oder Ammoniumsalze gesättigter oder ungesättigter C6-C22-Fettsäuren, enthalten.
Bevorzugt werden die anionischen Tenside ausgewählt aus der Gruppe umfassend Fettalkoholsulfate in Mengen von bis zu 5 Gew.-%, Alkylbenzolsulfonate in Mengen von bis zu 7,5 Gew.-% und Seifen in Mengen von bis zu 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, sowie Gemische derselben.
Geeignete nichtionische Tenside sind beispielsweise C8-Ci8- Alkylalkoholpolyglykolether, Alkylpolyglykoside sowie stickstoffhaltige Tenside bzw. Mischungen davon, insbesondere der ersten beiden. C8-Ci8- Alkylalkoholpolypropylenglykol/polyethylenglykolether können durch die Formel
R1O-(CH2CH(CH3)O)P(CH2CH2O)6-H
beschrieben werden, in der R1 für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, p für 0 oder Zahlen von 1 bis 3 und e für Zahlen von 1 bis 20 steht. Sie werden durch Anlagerung von Propylenoxid und/oder Ethylenoxid an Alkylalkohole, vorzugsweise an Fettalkohole, erhalten. Weiterhin können auch endgruppenverschlossene C8-Ci8-Alkylalkoholpolyglykolether eingesetzt werden, d.h. Alkylalkoholpolyalkylenglykolether gemäß obiger Formel, in denen die freie OH-Gruppe verethert ist.
Erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen können Alkylalkoholpolyglykolether in Mengen von 0,1 bis 4 Gew.-% enthalten, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Bevorzugte nichtionische Tenside für einen erfindungsgemäßen Reiniger für harte Oberflächen sind weiterhin Alkylpolyglykoside (APG) der Formel
R2O[G]x,
in der R2 für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, [G] für einen glykosidisch verknüpften Zuckerrest und x für eine Zahl von 1 bis 10 stehen. Die Indexzahl x gibt den Oligomerisierungsgrad (DP- Grad) an, d.h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden. Während x in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte x = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert x für ein bestimmtes Alkylglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkylglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad x von
1.1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwendungstechnischer Sicht sind solche Alkylglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1 ,7 ist und insbesondere zwischen
1.2 und 1 ,6 liegt. Als glykosidischer Zucker wird vorzugsweise Xylose, insbesondere aber Glucose verwendet. Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R2 kann sich von primären Alkoholen mit 8 bis 18, vorzugsweise 8 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol sowie deren technische Gemische, wie sie beispielsweise im Verlauf der Hydrierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Verlauf der Hydrierung von Aldehyden aus der RoELENschen Oxosynthese anfallen. Vorzugsweise leitet sich der Alkyl- bzw. Alkenylrest R2 aber von Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol,
Stearylalkohol, Isostearylalkohol oder Oleylalkohol ab. Weiterhin sind Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachidylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol sowie deren technische Gemische zu nennen.
Alkylpolyglykoside können in erfindungsgemäßen Reinigern in Mengen von 0,1 bis 6 Gew.-% enthalten sein, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Als weitere nichtionische Tenside können stickstoffenthaltende Tenside enthalten sein, z.B. Fettsäurepolyhydroxyamide, beispielsweise Glucamide, und Ethoxylate von Alkyl- aminen, vicinalen Diolen und/oder Carbonsäureamiden, die Alkylgruppen mit 10 bis 22 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen, besitzen. Der Ethoxylierungsgrad dieser Verbindungen liegt dabei in der Regel zwischen 1 und 20, vorzugsweise zwischen 3 und 10. Bevorzugt sind Ethanolamid-Derivate von Alkansäuren mit 8 bis 22 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 16 C-Atomen. Zu den besonders geeigneten Verbindungen gehören die Laurinsäure-, Myristinsäure- und Palmitinsäuremonoethanolamide.
Zu den Amphotensiden (amphoteren Tensiden, zwitterionischen Tensiden), die erfin¬ dungsgemäß eingesetzt werden können, zählen u.a. Betaine, Aminoxide, Alkylamido- alkylamine, alkylsubstituierte Aminosäuren sowie acylierte Aminosäuren. Bevorzugte Amphotenside sind dabei beispielsweise Betaine der Formel
(R3)(R4)(Rδ)N+CH2C00;
in der R3 einen gegebenenfalls durch Heteroatome oder Heteroatomgruppen unterbrochenen Alkylrest mit 8 bis 25, vorzugsweise 10 bis 21 Kohlenstoffatomen und R4 sowie R5 gleichartige oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, insbesondere CTo-C-is-Alkyl-dimethylcarboxymethylbetain und C11-C17- Alkyamidopropyl-dimethylcarboxymethylbetain.
Sollten Kationtenside in der Zusammensetzung enthalten sein, so sind dies bevorzugt die quartären Ammoniumverbindungen der Formel
(R6)(R7)(R8)(R9)N+ X",
in der R6 bis R9 für vier gleich- oder verschiedenartige, insbesondere zwei lang- und zwei kurzkettige, Alkylreste und X" für ein Anion, insbesondere ein Halogenidion, stehen, beispielsweise Didecyl-dimethyl-ammoniumchlorid, Alkyl-benzyl-didecyl- ammoniumchlorid und deren Mischungen. Vorzugsweise ist die Reinigungsmittelzusammensetzung jedoch frei von kationischen Tensiden. ))
Bei der Wahl der geeigneten Tenside ist darauf zu achten, daß sie mit den eingesetzten Enzymen kompatibel sind. Bevorzugt wird die Enzymaktivität während einer typischen mittleren Einwirkzeit von 15 Minuten um nicht mehr als 50% gesenkt, insbesondere um nicht mehr als 30%. So haben Versuche ergeben, daß das als denaturierend bekannte Natriumdodecylsulfat (SDS) die Aktivität der Corolase bereits in einer Konzentration von 1 % innerhalb von 15 Minuten auf unter 30% absenkt, während die Aktivität der Xylanase schon mit nur 0,1 % SDS auf weniger als 40% sinkt, so daß dieses Tensid für den Einsatz in erfindungsgemäßen Reinigungsmittel nicht bevorzugt ist. Soll dieses oder ein ähnlich wirkendes Tensid dennoch eingesetzt werden, so ist vorzugsweise auf eine räumliche Trennung während der Lagerung zu achten, beispielsweise durch Verkapselung der Enzyme oder durch den Einsatz einer Mehrkammerflasche, so daß Enzyme und Tenside erst unmittelbar vor bzw. während der Anwendung miteinander in Kontakt kommen. Alkylpolyglykoside sind dagegen gut für den Einsatz in enzymhaltigen Mitteln gemäß dieser Erfindung geeignet. So bleibt die Aktivität der Corolase auch mit 3% APG 600 noch deutlich über 50%, die Xylanase erfährt durch den Zusatz von APG 600 sogar zunächst eine Aktivitätssteigerung (über 150% Aktivität mit 0,1 % Tensid) und weist mit 3% APG immer noch über 80% Aktivität auf.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Reiniger für harte Oberflächen Builder, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der weiter oben aufgeführten Builder, enthalten. Geeignete Builder sind vorzugsweise Alkalimetallgluconate, -citrate, -nitrilotriacetate, -carbonate und -bicarbonate, insbesondere Natriumgluconat, -citrat und -nitrilotriacetat sowie Natrium- und Kaliumcarbonat und -bicarbonat, sowie Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxide, insbesondere Natrium- und Kaliumhydroxid, Ammoniak und Amine, insbesondere Mono- und Triethanolamin, bzw. deren Mischungen. Hierzu zählen auch die Salze der Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Weinsäure und Benzolhexacarbonsäure sowie Phosphonate und
Phosphate. Die Mittel können Builder in Mengen, bezogen auf die Zusammensetzung, von 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten.
Des weiteren können erfindungsgemäße Mittel, und insbesondere ein erfindungsgemäßer Reiniger für harte Oberflächen, Säuren und/ oder Alkalien enthalten. Diese dienen einerseits als pH-Regulatoren, andererseits können die Säuren aber auch zur Entfernung von Kalkflecken von den zu reinigenden Oberflächen beitragen. Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren Säuren kann es sich um anorganische Mineralsäuren, beispielsweise Salzsäure, und/oder um C1-6- Mono-, Di-, Tri- oder Polycarbonsäuren oder -hydroxycarbonsäuren wie beispielsweise Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure, Citronensäure, Gluconsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Weinsäure oder auch Äpfelsäure sowie um weitere organische Säuren wie etwa Salicylsäure oder Amidosulfonsäure handeln. Besonders bevorzugt wird jedoch die Citronensäure eingesetzt; auch Mischungen aus mehreren Säuren können verwendet werden. Säuren können im erfindungsgemäßen Reinigungsmittel in Mengen von bis zu 6 Gew.-% enthalten sein, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Zu den gegebenenfalls einsetzbaren Basen zählen Alkanolamine, beispielsweise Mono- oder Diethanolamin, sowie Ammonium- oder Alkalimetallhydroxide, vor allem Natrium¬ hydroxid. Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel für harte Oberflächen kann Basen in Mengen von bis zu 2,5 Gew.-% enthalten, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Der erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen kann weiterhin zur Viskositätsregulierung einen oder mehrere Verdicker enthalten. Als Verdickungsmittel geeignet sind dabei natürliche und synthetische Polymere sowie anorganische Verdickungsmittel. Zu den einsetzbaren Polymeren zählen Polysaccharide bzw. Heteropolysaccharide und andere organische natürliche Verdickungsmittel, darunter die Polysaccharidgummen wie Gummi arabicum, Agar, Alginate, Carrageene und ihre Salze, Guar, Guaran, Tragant, Gellan, Ramsan, Dextran oder Xanthan und ihre Derivate, z.B. propoxyliertes Guar, sowie ihre Mischungen, weiterhin auch Pektine, Polyosen, Johannisbrotbaumkernmehl, Stärke, Dextrine, Gelatine, Casein. Weiterhin können organische abgewandelte Naturstoffe wie Carboxymethylcellulose und - Celluloseether, Hydroxyethyl- und -propylcellulose und dgl. oder Celluloseacetat sowie
Kemmehlether eingesetzt werden. Als organische vollsynthetische Verdickungsmittel können homo- und copolymere Polycarboxylate, vor allem Polyacryl- und Polymethacryl-Verbindungen sowie Vinylpolymere, Polycarbonsäuren, Polyether, PoIy- imine oder auch Polyamide dienen. Zu den einsetzbaren anorganischen Verdickungs- mitteln zählen Polykieselsäuren, Tonmineralien wie Montmorillonite, Zeolithe, Kieselsäure sowie verschiedene nanopartikuläre anorganische Verbindungen wie nanopartikuläre Metalloxide, -oxidhydrate, -hydroxide, -carbonate und -phosphate sowie Silicate mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 200 nm, bezogen auf den Teilchendurchmesser in der Längsrichtung, d.h. in der Richtung der größten Ausdehnung der Teilchen. Diese nanopartikulären Stoffen können optional in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem oder mehreren Oberflächenmodifikationsmitteln behandelt sein. Die Oberflächenmodifikation erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise mit ein- und mehrbasischen C2-8-Carbonsäuren oder - Hydroxycarbonsäuren, funktionellen Silanen des Typs (OR)4-0SiRn (R = org. Reste mit funktionellen Gruppen wie Hydroxy, Carboxy, Ester, Amin, Epoxy, etc.), quartären Ammoniumverbindungen oder Aminosäuren sowie weiteren hierzu einsetzbaren Stoffen.
Neben den bisher genannten Verdickungsmitteln kann der erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen Elektrolytsalze enthalten. Diese können ebenfalls zu einer Viskositätserhöhung beitragen. Elektrolytsalze im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Salze, die in dem erfindungsgemäßen wäßrigen Mittel in ihre ionischen Bestandteile zerfallen. Bevorzugt sind die Salze, insbesondere Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallsalze, einer anorganischen Säure, vorzugsweise einer anorganischen Säure aus der Gruppe, umfassend die Halogenwasserstoffsäuren, Salpetersäure und Schwefelsäure, insbesondere die Chloride und Sulfate. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre kann ein Elektrolytsalz auch in Form seines korrespondierenden Säure/Base-Paares eingesetzt werden, beispielsweise Salzsäure und Natriumhydroxid anstatt Natriumchlorid.
Im erfindungsgemäßen Mittel können organische und/oder anorganische Verdicker in Mengen von insgesamt bis zu 2 Gew.-%, eingesetzt werden, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Der erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen, kann vorteilhafterweise zusätzlich ein oder mehrere wasserlösliche organische Lösungsmittel enthalten, üblicherweise in einer Menge von bis zu 6 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Das Lösungsmittel wird im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre nach Bedarf insbesondere als Hydrotropikum, Viskositäts¬ regulator und/oder Kältestabilisator eingesetzt. Es wirkt lösungsvermittelnd insbesondere für Tenside und Elektrolyt sowie Parfüm und Farbstoff und trägt so zu deren Einarbeitung bei, verhindert die Ausbildung flüssigkristalliner Phasen und hat Anteil an der Bildung klarer Produkte. Die Viskosität des erfindungsgemäßen Mittels verringert sich mit zunehmender Lösungsmittelmenge. Zuviel Lösungsmittel kann jedoch einen zu starken Viskositätsabfall bewirken. Schließlich sinkt mit zunehmender Lösungsmittelmenge der Kältetrübungs- und Klarpunkt des erfindungsgemäßen Mittels.
Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise gesättigte oder ungesättigte, vorzugsweise gesättigte, verzweigte oder unverzweigte Ci-2o-Kohlenwasserstoffe, bevorzugt C2-i5-Kohlenwasserstoffe, mit mindestens einer Hydroxygruppe und gegebenenfalls einer oder mehreren Etherfunktionen C-O-C, d.h. die Kohlenstoffatomkette unterbrechenden Sauerstoffatomen. Bevorzugte Lösungsmittel sind jedoch die - gegebenenfalls einseitig mit einem C-i-6-Alkanol veretherten - C2-6- Alkylenglykole und Poly-C2-3-alkylenglykolether mit durchschnittlich 1 bis 9 gleichen oder verschiedenen, vorzugsweise gleichen, Alkylenglykolgruppen pro Molekül, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglycol, Diethylenglycol, Dimethoxydiglycol, Dipropylenglycol, Propylenglycolbutylether, Propylenglycolpropylether,
Dipropylenglykolmonomethylether sowie PEG. Weitere bevorzugte Lösungsmittel sind die C1-6-Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, t-Butanol usw., besonders bevorzugt wird Ethanol und/oder Isopropanol eingesetzt.
Als Lösungsvermittler können außer den zuvor beschriebenen Lösungsmitteln beispielsweise auch Alkanolamine sowie Alkylbenzolsulfonate mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, z.B. XyIoI- oder Cumolsulfonat eingesetzt werden. Weitere einsetzbare Hydrotrope sind z.B. Octylsulfat oder Butylglucosid. Das erfindungsgemäße Mittel kann diese Hydrotrope in Mengen von, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, bis zu 4 Gew.-% enthalten.
In einer Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen Abrasivstoffe enthalten. Als Abrasivkomponente können hierbei feste wasserlösliche und wasserunlösliche, vorzugsweise anorganische Verbindungen und Gemische derselben dienen. Hierzu gehören beispielsweise Alkalicarbonate, Alkalibicarbonate und Alkalisulfate, Alkaliborate, Alkaliphosphate, Siliciumdioxid, kristalline oder amorphe Alkalisilikate und Schichtsilikate, feinkristalline Natriumaluminiumsilikate und Calciumcarbonat. Der Vorteil wasserlöslicher Abrasivkomponenten besteht in einer praktisch rückstandsfreien Abspülbarkeit des Mittels. Neben diesen anorganischen Stoffen können auch aus der belebten Natur gewonnene Abrasiva, beispielsweise zerkleinerte Nußschalen oder Hölzer, sowie abriebfeste Kunststoffe, beispielsweise Polyethylenperlen, oder auch Keramik- oder Glaskügelchen Verwendung finden. Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann Abrasivstoffe in Mengen von bis zu 2 Gew.-% enthalten, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Neben den genannten Komponenten können die erfindungsgemäßen Mittel, insbesondere der erfindungsgemäße Reiniger für harte Oberflächen, einen oder mehrere weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten, wie sie vor allem in Reinigungsmitteln für harte Oberflächen üblich sind. Hierzu zählen insbesondere UV- Stabilisatoren, Korrosionsinhibitoren, Reinigungsverstärker, Antistatika, Konservierungsmittel (z.B. 2-Brom-2-nitropropan-1 ,3-diol oder eine Isothiazolinon- Bromnitropropandiol-Zubereitung), Parfüm, Farbstoffe, Perlglanzmittel (beispielsweise Glykoldistearat) sowie Trübungsmittel oder auch Hautschutzmittel, wie sie beispielsweise in EP 522 506 beschrieben sind. Die Menge an derartigen Zusätzen liegt üblicherweise nicht über 12 Gew.-% im Reinigungsmittel. Die Untergrenze des Einsatzes hängt von der Art des Zusatzstoffes ab und kann beispielsweise bei Farbstoffen bis zu 0,001 Gew.-% und darunter betragen. Vorzugsweise liegt die Menge an Hilfsstoffen zwischen 0,01 und 7 Gew.-%, insbesondere 0,1 und 4 Gew.-%.
Als Farbstoffe können sämtliche in Haushaltsreinigungsmitteln üblicherweise eingesetzten Farbstoffe verwendet werden. Auch bei den Duftstoffen können sämtliche übliche Parfüms zum Einsatz kommen. Bevorzugt sind dabei fruchtige Düfte, beispielsweise Citrus, femer Pine (Fichte) und Minze sowie blumige Düfte. Konservierungsmittel besitzen eine biozide Wirkung, so daß es wünschenswert ist, in
erfindungsgemäßen Reinigungsmitteln nur geringe Konzentrationen, vorzugsweise aber gar keine Konservierungsmittel einzusetzen.
Es ist von Vorteil, wenn das Mittel keine Komplexbildner enthält; der Zusatz eines Bleichmittels zum erfindungsgemäßen Reinigungsmittel für harte Oberflächen ist nicht unbedingt erforderlich.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Reiniger liegt in einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere bei Reinigern für harte Oberflächen, vorzugsweise zwischen 1 und 8, besonders bevorzugt zwischen 2 und 5 oder zwischen 5 und 8, insbesondere zwischen 2,5 und 4,5 oder zwischen 5,5 und 7,5. Dabei ist bei mehrphasigen Mitteln unter dem pH-Wert des Mittels der pH-Wert der nach dem Auf¬ schütteln entstandenen temporären Emulsion zu verstehen, bei Mitteln, die in Mehrkam¬ merflaschen angeboten werden, ist der pH-Wert des Mittels der pH-Wert der aus der gemeinsamen bestimmungsgemäßen Dosierung der in den verschiedenen Kammern gelagerten Komponenten erhaltenen Lösung. Es ist also jeweils der pH-Wert der gebrauchsfertigen Reinigungslösung gemeint.
Sofern es sich um ein flüssiges Mittel handelt, besitzt dieses vorzugsweise eine Viskosität von bis zu 1000 mPas. Gelförmige oder pastöse Reinigungsmittel können demgegenüber Viskositäten von bis zu 150000 mPas haben. Die Viskositätsmessungen erfolgen bei 20°C im Brookfield-Viskosimeter LVDV Il mit einer Rotorfrequenz von 20 U/min (Spindel Nr. 31 , Konz. 100%).
Das Reinigungsmittel kann ein oder mehrere Treibmittel (INCI Propellants), üblicherweise in einer Menge von 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 1 ,5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5 bis 8 Gew.-%, äußerst bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, enthalten.
Treibmittel sind erfindungsgemäß üblicherweise Treibgase, insbesondere verflüssigte oder komprimierte Gase. Die Wahl richtet sich nach dem zu versprühenden Produkt und dem Einsatzgebiet. Bei der Verwendung von komprimierten Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Distickstoffoxid, die im allgemeinen in dem flüssigen Reinigungsmittel unlöslich sind, sinkt der Betriebsdruck mit jeder Ventilbetätigung. Im
Reinigungsmittel lösliche oder selbst als Lösungsmittel wirkende verflüssigte Gase (Flüssiggase) als Treibmittel bieten den Vorteil gleichbleibenden Betriebsdrucks und gleichmäßiger Verteilung, denn an der Luft verdampft das Treibmittel und nimmt dabei ein mehrhundertfaches Volumen ein.
Geeignet sind demgemäß folgende gemäß INCI bezeichnete Treibmittel: Butane, Carbon Dioxide, Dimethyl Carbonate, Dimethyl Ether, Ethane, Hydrochlorofluorocarbon 22, Hydrochlorofluorocarbon 142b, Hydrofluorocarbon 152a, Hydrofluorocarbon 134a, Hydrofluorocarbon 227ea, Isobutane, Isopentane, Nitrogen, Nitrous Oxide, Pentane, Propane. Auf Chlorfluorkohlenstoffe (Fluorchlorkohlenwasserstoffe, FCKW) als Treibmittel wird jedoch wegen ihrer schädlichen Wirkung auf den - vor harter UV- Strahlung schützenden - Ozon-Schild der Atmosphäre, die sogenannte Ozon-Schicht, vorzugsweise weitgehend und insbesondere vollständig verzichtet.
Bevorzugte Treibmittel sind Flüssiggase. Flüssiggase sind Gase, die bei meist schon geringen Drücken und 200C vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeführt werden können. Insbesondere werden unter Flüssiggasen jedoch die - in Ölraffinerien als Nebenprodukte bei Destillation und Kracken von Erdöl sowie in der Erdgas- Aufbereitung bei der Benzinabscheidung anfallenden - Kohlenwasserstoffe Propan, Propen, Butan, Buten, Isobutan (2-Methylpropan), Isobuten (2-Methylpropen, Isobutylen) und deren Gemische verstanden.
Besonders bevorzugt enthält das Reinigungsmittel als ein oder mehrere Treibmittel Pro¬ pan, Butan und/oder Isobutan, insbesondere Propan und Butan, äußerst bevorzugt Pro¬ pan, Butan und Isobutan.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Erzeugnis, enthaltend eine erfindungsge¬ mäße Enzymzubereitung oder ein erfindungsgemäße Zusammensetzung, insbesondere einen erfindungsgemäßen Reiniger für harte Oberflächen, und einen Sprühspender. Bei dem Erzeugnis kann es sich hierbei sowohl um ein Einkammer- als auch um ein Mehrkammerbehältnis, insbesondere ein Zweikammerbehältnis handeln.
Bevorzugt ist der Sprühspender ein manuell aktivierter Sprühspender, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aerosolsprühspender (Druckgasbehälter; auch
u.a. als Spraydose bezeichnet), selbst Druck aufbauende Sprühspender, Pumpsprühspender und Triggersprühspender, insbesondere Pumpsprühspender und Triggersprühspender mit einem Behälter aus transparentem Polyethylen oder Polyethylenterephthalat. Sprühspender werden ausführlicher in der WO 96/04940 (Procter & Gamble) und den darin zu Sprühspendern zitierten US-Patenten, auf die in dieser Hinsicht sämtlich Bezug genommen und deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird, beschrieben. Triggersprühspender und Pumpzerstäuber besitzen gegenüber Druckgasbehältern den Vorteil, daß kein Treibmittel eingesetzt werden muß.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das die Enzymzubereitung enthal¬ tende Mittel jedoch nicht als Aerosol zerstäubt, da hierbei gegebenenfalls geringe Mengen der Enzymzubereitung in die Atemwege geraten können und unter Umständen dort allergische Reaktionen auslösen könnten. Durch geeignete, partikelgängige Aufsätze, Düsen etc. (sog. "nozzle-Ventile") auf dem Sprühspender kann das Enzym in auf Partikeln immobilisierter Form dem Mittel beigefügt werden und als Reinigungsschaum dosiert werden. Bei der Erzeugung dieser kompakten Schäume entstehen keine lungengängigen Teilchen, so daß die Gefahr der Inhalation von Allergenen im wesentlichen gebannt wird.
Noch ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Hydrolyse von Biofilmen auf harten Oberflächen, bei dem die Vitalität der mikrobiellen Zellen vorzugsweise nicht geschädigt wird. Hierzu wird die erfindungsgemäße Enzymzubereitung oder das erfin¬ dungsgemäße Reinigungsmittel, gegebenenfalls unter Benutzung eines erfindungsge¬ mäßen Erzeugnisses, auf die mit Biofilm überzogene Fläche aufgebracht und gegebe¬ nenfalls nach einer Einwirkzeit von 1 bis 30 Minuten, bei stärkerem Befall auch einige Stunden oder über Nacht, mit klarem Wasser abgespült. Die Zubereitung oder das Mittel kann auch vor dem Abspülen mit einem Tuch, einem Schwamm, einer Bürste oder einem sonstigen zur Reinigung geeigneten Utensil auf der von Biofilm befallenen Oberfläche verwischt oder verrieben werden, was z.B. bei Anwesenheit von Abrasivstoffen im Reinigungsmittel die Reinigungsleistung verbessert. Schließlich wird die Oberfläche mit einem trockenen Tuch abgetrocknet. Bei sehr starkem Befall der Oberfläche mit Biofilm kann der Reinigungsvorgang anschließend wiederholt werden.
Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflegemittel
Die erfindungsgemäßen Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflegemittel können beispielsweise als Mundwasser, Gel, flüssige Zahnputzlotion, steife Zahnpaste, Kaugummi, Gebissreiniger oder Prothesenhaftcreme vorliegen.
Hierzu ist es erforderlich, die erfindungsgemäßen Hybridenzyme in einen geeigneten Träger einzuarbeiten.
Als Träger können z.B. auch pulverförmige Zubereitungen oder wässrig-alkoholische Lösungen dienen, die als Mundwässer 0 bis 15 Gew.-% Ethanol, 1 bis 1 ,5 Gew.-% Aromaöle und 0,01 bis 0,5 Gew.-% Süßstoffe oder als Mundwasser-Konzentrate 15 bis 60 Gew.-% Ethanol, 0,05 bis 5 Gew.-% Aromaöle, 0,1 bis 3 Gew.-% Süßstoffe sowie ggf. weitere Hilfsstoffe enthalten können und vor Gebrauch mit Wasser verdünnt werden. Die Konzentration der Komponenten muss dabei so hoch gewählt werden, dass nach Verdünnung die genannten Konzentrationsuntergrenzen bei der Anwendung nicht unterschritten werden.
Als Träger können aber auch Gele sowie mehr oder weniger fließfähige Pasten dienen, die aus flexiblen Kunststoffbehältern oder Tuben ausgedrückt und mit Hilfe einer Zahnbürste auf die Zähne aufgetragen werden. Solche Produkte enthalten höhere Mengen an Feuchthaltemitteln und Bindemitteln oder Konsistenzreglern und Polierkomponenten. Darüber hinaus sind auch in diesen Zubereitungen Aromaöle, Süßstoffe und Wasser enthalten.
Als Feuchthaltemittel können dabei z.B. Glycerin, Sorbit, Xylit, Propylenglykole, Polyethenylenglycole oder Gemische dieser Polyole, insbesondere solche Polyethenylenglycole mit Molekulargewichten von 200 bis 800 (von 400 - 2000 ) verwendet werden enthalten sein. Bevorzugt ist als Feuchthaltemittel Sorbit in einer Menge von 25 - 40 Gew.-% enthalten.
Als Antizahnstein-Wirkstoffe und als Demineralisierungs-Inhibitoren können kondensierten Phosphate in Form ihrer Alkalisalze, bevorzugt in Form ihrer Natrium¬ oder Kaliumsalze enthalten sein. Die wäßrigen Lösungen dieser Phosphate reagieren aufgrund hydrolytischer Effekte alkalisch. Durch Säurezusatz wird der pH-Wert der
erfindungsgemäßen Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflegemittel auf die bevorzugten Werte von 7,5 - 9 eingestellt.
Es können auch Gemische verschiedener kondensierter Phosphate oder auch hydratisierte Salze der kondensierten Phosphate eingesetzt werden. Die spezifizierten Mengen von 2 - 12 Gew.-% beziehen sich jedoch auf die wasserfreien Salze. Bevorzugt ist als kondensiertes Phosphat ein Natrium- oder Kalium-tripolyphosphat in einer Menge von 5 - 10 Gew.-% der Zusammensetzung enthalten.
Ein bevorzugt enthaltener Wirkstoff ist eine karieshemmende Fluorverbindung, bevorzugt aus der Gruppe der Fluoride oder Monofluorophosphate in einer Menge von 0,1 - 0,5 Gew.-% Fluor. Geeignete Fluorverbindungen sind z.B. Natriummonofluorophosphat (NaaPOsF), Kaliummonofluorophosphat, Natrium- oder Kaliumfluorid, Zinnfluorid oder das Fluorid einer organischen Aminoverbindung.
Als Bindemittel und Konsistenzregler dienen z.B. natürliche und synthetische wasserlösliche Polymere wie Carragheen, Traganth, Guar, Stärke und deren nichtionogene Derivate wie z.B. Hydroxypropylguar, Hydroxyethylstärke, Celluloseether wie z.B. Hydroxyethylcellulose oder Methylhydroxypropylcellulose. Auch Agar-Agar, Xanthan-Gum, Pektine, wasserlösliche Carboxyvinylpolymere (z.B. Carbopol®-Typen), Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, höhermolekulare Polyethylenglykole (Molekulargewicht 103 bis 10δ D). Weitere Stoffe, die sich zur Viskositätskontrolle eignen, sind Schichtsilikare wie z.B. Montmorillonit-Tone, kolloidale Verdickungskieselsäuren, z.B. Aerogel-Kieselsäure oder pyrogene Kieselsäuren.
Als Polierkomponenten können alle hierfür bekannten Poliermittel, bevorzugt aber Fällungs- und Gelkieselsäuren, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilicat, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidtrihydrat, unlösliches Natriummetaphosphat, Calciumpyrophosphat, Calciumhydrogenphosphat, Dicalciumphosphat, Kreide, Hydroxylapatit, Hydrotalcite, Talkum, Magnesiumaluminiumsilicat (Veegum®), Calciumsulfat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid, Natriumaluminiumsilikate, z.B. Zeolith A oder organische Polymere, z.B. Polymethacrylat, eingesetzt werden. Die Poliermittel werden vorzugsweise in kleineren Mengen von z.B. 1 - 10 Gew.-% verwendet.
Die erfindungsgemäßen Zahn- und/oder Mundpflegeprodukte können durch Zugabe von Aromaölen und Süßungsmitteln in ihren organoleptischen Eigenschaften verbessert werden. Als Aromaöle kommen alle für Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflegemittel gebräuchlichen natürlichen und synthetischen Aromen in Frage. Natürliche Aromen können sowohl in Form der aus den Drogen isolierten etherischen Öle als auch der aus diesen isolierten Einzelkomponenten verwendet werden. Bevorzugt sollte wenigstens ein Aromaöl aus der Gruppe Pfeffemninzöl, Krauseminzöl, Anisöl, Kümmelöl, Eukalyptusöl, Fenchelöl, Zimtöl, Geraniumöl, Salbeiöl, Thymianöl, Majoranöl, Basilikumöl, Citrusöl, Gaultheriaöl oder eine oder mehrere daraus isolierte synthetisch erzeugten Komponenten dieser Öle enthalten sein. Die wichtigsten Komponenten der genannten Öle sind z.B. Menthol, Carvon, Anethol, Cineol, Eugenol, Zimtaldehyd, Geraniol, Citronellol, Linalool, Salven, Thymol, Terpinen, Terpinol, Methylchavicol und Methylsalicylat. Weitere geeignete Aromen sind z.B. Menthylacetat, Vanillin, Jonone, Linalylacetat, Rhodinol und Piperiton. Als Süßungsmittel eignen sich entweder natürliche Zucker wie Sucrose, Maltose, Lactose und Fructose oder synthetische Süßstoffe wie z.B. Saccharin-Natriumsalz, Na- triumcyclamat oder Aspartam.
Als Tenside sind dabei insbesondere Alkyl- und/oder Alkenyl-(oligo)-glycoside einsetzbar. Ihre Herstellung und Verwendung als oberflächenaktive Stoffe sind beispielsweise aus US-A-3 839 318, US-A-3 707 535, US-A-3 547 828 DE-A- 19 43 689, DE-A-20 36 472 und DE-A-30 01 064 sowie EP-A-77 167 bekannt. Bezüglich des Glycosidrestes gilt, daß sowohl Monoglycoside (x = 1), bei denen ein Pentose- oder Hexoserest glycosidisch an einen primären Alkohol mit 4 bis 16 C- Atomen gebunden ist, als auch oligomere Glycoside mit einem Oligomerisationsgrad x bis 10 geeignet sind. Der Oligomerisationsgrad ist dabei ein statistischer Mittelwert, dem eine für solche technischen Produkte übliche Homologenverteilung zugrunde liegt.
Bevorzugt eignet sich als Alkyl- und/oder Alkenyl-(oligo)-glycosid ein Alkyl- und/oder Alkenyl-(oligo)-glucosid der Formel RO(C6Hi0O)x-H, in der R eine Alkyl- und/oder Alkenyl-gruppe mit 8 bis 14 C-Atomen ist und x einen Mittelwert von 1 bis 4 hat. Besonders bevorzugt sind Alkyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C-12/14-Kokosal- kohol mit einem DP von 1 bis 3. Das Alkyl- und/oder Alkenyl-glycosid-Tensid kann sehr
sparsam verwendet werden, wobei bereits Mengen von 0,005 bis 1 Gew.-% ausreichend sind.
Außer den genannten Alkylglucosid-Tensiden können auch andere nichtionische, ampholytische und kationische Tenside enthalten sein, als da beispielsweise sind: Fettalkoholpolyglycolethersulfate, Monoglyceridsulfate, Monoglyceridethersulfate, Mono- und/oder Dialkylsulfosuccinate, Fettsäureisethionate, Fettsäuresarcosinate, Fettsäuretauride, Fettsäureglutamate, Ethercarbonsäuren, Fettsäureglucamide, Al- kylamido-betaine und/oder Proteinfettsäurekondensate, letztere vorzugsweise auf Basis von Weizenproteinen. Insbesondere zur Solubilisierung der meist wasserunlöslichen Aromaöle kann ein nichtionogener Lösungsvermittler aus der Gruppe der oberflächenaktiven Verbindungen erforderlich sein. Besonders geeignet für diesen Zweck sind z.B. oxethylierte Fettsäureglyceride, oxethylierte Fettsäuresorbitanpartialester oder Fettsäurepartialester von Glycerin- oder Sorbitan- Oxethylaten. Lösungsvermittler aus der Gruppe der oxethylierten Fettsäureglyceride umfassen vor allem Anlagerungsprodukte von 20 bis 60 Mol Ethylenoxid an Mono- und Diglyceride von linearen Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen oder an Triglyceride von Hydroxyfettsäuren wie Oxystearinsäure oder Ricinolsäure. Weitere geeignete Lösungsvermittler sind oxethylierte Fettsäuresorbitanpartialester; das sind bevorzugt Anlagerungsprodukte von 20 bis 60 Mol Ethylenoxid an Sorbitanmonoester und Sorbitandiester von Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen. Ebenfalls geeignete Lösungsvermittler sind Fettsäurepartialester von Glycerin- oder Sorbitan-Oxethylaten; das sind bevorzugt Mono- und Diester von Ci2-Ci8-Fettsäuren und Anlagerungsprodukten von 20 bis 60 Mol Ethylenoxid an 1 Mol Glycerin oder an 1 Mol Sorbit.
Die erfindungsgemäßen Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflegemittel enthalten bevorzugt als Lösungsvermittler für gegebenenfalls enthaltene Aromaöle Anlagerungsprodukte von 20 bis 60 Mol Ethylenoxid an gehärtetes oder ungehärtetes Rizinusöl (d.h. an Oxystearinsäure- oder Ricinolsäure-triglycerid), an Glyzerin-mono- und/oder -distearat oder an Sorbitanmono- und/oder -distearat.
Weitere übliche Zusätze für die Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflege mittel sind z.B.
Pigmente, z.B. Titandioxid, und/oder Farbstoffe pH-Stellmittel und Puffersubstanzen wie z.B. Natriumbicarbonat, Natriumeitrat,
Natriumbenzoat, Zitronensäure, Phosphorsäure oder saure Salze, z.B. NaH2PO4 wundheilende und entzündungshemmende Stoffe wie z.B. Allantoin, Harnstoff,
Panthenol, Azulen bzw. Kamillenextrakt weitere gegen Zahnstein wirksame Stoffe wie z.B. Organophosphonate, z.B.
Hydroxyethandiphosphonate oder Azacycloheptandiphosphonat
Konservierungsstoffe wie z.B. Sorbinsäure-Salze, p-Hydroxybenzoesäure-Ester.
Plaque-Inhibitoren wie z.B. Hexachlorophen, Chlorhexidin, Hexetidin, Triclosan,
Bromchlorophen, Phenylsalicylsäureester.
In einer besonderen Ausführungsform ist die Zusammensetzung eine Mundspülung, ein Mundwasser, ein Prothesenreiniger oder ein Prothesenhaftmittel.
Für erfindungsgemäß bevorzugten Prothesenreiniger, insbesondere Prothesenreinigungstabletten und -pulver, eignen sich neben den schon genannten Inhaltsstoffen für die Mund-, Zahn- und/oder Zahnprothesenpflege zusätzlich noch Per¬ Verbindungen wie beispielsweise Peroxoborat, Peroxomonosulfat oder Percarbonat. Sie haben den Vorteil, dass sie neben der Bleichwirkung gleichzeitig auch desodorierend und/oder desinfizierend wirken. Der Einsatz solcher Per-Verbindungen in "Prothesenreinigern beträgt zwischen 0,01 und 10 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,5 und 5 Gew.-%.
Als weitere Inhaltsstoffe sind auch Enzyme, wie z.B. Proteasen und Carbohydrase, zum Abbau von Proteinen und Kohlenhydraten geeignet. Der pH-Wert kann zwischen pH 4 und pH 12, insbesondere zwischen pH 5 und pH 11 liegen.
Für die Prothesenreinigungstabletten sind zusätzlich noch weitere Hilfsstoffe notwendig, wie beispielsweise Mittel, die einen sprudelnden Effekt hervorrufen, wie z.B. CO2 freisetzende Stoffe wie Natriumhydrogencarbonat, Füllstoffe, z.B. Natriumsulfat oder Dextrose, Gleitmittel, z.B. Magnesiumstearat, Fließregulierungsmittel, wie beispielsweise kolloidales Siliziumdioxid und Granuliermittel, wie die bereits erwähnten hochmolekularen Polyethylenglykole oder Polyvinylpyrrolidon.
Prothesenhaftmittel können als Pulver, Cremes, Folien oder Flüssigkeiten angeboten werden und unterstützen die Haftung der Prothesen.
Als Wirkstoffe sind natürliche und synthetische Quellstoffe geeignet. Als natürliche Quellstoffe sind neben Alginaten auch Pflanzengummen, wie z.B. Gummi arabicum, Traganth und Karaya-Gummi sowie natürlicher Kautschuk aufzufassen. Insbesondere haben sich Alginate und synthetische Quellstoffe, wie z.B. Natriumcarboxymethylcellulose, hochmolekulare Ethylenoxid-Copolymere, Salze der Poly(vinyl-ether-co-maleinsäure) und Polyacrylamide.
Als Hilfsstoffe für pastöse und flüssige Produkte eignen sich besonders hydrophobe Grundlagen, insbesondere Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Weißes Vaselin (DAB) oder Paraffinöl.
Ausführungsbeispiele:
Beispiel 1 : Klonierung der Pullulanase
Shewanella sp. wurde von Spitzbergen bei 4 0C isoliert und auf die Fähgkeit untersucht, kälteaktive Enzyme zu produzieren. Der psychrophile Stamm Shewanella sp. ist ein Gram-negatives Proteobakterium. Der nächste Verwandte ist Shewanella putrefaciens (51 ,7%), was durch DNA-DNA-Hybridisierung gezeigt werden konnte. Er wächst in einem Temperaturbereich zwischen 4° und 3O0C (Optimum 100C) und einem pH- Bereich von pH 6-10 (Optimum pH 8).
Genomische DNA wurde aus Shewanella sp. mittels Standardmethoden (Qiagen) isoliert und mit der Restriktionsendonuklease Sau3A für 6 bis 8 min bei 37°C verdaut. Die verdaute DNA wurde gelelektrophoretisch aufgetrennt (70 V; 0,8 %; 45 Minuten) und die Banden zwischen 6 und 10 kbp ausgeschnitten und aus dem Gelstücken eluiert (Nucleospin extraction kit, Macherey-Nagel).
Mit den isolierten DNA-Fragmenten wurde unter Nutzung des ZAP-Expressionsvektors und Klonierungskits (Stratagene) nach Herstellerangaben eine Genbank erstellt. Der ZAP-Vektor pBK-CMV (4,5 kbp) besitzt 12 Klonierungsstellen und kodiert für eine Neomycin/Kanamycin- Resistenz. Zur Herstellung der Bank wurden die Fragmente in den Lambda-ZAP-Vektor ligiert, in Phagenproteine verpackt und mit diesen Phagen E. coli XLOLR- Zellen transfiziert.
100.000 E. coli XLOLR-Klone wurden auf pullulanhaltigen LB-Kanamycin-Agarplatten (50 μg/ml Kanamycin, 1 mM IPTG, 0.1 % red pullulanan) auf Pullulanase-Aktivität gescreent. Hierzu wurden die Platten für 3 Tage bei 300C inkubiert. Aktive Klone zeigten die Bildung farbloser Höfe um die Kolonien.
Aus einem ausgewählten, aktiven Klon wurde das Plasmid isoliert. Ein Teil des Plasmids, mitsamt des 6 kbp großen Inserts, wurde über Primer-walking sequenziert. Vier Primerpaare waren nötig, um die komplette Insertsequenz zu erhalten. Die verwendeten Primer sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die Sequenz ist im Sequenzprotokoll dargestellt.
Tabelle 1 : Forward und reverse Primer, die beim Primer-Walking verwendet wurden
Beispiel 2: Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität der Pullulanase Zur Bestimmung der Temperaturabhängigkeit wurde der Rohextrakt mit 1% Pullulan (pH 7) für 1 h bei verschiedenen Temperaturen inkubiert. Die Pullulanase wies Aktivitäten zwischen 4°C und 650C auf mit einem Temperaturoptimum bei 45 0C (Tabelle 2).
Tabelle 2: Aktivität (U/ml) und Biofilmabbau (%) der Monierten Pullulanase in Abhängigkeit von der Zeit
Beispiel 3: Biofilmabbau durch die Pullulanase
Die Fähigkeit des rekombinanten Enzyms, mikrobielle Biofilme abzubauen, wurde mit einem in Mikrotiterplatten gewachsenen Modellbiofilm untersucht.
Das Biofilmtestsystem setzt sich aus vier Vertretern zusammen, die als gute
Biofilmbildner bekannt sind. Modellbiofilme wurden mit einer Mischpopulation angezogen, bestehend aus:
Dermacoccus nishinomiyaensis DSM Nr. 20448 (Actinobacterium)
Bradyrhizobium japonicum DSM Nr. 1982 (α-Proteobacterium)
Xanthomonas campestris DSM Nr. 1526 (γ-Proteobacterium)
(DSM: Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)
Anzucht der Stämme:
D. nishinomiyaensis, B. japonicum und X. campestris wurden in 50 ml Flüssigkultur (pro Liter 10 g Trypton, 5 g Hefeextrakt, 5 g NaCI) bei 30 0C und 150 rpm für 16 h inkubiert. Angeimpft wurde mit einer Einzelkolonie von einer Agarplatte (pro Liter 10 g Trypton, 5 g Hefeextrakt, 5 g NaCI, 10 g Agarose).
Die optische Dichte (600 nm) der Kulturen nach 16 h betrug: Dermacoccus nishinomiyaensis 7,4 Bradyrhizobium japonicum 5,4
Xanthomonas campestris 3,3
Anschließend wurden die Kulturen zusammengegeben, gemischt und mit 50% sterilem Glycerin versetzt, so dass die Endkonzentration 10% Glycerin betrug. Der Kultur-Mix wurde portioniert und bei -200C eingefroren.
Die Anzucht des Biofilms erfolgte in 48 well-Mikrotiterplatten. Je 750 μl TBY-Medium wurden mit je 75 μl der wie oben zubereiteten Mischung aus Biofilm produzierenden Kulturen pro well versetzt, die Platten wurden mit Airpore-Sheets (Qiagen) und Kunststoffdeckel verschlossen. Anschließend wurde bei 30 0C und 60 rpm für 66 h inkubiert, der Überstand vorsichtig abgesaugt und die Platten bei Raumtemperatur mindestens 24 h getrocknet. Diese Platten dienten als Substrat für die Untersuchung der enzymatischen Hydrolyse.
Die Platten wurden für 16 h bei unterschiedlichen Temperaturen mit 1 ml des Enzymextraktes inkubiert. Das Enzym war in Abhängigkeit von der Temperatur in der Lage bis zu 28 % des Biofilms abzubauen, wobei das stärkste Aktivität bei 30 0C beobachtet wurde. Bei höheren Temperaturen war ein geringer oder gar kein Biofilmabbau messbar (Tabelle 2).