專利名稱：含酶粒狀產品，其制備方法和含粒狀產品的組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有改進穩定性的含酶粒狀產品，更具體涉及甚至在以漂白劑為代表的過氧化物存在下其活性僅有最低限度減小的含酶粒狀產品。本發明也涉及這種產品的制備方法以及含此產品的漂白組合物和洗滌劑組合物。
衣物洗滌劑和漂白劑除含表面活性劑或漂白組分外還經常含有各種酶，以竭力改進其洗滌能力。這些酶通常是以顆粒形式摻入的，以便在貯存時不損失其活性，并在洗衣時充分顯現其活性。當粒狀產品與漂白劑、表面活性劑、洗滌助洗劑或類似材料混合時，這種含酶粒狀產品的酶穩定性就會降低；特別是當粒狀產品與漂白劑混合時，酶活性的顯著降低已為人們所知。
阻止含酶粒狀產品酶活性減小的方法公開于日本專利公開(Kokai)No.62-79298，它敘述了一種酶組合物，其中含酶的核芯部分以含pH為7-11的堿性緩沖鹽保護層涂覆；也公開于日本專利公開(Kokai)No.3-149298，它敘述了一種含水化酶粒子的漂白劑，其中酶核是以諸如水溶性堿金屬硅酸鹽、過渡金屬或還原劑之類的保護劑包覆的。
但是，穩定酶的常規方法都存在問題，即當涂層的厚度增加或在涂料中加入大量水溶性物質以充分穩定酶時，含酶粒狀產品在水中的溶解度就會降低，因此用于洗滌時酶的洗滌能力就不能充分發揮。另一方面，如果因為溶解度而減少涂層的厚度，則酶就不能滿意地被穩定。
根據上述的情況，本發明的發明人進行了許多關于穩定酶的方法的研究，就諸如水解酶之類的酶而言，發現這種酶與諸如還原劑或抗氧化劑之類的穩定劑以均勻分散的狀態共存時對于避免酶的失活是有效的，并且提供了溶解性極好的粒狀產品。這是令人驚異的，因為以往制備這種粒狀產品時，慣用的方法是用涂料或類似物把酶和還原劑隔離開來。本發明基于這一發現得以完成。
因此，本發明提供一種含酶的粒狀產品，它包括一種酶和一種或多種選自還原劑和抗氧化劑的穩定劑；以及制備這種產品的方法。
本發明也提供包括含酶粒狀產品和漂白劑的漂白組合物。
本發明還提供包括含酶粒狀產品和表面活性劑的洗滌劑組合物。
本發明的含酶粒狀產品包括均勻分散態的一種酶和一種或多種選自還原劑和抗氧化劑的穩定劑。本文所用的“均勻分散態”一表示法是指其中酶和穩定劑不是被分隔成為分離的層，因此酶和穩定劑不必是分子水平的分散狀態，它們可以是以分散的粉末存在。
本發明所用的酶沒有特別的限制，只要它們能摻入漂白劑或洗滌劑。優選使用的是水解酶，具體的是蛋白酶、酯酶和糖酶。
蛋白酶的具體實例包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、膠原酶、角蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草溶菌素、木瓜蛋白酶、氨肽酶和羧肽酶。
酯酶的具體實例包括胃脂肪酶、胰脂肪酶、植物源脂肪酶、磷脂酶、膽堿酯酶和磷酸酯酶。
糖酶的具體實例包括纖維素酶、麥芽糖酶、蔗糖酶、淀粉酶、果膠酶(pectitase)和α-及β-糖苷酶。
用于本發明的穩定劑是還原劑、抗氧化劑，或兩種或多種還原劑或抗氧化劑的混合物。最好是將還原劑和抗氧化劑結合使用。
還原劑的實例包括硼酸、亞硫酸、硫代硫酸等的堿金屬鹽(諸如鈉鹽和鉀鹽)和堿土金屬鹽(諸如鈣鹽和鎂鹽)；具體的是用四硼酸鈉、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉。抗氧化劑的具體實例包括抗壞血酸、抗壞血酸鈉、異抗壞血酸、異抗壞血酸鈉、dl-α-維生素E、檸檬酸異丙酯、丁基化羥甲苯(BHT)、丁基化羥基苯甲醚(BHA)、單寧酸和含硫抗氧化劑。其中，四硼酸鈉、異抗壞血酸鈉以及它們的混合物是特別優選的。
酶和穩定劑可以單獨使用或者以兩種或多種結合使用。粒狀產品中酶的含量并不特別限制。在將酶加入洗滌劑或漂白劑時，考慮到所需的效果，其量一般最好是在0.01-50％、更優選0.1-30％(重量)之間。穩定劑的加入量根據所采用的酶的類型而不同。加入的穩定劑的濃度最好是在0.1-3,000％、更優選1-500％、特別優選10-300％(重量)之間，以酶蛋白質的量為基礎計算。當還原劑和抗氧化劑結合使用時，加入的還原劑/抗氧化劑重量比是在1/9-9/1、優選1/3-3/1、特別優選1/3-1/1之間。
本發明的粒狀產品除含上述組分外還進一步含有造粒所需的添加劑。這種添加劑包括粘合劑，特別是水溶性有機粘合劑。下面所列舉的可作為能與本發明所述主要組分一起使用的水溶性有機粘合劑的實例(a)選自熔點不低于35℃的聚乙二醇、其衍生物、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物的水溶性聚合物；(b)熔點或傾點不低于35℃的非離子型表面活性劑；和(c)平均分子量不小于4,000的聚羧酸鹽。它們可以單獨使用，或者以兩種或多種結合使用。
特別優選的水溶性有機粘合劑的具體實施例包括聚乙二醇和其衍生物(a)類中的聚乙二醇、聚乙二醇硫酸酯和甲氧基聚乙二醇；非離子型表面活性劑(b)類中的聚氧化乙烯烷基醚；聚羧酸鹽(c)類中的聚丙烯酸、丙烯酸/馬來酸共聚物和聚縮醛羧酸酯的堿金屬鹽。
上述水溶性有機粘合劑是有益的，因為它們也是用于洗滌劑組合物中的組分。通常采用的水溶性有機粘合劑的量因粘合劑的性質各異而不是在單一意義上決定的。但在一般情況下，通常優選的是在最小濃度下能顯示粘合力的粘合劑，因為它們給所得到的含酶粒狀產品的酶活性最大化提供了余地。由這一點出發，通常在含酶粒狀產品中摻入這些水溶性有機粘合劑的濃度為5-50％(重量)，優選10-30％(重量)。
按照本發明，在需要時也可加入粉狀增量劑。增量劑的實例包括選自堿金屬或堿土金屬的硫酸鹽、碳酸鹽和鹽酸鹽的一種或多種無機鹽。其中水溶性無機堿金屬鹽如硫酸鈉、碳酸鈉和氯化鈉是特別優選的，由于它們對洗滌力不起相反的作用。其它有用的增量劑包括諸如檸檬酸鈉之類的水溶性有機鹽，滑石、氧化鈦、碳酸鈣、沸石、碳酸鎂、活性粘土和高嶺土。
本發明的粒狀產品也可含有諸如鈣鹽和鎂鹽之類的各種無機鹽以及包括表面活性劑、糖化物和羧甲基纖維素的有機物質。再者，如果摻入合成水輝石或海泡石，則能吸附來自培養的有臭味的組分。含酶顆粒可通過往其中摻入色料或染料而著色。
制造本發明的粒狀產品的方法沒有特別限制，只要能以均勻分散狀態將酶和穩定劑摻入即可。例如可使用下述任何方法(1)將含酶和穩定劑的溶液干燥，然后造粒；(2)將含酶和穩定劑的溶液用濕法造粒；和(3)將酶粉末和穩定劑粉末均勻混合，然后造粒。其中，方法(1)是特別優選的。
在方法(1)中，含酶和穩定劑的溶液最好是水溶液，更優選含有緩沖劑的水溶液。溶液可通過噴霧干燥、冷凍干燥等方法進行干燥，特別優選噴霧干燥。得到的干粉末的造粒手段沒有特別限制，濕法造粒和干法造粒都是優選的。造粒方法實例包括擠出、轉動、流化床造粒，噴霧造粒和粉碎造粒。其中，轉動造粒、特別是有攪動葉片的轉動造粒是優選的。混合轉動造粒機的實例是Henschel混合機(Mitsui-Miike Kakoki K.K.)、高速混合機(Fukae kogyo K.K.)和豎式造粒機(Fuji Sangyo K.K.)。這三種機器的共同特征是在垂直的混合罐內有帶混合葉片的垂直攪拌軸。具有水平攪拌軸的造粒機，Loedige混合機(Loedige Co.)也是可以使用的。
使用方法(2)時，含酶和穩定劑的溶液可按類似于方法(1)中的方法來制備。
在方法(3)中，造粒是用干法進行的。
所得到的粒狀產品的粒度沒有特別限制。其平均粒度一般在200-3,000μm之間，優選350-1,500μm之間。
本發明的含酶粒狀產品最好是其上有涂層，以便能得到甚至進一步改進的穩定性，雖然可以使用沒有涂層的粒狀產品。
涂覆本發明含酶粒狀產品所用的材料沒有特別限制，它們可以是諸如聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纖維素衍生物和淀粉衍生物之類的水溶性成膜聚合物，這些聚合物與諸如滑石、粘土、氧化鈦、碳酸鈣等之類的水溶性或微溶的無機粒子的組合，或是這些聚合物與諸如堿金屬硅酸鹽和堿金屬碳酸鹽之類的保護劑的組合。
涂覆材料最好以0.1-0.7，特別優選0.2-0.6的重量比率使用，以含酶粒狀產品的量為1計算。
本發明的含酶粒狀產品可以通過常規方法用流化床造粒機、裝有涂料盤的造粒機或混合造粒機來涂覆。
因為本發明的粒狀產品對各種用作漂白劑的過氧化物非常穩定，當粒狀產品與漂白劑混合在一起時就能得到顯現穩定的酶活性并能提供極好的漂白效果的漂白劑。有用的漂白劑的實例包括過碳酸鈉、過硼酸鈉、次氯酸鈉和二氯怪氰酸(dichloroisocyalic acid)。它們通常在漂白組合物中的添加濃度為10-95％，優選50-80％。
本發明的粒狀產品甚至當其形成含漂白劑和表面活性劑的洗滌組合物時也能保持極好的酶穩定性。在此種情況下的有用漂白劑與上列的漂白劑相同，其量為0.5-45％(重量)，特別優選1-20％(重量)。
摻加到洗滌劑組合物中的含酶粒狀產品的量根據酶粉中的比活性、酶的類型、酶在粒狀產品中的含量等而有不同。優選的量在0.001-70％(重量)之間，特別是在0.1-10％(重量)之間。
下面述及的是可用于本發明的表面活性劑實例陰離子表面活性劑，例如烷基苯磺酸鹽、烷基或鏈烯基醚硫酸鹽、烷基或鏈烯基硫酸鹽、烯烴磺酸鹽、烷烴磺酸鹽、飽和或不飽和脂肪酸鹽、烷基或鏈烯基醚羧酸鹽、α-磺基脂肪酸鹽或酯、氨基酸型表面活性劑、N-酰基氨基酸型表面活性劑、烷基或鏈烯基酸式磷酸酯、烷基或鏈烯基磷酸酯和它們的鹽；兩性表面活性劑，例如羧基或磺基甜菜堿型表面活性劑；非離子表面活性劑，例如聚氧化亞烷基烷基或鏈烯基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、高級脂肪酸鏈烷醇酰胺和它們的烯化氧加合物、蔗糖脂肪酸酯、脂脂酸甘油單酯、烷基胺氧化物和烷基苷；陽離子表面活性劑，例如季銨鹽。這些表面活性劑摻入本發明洗滌劑組合物中的優選濃度為10-90％(重量)，特別優選10-50％(重量)。
本發明的洗滌劑組合物最好含有無機電解質和螯合劑。無機電解質的實例包括碳酸鹽、碳酸氫鹽、硅酸鹽、硼酸鹽，和鏈烷醇胺和硫酸鹽。通常它們的摻入量在0-90％(重量)之間，優選1-40％(重量)之間。
螯合劑的實例包括磷酸鹽，如三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽和正磷酸鹽；諸如乙烷-1，1-二膦酸的膦酸的鹽；諸如2-膦酰基丁烷-1，2-二羧酸的膦酰基羧酸的鹽；諸如天冬氨酸和谷氨酸的氨基酸的鹽；諸如次氮基三乙酸鹽和乙二胺四乙酸鹽的氨基多乙酸鹽；諸如聚丙烯酸和聚烏頭酸之類的聚合物螯合劑；諸如草酸和檸檬酸的有機酸的鹽；以及硅鋁酸鹽。這些螯合劑摻入洗滌劑組合物中的濃度通常在0-50％(重量)之間，更優選1-30％(重量)之間。
小量的選擇性組分可在需要時加入。這種選擇性組分包括抗再沉積劑，例如聚乙烯醇和羧甲基纖維素；熒光染料；上藍劑；著色劑；結塊阻止劑；加溶劑；用于漂白劑的酶或活化劑和金屬腐蝕抑制劑。
本發明的洗滌劑組合物的制備可按常規方法將上述組分混合，以形成用于衣料、碟盤和居室清潔的顆粒狀洗滌劑組合物。
現以下面的實施例對本發明進行進一步地說明，但不應解釋為對本發明的限制。
實施例1(1)以含具有淀粉酶活性的粗制酶(得自芽孢桿菌種KSM-AP 1378(FERM BP-3048))的水溶液作為酶水溶液(酶蛋白質濃度為0.3％(重量))。在此溶液中加入四硼酸鈉(表1中的A)和異抗壞血酸鈉(表1中的B)作為穩定劑，使穩定劑的量變為水溶液中酶蛋白質總量的1-10倍(以重量為基礎計算)。將如此制備的混合物用作樣品。
(2)將對照樣品(不含穩定劑)和(1)中制得的樣品用150℃的空氣進行噴霧干燥，熱空氣由霧化器型噴霧干燥機產生(廢氣溫度75℃)，由此得到固體粒狀酶制劑。
(3)漂白劑中酶穩定性的評定是將其在40℃的溫度和80％相對濕度下貯存3天后再測定其百分殘余活性。標準模式的漂白劑是使用包括85％(重量)過碳酸鈉、3％(重量)線型烷基(C12-C13)苯磺酸鹽和12％(重量)碳酸鈉的組合物。按5∶1的重量比例將漂白組合物與固體粒狀酶制劑混合，所得到的混合物在上述條件下貯存。評定結果示于表1。
表1樣品(穩定劑，酶蛋白質穩定殘余活性(％)劑(重量比))對照 5樣品1(A，1∶1.5) 10樣品2(A，1∶5) 25樣品3(A，1∶10)30樣品4(B，1∶2.5) 20樣品5(B，1∶5) 25樣品6(A，1∶5B，1∶2.5)57樣品7(A，1∶10B，1∶2.5) 74實施例2將實施例1中制備的含酶粒狀產品和在造粒步驟中加入穩定劑制成的有涂層的粒狀產品(比較用)與漂白劑混合。重復實施例1的通用程序，酶穩定性的評定是在40℃溫度和80％相對濕度下貯存5天后測定其百分殘余活性。其結果示于表2。表2中對比樣品1的制備是用穩定劑涂覆粒狀產品，穩定劑的用量與制備樣品7采用的相同，粒狀產品與對照產品相同。樣品7與用于實施例1中的相同。
表2樣品 殘余活性(％)對照(無穩定劑) 5對比樣品1(用穩定劑涂覆)6樣品7(與實施例1中使用的相同) 80實施例3使用具有纖維素酶活性的粗制酶(得自芽孢桿菌種KSM 635-KNV(FERM P-13549))水溶液作為酶水溶液(酶蛋白質濃度2.5％(重量))。在此溶液中加入四硼酸鈉(表3中的A)和異抗壞血酸鈉(表3中的B)作為穩定劑，使穩定劑的量變為水溶液中酶蛋白質總量的1-2倍(以重量為基礎計算)。將如此制備的混合物用作樣品。然后進行實施例1中所述的類似步驟。
表3樣品(穩定劑，酶蛋白質穩定 殘余活性(％)劑(重量比))對照16樣品8(A，1∶1B，1∶1) 91樣品9(A，1∶2B，1∶2) 98實施例4使用具有蛋白酶活性的粗制酶(得自芽孢桿菌種KSM-K16(FERM P-3367))的水溶液作為酶水溶液(酶蛋白質濃度7.5％(重量))。在此溶液中加入四硼酸鈉(表4中的A)和異抗壞血酸鈉(表4中的B)作為穩定劑，使穩定劑的量變為水溶液中酶蛋白質總量的0.25-0.5倍(以重量為基礎計算)。將如此制備的混合物作為樣品。然后進行實施例1中所述的類似步驟。
表4樣品(穩定劑，酶蛋白質穩定劑(重 殘余活性(％)量比))對照 11樣品10(A，1∶0.25B，1∶0.25) 76樣品11(A，1∶0.5B，1∶0.5) 77實施例5將實施例1中制備的對照樣品和樣品6按下述方法進涂覆，所得到的涂覆顆粒中所含的酶于漂白劑中的穩定性評定是將其在40℃溫度和80％相對濕度下貯存14天后測定百分殘余活性。所用的漂白劑與實施例1中所述的標準模式漂白劑相同。評定結果示于表5。
(涂覆方法)用一混合轉動造粒機將66重量份的每種含酶粒狀產品與27重量份滑石(平均粒徑36μm)和7重量份聚乙二醇(平均分子量6,000)同時混合。得到顆粒直徑為350-1,000μm的涂覆顆粒。
表5樣品(穩定劑，酶蛋白質穩定 殘余活性(％)劑(重量比))對照0(用實施例1中的對照涂覆)樣品12(A，1∶5B，1∶2.5)50(用實施例1中的樣品6涂覆)實施例6(洗滌劑配制)組分用量(重量份)線型(C12-C13)苯磺酸鈉 10聚氧乙烯(EO＝10)烷基10(C12-C13)醚沸石30碳酸鈉 10過硼酸鈉25實施例1中制備的含酶粒狀產品 10水 15如前所述，本發明的粒狀產品甚至在漂白劑共存下僅損失最小水平的酶活性，并且顯示了極好的溶解度。因此，摻有粒狀產品的漂白組合物和洗滌劑組合物充分顯現了酶活性和漂白活性。
權利要求
1.一種含酶粒狀產品，該產品包括均勻分散態的一種酶和一種或多種選自還原劑和抗氧化劑的穩定劑。
2.根據權利要求1的含酶粒狀產品，其中酶是水解酶。
3.根據權利要求1或2的含酶粒狀產品，其中穩定劑是還原劑和抗氧化劑的組合。
4.根據權利要求1或2的含酶粒狀產品，其中穩定劑是四硼酸鈉和/或異抗壞血酸鈉。
5.根據權利要求1-4中任一項的含酶粒狀產品，其中穩定劑的摻入濃度為0.1-3,000％(重量)，以酶蛋白質總量計算。
6.根據權利要求1或2的含酶粒狀產品，該產品還包括一涂層。
7.一種根據權利要求1或2所述的含酶粒狀產品的制造方法，該方法包括將含所述酶和所述穩定劑的溶液進行干燥的步驟和將干燥材料造粒的步驟。
8.根據權利要求6的方法，該方法包括將含所述酶和所述穩定劑的溶液進行干燥的步驟、將干燥材料造粒的步驟和將所得到的顆粒表面進行涂覆的步驟。
9.根據權利要求1或2的方法，其中所述的含所述酶和所述穩定劑的溶液是用濕法造粒的。
10.根據權利要求6的方法，其中所述的含所述酶和所述穩定劑的溶液是用濕法造粒的，并隨后用涂覆劑涂覆。
11.根據權利要求7的方法，該方法包括將酶粉和穩定劑粉均勻混合，隨后將所述混合物造粒。
12.根據權利要求8的方法，該方法包括將酶粉和穩定劑粉均勻混合，將所述混合物造粒，并將得到的顆粒表面用涂覆劑涂覆。
13.一種漂白組合物，該組合物包括權利要求1、2、6中任一項所述的含酶粒狀產品和一種漂白劑。
14.一種洗滌劑組合物，該組合物包括權利要求1、2、6中任一項所述的含酶粒狀產品、漂白劑和表面活性劑。
全文摘要
本發明提供含酶粒狀產品，它含均勻分散態的酶和選自還原劑和抗氧化劑的一種或多種穩定劑。本發明也公開了粒狀產品的制造方法，以及含粒狀產品的漂白劑和洗滌劑組合物。粒狀產品甚至在與漂白劑共存下僅有最小的酶活性損失并顯現極好的溶解度。因此，摻入粒狀產品制備的漂白組合物和洗滌劑組合物充分顯現了酶活性和漂白活性。
文檔編號C12N9/98GK1158888SQ96121600
公開日1997年9月10日 申請日期1996年12月20日 優先權日1995年12月22日
發明者伊澤啟文, 渡邊高明, 小谷伸始 申請人:花王株式會社