專利名稱：基質顆粒的制作方法
相關領域本發明申請要求美國臨時申請60/105874(申請日1998年10月27日)的優先權，其全文引用在本文中。
因為在洗滌劑加工中加入酶，所以工業上提供了許多酶的造粒和涂布方面的改進。
US4106991描述了一種改進的酶顆粒配方，在進行造粒的組合物中，包括2-40％w/w的細粉碎的纖維素纖維，以總的組合物的干重計。此外，該專利描述了可用于涂布粒化顆粒的蠟狀物質。
US4689297描述了含酶顆粒，包括微粒的水分散芯，在其最長尺寸上是150-2000微米，在芯顆粒的周圍有均勻層的酶，其數量是芯顆粒重量的10％-35％，和一層大分子成膜、水溶性或可分散的涂布劑，該涂布劑均勻地圍繞在酶層的周圍，其中酶和涂布劑的混合量是芯顆粒重量的25-55％。該芯材料描述于該專利中，包括粘土、包封在用糊精層涂布的玉米淀粉層中的糖晶體、附聚的土豆淀粉、顆粒鹽、附聚的檸檬酸三鈉、平板結晶的NaCl片、膨潤土顆粒或金屬小球、含膨潤土的顆粒、高嶺土和硅藻土或檸檬酸鈉晶體。成膜材料可以是脂肪酸酯、烷氧基化的醇、聚乙烯醇或乙氧基化的烷基酚。
US4740469描述了一種酶顆粒組合物，基本上由1-35％重量的酶和0.5-30％重量的平均長度為100-500微米和細度范圍為0.05-0.7登尼爾的合成纖維材料組成，余量是增量劑或填料。該顆粒組合物可進一步包括熔融的蠟狀物質，例如聚乙二醇和任選的著色劑如二氧化鈦。
US5324649描述了具有芯、酶層和外涂布層的含酶顆粒。該酶層和任選的芯和外涂布層包含乙烯聚合物。
WO91/09941描述了一種含酶制劑，存在于制劑中的至少50％的酶活性為酶晶體。該制劑可以是漿狀物或顆粒。
WO97/12958描述了一種微顆粒酶組合物。通過流化床附聚制備該顆粒，得到具有許多用酶涂布的和通過粘合劑結合在一起的載體或籽顆粒的顆粒。
兩種已知的在流化床涂布機中制備粒化酶的方法包括流化床附聚和流化床噴涂。在流化床附聚中，一種或多種酶和粘合劑被噴到細粉末載體固形物上，通過和載體顆粒一起附聚尺寸逐漸變大。在這些附聚物中，粘合制和酶用作將許多載體顆粒構建成不規則大小和形狀的顆粒。在流化床噴涂中，酶和任選的粘合劑一起被分層堆積在均勻的芯顆粒上。
希望生產具有改進的穩定性的酶顆粒，特別是在高濕度和高溫度下在含漂白劑的洗滌劑中。目前的流化床噴涂的酶顆粒在鄰近顆粒表面的相對薄層中含有酶。該幾何結構使酶更易在處理和輸送操作中從濃縮層的顆粒中被切去，增加了工作環境中酶煙霧升空的可能性和量。該幾何結構也使酶更易受到滲透的水分和滅活物質的侵蝕。
但是，即使根據工業上提供的這些改進(如上所述)，還不斷需要低粉塵酶顆粒，該顆粒具有附加的有益特征、在酶粒化工業中需要的附加的有益特征是低殘余顆粒配方(其中低殘余定義為在衣服或其它材料上遺留的可觀察到的未溶解的殘余物的降低趨勢)和在例如含漂白劑的洗滌劑中儲存時改進的穩定性，例如含過氧漂白劑如高硼酸鈉或過碳酸鈉的那些洗滌劑。同時實現所有這些所需的特征是一非常具挑戰性的任務，因為，例如許多延遲釋放或低粉塵試劑例如纖維素或高嶺土留下不溶性殘余物。
這樣，需要例如一種洗滌劑酶顆粒，該顆粒在洗滌劑中貯存時同時沒有粉塵并且穩定，易于以控制的粒徑分布來加工。優選控制的粒徑分布的顆粒以便為加工和混合進洗滌劑中賦予好的流動性，和一旦配成洗滌劑時阻止分離和沉淀。控制的粒徑分布和均勻的顆粒形狀對得到低粉塵顆粒也是重要的因素。
因此，本發明的目的是提供低粉塵、低殘余物、高可溶性酶顆粒，該顆粒特別是在含漂白劑的洗滌劑中具有增加的穩定性。本發明另一個目的是提供該改進的顆粒的形成方法。
本發明提供了一種顆粒，該顆粒包括含蛋白質基質的蛋白芯。該蛋白質基質包括至少一種和淀粉一起混合的蛋白質(例如一種或多種酶)。任選地，阻擋層可以層疊在蛋白芯上，或阻擋材料包括在蛋白芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明進一步提供了一種顆粒，該顆粒包括蛋白芯，該蛋白芯包括層疊在籽顆粒上的蛋白基質。該蛋白基質包括至少一種和淀粉一起混合的蛋白質(例如一種或多種酶)。任選地，阻擋層可以層疊在酶芯上，或阻擋材料包括在酶芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明還提供了一種顆粒，該顆粒包括含有酶基質的酶芯。該酶基質包括一種或多種和淀粉一起混合的酶。任選地，該阻擋層可層疊在酶芯上，或阻擋材料包括在酶芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻當層上進行涂布。
本發明另外還提供一種顆粒，該顆粒包括含有層疊在籽顆粒上的酶基質的酶芯。該酶基質包括一種或多種和淀粉一起混合的酶。任選地，該阻擋層層疊在酶芯上，或阻擋材料包括在酶芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明其它特征、方面和優點通過下面結合附加的權利要求書的詳細描述，將變得顯而易見。本發明的詳細描述本發明一個實施方案是一種顆粒，該顆粒包括含有蛋白基質的蛋白芯。該蛋白基質包括一種或多種和淀粉一起混合的蛋白質。任選地，阻擋層可以層疊在蛋白芯上或阻擋材料包括在蛋白芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明再一個實施方案是一種顆粒，該顆粒包括含有層疊在籽顆粒上的蛋白基質的蛋白芯。該蛋白基質包括一種或多種和淀粉一起混合的蛋白質。任選地，阻擋層可以層疊在蛋白芯上或阻擋材料包括在蛋白芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明另一個實施方案是一種顆粒，該顆粒包括含有酶基質的酶芯。該酶基質包括一種或多種和淀粉一起混合的酶。任選地，阻擋層可以層疊在酶芯上或且擋材料包括在酶芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
本發明再一個實施方案是一種顆粒，該顆粒包括含有層疊在籽顆粒上的酶基質的酶芯。該酶基質包括一種或多種和淀粉一起混合的酶。任選地，阻擋層可以層疊在酶芯上或阻擋材料包括在酶芯中。另外，任選地，可以在籽顆粒、酶基質和/或阻擋層上進行涂布。
“蛋白芯”、“酶芯”或“芯”包括蛋白基質，例如酶芯的酶基質。該基質在整個芯中是均勻的或者可以層疊在籽顆粒上。在籽顆粒和基質或基質和阻擋層之間可以有一層或多層，例如聚乙烯醇(PVA)涂層。
籽顆粒是惰性顆粒，在其上可以層疊酶基質，例如，其由無機鹽、糖、糖醇、小的有機分子例如有機酸或鹽、礦物質例如粘土或硅酸鹽或這些兩種或多種的混合物組成。摻入到籽顆粒中的適合的可溶性成分包括氯化鈉、氯化鉀、硫酸銨、硫酸鈉、倍半碳酸鈉、尿素、檸檬酸、檸檬酸鹽、山梨醇、甘露糖醇、油酸鹽、蔗糖、乳糖等等。可溶性成分可以和可分散的成分如滑石粉、高嶺土或膨潤土混合。可以通過各種粒化技術制備籽顆粒，包括結晶、沉淀、平板涂布、流化床涂布、流化床附聚、旋轉式噴霧、擠壓、造粒、球形化、轉鼓式造粒和高剪切附聚。在本發明的顆粒中，如果使用籽顆粒，籽顆粒和顆粒的比是1∶1。
“蛋白基質”、“酶基質”或“基質”是一種或多種蛋白質如酶和淀粉的混合物。任選地，該基質包括糖、例如蔗糖。可以例如以溶液的形式或作為漿狀物混合選擇的組分。蛋白質可以以溶液或漿狀物的形式使用，該漿狀物作為晶體或沉淀蛋白質的懸浮體。本發明的基質包括約20-80％重量的顆粒。
通過將蛋白質埋入基質中，可以較好地保護蛋白質免于磨損和活性損失的雙重危險。另外，為了得到低粉塵顆粒蛋白質產品，需要控制顆粒的形狀和粒徑分布。均勻和可重現的大小和形狀有助于顆粒穩定性，因為顆粒的破碎和再附聚使一些蛋白質接近顆粒的表面。
令人驚奇地是，已發現通過淀粉和蛋白質的結合，蛋白質可以被快速均勻地涂布至各個籽顆粒而免于附聚或磨損。基于原始籽顆粒粒徑分布和加入的固形物的數量可以精確地控制得到的粒徑分布。得到的顆粒近似是球形的，具有高的粘合強度，抗由水分和滅活物質產生的磨損和滲透。
淀粉具有高水溶性或可分散性。可以容易地制備基質配方，該配方包括淀粉和酶作為溶液或漿狀物，具有高的總固形物濃度。可以配制20-50％w/w或更高的總溶液或漿狀物固形物濃度。這些濃縮的混合物是非常優選的，它們可以形成顆粒而對蒸發水的需求最小，這在任何粒化和干燥方法中有優勢。
在本發明范圍內的蛋白質包括藥學上重要的蛋白質例如荷爾蒙或其它治療用蛋白質和工業上重要的蛋白質如酶。
任何酶或酶的混合物可以用于本發明中。優選的酶包括那些能夠水解底物例如污物(stain)的酶。這些酶是已知的水解酶，包括但不限于蛋白酶(細菌、真菌、酸、中性或堿性)、淀粉酶(α減β)、脂肪酶、纖維素酶和其混合物。特別優選的酶是枯草桿菌蛋白酶和纖維素酶。最優選的是枯草桿菌蛋白酶，例如描述于US4760025、EP13075681和EP專利申請WO91/06637中的，將它們引入作為參考，和纖維素酶例如Multifect L250TM和PuradaxTM，購自Genencor International。可用于本發明的其它酶包括氧化酶、轉移酶、脫水酶、還原酶、半纖維素酶和異構酶。
本發明的顆粒基質還可包括一種或多種合成聚合物或其它本領域公知的賦形劑。適合的合成的聚合物包括聚環氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚環氧乙烷/聚環氧丙烷。
基質還可進一步包括增塑劑和抗附聚劑。用于本發明的適合的增塑劑包括多元醇例如甘油、丙二醇、聚乙二醇(PEG)、尿素或其它已知的增塑劑如檸檬酸三乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二甲酯或水。適合的抗附聚劑包括細的不溶的或少量可溶的物質如滑石粉、TiO2、粘土、無定形二氧化硅、硬脂酸鎂、硬脂酸和碳酸鈣。
本發明的顆粒進一步包括阻擋層。阻擋層用于減緩或防止對蛋白質或酶有不利影響的物質擴散進基質中。阻擋層由阻擋材料組成，可以涂布在蛋白芯上或者阻擋材料包括在蛋白芯中。適合的阻擋層材料包括例如無機鹽或有機酸或鹽。
本發明的顆粒還可包括一種或多種涂層。例如，該涂層可以是一種或多種中間涂層或該涂層可以是一種或多種外涂層或它們的結合。涂層在顆粒組合物中起許多作用，這取決于酶顆粒的最終用途。例如，涂層可使酶抵抗由漂白造成的氧化，在引入顆粒進入水介質中時以所需的速率溶解，或提供對周圍水分的屏障以便增加酶的貯存穩定性和減少顆粒中微生物生長的可能性。
適合的涂層包括水溶性或水分散性的成膜聚合物如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、纖維素衍生物例如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙二醇、聚環氧乙烷、阿拉伯樹膠、黃原膠、角叉菜聚糖、脫乙酰殼多糖、膠乳聚合物和腸溶衣、另外，涂布劑可和其它相同或不同種類的活性劑結合使用。
摻入到顆粒涂層中的適合的PVA包括部分水解的、完全水解的和中間水解的PVA，具有低到高的粘度。優選，外涂層包括具有低粘度的部分水解的PVA。其它有用的乙烯聚合物包括聚醋酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮。有用的共聚物包括，例如PVA-異丁烯酸甲酯共聚物和PVP-PVA共聚物。
本發明的涂層進一步包括一種或多種以下物質增塑劑、增量劑、潤滑劑、色素和任選地附加的酶。適合的用于本發明涂層的增塑劑包括，例如多元醇如糖、糖醇或聚乙二醇(PEG)、尿素、甘油、丙二醇或其它已知的增塑劑如檸檬酸三乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二甲酯或水。用于本發明涂層中的適合的色素包括但不限于細粉碎的增白劑如二氧化鈦或碳酸鈣或著色的色素和染料或其混合物。優選該色素在溶解時是低殘余色素。適合的增量劑包括糖例如蔗糖或淀粉水解物，如麥芽糖糊精和玉米糖漿固形物，粘土如高嶺土和膨潤土和滑石粉。適合的潤滑劑包括非離子表面活性劑如Neodol、牛油醇、脂肪酸、脂肪酸鹽如硬脂酸鎂和脂肪酸酯。
附加成分可以加到本發明的酶顆粒中。附加成分包括金屬鹽；增溶劑；活性劑；抗氧化劑；染料；抑制劑；粘合劑；香料；酶保護劑/清除劑如硫酸銨、檸檬酸銨、尿素、鹽酸胍、碳酸胍、氨基磺酸胍、二氧化硫脲、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨基酸如甘氨酸、谷氨酸鈉等，蛋白質如牛血清白蛋白、酪蛋白等等；表面活性劑包括陰離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和長鏈脂肪酸鹽；增效助劑；堿或無機電解質；漂白劑；發藍劑和熒光染料和增白劑；和防結塊劑。
對基質除了淀粉之外還包括糖(例如蔗糖)的顆粒來說，優選將基質的糖含量保持很低(例如基本上小于淀粉含量)。例如，在一特定的噴涂方法中，類似于下面實施例所描述的，發現含有1∶1玉米淀粉∶蔗糖基質的淀粉酶顆粒非常粘，在噴涂過程中有附聚的趨向。蔗糖含量急劇的減少減輕了基質的粘度。因此，在一定的環境中，優選采用相對于蔗糖含量具有高淀粉含量的基質。在一優選實施方案中，淀粉和蔗糖的比率(w/w)遠遠大于1∶1，例如約5∶1-15∶1的范圍。例如比率約10∶1。
在一示范性配方中，存在于基質中的蔗糖數量為相對于顆粒的總重量的約0.5％(w/w)-約8％(w/w)，優選約2％(w/w)。在一特別優選的實施方案中，存在于基質中的玉米淀粉的數量約23％，存在于基質中的蔗糖的數量約2％(w/w，相對于顆粒的總重量)。該實施方案中的蔗糖的含量可增加至2％以上，但優選不超過相同部分的玉米淀粉。例如，加到基質上的蔗糖每增加1％，從基質減去相同數量的玉米淀粉。由此，如果蔗糖含量從2％增加到最多5％，調節玉米淀粉含量從23％到20％。在該實施例中，最大蔗糖含量為12.5％，等于計算的玉米淀粉含量。
雖然少量糖或沒有糖在某些情況下是有用的(例如如上所討論的)，但應該明白其它情況(例如附聚不存在顯著問題)可在基質中需要較高的糖含量。
本文所描述的顆粒可用本領域公知的那些酶粒化方法來制備，包括平板涂布、流化床涂布、造粒、盤形造粒、噴霧干燥、擠壓、離心擠壓、球性化、轉鼓式造粒、高剪切附聚或這些技術的結合。
下面的實施例是代表性的，但不意味著限制。本領域技術人員基于本文的教導，能選擇其它酶、基質、籽顆粒、方法和涂布劑。
實施例3示范性淀粉酶顆粒制劑基本上按上述方法制備2個附加的批次，表示為39和43。有關批次39和43的顆粒配方情況如下批次39的蛋白基質具有5000單位負荷量(其中“單位”指TAU/g[參見，例如US5364782])。基質中玉米淀粉的數量約18.8％(w/w)，相對于顆粒的總重量。該批次的蛋白基質基本上無蔗糖。含有硫酸鎂七水合物的第二層涂布在蛋白基質上，使30％的顆粒重量由MgSO4·7H2O組成。
批次43的基質具有和批次39相同的負荷量。基質中玉米淀粉的數量約18.8％(w/w)，基質中蔗糖的量是約6.2％(w/w)，均相對于顆粒的總重量。和批次39的顆粒一樣，含有硫酸鎂七水合物的第二層涂布在蛋白基質上，使30％的顆粒重量由MgSO4·7H2O組成。
實施例4使用洗滌劑基料的加速穩定性試驗分析實施例3的顆粒以確定它們在加速穩定性試驗中的穩定性。這些方法基本上和WO99/32613的實施例3中描述的一樣，在此引入作為參考。
如在WO99/32613中所討論的，加速穩定性試驗的目的是為了幫助顆粒配方的改進和篩選，因為它提供了確定相對顆粒穩定性的加速手段。加速穩定性試驗(AST)的條件比酶顆粒或洗滌劑在現實貯存或運輸中會碰到的更嚴格。AST是“應力試驗”，目的是區分配方之間的差別，該差別用其它試驗在幾星期或幾個月后不明顯。
AST的結果列于下面的表2，顯示了在4天中批次39和43每個的殘余百分活性。
表2-原始百分活性
在閱讀本發明的內容后，上面描述和實施例的各種其它實施例和改進對本領域技術人員來說是顯而易見的，而沒有背離本發明的精神和范圍，本發明意在將所有這樣的實施例或改進包括在所附的權利要求的范圍內。在本文所引用的所有出版物和專利文獻在此全文引入作為參考。
權利要求
1.一種顆粒，含有包括蛋白基質的蛋白芯，其中基質包括和淀粉一起混合的蛋白質。
2.權利要求1的顆粒，其中蛋白芯包括層疊在籽顆粒上的基質。
3.權利要求1的顆粒，進一步包括涂布層。
4.權利要求3的顆粒，其中涂布層在籽顆粒上。
5.權利要求3的顆粒，其中涂布層在基質上。
6.權利要求3的顆粒，其中涂布劑選自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纖維素衍生物如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙二醇、聚環氧乙烷、脫乙酰殼多糖、阿拉伯樹膠、黃原膠和角叉菜聚糖。
7.權利要求1的顆粒，其中基質基本上無糖。
8.權利要求1的顆粒，其中基質進一步包括和蛋白質及淀粉一起混合的糖，糖存在的數量小于約8％(w/w，相對于顆粒的重量)。
9.權利要求8的顆粒，其中糖的存在量在約0.5％-約3％的范圍內(w/w，相對于顆粒的重量)。
10.權利要求9的顆粒，其中糖的存在量約2％(w/w，相對于顆粒的重量)。
11.權利要求8的顆粒，其中糖是蔗糖。
12.權利要求1的顆粒，其中蛋白質是酶。
13.權利要求12的顆粒，其中酶選自蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纖維素酶。
14.一種顆粒，含有蛋白基質，所述基質含有基本上由以下物質組成的混合物(i)酶，(ii)淀粉和(iii)任選地不超過約8％的糖(w/w，相對于顆粒的重量)。
15.權利要求14的顆粒，其中糖的存在量約1-3％(w/w，相對于顆粒的重量)。
16.一種顆粒，含有蛋白基質，所述基質含有包括以下物質的混合物(i)酶，(ii)淀粉和(iii)糖，其中淀粉與糖的比至少約5∶1。
17.權利要求16的顆粒，其中淀粉和糖的比在約5∶1-約15∶1的范圍。
18.權利要求17的顆粒，其中淀粉和糖的比是約10∶1。
19.權利要求16的顆粒，其中糖是蔗糖。
20.權利要求16的顆粒，其中淀粉是玉米淀粉。
全文摘要
本發明公開了一種包括蛋白芯的顆粒。該蛋白芯包括蛋白基質,該基質包括和淀粉一起混合的蛋白質。蛋白基質層疊在籽顆粒上或該蛋白芯是均勻的。蛋白質是酶或治療性蛋白質。
文檔編號C12N9/98GK1328600SQ99811761
公開日2001年12月26日 申請日期1999年10月27日 優先權日1998年10月27日
發明者N·貝克爾, T·S·格林 申請人:金克克國際有限公司