專利名稱：酶處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在紡織品、洗滌劑和纖維素纖維加工工業(yè)中使用聚甲基半乳糖醛酸酶的方法，其還涉及含有聚甲基半乳糖醛酸酶的清潔組合物。
根據(jù)它們的優(yōu)選底物(高度甲基酯化的果膠或低度甲基酯化的果膠以及聚半乳糖醛酸(果膠酸))和它們的反應(yīng)機(jī)理(β-消除或水解)，可對果膠酶進(jìn)行分類。果膠酶主要能夠從內(nèi)部發(fā)揮作用，可在鏈中的隨機(jī)部位切斷聚合物，得到低聚物的混合物，或者它們可以從外部起作用，從聚合物的一端進(jìn)攻，生成單體或二聚體。作用于果膠光滑區(qū)域的幾種果膠酶的活性被包括在由酶的命名法(1992)提供的酶的分類中，例如聚甲基半乳糖醛酸酶(EC 4.2.2.2)，果膠裂解酶(EC4.2.2.10)，聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.15)，外聚半乳糖醛酸酶(EC3.2.1.67)，外聚半乳糖醛酸裂解酶(EC 4.2.2.9)以及外-聚-α-半乳糖醛酸苷酶(EC 3.2.1.82)。
根據(jù)它們的三維結(jié)構(gòu)或折疊將糖基水解酶分為幾個(gè)家族；常規(guī)的是采用Clustal W方法來進(jìn)行家族確定。根據(jù)氨基酸序列對比以及Clustal W方法，可將多肽或蛋白質(zhì)分為特定的糖基水解酶家族，即或者是已知家族或者是新的迄今為止尚屬未知的家族(The SangerCentreProtein Families Database of aligments and HMMs；www.sanger.ac.uk.)。目前已知的聚甲基半乳糖醛酸酶屬于糖基水解酶家族28(ExPASy-molecular biology WWW server of the Swiss Instituteof Bioinformatics(SIB))。
已經(jīng)從各種微生物有機(jī)體中克隆了聚甲基半乳糖醛酸酶。然而，最近才知道所有的聚甲基半乳糖醛酸酶需要二價(jià)陽離子才能具有最大的活性，鈣離子是最具有刺激作用的。與之相反，日本專利申請公開特許公報(bào)10-313858公開了家族28中的新穎的聚甲基半乳糖醛酸酶，其被認(rèn)為不需要存在二價(jià)陽離子就能具有最大活性，即此新穎的酶能夠在進(jìn)一步包含鈣螯合劑的水溶液中發(fā)揮作用。已知在包括棉花洗滌等許多工業(yè)生產(chǎn)中需要使用鈣螯合劑。
本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的工業(yè)酶促方法，其與迄今已知的方法相比更有效和/或具有更高的成本-效益。
人們期待著這里所描述的聚甲基半乳糖醛酸酶可非常有效地用于纖維素材料生產(chǎn)中的酶促洗滌過程，例如對隨后的染色操作具有適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。進(jìn)一步地，人們期待著含有這里所述的聚甲基半乳糖醛酸酶的洗滌劑能夠去除或漂白存在于衣物上的污物或污點(diǎn)，尤其是因果膠或含有高度甲基化的聚半乳糖醛酸的食物、植物等導(dǎo)致的污物和斑點(diǎn)。人們還期待著用含有聚甲基半乳糖醛酸酶的洗滌劑組合物處理可以防止某些污物與纖維素材料的結(jié)合。聚甲基半乳糖醛酸酶還可以用作硬表面清潔組合物的成分，其可以從需要清潔的硬表面上去除或有助于去除某些污物或污點(diǎn)。
因此，本發(fā)明涉及用于纖維、紗或者含有植物材料的織造或非織造織物的降解或改性的方法，該方法包括在水溶液中，用有效量的聚甲基半乳糖醛酸酶處理纖維或織物的步驟，所述的聚甲基半乳糖醛酸酶包含SEQ ID NO1的氨基酸序列或者與SEQ ID NO1具有至少70％序列同一性的氨基酸序列。
在進(jìn)一步的方面中，本發(fā)明涉及含有實(shí)質(zhì)具有聚甲基半乳糖醛酸酶活性的酶和表面活性劑的清潔和洗衣洗滌劑組合物。定義術(shù)語“酶核心”代表顯示酶促活性的單-或多-區(qū)域結(jié)構(gòu)多肽的一部分，該部分為含有催化活性區(qū)域的單區(qū)域部分。因此，酶核心不含除了催化區(qū)域的其它區(qū)域。
術(shù)語“果膠”代表果膠酸、聚半乳糖醛酸以及可以酯化或甲基化達(dá)到更高或更低程度的果膠。
術(shù)語“果膠酶”代表根據(jù)工藝定義的果膠酶，其中果膠酶為一組可切割果膠酸物質(zhì)糖苷鍵的酶，主要是聚(1，4-α-D-半乳糖醛酸酐及其衍生物(Sakai等人，果膠、果膠酶和原果膠酶生產(chǎn)、性質(zhì)和應(yīng)用，pp 213-294，在應(yīng)用微生物學(xué)上的進(jìn)展，vol39，1993)。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，用常規(guī)方法測定兩個(gè)氨基酸序列之間的同一性(百分序列同一性)程度，正如Needlemen，S.B.和Wunsch，C.D.在(1970)，分子生物學(xué)雜志，48，443-453(其全文被引入作為參考文獻(xiàn))中所公開的，可以借助本領(lǐng)域已知的計(jì)算機(jī)程序，例如在GCG程序包(Program Manual for the Wisconsin Package，Version9.1，Genetics Computer Group，575 Science Drive，Madison，Wisconsin，USA 53711)中提供的GAP來進(jìn)行測定。使用具有下列設(shè)定值的GAP進(jìn)行多肽序列的比較GAP產(chǎn)生罰為30和GAP延伸罰為1。本發(fā)明的詳細(xì)描述酶在本發(fā)明方法中，優(yōu)選的是使用對原果膠酸和甲基化的聚半乳糖醛酸具有水解活性的聚甲基半乳糖醛酸酶。這類聚甲基半乳糖醛酸酶可以根據(jù)酶命名法分類為EC 3.2.1.15，其被定義為催化果膠酸和其它聚半乳糖醛酸中的1，4-α-D-半乳糖苷酸鍵的隨機(jī)水解；或者為EC4.2.2.2，其被定義為催化果膠酸的消除斷裂，得到在它們的非還原端帶有4-脫氧-α-D-gluc-4-enuronosyl基團(tuán)的低聚糖。已知屬于EC3.2.1.15或EC 4.2.2.2的聚甲基半乳糖醛酸酶在正常情況下僅能降解去甲基化的果膠，包括去甲基化的聚半乳糖醛酸。
然而，某些聚甲基半乳糖醛酸酶，尤其是某些屬于糖基水解酶家族28的聚甲基半乳糖醛酸酶可以降解甲基化果膠，例如具有至少50％甚至75％酯化度的果膠。這類有用的聚甲基半乳糖醛酸酶由于能夠在螯合劑(特別是鈣螯合劑)存在下發(fā)揮酶促作用，因而可以具有進(jìn)一步的價(jià)值。
這類有用的聚甲基半乳糖醛酸酶具體的實(shí)例是由附帶的SEQ IDNO1的氨基酸序列所代表的酶。人們期待著與由SEQ ID NO1的氨基酸序列所代表的多肽成熟部分的同一性程度為至少70％優(yōu)選至少80％的聚甲基半乳糖醛酸酶也是有用的，即它們對原果膠酸和甲基化的聚半乳糖醛酸顯示出水解活性。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，有用的聚甲基半乳糖醛酸酶具有的氨基酸序列與代表成熟酶的SEQ ID NO1的氨基酸序列相比最多有5個(gè)氨基酸不同，優(yōu)選的是有4個(gè)氨基酸不同，更優(yōu)選的是有3個(gè)氨基酸不同，更優(yōu)選的是有2個(gè)氨基酸不同，最優(yōu)選的是有1個(gè)氨基酸不同。
SEQ ID NO1的聚甲基半乳糖醛酸酶由衍生于絲狀真菌的菌株(青霉毛孢子菌，又稱為青霉地絲菌，尤其是以ATCC 42397保藏的公眾可得的菌株)的基因進(jìn)行編碼。這個(gè)基因的基因組DNA序列(1083堿基對)公開于日本專利申請公開特許公報(bào)10-313858，其全文在此被引入作為參考。這種聚甲基半乳糖醛酸酶于50℃下測定30min，發(fā)現(xiàn)其在pH4-7之間是穩(wěn)定，并且在37℃下測得，于pH5處顯示最適宜的活性，在pH5下測定60min，于50℃下顯示最適宜的活性。如何利用一個(gè)序列得到其它有關(guān)的序列可將日本專利申請公開特許公報(bào)10-313858公開的與編碼聚甲基半乳糖醛酸酶的多核苷酸序列有關(guān)的序列信息用作工具來鑒定其它同源性聚甲基半乳糖醛酸酶。例如可以采用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)來擴(kuò)增編碼來自各種微生物來源的其它同源性聚甲基半乳糖醛酸酶的序列。酶制品在本文中，術(shù)語“酶制品”是指常規(guī)的酶發(fā)酵產(chǎn)品，其可從微生物的單一物種中分離和純化，這種制品通常包括一些不同的酶活性；或者是利用常規(guī)的重組技術(shù)得到的單組分酶的混合物，優(yōu)選的是衍生自細(xì)菌或真菌物種的酶，這些酶已經(jīng)發(fā)酵并可以分別分離和純化，它們可以來源于不同的物種，優(yōu)選的是真菌或細(xì)菌物種；或者是微生物的發(fā)酵產(chǎn)物，所述的微生物作為用于表達(dá)重組的聚甲基半乳糖醛酸酶的宿主細(xì)胞，但該微生物同時(shí)產(chǎn)生其它酶，例如果膠裂解酶、果膠酸裂解酶，蛋白水解酶或纖維素酶，它們是微生物天然存在的發(fā)酵產(chǎn)物，即常規(guī)由相應(yīng)的天然存在的微生物產(chǎn)生的酶復(fù)合物。
在本發(fā)明的方法中，使用除了含有聚甲基半乳糖醛酸酶、還含有下列一或多種酶的酶制品可能是有利的，所述的酶選自蛋白水解酶、纖維素酶(內(nèi)-β-1，4-葡聚糖酶)、β-葡聚糖酶(內(nèi)-β-1，3(4)-葡聚糖酶)、脂酶、角質(zhì)酶、過氧化物酶、漆酶、淀粉酶、葡糖淀粉酶、其它果膠酶、還原酶、氧化酶、酚氧化酶、木質(zhì)素酶、支鏈淀粉酶、阿拉伯糖酶、半纖維素酶、甘露糖酶、木葡聚糖酶、木聚糖酶、果膠乙酰酯酶、鼠李糖聚半乳糖醛酸乙酰酯酶、聚半乳糖醛酸酶、鼠李糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、果膠裂解酶、果膠酸裂解酶、果膠甲基酯酶、細(xì)胞生物水解酶、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶；或者它們的混合物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，采用重組技術(shù)制備制品中的一或多種或所有的酶，即該酶是可與其它酶混合以與需要的酶混合物一起形成酶制品的單組分酶。在洗滌劑或清潔工業(yè)中的用途在進(jìn)一步的方面中，本發(fā)明涉及含有聚甲基半乳糖醛酸酶或本發(fā)明酶制品的清潔、洗衣或洗滌劑組合物，還涉及織物的機(jī)器處理方法，其包括在機(jī)器洗滌過程的洗滌周期中用包含這里所述的聚甲基半乳糖醛酸酶的洗滌溶液處理織物，并涉及清潔組合物，包括洗衣、硬表面清潔、個(gè)人清潔和口腔/牙科組合物，這些組合物包含這里所述的能提供優(yōu)良清潔作用(即優(yōu)良的污漬去除)的聚甲基半乳糖醛酸酶。
不受此理論的限制，一般認(rèn)為公開的聚甲基半乳糖醛酸酶能夠有效地降解或水解幾乎任何含有高度甲基化果膠的污物或斑點(diǎn)，并因此能夠清潔含有這類污物或斑點(diǎn)的衣物。
本發(fā)明清潔組合物必須含有至少一種其它的洗滌劑成分。這些其它成分的準(zhǔn)確性質(zhì)以及它們的摻入水平將取決組合物的物理形式以及要使用它進(jìn)行的清潔操作的性質(zhì)。
優(yōu)選地，本發(fā)明清潔組合物進(jìn)一步包含選自選擇的表面活性劑、其它酶、助洗劑和/或漂白系統(tǒng)的洗滌劑成分。
本發(fā)明清潔組合物可以是液體、膏劑、凝膠劑、棒劑、片劑、噴霧劑、泡沫劑、粉末劑或顆粒劑。顆粒組合物還可以以“壓縮”的形式存在，并且液體組合物還可以“濃縮”形式存在。
例如，可將本發(fā)明清潔組合物配制成手洗和機(jī)洗的洗碗組合物，手洗和機(jī)洗的洗衣洗滌劑組合物，其包括洗衣添加劑組合物以及適合用于污漬織物的浸泡和/或預(yù)處理的組合物，漂洗時(shí)加入的織物軟化劑組合物以及用于一般家庭硬表面清潔操作的組合物。也可將含有這類糖酶的組合物配制成消毒產(chǎn)品，接觸透鏡清潔劑以及健康和美容護(hù)理產(chǎn)品，例如口腔/牙科護(hù)理及個(gè)人清潔組合物。
當(dāng)配制成用于手洗方法的組合物時(shí)，優(yōu)選地，本發(fā)明組合物含有表面活性劑，并且優(yōu)選地含有選自有機(jī)聚合物、增泡劑、II族金屬離子、溶劑、水溶助長劑以及其它酶的其它洗滌劑化合物。
當(dāng)配制成適合于機(jī)洗方法的組合物時(shí)，優(yōu)選地，本發(fā)明組合物含有表面活性劑和助洗劑以及一或多種其它洗滌劑成分，這些成分優(yōu)選地選自有機(jī)聚合物、漂白劑、其它酶、抑泡劑、分散劑、鈣皂分散劑、污物懸浮劑和抗再沉積劑和腐蝕抑制劑。洗衣組合物還可以含有軟化劑作為洗滌劑的附加成分。當(dāng)配制成為洗衣洗滌劑組合物時(shí)，這類含有糖酶的組合物可以提供織物清潔、污漬去除、白度保持、軟化、顯色、染料轉(zhuǎn)移抑制以及消毒等作用。
本發(fā)明組合物還可以用作固體或液體形式的洗滌劑添加劑產(chǎn)品。這類添加劑產(chǎn)品可以補(bǔ)充或增強(qiáng)常規(guī)洗滌劑組合物的性能，并且它們可在清潔過程的任何階段加入。
如果需要，本發(fā)明的洗衣洗滌劑組合物的密度在20℃下測得為400-1200g/L、優(yōu)選的是500-950g/L組合物。
這里所述的組合物的“壓縮”形式最好的是用密度來反映，就組合物來說，用無機(jī)填充鹽的量來反映；無機(jī)填充鹽是粉末形式的洗滌劑組合物的常規(guī)成分；在常規(guī)的洗滌劑組合物中，填充鹽大量存在，典型地，為總組合物重量的17-35％。在壓縮組合物中，填充鹽的存在量不超過總組合物重量的15％，優(yōu)選的是不超過組合物重量的10％，最優(yōu)選的是不超過組合物重量的5％。本發(fā)明中所指的無機(jī)填充鹽選自硫酸鹽和氯化物的堿和堿土金屬鹽。優(yōu)選的填充鹽是硫酸鈉。
本發(fā)明液體洗滌劑組合物可以“濃縮”形式存在，在這種情況下，與常規(guī)液體洗滌劑相比，本發(fā)明液體洗滌劑組合物將含有少量的水。優(yōu)選地，典型的濃縮液體洗滌劑的含水量小于洗滌劑組合物重量的40％，更優(yōu)選的是小于30％，最優(yōu)選的是小于20％。
這里所用的合適的具體的洗滌劑化合物選自WO 97/01629(其被全文引入作為參考文獻(xiàn))中所述的具體化合物。
可將甘露聚糖酶摻入到本發(fā)明的清潔組合物中，優(yōu)選的水平為純品酶占組合物重量的0.0001％-2％，更優(yōu)選的是0.0005％-0.5％，最優(yōu)選的是0.001％-0.1％。
在本發(fā)明中可用的纖維素酶包括細(xì)菌和真菌纖維素酶。優(yōu)選地，它們的最適pH在5-12之間并具有高于50CEVU/mg(纖維素粘度單位)的比活性。在U.S.專利4,435,307，J61078384以及WO 96/02653(其公開了分別由Humicola insolens，木霉屬，梭孢殼屬和側(cè)孢屬生產(chǎn)的真菌纖維素酶)中公開了合適的纖維素酶。EP 739982描述了從新穎的芽孢桿菌物種中分離得到的纖維素酶。在GB-A-2075028；GB-A-2095275；DE-OS-2247832以及WO 95/26398中也公開了合適的纖維素酶。
這類纖維素酶的實(shí)例為通過Humicola insolens菌株(Humicolagrisea var.thermoidea)，尤其是Humicola insolens菌株，DSM 1800制備得到的纖維素酶。其它合適的纖維素酶為起源于Humicolainsolens的纖維素酶，其分子量約為50kD，等電點(diǎn)為5.5，并含有415個(gè)氨基酸；還有衍生自Humicola insolens，DSM 1800的大約43kD內(nèi)-β-1，4-葡聚糖酶；優(yōu)選的纖維素酶具有PCT專利申請No.WO91/17243中公開的氨基酸序列。其它合適的纖維素酶為WO 94/21801中所述的衍生自Trichoderma longibrachiatum的EGIII。特別合適的纖維素酶為具有顏色護(hù)理作用的纖維素酶。這類纖維素酶的實(shí)例包括WO 96/29397、EP-A-0495257、WO 91/17243、WO 91/17244以及WO 91/21801中所述的纖維素酶。在WO 96/34092、WO 96/17994以及WO 95/24471中描述了用于織物護(hù)理和/或清潔性質(zhì)的其它合適的纖維素酶。
在正常情況下，所述的纖維素酶以純品酶占洗滌劑組合物重量0.0001％-2％的水平摻入洗滌劑組合物。
用于本發(fā)明目的的優(yōu)選纖維素酶為堿性纖維素酶，即在pH為7-12的范圍內(nèi)，具有至少25％、更優(yōu)選的是至少40％最大活性的酶。更優(yōu)選的纖維素酶為在pH為7-12的范圍內(nèi)，具有其最大活性的酶。優(yōu)選的堿性纖維素酶為由Novo Nordisk A/S以Carezyme商標(biāo)出售的纖維素酶。
為了去除基于碳水化物的污漬，可以應(yīng)用淀粉酶(α和/或β)。于1994年2月3日公開的WO 94/02597，Novo Nordisk A/S描述了混入成熟淀粉酶的清潔組合物。也可以參見于1995年4月20日公開的WO 95/10603，Novo Nordisk A/S。其它已知的可用于清潔組合物中的淀粉酶包括α-和β-淀粉酶。α-淀粉酶是本領(lǐng)域內(nèi)已知的，其包括那些已公開于下列文獻(xiàn)中的淀粉酶US專利No.5,003,257；EP 252,666；WO/91/00353；FR 2,676,456；EP 285,123；EP 525,610；EP 368,341；以及英國專利說明書No.1,296,839(Novo)。其它合適的淀粉酶為于1994年8月18日公開的WO 94/18314以及于1996年2月22日公開的WO 96/05295，Genecor中描述的穩(wěn)定性提高的淀粉酶，以及于1995年4月公開的WO 95/10603中公開的在直接的母體(可從NovoNordisk A/S獲得)上具有其它修飾的淀粉酶的變體。在EP 277,216，WO 95/26397以及WO 96/23873(均為Novo Nordisk的)中還描述了其它合適的淀粉酶。
商業(yè)上可得的α-淀粉酶產(chǎn)品的實(shí)例是來自Genencor的PurafectOx Am和Termamyl、Ban、Fungamyl以及Duramyl(均可得自Novo NordiskA/S Denmark)。WO 95/26397還描述了其它合適的淀粉酶其特征在于用Phadebasα-淀粉酶活性測定法測得，在25-55℃的溫度范圍下并且pH值在8-10范圍內(nèi)，具有比Termamyl的比活性至少高25％的比活性的α-淀粉酶。合適的淀粉酶是WO96/23873(Novo Nordisk)中所描述的上述淀粉酶的變體。在WO95/35382中，就活性水平和熱穩(wěn)定性與較高活性水平的結(jié)合來說，描述了具有改善特性的其它淀粉水解酶。
用于本發(fā)明目的的優(yōu)選淀粉酶為在Termamyl、Duramyl和Maxamyl商標(biāo)下銷售的淀粉酶，和/或在WO 96/23873中以SEQ ID No.2公開的具有增加的熱穩(wěn)定性的α-淀粉酶的變體。
用于特定應(yīng)用的優(yōu)選淀粉酶為堿性淀粉酶，即在pH為7-12的范圍內(nèi)，酶活性為其最大活性的至少10％、優(yōu)選的是至少25％、更優(yōu)選的是至少40％的酶。更優(yōu)選的纖維素酶為在pH為7-12的范圍內(nèi)，具有其最大活性的酶。
將淀粉水解酶摻入到本發(fā)明洗滌劑組合物中，摻入水平為純品酶占組合物重量的0.0001％-2％，優(yōu)選的是0.00018％-0.06％，更優(yōu)選的是0.000241％-0.048％。
術(shù)語木葡聚糖酶包含Wageningen大學(xué)的Vincken和Voragen[Vincken等人(1994)Plant Physiol.，104，99-107]描述的酶家族，并且正如Hayashi等人(1989)在Plant.Physiol.Plant.Mol.Biol.，40，139-168中所述能夠降解木葡聚糖。Vincken等人證明了通過木葡聚糖酶(從綠色木霉(內(nèi)-IV-葡聚糖酶)純化得到)從分離的蘋果細(xì)胞壁的纖維素酶中去除木葡聚糖包衣。此酶可增強(qiáng)細(xì)胞壁包埋纖維素的酶促降解，并且與果膠酶具有協(xié)同作用。來自Gist-Brocades的速酶LIQ+含有木葡聚糖酶活性。
將此木葡聚糖酶摻入到本發(fā)明的清潔組合物中，摻入水平為純品酶占組合物重量的0.0001％-2％，更優(yōu)選的是0.0005％-0.5％，最優(yōu)選的是0.001％-0.1％。
用于特定應(yīng)用的優(yōu)選木葡聚糖酶為堿性木葡聚糖酶，即在pH為7-12的范圍內(nèi)，酶活性為其最大活性的至少10％、優(yōu)選的是至少25％、更優(yōu)選的是至少40％的酶。更優(yōu)選的木葡聚糖酶為在pH為7-12的范圍內(nèi)，具有其最大活性的酶。
上述酶可以具有任何合適的來源，例如蔬菜、動物、細(xì)菌、真菌以及酵母等來源。進(jìn)一步可以來源于親中介態(tài)或親極性態(tài)(嗜冷、促冷、嗜熱、嗜壓、嗜堿、嗜酸、嗜鹵素等)。這些酶的純化或非純化形式均可以使用。目前通常的作法是用蛋白質(zhì)或基因工程技術(shù)對野生型酶進(jìn)行修飾，以使它們在本發(fā)明的清潔組合物中的性能效率最優(yōu)化。例如，可以設(shè)計(jì)變體，以使酶對在這類組合物中經(jīng)常遇到的成分的相容性有所提高。另外，也可以這樣設(shè)計(jì)變體，以使酶變體的最適pH、漂白或螯合穩(wěn)定性、催化活性等能夠適合特定的清潔應(yīng)用。
特別地，就漂白穩(wěn)定性來說，應(yīng)該將注意力集中到對氧化敏感的氨基酸以及與表面相容性有關(guān)的表面電荷上。通過某些帶電氨基酸的取代，可以改變這類酶的等電點(diǎn)，例如等電點(diǎn)的增加可以有助于改善與陰離子表面活性劑的相容性。通過建立另外的鹽橋以及強(qiáng)制的金屬結(jié)合部位可以進(jìn)一步提高酶的穩(wěn)定性，從而增加螯合的穩(wěn)定性。在紡織品和纖維素纖維加工工業(yè)中的應(yīng)用這里所公開的聚甲基半乳糖醛酸酶可與其它的糖降解酶(例如阿拉伯糖酶、木葡聚糖酶、果膠酶)合用進(jìn)行纖維的生物制備或與洗滌劑合用進(jìn)行纖維的清洗。棉纖維由含有果膠的初生細(xì)胞壁層及主要含有纖維素的次生層組成。在棉花制備或棉花精制過程中，初生細(xì)胞壁中的一部分將被除去。本發(fā)明涉及在棉花精制過程中幫助除去初生細(xì)胞壁或在棉花清洗過程中幫助去除殘余果膠物質(zhì)以及防止紡織品的灰色化。
在本文中，術(shù)語“纖維素材料”是指纖維、縫制或未縫制的織物，包括由棉花、棉混紡或者天然或人造纖維素制品(例如來源于含木聚糖的纖維素纖維，如木漿)或它們的混紡物制成的針織物、機(jī)織物、斜紋粗棉布、紗以及毛巾。混紡物的實(shí)例為棉花或人造纖維/粘膠絲與一或多種配對材料，例如羊毛、合成纖維(如聚酰胺纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維、聚乙烯醇纖維、氯聚乙烯纖維、聚偏氯乙烯纖維、聚氨基甲酸酯纖維、聚脲纖維、芳族聚酰胺纖維)以及含有纖維素的纖維(例如人造纖維/粘膠絲、苧麻、大麻、亞麻/亞麻布、黃麻、乙酸纖維素纖維、溶細(xì)胞)的混紡物。
人們也期待著這里所述的酶能夠用于纖維素纖維加工工業(yè)中來預(yù)處理或漚制大麻、亞麻或亞麻布的纖維。
以棉纖維為例，將用于紡織工業(yè)的纖維素材料加工為可用于成衣制造材料的過程包括幾個(gè)步驟將纖維紡成紗；從紗織成機(jī)織或針織織物以及隨后的制備、染色和整理操作。通過在一系列經(jīng)紗之間織造緯紗成機(jī)織物；紗可以有兩種不同的類型。通過從一根連續(xù)長度的紗線形成聯(lián)鎖圈的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成針織物。纖維素纖維也可以用于非織造織物。
生產(chǎn)過程使紡織品為在染色操作中有適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)作好準(zhǔn)備。其還可以再細(xì)分為以下步驟a.使用聚合漿料，例如淀粉退漿(機(jī)織物)，在進(jìn)行機(jī)織之前加入CMC或PVA，以增加扭曲速度；這些物質(zhì)必須在進(jìn)一步加工前除去。
b.洗滌，其目的是從棉纖維中除去非纖維素物質(zhì)，尤其是角質(zhì)層(主要由蠟組成)和初生細(xì)胞壁(主要由果膠、蛋白質(zhì)和木葡聚糖組成)。為了獲得較高可潤濕性，適當(dāng)?shù)南炄コ潜匾?，這是獲得良好染色效果的一個(gè)措施。初生細(xì)胞壁-尤其是果膠-的去除可改善蠟的去除并保證更均勻的染色效果。進(jìn)一步地，其可改善漂白過程中的白度。在洗滌中所使用的主要化學(xué)藥品為高濃度(高達(dá)70g/Kg棉花)的氫氧化鈉，溫度為80-95℃的高溫。
c.漂白；正常情況下，洗滌之后是用過氧化氫作為氧化劑進(jìn)行漂白，以獲得充分漂白的(白色)織物或保證染色的色澤純潔。
在工業(yè)生產(chǎn)中也采用結(jié)合洗滌/漂白的一步法。盡管生產(chǎn)過程最常應(yīng)用于織物階段，但洗滌、漂白和染色操作也可以在纖維或紗的階段進(jìn)行。
可以采用分批或連續(xù)的加工方法，其中使織物以平幅或繩狀與液體加工流接觸。連續(xù)的操作通常采用飽和器，以此將大約與每單位織物重量等重的化學(xué)藥品浴應(yīng)用于織物，接著采用一個(gè)加熱的停留室，在此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。然后洗滌段使織物為下一步加工作好準(zhǔn)備。分批加工通常發(fā)生在一個(gè)加工浴中，以此使織物與大約8-15倍其本身重量的化學(xué)藥品浴接觸。反應(yīng)完成后，排出化學(xué)藥品品，漂洗織物，再應(yīng)用下一個(gè)化學(xué)藥品。非連續(xù)的浸軋一堆放加蘇加工包括一個(gè)飽和器，以此將大約與每單位織物重量等重的化學(xué)藥品浴應(yīng)用于織物，接著經(jīng)過一個(gè)停留期，其就冷軋卷堆而言可為一或多天。
機(jī)織物是紡織織物生產(chǎn)中流行的形式。機(jī)織過程要求經(jīng)紗“上漿”以保護(hù)其不受磨損。典型的上漿化學(xué)藥品的實(shí)例有淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素、蠟以及丙烯酸粘合劑，原因是這些物質(zhì)容易得到且成本也很低。在作為生產(chǎn)機(jī)織物的第一步的機(jī)織過程之后，必須將漿料除去。使繩狀或平幅形式的上漿織物與含有退漿劑的加工液體接觸。所使用的退漿劑取決于待除去漿料類型。對于PVA漿料來說，通常采用熱水或氧化過程。對于棉織物來說，最常見的上漿劑基于淀粉。因此，通常情況下，機(jī)織的棉織物用熱水、用于水解淀粉的α-淀粉酶與潤濕劑或表面活性劑結(jié)合來進(jìn)行退漿。允許纖維素材料與退漿化學(xué)藥品靜置一段足夠長的“保留期”，以完成退漿過程。保留期取決于加工方法的類型以及溫度，并且可從15min至2小時(shí)，或者在某些情況下，達(dá)到幾天。典型地，在飽和器浴中應(yīng)用退漿化學(xué)藥品，飽和器浴的溫度一般約為15-55℃。然后將織物置于如“J-Box”的設(shè)備中，后者可以提供足夠的熱量(通常約為55-100℃之間)，以提高退漿劑的活性。在保留期結(jié)束后，從織物上洗去包括去除的上漿劑在內(nèi)的化學(xué)劑品。
為了保證高的白度或好的潤濕性以及由此導(dǎo)致的可染色性，必須徹底去除上漿化學(xué)藥品及其它應(yīng)用的化學(xué)藥品。通常認(rèn)為，有效的退漿對于接下來的生產(chǎn)過程洗滌和漂白具有決定性的重要性。
洗滌工藝可去除在棉花中天然存在的大部分非纖維素化合物。除了天然的非纖維素雜質(zhì)之外，洗滌還可以去除污垢、污物以及在生產(chǎn)過程中引入物質(zhì)的殘余物，例如紡絲、絡(luò)筒或漿紗潤滑劑。洗滌過程中可以使用氫氧化鈉或有關(guān)的苛性劑，例如碳酸鈉、氫氧化鉀或它們的混合物。通?？上蚱渲屑尤雺A性穩(wěn)定的表面活性劑以增強(qiáng)疏水性化合物的溶解和/或防止它們再沉積到織物上。處理通常在80-100℃高溫下進(jìn)行，可以使用洗滌劑的強(qiáng)堿性溶液(pH13-14)。由于化學(xué)工藝的非特異性，其不僅作用于雜質(zhì)，而且作用于纖維素本身，導(dǎo)致強(qiáng)度或其它需要的織物特性的損傷。纖維素織物的軟度是殘留的天然棉花蠟的函數(shù)。高溫強(qiáng)堿性洗滌工藝的非特異性無法區(qū)別需要的天然棉潤滑劑與生產(chǎn)中引入的潤滑劑。進(jìn)一步地，由于這些過程中有高堿性的流出物，因此常規(guī)的洗滌工藝可以引起環(huán)境問題。洗滌階段使織物為在漂白中具有最佳響應(yīng)應(yīng)作好準(zhǔn)備。洗滌不充分的織物在隨后的漂白階段將需要更高水平的漂白化學(xué)藥品。
漂白步驟使天然棉花涂料脫色，并去除任何在札棉、梳棉或洗滌過程中沒有完全去除的殘余的天然木質(zhì)棉花雜質(zhì)成分。目前所用的主要工藝是堿性過氧化氫漂白。在許多情況下，尤其是當(dāng)不需要極高白度時(shí)，漂白可與洗滌相結(jié)合。
人們還期待在約40-80℃，優(yōu)選的是在50-70℃，特別是在50-60℃下，在pH為4-10，優(yōu)選的是5-8的范圍內(nèi)，采用這里所述的聚甲基半乳糖醛酸酶進(jìn)行洗滌步驟，從而取代或補(bǔ)充已知的高苛性化試劑。優(yōu)化的酶促方法可保證較好的果膠去除效果和充分的濕潤性。植物材料的降解和改性由于正在被討論的聚甲基半乳糖醛酸酶具有較高的植物細(xì)胞壁降解活性，這里所描述的酶也可以用作為一種植物細(xì)胞壁或任何來源于植物細(xì)胞壁的含有果膠物質(zhì)的降解或改性劑。
這里所述的聚甲基半乳糖醛酸酶可以單獨(dú)或與其它酶如葡聚糖酶、果膠酶和/或半纖維素酶一起使用，以改善從富含油的植物材料中油的提取，例如從大豆中提取大豆油，從橄欖中提取橄欖油或從菜籽中提取菜籽油以及從向日葵中提取向日葵油。
聚甲基半乳糖醛酸酶可以用于植物細(xì)胞材料中的成分的分離。特殊重要的是將富含糖或淀粉的植物材料分離為具有相當(dāng)大的商業(yè)價(jià)值的成分(如來源于甜菜的糖或來源于土豆的淀粉)以及具有較低價(jià)值的成分(如果肉或外殼部分)。同樣，對將富含蛋白質(zhì)或富含油的作物分離為有價(jià)值的蛋白質(zhì)和油以及無價(jià)值的外殼部分也特別感興趣。分離可用本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法進(jìn)行。
聚甲基半乳糖醛酸酶還可以用于水果或蔬菜汁的制備以便提高產(chǎn)量，并可以用于各種植物細(xì)胞壁-衍生物質(zhì)或廢物(例如來自于酒或果汁的制備，或農(nóng)業(yè)殘留物，例如蔬菜外殼、豆殼、糖甜菜果肉、椰欖果肉、土豆果肉等)的酶水解。
可以降解植物材料以改善不同種類的加工、使其它成分的純化或提取比從柑桔中進(jìn)行的葡聚糖樣的果膠的純化更為方便，改善料值，降低水結(jié)合容量，改善在廢水廠中的可降解度，改善植物材料向青貯飼料的轉(zhuǎn)化。
借助這里所述的酶，有可能調(diào)節(jié)加工的水果或蔬菜的稠度和外觀。已證明稠度和外觀是加工過程中所用的酶的實(shí)際組合的結(jié)果，即聚甲基半乳糖醛酸酶與之結(jié)合的酶的特異性。實(shí)例包括澄清果汁(例如來自蘋果、梨或草莓)；混濁穩(wěn)定果汁(例如來自蘋果、梨、草莓、柑桔或番茄)；以及果泥(例如來自胡蘿卜和番茄)的生產(chǎn)。
聚甲基半乳糖醛酸酶還可以用于改變植物細(xì)胞壁衍生物質(zhì)的粘度。例如，聚甲基半乳糖醛酸酶可以用于降低含有果膠飼料的粘度和促進(jìn)粘性含果膠材料的加工。在適合于完全或部分降解含果膠材料的條件下用本發(fā)明酶制品處理含果膠的植物材料，可以降低粘度。
例如可將聚甲基半乳糖醛酸酶與其它酶合用從植物纖維中去除果膠物質(zhì)。在紡織纖維或其它纖維素材料的生產(chǎn)中這種去除是必要的。為了這個(gè)目的，在適合于獲得與植物纖維材料有關(guān)的果膠物質(zhì)的全部或部分降解的條件下，用適量的聚甲基半乳糖醛酸酶處理植物纖維材料。動物飼料添加劑這里所述的聚甲基半乳糖醛酸酶可以用于動物飼料的改性，并可以在體外(通過改變飼料的成分)或體內(nèi)發(fā)揮它們的作用。聚甲基半乳糖醛酸酶特別適合于加到含有高含量果膠的動物飼料組合物中。當(dāng)加到飼料中時(shí)，聚甲基半乳糖醛酸酶可以在體內(nèi)明顯地改善植物細(xì)胞壁材料的分解，從而可以使動物更好地利用植物營養(yǎng)。因此，動物的生長速度和/或飼料的轉(zhuǎn)化率(即攝入的飼料重量相對于體重的增加)有所改善。
進(jìn)一步的描述可以參考PCT/DK 96/00443以及其中的工作實(shí)施例。酒和果汁的加工這里所述的酶可以用于蔬菜或果汁，尤其是蘋果汁或梨汁的脫果膠和粘度降低。通過使用有效量的本發(fā)明酶制品處理水果或蔬菜汁來降解含于水果或蔬菜汁中的含果膠物質(zhì)即可實(shí)現(xiàn)此目的。
酶或酶制品可以用于來自水果或蔬菜的麥芽漿的處理，以便改善麥芽漿的可提取性和可降解性。例如可將酶制品用于來自蘋果和梨的麥芽漿的處理以進(jìn)行果汁生產(chǎn)，并可以用于進(jìn)行酒類生產(chǎn)的葡萄的麥芽漿處理。
序列表<110>NOVO NORDISK A/S<120>酶處理方法<130>5871-WO<140>
<141>
<160>1<170>PatentIn Ver.2.1<210>1<211>360<212>PRT<213>青霉毛孢子菌ATCC 42397<400>1Met His Leu Ser Asn Ile Val Ser Ala Ala Ser Leu Ala Ala Leu Ala1 5 10 15Ala Ala Ala Pro Ala Glu Leu Glu Arg Arg Gln Val Asn Cys Val Phe20 25 30Thr Asn Tyr Glu Gln Ile Ala Ser His Thr Ala Asn Cys Asp Thr Ile35 40 45Thr Leu Asn Asn Ile Asn Val Pro Ala Gly Lys Glu Leu Asp Leu Thr50 55 60Asn Leu Lys Pro Gly Ala Asn Val Val Phe Glu Gly Arg Thr Thr Phe65 70 75 80Gly Tyr Ala Glu Trp Ala Gly Pro Leu Ile Met Val Ser Gly Asp Asp85 90 95Ile Thr Val Ser Gln Thr Pro Gly Ser Val Ile Asp Gly Glu Gly Ala100 105110Arg Trp Trp Asp Asn Lys Gly Ala Asn Gly Gly Lys Val Lys Pro Arg115 120 125Leu Phe Tyr Ala His Asn Leu Asp Asn Ser His Ile Asn Gly Leu His130 135 140Ile Lys Asn Thr Pro Val Phe Gly Phe Ser Ile Asp Ser Lys Asn Leu145 150 155 160Ile Ile Asp Gly Val Arg Ile Asp Asn Ser Asp Gly Asp Thr Gln Gly165 170 175Ala Phe Asn Thr Asp Ala Phe Asp Val Ser Gln Ser Tyr Asn Val Thr180 185 190Ile Gln Asn Ala Trp Val His Asn Gln Asp Asp Cys Leu Ala Ile Asn195 200 205Gln Gly Glu Leu Ile His Phe Leu Asn Gly Tyr Cys Tyr Gly Gly His210 215 220Gly Leu Ser Ile Gly Ser Val Gly Gly Gly Asn Val Val Ser Asp Val225 230 235 240Val Ile Ala Asp Ser Gln Ile Ile Asn Ser Gln Asn Gly Val Arg Ile
245 250 255Lys Thr Lys Ser Gly Gln Thr Gly Glu Val Arg Gly Ile Thr Tyr Arg260 265 270Asn Ile Phe Leu Ser Gly Ile Thr Asp Tyr Gly Leu Ile Val Gln Gln275 280 285Asp Tyr Asn Asn Pro Gly His Ala Thr Asn Ser Ile Lys Ile His Asp290 295 300Ile Thr Phe Asp Asn Val His Gly Thr Ala Thr Gln His Gly Phe Asn305 310 315 320Ile Ala Ile Phe Cys Gly Asp Gly Ser Cys Tyr Asp Trp Thr Trp Asn325 330 335Glu Val Lys Ile His Gly Ala Arg Asp Tyr Lys Cys Gln Asn Val Pro340 345 350Ser Ser Ala Ser Cys Gln Ala Ser355 360
權(quán)利要求
1.用于纖維、紗或者含有植物材料的織造或非織造織物的降解或改性方法，該方法包括在水溶液中，用有效量的聚甲基半乳糖醛酸酶處理纖維或織物的步驟，所述的聚甲基半乳糖醛酸酶包含SEQ IDNO1的氨基酸序列或者與SEQ ID NO1具有至少70％序列同一性的氨基酸序列。
2.權(quán)利要求1中所述的方法，其中的植物材料為纖維素材料。
3.權(quán)利要求2中所述的方法，其中的纖維素材料選自棉花、人造纖維/粘膠絲、苧麻、大麻、亞麻/亞麻布、黃麻、乙酸纖維素纖維和液細(xì)胞(lyocell)。
4.權(quán)利要求2中所述的方法，其中的植物材料為再循環(huán)廢紙、機(jī)械的造紙漿或經(jīng)過漚制處理的纖維。
5.權(quán)利要求1中所述的方法，其包括在機(jī)器洗滌的洗滌循環(huán)過程中，用含有有效量的聚甲基半乳糖醛酸酶的洗滌溶液來處理織物的步驟，所述的聚甲基半乳糖醛酸酶包含SEQ ID NO1的氨基酸序列或者與SEQ ID NO1具有至少70％序列同一性的氨基酸序列。
6.權(quán)利要求1中所述的方法，其為一洗滌步驟。
7.含有有效量的聚甲基半乳糖醛酸酶的清潔或洗衣組合物，所述的聚甲基半乳糖醛酸酶包含SEQ ID NO1的氨基酸序列或者與SEQID NO1具有至少70％序列同一性的氨基酸序列。清潔硬表面的方法，所述的方法包括用有效量的權(quán)利要求7的組合物來處理硬表面。
全文摘要
屬于多糖裂解酶家族28并包含SEQ ID NO:1的氨基酸序列或者與SEQ ID NO:1具有至少70%序列同一性的氨基酸序列的聚甲基半乳糖醛酸酶在工業(yè)過程(例如洗衣和織物加工)中具有良好的性能。
文檔編號C12N9/24GK1344316SQ00805333
公開日2002年4月10日 申請日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月22日
發(fā)明者M·舒雷恩, H·克瑞斯藤森 申請人:諾沃奇梅茲有限公司