СРЕДСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ТКАНЕЙ Российский патент 2009 года по МПК C11D17/04 C12S11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к средству для применения в процессе ферментативной очистки тканей и к применению указанного средства в процессе ферментативной очистки тканей. Средство особенно полезно для ручной стирки, поскольку оно может применяться в процессе ферментативной очистки тканей при низких финансовых затратах.

Предшествующий уровень техники

Во многих странах мира стирка тканей осуществляется вручную. Традиционный процесс ручной стирки тканей является очень трудоемким для занимающихся этим лиц, требующим неоднократного применения мыла, обычно кускового, или дешевых стиральных порошков, с необходимостью усиленно тереть или даже колотить ткань для удаления трудно выводимых пятен. Поэтому желательно сделать этот процесс более эффективным и удобным для пользователя. Процесс можно облегчить в значительной мере за счет применения ферментов для разрушения белков и/или окисления пятен от пищи. Однако ферменты - это самые дорогостоящие ингредиенты в рецептурах стиральных средств, и введение ферментов в рецептуры для ручной стирки существенно повышает стоимость продукта, что бьет по карману многих пользователей. Другой проблемой, связанной с традиционным процессом ручной стирки, является то, что удаляемые в ходе этого процесса загрязнения и краски зачастую вновь попадают на выстиранную ткань, от чего страдает иногда общий результат стирки.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечить новый ферментативный процесс для ручной стирки тканей, который устраняет вышеупомянутые недостатки. В настоящее время установлено, что указанные недостатки можно устранить с помощью средства согласно изобретению, причем указанное средство содержит один или более видов безвредных микроорганизмов, способных продуцировать ферменты, полезные для указанного процесса очистки текстильных тканей.

Краткое описание изобретения

Согласно первому аспекту изобретения заявлено средство для применения в процессе ферментативной очистки текстильных тканей, при этом указанное средство содержит один или более видов безвредных микроорганизмов, способных продуцировать ферменты, полезные для указанного процесса очистки тканей.

Согласно второму аспекту изобретения заявлен ферментативный способ очистки тканей, согласно которому загрязненные ткани замачиваются в воде в присутствии средства согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Средство согласно изобретению для применения в процессе ферментативной очистки тканей содержит один или более видов безвредных микроорганизмов, способных продуцировать ферменты, полезные для указанного процесса очистки тканей. Средство может иметь форму пористых гранул, губчатую форму или может быть в виде влагопроницаемого пакета или саше. Оно содержит безвредные микроорганизмы в таком виде, что они остаются эффективными внутри средства и не могут диспергироваться из него в воду для стирки. Например, они могут быть иммобилизованы на органическом полимерном носителе внутри влагопроницаемого пакета, изготовленного из производных целлюлозы или пластичного полимера. При использовании средства его погружают в емкость вместе с предназначенной для стирки тканью и оставляют в таком виде в воде на некоторое время. Этот процесс замачивания высвобождает часть загрязнений из тканей. Растворенные загрязнения содержат некоторые органические молекулы, которые могут утилизироваться микроорганизмами в качестве источников углерода и энергии для продуцирования ряда различных ферментов в раствор для стирки. Следовательно, средство позволяет микроорганизмам утилизировать внешний источник углерода и энергии, который способен перемещаться вокруг средства. Источник углерода и энергии может также поставляться вместе со средством, в первую очередь для того, чтобы очищающие ферменты могли продуцироваться при замачивании, что позволяет достигнуть эффективности очистки относительно независимо от присутствия и природы компонентов пятен.

Это особенно полезно в том случае, если, в дополнение к продуцированию ферментов, микроорганизмы обладают также способностью продуцировать другие химические соединения, которые могут вносить свой вклад к процессу очистки, например биологические поверхностно-активные вещества, такие как липополисахариды. Примеры таких липополисахаридов описаны в ЕР-А-924221.

Кроме того, матрица, на которой иммобилизуются микроорганизмы, может также действовать как абсорбент, благодаря чему достигается удаление макрочастиц, красителей и/или масел из воды для стирки. В другом варианте обеспечивается система двойного назначения, включающая один пакет, содержащий микроорганизмы, продуцирующие ферменты, и второй отдельный пакет (“связующий пакет”) для очистки воды, абсорбции красителей и др. Это связующий пакет может использоваться для предварительной обработки воды, используемой для стирки. Его назначение состоит в удалении части от общего числа любых макрочастиц, масел или красителей. Это особенно полезно для районов с высоким загрязнением окружающей среды. Изменение цвета пакета и его содержимого служит сигналом для строгого потребителя и укрепляет его во мнении, что вода для стирки достаточно чистая и готова для использования.

Микроорганизмы, используемые в изобретении, являются безвредными микроорганизмами, т.е. они не являются вредными для человека и не образуют потенциально токсичных или каким-то иным образом опасных веществ для человека или окружающей среды. Микроорганизмы способны продуцировать и выделять полезные для прачечных ферменты, такие как оксидоредуктазы, карбогидразы, протеазы, липазы, трансферазы и гликозидазы. Примерами таких микроорганизмов являются грибы и/или бактерии, такие как Penicillium sp., Curvularia sp., Trametes sp., Hansenula sp., Pyricularia sp., Hordeum sp., Rhizopus sp., Candida sp., Trichoderma sp., Aspergillus sp., Cellulonomas sp., Streptococcus sp., Bacillus sp., Flavobacterium sp. и др. Штамм микроорганизмов может быть генетически модифицирован с целью получения суперпродуцентов. Такие штаммы-суперпродуценты используются сегодня в крупномасштабном производстве ферментов путем ферментации для промышленного применения.

Фермент может выбираться из оксидоредуктаз (таких как оксидазы сахаров, пероксидазы, лакказы, фенолоксидазы), карбогидраз (таких как целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы, амилазы), протеаз, липаз, трансфераз и гликозидаз. Оксидазы - это ферменты, способные генерировать пероксид водорода. Полезными примерами оксидаз являются аминооксидаза, оксидаза аминокислот, холестериноксидаза, оксидаза мочевой кислоты и ксантиноксидаза. Предпочтительными оксидазами являются глюкозооксидаза, галактозооксидаза и алкогольоксидаза. Особенно предпочтительной является C₁-C₄ алканолоксидаза, получаемая из отрицательного по отношению к каталазе штамма Hansenula polymorpha, как описано в ЕР-А-244920 (фирма Unilever). Фермент, продуцирующий пероксид водорода, может использоваться в комбинации с активатором, например, активатором, который генерирует перуксусную кислоту. Такие активаторы хорошо известны специалистам и включают тетраацетилэтилендиамин (TAED) и нонаноил-оксибензолсульфонат натрия (SNOBS). Эти и другие относящиеся к ним соединения более подробно описаны Grime & Clauss в Chemistry & Industry (15 октября 1990), с.647-653. Альтернативно, для повышения эффективности отбеливания можно применять катализатор переходных металлов в комбинации с ферментом, продуцирующим пероксид водорода. Примеры катализаторов марганца описаны Hage et al. (1994) в Nature 369, 637-639. Альтернативно, в качестве фермента можно использовать галопероксидазу, фермент, способный генерировать гипогалит из иона галоидного соединения. Предпочтительными галопероксидазами являются хлоропероксидазы, а соответствующим химическим отбеливателем - гипохлорит. Особенно предпочтительньми хлоропероксидазами являются хлоропероксидазы ванадия, например, продуцируемые Curvularia inaequalis. Альтернативно, можно использовать пероксидазы или лакказы. Примеры систем лакказа/усилитель действия приводятся в WO-A-95/01426, примеры систем пероксидаза/усилитель действия - в WO-A-97/11217.

После выбора подходящего фермента квалифицированному специалисту в данной области остается только выделить соответствующие виды микроорганизмов, способных продуцировать указанный фермент в условиях стирки. С этой целью проводят скрининг микроорганизмов по их способности продуцировать требуемый фермент в условиях стирки в эксперименте, близко, насколько это возможно, имитирующем условия стирки.

При необходимости средство согласно настоящему изобретению может также содержать, в дополнение к микроорганизмам, традиционные для стиральных средств ингредиенты, такие как поверхностно-активные вещества, наполнители, секвестранты, оптические отбеливатели, отдушки и т.п., при условии, что эти ингредиенты совместимы с микроорганизмами. Количество указанных ингредиентов можно оптимизировать простым экспериментированием.

Средство согласно настоящему изобретению может с успехом использоваться при ферментативном способе ручной стирки текстильных тканей. При этом способе загрязненные ткани замачивают в воде в присутствии средства согласно изобретению, как описано выше. По окончании периода замачивания, который может длиться от более 15 минут до нескольких часов или даже дней, воду сливают, а ткани тщательно прополаскивают. На этой стадии ткани могут быть достаточно чистыми для последующей сушки либо могут потребовать дальнейшей стадии стирки с применением более традиционных стиральных средств, таких как кусковое мыло или стиральные порошки. Влияние этой стадии стирки будет значительно более заметным, благодаря проведению первой обработки.

Изобретение более подробно раскрывается в нижеследующих примерах, не ограничивающих, впрочем, его сущности.

Перечень фигур

Фиг.1а показывает присутствие окислительного фермента, продуцируемого Penicillium pinophilum, в супернатанте культуры.

Фиг.1b показывает снижение интенсивности красителя RR6 в супернатанте той же культуры.

Фиг.2а и 2b показывает присутствие как оксидазы сахаров, так и лакказы в супернатанте слое культуры Trametes versicolor.

Фиг.3 показывает продуцирование оксидазы сахаров в саше.

Фиг.4 показывает активность оксидазы сахаров в биопакете с культурами.

Фиг.5 показывает активность лакказы в биопакете с культурами.

Фиг.6 показывает графическое изображение эффективности действия биопакета на пятна от масла и томатов.

На фиг.6:

емкость 1&2 = биопакет,

емкость 3 = биопакет плюс усилитель действия,

емкость 4 = только усилитель действия.

Порядок удаления пятен с образчика тканей: [1] = удаление через 1 час, [2] = удаление через 4 часа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1

Обесцвечивание красителя RR6 оксидазой сахаров, продуцируемой Penicillium pinophilum (РР)

Питательную среду, содержащую сахарозу в качестве источника углерода, инокулировали спорами и мицелием Penicillium pinophilum (PP). К указанной среде добавляли также краситель Реактивный Красный 6 (RR6). Инокулированную среду культивировали при 30°С в условиях вибрации и периодически отбирали образцы. Образцы тестировали на активность фермента и различия в интенсивности красителя.

Фиг.1 показывает активность оксидазы сахаров в культурах РР1, 2 и 3 (только РРЗ содержала RR6). Все емкости показали высокую активность. Фиг.1а показывает снижение RR6 в культуре РР3: обесцветилось свыше 70% красителя.

(i) Обесцвечивание красителя RR6 ферментами, продуцируемыми Trametes versicolor (TV)

Комплексную среду инокулировали мицелием Trametes versicolor и контролировали продуцирование ферментов. Обнаружено образование как лакказы, так и оксидазы сахаров. В этот момент добавляли RR6 и через некоторое время отбирали образцы. Фиг.2а и 2b показывают обнаружение активности ферментов.

Пример 2

Иммобилизация и рост микроорганизмов на носителе (i) Активирование мембраны Стерильную мембрану активировали мицелием и спорами Penicillium pinophilum, полученными их пластинчатой разводкой на картофельном агаре с декстрозой. Затем мембрану помещали в стерильную чашку Петри, содержащую 1 мл стерильного 10% раствора сахарозы и оставляли для сушки при 30°С на всю ночь. После этого мембрану до употребления хранили в герметизированном контейнере при 4°С. Мембрану помещали в ПЭТ-пакетик, который закрывали стерильным диализным зажимом. Пакетик помещали в специальную отражательную склянку на 250 мл, содержащую 100 мл питательного бульона для выращивания грибов, и помещали в термостатируемую мешалку (29°С) на ночь.

(ii) Проба на активность оксидазы сахаров

Отбирали образец культуры и центрифугировали его 5 минут в микроцентрифуге при 13000 об/мин. Затем супернатант фильтровали в стерильную пробирку через фильтр размером 0,2 мкм. Супернатант (РР мембрана 24 часа) разводили стерильным фосфатным буфером с рН 6,5 и аликвоты по 100 мкл добавляли в лунки микротитрационного планшета. К каждому разведению добавляли субстрат, содержащий 10 мМ глюкозы, 1 мкг/л фермента пероксидазы и 10 мкг/мл ТМВ в 0,1 М фосфатном буфере с рН 6,5, 100 мкл/лунка и оставляли для проявления реакции. Реакцию прекращали путем добавления к 1 М НС1 100 мкл/лунка и определяли поглощение при 450 нм.

Пример 3

Активирование и оценка Trametes versicolor, иммобилизованных на сорбирующем носителе

(i) Культура Trametes versicolor на картофельном агаре с декстрозой

Картофельный агар с декстрозой (PDA) наливали в чашку Петри диаметром 20 см и давали застыть. Мицелий культуры Trametes versicolor отбирали с косяка с помощью стерильной петли и распределяли по поверхности чашки с PDA. Чашки инкубировали при 30°С в течение 4 суток до образования пленки мицелия.

(ii) Инокуляция питательной среды

Небольшим тампоном отбирали мазок с чашки с культурой и помещали в емкость на 250 мл, содержащую 100 мл среды для TV. Емкость помещали в термостатированную мешалку при 29°С и контролировали продуцирование ферментов в течение 4 дней.

(iii) Образование колоний на синтетическом абсорбенте

Выпускаемый промышленностью синтетический абсорбент обрабатывали УФ-излучением с целью его предварительной стерилизации и дезинфекции. Спустя 4 суток рост культуры Trametes versicolor достигал пика биомассы, равно как и продуцирование фермента оксидазы, и отмечалась тенденция к их снижению, что объясняется истощением субстрата.

В этот момент добавляли 100 мл свежей среды TV и примерно 4 г абсорбента. Емкость снова помещали в термостатируемую мешалку при 29°С на следующие 24 часа. После удаления избыточной жидкости из емкости (некоторое ее количество впиталось абсорбентом), большая часть биомассы агрегатировалась вокруг него. Активированный абсорбент помещали на большую стерильную чашку Петри, куда добавляли 1 мл 20% раствора сахарозы и 10 мл 0,5% солодового экстракта. Покрытый материал помещали при 37°С на 48 часов в термостат перед последующим хранением при +4°С.

(iv) Подготовка и применение простых биопакетов

Тканые пакеты из полиэтилентерефталата (PET) обрабатывали УФ-излучением с целью их предварительной стерилизации и дезинфекции. Три из этих пакетов наполняли абсорбентом с колониями Trametes, добавляя примерно 7,6 г из расчета на 1 пакет. Пакеты закрывали зажимами, которые предварительно были обработаны 70% этиловым спиртом для удаления микроорганизмов. Другой пакет готовили с сухим абсорбентом, т.е. без колоний культуры, - примерно 2 г из расчета на пакет, т.е. добавляли меньшее количество с учетом влагосодержания и биомассы.

Каждый пакет помещали в емкость на 250 мл, содержащую 150 мл среды TV; емкость помещали в термостатируемую мешалку при 29°С. Образцы отбирали спустя 3, 24 и 48 часов и проводили пробу на активность оксидазы сахаров (Фиг.4) и лакказы (Фиг.5). Для оценки обесцвечивающей активности системы в каждую из 4 емкостей добавляли два маслянистых томатных пятна; в емкость 3 (активированный абсорбент) и емкость 4 (не активированный абсорбент) добавляли 50 мкм РТР с целью контроля эффекта усилителя. Перед выниманием образцов ткани емкости снова помещали в термостатируемую мешалку на 1 час. Каждый образец ткани промывали стерильной деминерализованной водой и помещали при 30°С в темноту для просушки. Затем емкости возвращали в термостатируемую мешалку на следующие три часа, после чего вынимали остальные образцы тканей, промывали их и оставляли для просушки.

Сухие образцы тканей анализировали с применением Macbeth CE7000 и определяли ΔЕ пятен по сравнению с необработанным пятном. Результаты показаны в таблице 1 и на Фиг.6.

В супернатанте, отобранном из культуры в биопакете, была обнаружена активность оксидазы в емкостях 1-3 спустя 3 часа, причем эта активность медленно снижалась спустя 24 часа культивирования, но хорошо сохранялась в ходе всего эксперимента. Активность лакказы была обнаружена спустя 24 часа культивирования, а спустя 48 часов от начала эксперимента было отмечено ее повышение. Контрольный биопакет не показал продуцирования ни одного из ферментов.

Результаты выявили существенные различия в размере пятен в емкостях 1 и 3 спустя первый час обработки. Емкость 4, содержавшая не активированный биопакет, также показала некоторое выведение пятен. Спустя 4 часа было отмечено значительное улучшение выведения пятен во всех емкостях, содержавших активированные биопакеты. В присутствии усилителя (емкость 3) уровень выведения пятен улучшился на 7 единиц в первый час и примерно на 13 единиц спустя 4 часа по сравнению с емкостью, содержавшей только биопакет. Настоящий пример показывает успешное продуцирование ферментов и выведение пятен с помощью средства согласно изобретению.

Таблица 1 Значения дельта Е пятен после обработки биопакетом Емкость Образец ткани № L а В L* А* В* ΔЕ ΔЕ 1 1 72,084 17,084 39,725 81,691 7,874 32,288 15,414 3,4644 1 3 73,931 17,374 40,802 85,806 4,368 28,288 21,6049 6,7849 2 6 73,379 15,921 38,462 81,481 8,316 33,645 12,1112 0,1612 2 5 72,522 16,889 39,368 85,201 5,118 27,664 20,8877 6,0677 3 8 72,559 16,882 38,465 84,212 4,978 23,379 22,4741 10,524 3 7 73,671 14,731 36,942 91,079 0,295 11,476 34,0580 19,238 4 (контроль) 11 73,929 15,403 39,048 80,769 8,256 32,347 11,9485 - 4 (контроль) 9 71,132 17,621 38,486 81,154 8,557 32,402 14,8193 - Данные по образцам ткани представлены в порядке их вынимания, т.е. спустя 1 -4 ч. * обозначает показатели, полученные после обработки в системе биопакета.

Изобретение относится к биотехнологии. Средство для ферментативной очистки текстильных тканей содержит микроорганизмы вида Penicillium pinophilum или вида Trametes versicolor, способные продуцировать ферменты, полезные в указанном способе очистки. Указанное средство изготовлено в виде саше, проницаемого для указанных ферментов, но не проницаемого для указанных микроорганизмов. Кроме того, заявлен ферментативный способ очистки текстильных тканей, согласно которому загрязненные ткани замачиваются в воде в присутствии указанного средства. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки тканей и делает способ очистки более удобным для пользователя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Средство для ферментативной очистки текстильных тканей, содержащее микроорганизмы вида Penicillium pinophilum или вида Trametes versicolor, способные продуцировать ферменты, полезные в указанном способе очистки, причем указанное средство изготовлено в виде саше, проницаемого для указанных ферментов, но не проницаемого для указанных микроорганизмов.

2. Средство по п.1, в котором указанное саше содержит носитель, на котором иммобилизованы микроорганизмы.

3. Средство по п.1, в котором указанные микроорганизмы иммобилизованы на носителе, способном абсорбировать макрочастицы загрязнений, красители и/или масло.

4. Средство по п.1, в котором указанные микроорганизмы продуцируют фермент, выбранный из следующей группы: оксидоредуктаза, карбогидраза, протеаза, липаза, трансфераза, гликозидаза.

5. Средство по п.1, дополнительно содержащее усилитель действия указанных ферментов.

6. Средство по п.1, в котором указанные микроорганизмы способны продуцировать дополнительно другие химические соединения, которые вносят свой вклад в процесс очистки, например биологические поверхностно-активные вещества.

7. Комплект для ферментативной очистки текстильных тканей, содержащий средство по любому из пп.1-6, и отдельное средство, содержащее абсорбент макрочастиц грязи, красителя и/или масла.

8. Способ очистки текстильных тканей, в котором загрязненные ткани замачиваются в воде в присутствии средства по любому из пп.1-7.

9. Способ по п.8, в котором текстильные ткани изготовлены из хлопка, полиэстра, полиэстра/хлопка или шерсти.