洗涤剂酶的微囊化的制作方法

洗涤剂酶的微囊化的制作方法
【专利说明】洗讓剂酶的微囊化 发明领域
[0001] 本发明设及使用微囊稳定洗涂剂中的酶。
[000引背景
[0003] 本发明设及含酶颗粒，其中该酶可W被可控地保持在运些颗粒之内，尽管其他材 料会迁移通过运些颗粒的壁。特定地，本发明设及液体洗涂剂浓缩物，其包含颗粒，运些颗 粒包含一种酶，由此该酶在该浓缩物中是受保护的但是当该浓缩物在冲洗水中稀释时被释 放。特定地，优选地设及运类包含两种酶的浓缩物，其中一种通常会使另一种失活，但是运 两种酶在该浓缩物中受到保护不互相影响，而运两种酶在冲洗水中稀释时是可获得的。
[0004] 在将有效成分在聚合颗粒中微囊化，W便尝试在储存期间保护该有效成分不受环 境影响而当需要时允许释放方面存在大量现有技术。在一些方法中，该有效成分通过一个 聚合物基质分布。在其他方法中，该有效成分存在于颗粒的核屯、中，该颗粒具有聚合物壳。 在一些方法中，存在一种围绕核屯、的聚合物壳，该核屯、包含聚合物基质和该有效成分。
[0005] 已知希望的是将洗涂剂酶包含在液体洗涂剂浓缩物中。在文献中已经有许多建议 通过提供连续的壳和/或基质（其旨在保护酶免受浓缩物的影响而当洗涂剂浓缩物被加入 水中W提供冲洗水时释放它）W保护酶免受浓缩物的连续相和/或水的影响。实例在EP 356, 239和WO92/20771、W及在其中讨论的现有技术中给出。运些、W及其他已知的方法 通常设及通过凝聚形成壳。
[0006] 不幸的是，很难在一方面选择凝聚聚合物及其使用条件，并且在另一方面选择聚 合物组合物或其他核屯、组合物，从而在具有高比表面积的颗粒中获得最佳保护和所需的释 放性能。通常，要么该壳过于不可透过使得当需要时无法给出有效释放，要么该壳允许过早 释放。
[0007] 由于该酶在储存期间通过凝聚壳的高比表面积渗透的倾向，如果当需要时该壳能 够给出完全释放，液体洗涂剂中似乎出现了一个具体问题。运可能部分是由于该酶相当低 的分子体积（由于洗涂剂酶典型地具有级别为20至IOOkDa的分子量）联合许多聚合物膜 对于运样尺寸的分子可能是可透过或可半透过的事实。因此，在长时间胆存的情况下，显著 数量的酶可W通过该壳的大比表面积迁移，即使该壳的可透性似乎是低的。如果该壳制被 制成足够厚或者交联W最小化其发生的风险，那么很难达到酶的足够释放。
[0008] 除了凝聚之外，已知不同的胶囊化技术用于不同目的并且有运样一种已经被用于 其他目的的技术是界面缩合（interfacialcondensation) (IFC)聚合。IFC胶囊化技术通 常在水包油分散体中进行（运样油相变成了核屯、），但是还已知在油包水分散体中进行（运 样水相变成了核屯、）进行IFC胶囊化。
[0009] 格伦沃尔德（Grunwald)等人，"用于固定多酶与用于微囊化的右旋糖酢-NAD+的 连续再循环的可溶的右旋糖酢-NAD+的尼龙聚乙締亚胺微胶囊（Nylonpolyet的Ieneimine microcapsulesforimmobilizingmultienzymeswithsolubledextran-NAD+forthe continuousrecyclingof化emicroencapsulateddextran-NAD+)"，生物化学和生物物 理学研究通讯化iochemandBiophysResComm)，第 81 卷，2 (1978)，第 565-570 页，披露了 半透尼龙聚乙締亚胺微囊的制备，其包含一种具有酵母乙醇脱氨酶巧CI.I.I.I)和苹果 酸脱氨酶巧C1. 1. 1. 37)连同可溶的固定化酶右旋糖酢-NAD+的多酶体系。
[0010] 彭色列（Poncelet)等人，"交联的聚乙締亚胺膜内的微囊化 (Microencapsulationwithincrosslinkedpolyetyleneiminemembranes)"，微囊法杂志 (J.Microencapsulation)，第 11 卷，1 (1994)，第 31-40 页，披露了一种设及PEI膜形成的微 囊化技术，其特别适用于生物催化剂的固定。
[0011] WO97/24177描述了一种具有含酶颗粒的液体洗涂剂浓缩物。运些颗粒具有一种 从缩聚物形成的聚合物壳，并且含有一种核屯、聚合物，其引起当该洗涂剂浓缩物在水中稀 释后该聚合物壳的伸展。还披露了囊化的沉淀的酶类。
[0012] JP-A-63-137996描述了含有囊化材料的液体洗涂剂，其中该囊化可W通过凝聚或 通过IFC聚合进行。JP63-137996中的目的是将一种水溶性或吸水性聚合物包含在该核屯、 内，当将该洗涂剂放入冲洗水中时该聚合物将充分溶胀W引起囊的破裂，该随之释放该核 屯、。
[0013] 不幸的是，与水充分配合W给出所需的高内压力并且因此给出非常不透的壳的充 分的伸展的核屯、聚合物在储存期间暴露于内部液体时将通常具有在储存期间溶胀的倾向 (并且有伸展该壳的倾向）。因此，如果该聚合物的高溶胀对于实现在冲洗水中的快速释放 是必不可少的，一些溶胀和一些释放将发生在储存期间的风险相当大。
[0014] 我们已经发现，使用任何先前所描述用于胶囊化洗涂剂酶的微囊化程序很不容易 实现所需效果。在实践中，要么该膜通常过于可透W致于无法阻止相对低分子量的酶通过 由该膜提供的高比表面积迁移，要么该膜如此不透而且牢固使得当将该浓缩物加入冲洗水 中时不能可靠地释放该酶。运些方法不能简单复制操作W给出所需特性的组合。
[0015] 运些现有技术参考未能认知基于多支化的多胺（例如，PEI)的微囊用于改进洗涂 剂中的酶储存稳定性，并且同时能够在洗涂剂应用中及时递送运些酶的有用性。
[0016] 概述
[0017] 在第一方面，本发明提供了一种微囊组合物，包括一种含洗涂剂酶的微囊，其中该 微囊的膜通过一种多支化的多胺的交联而产生。
[0018] 在第二方面，本发明提供了一种液体洗涂剂组合物，包含表面活性剂和洗涂剂助 洗剂，W至少3%的总浓度，和含洗涂剂酶的微囊，其中该微囊的膜通过多支化的多胺的交 联而产生。
[0019] 在另一个方面中，本发明提供了一种微囊用于改进洗涂剂酶在液体洗涂剂组合物 中稳定性的用途，其中该洗涂剂组合物包含表面活性剂和洗涂剂助洗剂，W至少3%的总浓 度，并且其中该微囊通过多支化的多胺的交联而产生，并且其中根据实例2中的方法活性 损失降低至少10%，并且其中根据实例3中的方法该微囊能够在3分钟之内释放至少50% 的酶。
[0020] 本发明的其他方面和实施例在说明书和实例下是显而易见的。
[00川详细说明
[0022] 本发明的诸位发明人已经发现，一种具有通过多支化的多胺的交联而制成的膜的 微囊特别有用于稳定液体洗涂剂组合物（例如，衣物或（自动）餐具洗涂洗涂剂）中的洗 涂剂酶。我们已经发现，该微囊的膜能够改进在液体洗涂剂组合物中的该或运些囊化的酶 的储存稳定性（与非囊化的酶相比），如在实例2中所展示的。通过交联多支化的多胺形成 的膜能够将该酶与该洗涂剂中的（阴离子）表面活性剂中分离，已知其对酶的稳定性是有 害的。
[0023] 当在洗涂剂中使用囊化的酶时，一个至关重要的参数是当该洗涂剂在水中稀释时 立即释放该酶的能力，如例如在洗衣或餐具洗涂应用中。本发明的微囊在此方面具有优异 性能，并且能够在一分钟内释放整个囊化的酶，如在实例3中所展示的。
[0024] 如描述于本发明的微囊不需要核屯、聚合物的存在W能够在水中稀释时释放该酶。 此外，本发明不需要该酶在微囊的核屯、中处于一种沉淀的形式用于控制过早释放，如在WO 97/24177中所述的。
[00巧]我们已经发现，将酶包封在本发明具有半透膜的微囊中，并且在运些囊（在添加 至该液体洗涂剂之前）中具有高于该液体洗涂剂中的水活度时，当被添加到该洗涂剂（水 正溢出）中时运些囊将经历（部分地）崩溃，因此在运些囊中留下更为浓缩的并且更粘的 含酶内部。该膜的崩溃还可导致可透性的降低。运可W通过添加稳定剂/聚合物进一步使 用，尤其是不会通过该膜可透的那些。该崩溃和所得黏度增加将降低/妨碍敌对组分（例 如，表面活性剂或馨合剂）扩散进入运些囊中，并且因此增加液体洗涂剂中酶的储存稳定 性。该液体洗涂剂中的对该酶敏感的组分（例如，充当该酶底物的组分）还被保护免于受 该酶的降解。在洗涂过程中，该液体洗涂剂被水稀释，因此增加了水活度。水现在将扩散进 运些囊（渗透作用）中。运些囊将溶胀并且该膜将变得对该酶可透过由此它们可W离开运 些囊，或简单地胀裂并且W此方式释放该酶。该概念在稳定运些酶对抗液体洗涂剂中的敌 对组分方面非常有效，反之亦然还保护该液体洗涂剂中酶敏感的组分不受酶的影响。
[0026] 对酶敏感并且可W被酶降解的洗涂剂组分的实例包括（括号中的相关酶）：黄原 胶（黄原胶酶）、具有醋键的聚合物（脂肪酶）、氨化藍麻油（脂肪酶）、香料（脂肪酶）、甲 醋横酸盐表面活性剂（脂肪酶）、纤维素和纤维素衍生物（例如，CMC)(纤维素酶）、和糊精 和环糊精（淀粉酶）。
[0027] 敏感的洗涂剂成分还可W被囊化，并且由此被稳定化在本发明的微囊中。敏感的 洗涂剂成分在储存期间易于降解。运类洗涂剂成分包括漂白化合物、漂白活化剂、香料、聚 合物、助洗剂、表面活性剂等。
[0028] 通常，本发明的微囊可W被用于分离洗涂剂中不相容的组分/化合物。
[0029] 将运些微囊添加到洗涂剂中可W被用于影响该洗涂剂产品的可视外观，例如不透 光效应（小型微囊）或明显可见的颗粒（大型微囊）的效应。运些微囊也可W是着色的。
[0030] 运些微囊可W被用于在处理和加工酶产品期间降低酶尘埃水平。
[0031] 除非另外指明，贯穿本申请所有的百分比指示为重量百分比（％w/w)。
[003? 微囊
[0033] 典型地，运些微囊通过将水滴形成不可与水混溶的连续体而产生-即典型地通过 制备一种油包水乳剂-并且随后通过界面聚合经由添加一种交联剂形成该膜。在最终固化 之后，可W收获运些囊并进行进一步清洗并通过本领域已知的方法进行配制。随后将该囊 配制品加入该洗涂剂中。
[0034] 有效负载、有待囊化的主膜成分和最终另外的组分是在水相中发现的。在该连续 体中发现了稳定化运些水滴趋向凝聚的组分（乳化剂、乳化稳定剂、表面活性剂等），并且 还通过该连续体添加该交联剂。
[0035] 可W通过本领域中已知的任何方法来制备该乳剂，例如，通过机械揽动、滴注方 法、膜乳化、微流体技术、超声处理等。在一些情况下，运些相的简单混合将自动导致一种乳 剂，通常被称为自乳化。使用方法导致一个窄的粒度分布是有利的。
[0036] 随后典型地将该或运些交联剂加入该乳剂中，运是直接或更典型地通过制备交联 剂在一种溶剂中的溶液，该溶剂在连续相中是可溶的。该乳剂和交联剂或其溶液可W通过 本领域中常规使用的方法来混合，例如，通过简单混合或通过仔细地控制该乳剂W及该交 联剂溶液流动通过一个串联混合器。
[0037] 在一些情况下，需要固化运些囊来完成膜的形成。固化经常是简单的揽拌运些囊 一段时间W允许界面聚合反应结束。在其他情况下，该膜的形成可W通过添加反应泽灭剂 来终止。
[0038] 运些囊可W被后修饰，例如通过使组分反应到该膜上W阻碍或减少运些颗粒在如 在WO99/01534中所述的洗涂剂中的絮凝。
[0039] 可W通过本领域中已知的方法分离或浓缩运些产生的囊，例如，通过过滤、离屯、、 蒸馈或倾析该囊分散体。
[0040] 运些所得囊可W被进一步配制，例如，通过添加表面活性剂W赋予产物对于存储、 运输和稍后处理W及添加至洗涂剂的所需性质。其他微囊配制剂包括流变改性剂、杀生物 剂（例如，Proxel)、用于抑调节的酸/碱（其也将在运些微囊内调节）、W及用于调节水 活度的水。
[0041] 该囊形成方法可W包括W下步骤：
[0042]-制备初始的一个或多个水相和油相，
[0043]-形成油包水乳剂，
[0044]-通过界面聚合形成膜，
[004引-任选的后修饰，
[0046] -任选的分离和/或配制，
[0047]-添加至洗涂剂。
[0048] 该方法可W是一个分批法或是一个连续或半连续方法。
[0049] 根据本发明的微囊是小型的水性球体，其周围有一个均匀的膜。该微囊内部的材 料被称为核屯、、内相、或填充物，而该膜有时被称为壳、包衣、或壁。本发明的运些微囊具有 在0.5ym和2毫米之间的直径。优选地，运些微囊的平均直径是在Iym至1000 ym的范 围中，更优选地在5Jim至500Jim的范围中，甚至更优选地在10Jim至500Jim的范围中，甚 至更优选地在50Jim至500Jim的范围中，并且最优选地在50Jim至200Jim的范围中。可 替代地，运些微囊的直径是在0. 5Jim至30Jim的范围中；或在1Jim至25Jim的范围中。该 微囊的直径是当聚合作用完成之后在油相中测定的。该囊的直径可W根据周围化学环境的 水活度改变。
[0050] 酶的微囊化（如本发明中所用的）可W通过界面聚合来进行，其中聚合反应中的 运两种反应物在一个界面处相遇并且快速反应。运一方法的基础是多胺与酸衍生物的反 应，通常是酸性面化物，充当一种交联剂。该多胺优选地是基本上水溶性的（当处于游离碱 形式时）。在正确的条件下，柔性薄膜在该界面处快速形成。进行该聚合作用的一种方式 是使用该酶和多胺的一种水性溶液，其与一种非水溶剂（W及一种乳化剂）进行乳化，并添 加包含该酸衍生物的溶液。该酶溶液中可W存在碱剂W中和在该反应过程中形成的酸。聚 合物（聚酷胺）膜在运些乳滴的界面处立即形成。该微囊的聚合物膜典型地具有阳离子性 质，并且因此与具有阴离子性质的化合物结合/络合。
[0051]运些微囊的直径是通过运些乳滴的大小而确定的，乳滴的大小通过例如揽拌速率 来控制。
[0052]到,剂
[0053]乳剂是一个液相在第二液相内暂时或永久的分散体。该第二液相通常被称为连续 相。表面活性剂通常用于帮助乳剂的形成和稳定。不是所有的表面活性剂都能同样地稳定 乳剂。需要针对最优乳剂效用选择表面活性剂的类型和数量，尤其是对于该乳剂的制备和 物理稳定性，W及在稀释或进一步加工过程中的稳定性。物理稳定性是指将乳剂W分散体 形式进行维持。例如凝聚、聚合、吸附至容器壁、沉降和乳油化的过程是物理不稳定性的多 种形式，并且应被避免。合适的表面活性剂的实例描述于WO97/24177,第19-21页；W及 WO99/015：34 中。
[0054]可W将乳剂进一步分类为简单的乳剂，其中该分散的液相是一种简单的均质液 体，或一种更复杂的乳剂，其中该分散的液相是液相或固相的非均质组合，例如双重乳剂或 复合型乳剂。例如，可W形成一种油包水双重乳剂或复合型乳剂，其中该水相本身进一步含 有乳化的油相；运种类型的乳剂可W被指定为一种油包水包油（o/w/o)乳剂。可替代地，可 W形成油包水乳剂，其中该水相含有分散的固相，通常被称为一种悬浮液-乳剂。可W描述 其他更复杂的乳剂。因为在描述运类系统方面固有的困难，术语乳剂用于描述简单和更复 杂的乳剂两者，不必要限制乳剂的形式或存在的相类型和相数。
[00巧]《胺
[0056]膜的刚性/柔性和可透性主要受多胺选择的影响。根据本发明的多胺是一种多支 化的多胺。每个分支（优选地W-个伯氨基团结束）充当膜网络中的一个系拴点，从而产 生本发明的有利性质。根据本发明的多支化的多胺是一种具有多于两个分支点和多于两个 反应性氨基的多胺（能够与交联剂反应，即，伯氨基团和仲氨基团）。当制备该乳剂时，该多 支化的多胺被用作起始材料-它不是从其他起始材料原位形成的。为了得到本发明引人 注目的特性，该多胺的多支化结构必须作为起始材料存在。
[0057]分支点数目和伯胺数目之间存在密切的关系，由于伯胺将总是位于分支的末端： 线性胺只能含有两个伯胺。对于假设地引入运样一种线性二胺的每个分支点将允许一个或 多个伯胺引入到该或运些被引入的分支的末端。在本文中，我们将该伯氨基团理解为该分 支的一部分，即该分支的端点。例如，我们认为=(2-氨乙基）胺或1，2, 3-丙烷=胺都是 具有一个分支点的分子。对于本发明，该多胺具有至少四个伯胺。可W从脂肪族控链（如 在之前所述实例中）或从不饱和的碳键（例如在，例如3, 3'-二氨基联苯胺中）、或从叔氨 基团（例如在N，N，N'，N'-四-(2-氨乙基）乙二胺）中引入多个分支点。
[0058]除了分支点的数目之外，我们已经发现，反应性氨基团的紧密度非常重要。例如N，N，N'，N'-四-(12-氨十二基）乙二胺的物质是不适合的。肤或蛋白（例如一种酶）都 不适合用于膜形成。因此，该多支化的多胺不是肤或蛋白。
[0059]在一个实施例中，运些反应性氨基团构成该多支化的多胺至少15%的分子量，例 如超过20%，或超过25%。优选地，该多支化的多胺的分子量是至少为IkDa;更优选地该 多支化的多胺的分子量是至少为1. 3kDa。
[0060]在一个优选的实施例中，该多支化的多胺是聚乙締亚胺（PEI)，及其修饰体，具有 多于两个分支点和多于两个反应性氨基，其中运些反应性氨基构成该PEI至少15%的分子 量，例如超过20%，或超过25%。优选地，该PEI的分子量是至少为IkDa。
[0061] 不同的多支化的多胺的组合可W用于制备根据本发明的微囊。
[0062] 可W通过添加一种或多种具有小于IkDa分子量的小胺来改进本发明的微囊的有 利特性（例如，酶储存稳定性、降低的酶渗出、降低的洗涂剂成分的入通量）。该小胺优选地 是基本上水溶性的（当处于游离碱形式时）并且可W是一种例如乙二胺、六亚甲基二胺、己 二胺、二亚乙基四胺、乙四胺、苯二胺、赃嗦、四亚甲基五胺或、优选地二亚乙基S胺值ETA) 的物质。在制备本发明的微囊时，可W按小胺和多支化的多胺的总含量重量计高达50 %、优 选地高达40 %、高达30 %、高达20 %、高达10 %、高达5 %的量添加运些小胺。
[0063] 香联剂
[0064] 如在本发明中所使用的交联剂是一种具有至少两个能够与胺类反应形成共价键 的基团/位点的分子。
[0065] 该交联剂优选地是油可溶性的并且可W呈酸酢或酸性面化物的形式，优选地为酷 基氯。例如，它可W是己二酷氯、癸二酷氯、十二烷基二酷氯、邻苯二甲酯氯、对苯二甲酯氯、 间苯二甲酯氯、或均苯=甲酯氯，但优选地，该交联剂是对苯二甲酯氯或均苯=甲酯氯。
[006