DE4411223A1

DE4411223A1 - Verwendung alkalischer Proteasen in gewerblichen Textilwaschverfahren

Info

Publication number: DE4411223A1
Application number: DE4411223A
Authority: DE
Inventors: Antoine Dr Amory; Andre Clippe; Gerhard Konieczyna-Janda
Original assignee: Solvay Enzymes GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Hansen GmbH
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-05
Also published as: NZ282821A; CA2146063C; DK0753058T3; US6190904B1; FI951520A0; FI963829A0; FI951520A; US6165960A; DE59510914D1; AU1617595A; CA2186764C; WO1995027049A1; ATE222947T1; DE59510341D1; FI963829A; AU710223B2; EP0686692A2; EP0753058B1; US5880080A; EP0753058A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung alkalischer Protea sen in gewerblichen Textilwaschverfahren sowie in diesen Ver fahren verwendete Zusammensetzungen, welche alkalische Protea sen enthalten.

Die in gewerblichen Wäschereien eingesetzten Textilwasch mittel unterscheiden sich in vielfältiger Weise von den üb licherweise im Haushalt eingesetzten Waschmitteln. So werden in gewerblichen Wäschereien taktabhängig oder kontinuierlich ar beitende Großwaschanlagen mit einem sehr hohen Wäschedurchsatz eingesetzt, wobei bei den unterschiedlichen Waschstufen wie Benetzen, Vorwaschen, Klarwaschen und Spülen, unterschiedliche Waschmittelkombinationen je nach Textilart und Grad der Ver schmutzung in die Flotte eindosiert werden. Auch die rationelle Ausnutzung von Wasser und Energie hat die Entwicklung besonde rer teilkonfektionierter Waschmittelkombinationen für die ge werbliche Textilwäscherei erforderlich gemacht, die je nach Art und Verschmutzung der zu waschenden Textilien optimal auf die jeweilige Waschstufe abgestimmt werden können.

Der Einsatz proteasehaltiger Waschmittelzusammensetzungen in gewerblichen Wäschereien, z. B. zur Reinigung von mit Blut verunreinigter Krankenhauswäsche oder Schutzbekleidung aus fleischverarbeitenden Betrieben, ist bereits seit längerem bekannt. Auf Grund der in gewerblichen Textilwaschverfahren im Vergleich zu Haushaltswaschmitteln drastischeren Bedingungen werden an die hierbei verwendeten Proteasen besonders hohe Anforderungen gestellt. Neben einer guten Beständigkeit und Aktivität bei hochalkalischen pH-Werten sollten die Proteasen so über eine hohe Temperaturstabilität verfügen, um bei niedri ger Konzentration für eine möglichst lange Zeitdauer bei den in gewerblichen Textilwaschverfahren hohen Temperaturen gute Waschergebnisse für den jeweiligen Waschgang zu erbringen. Außerdem sollten die eingesetzten alkalischen Proteasen mög lichst unempfindlich gegen die in gewerblichen Textilwaschver fahren üblichen Waschmittelinhaltsstoffen wie z. B. Tenside, Bleichmittel oder desinfizierend wirksamen Bestandteile sein. Daher besteht immer noch Bedarf nach weiteren für gewerbliche Textilwaschverfahren geeigneten alkalischen Proteasen.

Es bestand daher die Aufgabe, neue für die Verwendung in gewerblichen Textilwaschverfahren geeignete alkalische Protea sen anzugeben.

Es wurde nun gefunden, daß sich die nachstehend angegebe nen alkalischen Bacillus-Proteasen mit hoher Waschwirksamkeit in gewerblichen Textilwaschverfahren einsetzen lassen. Gegen stand der Erfindung ist daher die Verwendung alkalischer Pro teasen in Zusammensetzungen für gewerbliche Textilwaschverfah ren, wobei man mindestens eine alkalische Protease ausgewählt aus der Gruppe alkalischer Bacillus-Proteasen aus

a) dem Bacillus-Stamm DSM 6845 und/oder
b) dem Bacillus-Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurense quenz durch wenigstens einen der Aminosäurenaustausche Q12R, N42R, N74R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheidet,

verwendet.

Die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen besitzen Molekulargewichte im Bereich von 26 000 bis 28 000 g/mol, ge messen durch SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese gegenüber Referenzproteinen mit bekanntem Molekulargewicht. Ihr pH-Opti mum liegt im Bereich von 8 bis 13,0, wobei unter pH-Optimum derjenige pH-Bereich verstanden wird, in dem die Proteasen maximale proteolytische Aktivität aufweisen. Auch weisen die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen eine gute pH-Stabili tät auf.

Alkalische Bacillus-Proteasen aus dem am 16.12.1991 unter der Nummer DSM 6845 hinterlegten Bacillus-Stamm sind durch Kultivierung dieses Stammes aus dem Kulturüberstand erhältlich.

Eine alkalische Bacillus-Protease aus dem am 28.07.1989 unter der DSM-Nr. 5466 hinterlegten Bacillus-Stamm, welche eine Aminosäurensequenz besitzt, die sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz in den genannten Positionen unterscheidet, ist auf an sich bekannte Weise durch Punktmuta tion in der Aminosäurensequenz erhältlich, wie es z. B. in der EP-A-415 296 beschrieben wird.

In einer bevorzugten Variante verwendet man eine alkali sche Bacillus-Protease aus dem Stamm DSM 6845, welche die fol genden Eigenschaften aufweist:

(1) Wirkung: Abbau von Proteinen und Peptiden;
(2) pH-Optimum: etwa bei pH-Werten von 9,5-13,0,
(3) pH-Stabilität: bei pH-Werten von 9,5-11,0 erweist sich die Protease als völlig stabil, wobei unter "völlig sta bil" eine Restaktivität von mindestens 90% verstanden wird;
(4) Temperatur-Optimum: etwa 64°C;
(5) Temperatur-Stabilität: durch Inkubation der Protease bei Temperaturen bis 30°C für 15 Minuten wird die Protease nicht wesentlich in ihrer Aktivität beeinträchtigt; nach 15 Minuten Inkubation bei 40°C beträgt die Restaktivität der Protease wenigstens 75%.

In einer weiteren bevorzugten Variante verwendet man eine alkalische Bacillus-Protease aus dem Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebe nen Aminosäurensequenz durch wenigstens einen der Aminosäu renaustausche Q12R, N42R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P oder T249R, vorzugsweise durch die Aminosäurenaustausche N42R/N114R/N115R oder N42R/N114R/M216Q unterscheidet. Die Zah lenangaben beziehen sich dabei auf die Position in der Amino säurensequenz. Die Aminosäuren werden durch den Einbuchstaben code bezeichnet, wobei die ursprüngliche Aminosäure der Posi tionsangabe vorangestellt und die eingeführte Aminosäure der Positionsangabe nachgestellt ist. Diese Aminosäurenaustausche können auf an sich bekannte Weise durch Punktmutation in der Aminosäurensequenz erhalten werden, wie es z. B. in der EP-A-415 296 beschrieben ist.

Die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen zeigen unge wöhnlich gute Waschleistung unter den in gewerblichen Wäsche reien üblichen Bedingungen wie hohen pH-Werten, kurzen Wasch zeiten und hohen Waschtemperaturen. Auch zeigen die genannten Proteasen eine überraschend hohe Beständigkeit gegen die in gewerblichen Textilwaschverfahren gebräuchlichen Waschmittelbe standteile. Erfindungsgemäß können die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen vorteilhaft in gewerblichen Großraumtrommel waschmaschinen oder vollkontinuierlich oder taktabhängig arbei tenden Gegenstrom-Waschstraßen verwendet werden. Besonders vor teilhaft werden dabei die alkalischen Bacillus-Proteasen bei sogenannten Mehrlaugenverfahren, z. B. Zweibadverfahren aus Vorwasch- und Klarwaschgang, der Flotte im Vorwaschgang zugege ben. Die Vorwäsche kann dabei bei den gewerblichen Textilwasch verfahren üblichen Bedingungen, z. B. bei Temperaturen von 30 bis 70°C auf an sich bekannte Weise mit den üblicherweise in diesem Waschgang verwendeten Waschmittelinhaltsstoffen durchge führt werden. Bei stark proteinhaltigen Verunreinigungen, z. B. stark blutbefleckter Wäsche aus Krankenhäusern, Großküchen oder fleischverarbeitenden Betrieben können die genannten Proteasen gegebenenfalls in einem dem Vorwaschgang vorgeschalteten Vor spülgang mit klarem kalten oder rückgeführtem warmen Wasser und den ansonsten hierfür üblichen Waschmittelinhaltsstoffen mit gutem Erfolg verwendet werden. Natürlich können die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen auch in allen anderen, gewerb lichen Textilwaschverfahren, z. B. in auf bestimmte Textil- und Verschmutzungsarten abgestimmten gewerbliche Textilwaschverfah ren, wie z. B. bei der desinfizierenden Wäsche von Textilien aus dem Krankenhaus-Sektor, erfindungsgemäß verwendet werden.

Weiterhin umfaßt die Erfindung Zusammensetzungen für ge werbliche Textilwaschverfahren, welche mindestens eine alkali sche Bacillus-Protease aus

a) dem Bacillus-Stamm DSM 6845 und/oder
b) dem Bacillus-Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurense quenz in mindestens einer der Positionen Q12R, N42R, N74R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheidet,

enthalten.

Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzun gen eine alkalische Bacillus-Protease aus dem Bacillus-Stamm DSM 6845, welche durch die bereits weiter oben angegebenen Eigenschaften charakterisiert ist.

In einer ebenfalls bevorzugten Variante enthalten die er findungsgemäßen Zusammensetzungen eine alkalische Bacillus-Pro tease aus dem Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, wel che sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz durch wenigstens einen der Aminosäurenaustausche Q12R, N42R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R, insbesondere durch die Ami nosäurenaustausche N42R/N114R/N115R oder N42R/N114R/M216Q unterscheidet.

Vorzugsweise sollten in den erfindungsgemäßen Zusammen setzungen solche alkalischen Bacillus-Proteasen eingesetzt wer den, welche eine Enzymaktivität von 50 000 bis 1 000 000 DU je Gramm Enzympräparat aufweisen. Unter "DU" wird dabei die enzy matische Aktivität in Delft Units verstanden, wobei 1000 DU der proteolytischen Aktivität entsprechen, die bei einem Volu men von 1 ml einer 2% (W/W)igen Enzymlösung nach Abbau von Casein eine Extinktionsdifferenz (1 cm Lichtweg; 275 nm; Be stimmung gegen Blindprobentest) von 0,4000 ergibt. Die genann ten alkalischen Bacillus-Proteasen können dabei in den für gewerbliche Textilwaschverfahren üblichen Formulierungen ein zeln oder gewünschtenfalls auch in Kombination miteinander, gegebenenfalls auch in Kombination mit anderen auf den gewerb lichen Sektor gebräuchlichen Waschmittelproteasen oder anderen an sich üblichen Waschmittelenzymen, wie z. B. Amylasen, Lipa sen, Pektinasen, Nukleasen, Oxidoreduktasen etc., eingesetzt werden. Bezogen auf die Trockensubstanz der Gesamtzubereitung sollte der Anteil der genannten Bacillus-Proteasen in den er findungsgemäßen Waschmittelformulierungen bevorzugt bei 0,1 bis 5 Gew.-%, insbesondere bei 0,2 bis 2,0 Gew.-% liegen.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können in Form der für gewerbliche Textilwaschverfahren gebräuchlichen Vollwasch mittel, Alleinwaschmittel sowie Vorwasch- oder Vorspülmittel vorliegen. Je nach Waschmitteltyp können dabei alle an sich im Stand der Technik üblichen Waschmittelinhaltsstoffe wie Tensi de, Bleichmittel, Buildersubstanzen (Gerüststoffe), Waschhilfs chemikalien, optische Aufheller sowie weitere übliche Kompo nenten wie z. B. Soda, Metasilikat, Orthophosphat oder Natrium- Triphosphat in an sich üblichen Mengen enthalten. Zu den mögli chen Waschmittelinhaltsstoffen gehören weiterhin z. B. Verstär ker, Enzymstabilisatoren, Schmutzträger und/oder Kompatibili sierungsmittel, Komplex- und Chelatbildner, Seifenschaumregu latoren und Zusatzstoffe wie Korrosionsinhibitoren, Antielek trostatika, Duftstoffe, Desinfektionsmittel, Bleichmittelakti vatoren, Persäurebleichmittelvorstufen und Vergrauungsinhibito ren.

Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Waschmittelzusammen setzungen Vorwaschmittel, wie sie bei gewerblichen Textilwasch verfahren im Temperaturbereich von 30 bis 70°C in sogenannten Mehrlaugenverfahren, z. B. in Zweibadverfahren aus Vorwasch- und Klarwaschgang, eingesetzt werden. Neben den genannten alka lischen Bacillus-Proteasen können die erfindungsgemäßen Vor waschmittel alle hierfür auf dem gewerblichen Sektor üblichen Inhaltsstoffe wie z. B. nichtionische Tenside, Phosphate, Car bonate, Silikate, gegebenenfalls Perborate und/oder Bleichakti vatoren, Vergrauungsinhibitoren, Polycarboxylate, optische Aufheller sowie gegebenenfalls weitere Puffer- und Hilfsstoffe enthalten. Es können auch kommerziell erhältliche Waschmittel formulierungen eingesetzt werden, denen zusätzlich die genann ten alkalischen Bacillus-Proteasen in den angegebenen Mengen zugesetzt wurden. Falls erforderlich, können diese kommerziell erhältlichen Formulierungen dabei auch Bleichmittel auf Sauer stoffbasis enthalten. Beispiele für derartige kommerziell er hältliche Waschmittelformulierungen für den gewerblichen Sektor sind TEN-COLOR® oder TENAX CONC®.

Die erfindungsgemäßen Waschmittelzusammensetzungen können auf an sich bekannte Weise in Pulverform, z. B. in Form von Granulaten, Prills oder Pellets, gegebenenfalls auch mit Ober flächenüberzügen versehen, konfektioniert sein. Auf Grund ihrer guten Stabilität lassen sich die genannten Bacillus-Proteasen auch in Flüssigformulierungen einsetzen.

Bei den für gewerbliche Textilwaschverfahren üblichen Be dingungen wie hochalkalischen pH-Werten, z. B. pH-Werten über 11,0 sowie hohen Waschtemperaturen von bis zu 70°C zeigen die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen überraschend gute Wascheigenschaften. Dies ist umso überraschender, als im Ver gleich zur üblichen Haushaltswäsche durch die in gewerblichen Wäschereien eingesetzten oft vollkontinuierlich arbeitenden Ge genstromwaschanlagen zumeist nur relativ kurze Waschzeiten zur Verfügung stehen. Neben einer hohen Temperaturbeständigkeit zeigen die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen dabei eine hohe Enzymstabilität in Gegenwart der in gewerblichen Wasch mitteln gebräuchlichen Inhaltsstoffe. Auch gegen die im gewerb lichen Sektor gebräuchlichen Bleichmittel, wie sie z. B. in gewerblichen Desinfektions-Waschmitteln für den Krankenhaus- Sektor eingesetzt werden, insbesondere gegen Sauerstoffbleich konzentrate z. B. auf der Basis von Perborat oder Wasserstoff peroxid, sind die genannten alkalischen Bacillus-Proteasen bei erfindungsgemäßer Verwendung stabil.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfang zu beschränken.

Erläuterungen zu den Figuren

Fig. 1:
Sequenzprotokoll der Aminosäurensequenz (SEQ ID NO1) der alka lischen Protease aus Bacillus alcalophilus HA1 (DSM 5466).
Fig. 2:
Temperatur-Optimum der Protease aus Bacillus sp. MF12 (DSM 6845).
Fig. 3:
Temperatur-Stabilität der Protease aus Bacillus sp. MF12 (DSM 6845).
Fig. 4:
pH-Optimum der Protease aus Bacillus sp. MF12 (DSM 6845).
Fig. 5:
pH-Stabilität der Protease aus Bacillus sp. MF12 (DSM 6845).

Beispiele

Die Sequenzierung der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurense quenz der alkalischen Protease aus Bacillus alcalophilus HAI (DSM 5466) über Ermittlung der entsprechenden Nukleotidsequenz ist in den Beispielen 1 bis 4 der EP-A 24 15 296 beschrieben.

Unter der Nummer DSM 6845 ist der als Bacillus sp. MF12- Stamm benannte Stamm bei der Deutschen Sammlung von Mikroorga nismen (DSM) am 16.12.1991 hinterlegt worden. Unter der Nummer DSM 5466 ist der als Bacillus alcalophilus HAI benannte Bacil lus alcalophilus-Stamm bei der Deutschen Sammlung von Mikroor ganismen (DSM) am 28.07.1989 hinterlegt worden.

Beispiel 1 Herstellung von durch Mutation in der Aminosäurensequenz variierter alkalischer Proteasen

Die Herstellung alkalischer Proteasen, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz der alkalischen Protease aus Bacillus alcalophilus HA1 (DSM 5466) durch wenigstens einen der Aminosäurenaustausche Q12R, N42R, N74R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheiden, wurden auf an sich bekannte Weise durch gerichtete Mutagenese in DNA-Teilsequenzen des entsprechenden Proteasegens durchgeführt. Mit den Zahlen angaben ist dabei die entsprechende Position in der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz bezeichnet, wobei der Positions angabe im an sich bekannten Einbuchstabencode die ursprüngliche Aminosäure vorangestellt und die eingeführte Aminosäure der Po sitionsangabe nachgestellt ist. Ausführlich wird für die ange gebenen Mutationen das Verfahren der gerichteten Mutagenese in den Beispielen 5 bis 18 der EP 415 296 beschrieben. In bezug auf die Aminosäurenaustausche in den Positionen 42, 114, 216 und 249 sei zusätzlich noch auf die DE 43 04 161 verwiesen.

Prinzipiell umfaßte das Verfahren die folgenden an sich bekann ten Verfahrensschritte:
Aus dem Naturisolat Bacillus alcalophilus HAI (DSM 5466) wurde nach der Methode von Saito et al (1963, Biochim. Biophys. Acta 72, 619-629) chromosomale DNA isoliert und mit der Restrik tionsendonuklease Sau3A partiell hydrolysiert. Die Restrik tionsfragmente wurden durch Elektrophorese aufgetrennt und die Fragmente mit einer Größe von 3 bis 8 Kilobasen isoliert. Die isolierten und größenselektierten DNA-Fragmente aus Bacillus alcalophilus HA1 wurden mit Vektor-DNA des an sich bekannten Plasmids pUB 110 in vitro auf an sich bekannte Weise neu kom biniert. Mit der erhaltenen in vitro neu kombinierten DNA wur den Protoplasten des Stammes Bacillus subtilis BD224 (Bacillus Genetic Stock Center 1A46) nach der von S. Chang und N. Cohen (1979, Mol. Gen. Genet. 168, 111-115) beschriebenen Methode transformiert. Die Transformanten wurden auf Platten mit Neomycin selektiert. Aus einem Klon wurde die Plasmid-DNA nach dem Handbuch von Maniatis et al (Maniatis et al = T. Maniatis, E. F. Frisch, J. Sombrock, Molecular Cloning, A Laboratory Menual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1982) iso liert. Das in diesem Plasmid enthaltende Fragment aus der B. alcalophiliis-DNA hatte eine Größe von 4,1 KB und enthielt die vollständige DNA-Sequenz für die hochalkalische Protease aus Bacillus alcalophilus HAI (DSM 5466) (vgl. Beispiel 1 und 2 der EP 415 296).

Das die vollständige DNA-Sequenz für die hochalkalische Protea se aus Bacillus alcalophilus HA1 (DSM 5466) enthaltende Plasmid wurde mit Aval geschnitten. Die überstehenden Enden wurden auf an sich bekannte Weise (Maniatis et al, S. 114) zum DNA-Dop pelstrang aufgefüllt. Nach anschließender Restriktion dieser DNA mit Xbal wurde das N-terminale 1.618 BP umfassende Fragment isoliert und auf an sich bekannte Weise in den Vektor pBS klo niert. Der resultierende Vektor enthielt das N-terminale Ende der für die in Fig. 1 abgebildete Aminosäurensequenz codieren den DNA (vgl. Beispiel 5 der EP 415 296).

In analoger Weise wurde ein Vektor erstellt, der ein 658 BP umfassendes für das C-terminales Ende der entsprechenden Pro tease-DNA codierendes Fragment enthielt. Hierfür wurde das die vollständige DNA-Sequenz enthaltende Plasmid mit den Restrik tionsendonukleasen Xbal und Asp718 geschnitten und in die ent sprechende Schnittstelle des bekannten Vektors pBS kloniert (vgl. Beispiel 7 der EP 415 296).

Die gerichteten Mutationen wurden in der das C-terminale oder das N-terminale enthaltende DNA-Teilsequenz mit der von Kunkel, T. A. (1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 488-492) beschrie benen "primer extension" Technik durchgeführt. Hierzu wurden die entsprechenden Vektoren zunächst in ihre uracilierten ein zelsträngigen Analoga auf an sich bekannte Weise umgewandelt, indem mit einem der beiden Vektoren transformierte E. coli CJ236-Bakterien kultiviert wurden, welche zusätzlich mit dem Helfer-Phagen M13 K07 (bezogen von Bio-Rad Laboratories, Rich mond, Kalifornien) infiziert wurden. Das Bakterium E. coli CJ236 ist einem an sich bekannten Uracil-N-Glycosylase-Mangel mutante, welche bei der Replikation der Vektoren statt Thymidin das Nukleotid Uracil in die DNA-Sequenz des Vektors einbaut. Uracilierte Vektoren lassen sich auf an sich bekannte Weise vorteilhaft für in vitro-Reaktionen der gerichteten Mutagenese einsetzen, da nach Beendigung der Reaktionen der Uracil-haltige DNA-Einzelstrang, der als Matritze zur Erzeugung mutierter DNA- Stränge diente, durch Behandlung mit Uracil-N-Glycosylase be seitigt werden kann. Der Einsatz der genannten Helfer-Phagen war für die Synthese der Hüllproteine für die gebildete uraci lierte einzelsträngige Vektor-DNA nötig. Umhüllte uracilierte Einzelstrang-Vektor-DNA wurde aus dem transformierten Wirts organismus E. coli CJ236 ausgeschleust und anschließend aus dem Kulturmedium isoliert.

Die isolierten, uracilierten DNA-Einzelstrang-Vektoren des C-terminalen bzw. N-terminalen Endes wurden mit synthetischen Oligonukleotiden hybridisiert, welche eine Mutationsstelle enthielten und gleichzeitig als Primer für die nachfolgende Ergänzung zum vollständigen DNA-Doppelstrang mit Mutation dien ten. Die hierbei eingesetzten synthetischen Oligonukleotide wurden auf an sich bekannte Weise nach der Methode von Beauca ge, S. L. und Caruthers, M. H. (1981, Tetrahedron Letters 22, 1859-1862) hergestellt. Die Synthese des zweiten DNA-Stranges wurde auf an sich bekannte Weise mit Hilfe von T4-DNA-Polymera se und nachfolgender Ligation mit T4-DNA-Ligase durchgeführt (Kunkel et al, 1987, Methods in Enzymol. 154, 367-382). Die gebildete Doppelstrang-Vektor-DNA wurde in E. coli MC 1061 transformiert und die mutierten Vektoren wurden durch Überprü fen der entsprechenden unitären Restriktionsendonukleasen-Er kennungsstellen, die mit den synthetischen Oligonukleotiden eingeführt bzw. entfernt wurden, identifiziert.

Zur Herstellung von z. B. zwei Mutationen entweder im N-termi nalen oder im C-terminalen Teil der Protease-DNA wurde das Verfahren nach Einführung einer ersten Mutation in analoger Weise unter Verwendung eines weiteren synthetischen Oligonu kleotides zur Einführung einer zweiten Mutation wiederholt.

Es wurden Expressionsvektoren mit Mutationen im C-terminalen Teil bzw. N-terminalen Teil der Protease-DNA-Sequenz herge stellt, indem die durch die gerichtete Mutagenese erhaltenen DNA-Sequenzen mit Restriktionsendonukleasen geschnitten wurden und mit einer Vektor-DNA, welche den entsprechenden anderen terminalen Teil der DNA-Sequenz sowie alle für die Expression notwendigen Elemente enthielt, legiert wurden. Die erhaltenen Vektoren stellten vollständige Expressionsvektoren mit geeigne tem Leseraster zur Expression der entsprechend mutierten Mutea se dar. Ausführlich ist die Herstellung dieser Expressionsvek toren in Beispiel 16 der EP 415 296 beschrieben. Für die fol genden Mutationen wurden Expressionsvektoren hergestellt:

DSM 5466 Mut. N114R/M216Q
DSM 5466 Mut. N115R/Q135R
DSM 5466 Mut. N42R/N114R/M216Q
DSM 5466 Mut. N42R/N114Q/N115Q
DSM 5466 Mut. N114R/N237P
DSM 5466 Mut. N42R/N114R
DSM 5466 Mut. Q12R/N42R/N114R
DSM 5466 Mut. N114R/N237P/T249R
DSM 5466 Mut. Q12R/N42R/N114R.

Die mutierten hochalkalischen Proteasen wurden hergestellt, indem B. subtilis BD 224 mit jeweils einen der obengenannten Expressionsvektoren auf an sich bekannte Weise transformiert wurden. Aus den Kulturüberständen dieser transformierten Stämme wurden die mutierten hochalkalischen Proteasen nach bekannten Verfahren isoliert. Ausführlicher Angaben zur Isolierung der mutierten Proteasen finden sich in den Beispielen 16 und 18 der EP 415 296.

Die durch Mutation in der Aminosäurensequenz variierten alkali schen Proteasen auf Grundlage des Bacillus alcalophilus HA1 (DSM 5466) wurden in den in Beispiel 3 beschriebenen Waschver suchen eingesetzt.

Beispiel 2 Isolierung einer alkalischen Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845

50 ml Luria-Broth pH 9,5 (10 g Hefe-Extrakt, 5 g Trypton, 5 g NaCl und 50 ml Carbonat-Puffer ad 1000 ml Aqua bidest.) in 500 ml Erlenmeyerkolben mit 3 Schikanen wurden mit einer Ein zelkolonie des Stammes Bacillus sp. MF12 DSM 6845 (gewachsen auf P8A-Agar-Platten) beimpft und für 16 Stunden bei 37°C und 240 Upm inkubiert. Mit 2,5 ml dieser Kultur wurden 50 ml Haupt kultur Medium (Soja 2%; Stärke 5%; Maisquellwasser 1%, Car bonatpuffer 50 ml (Na₂CO₃ 4,2%)) in 500 ml-Erlenmeyerkolben mit 3 Schikanen beimpft und für 48 Stunden bei 37°C und 240 Upm inkubiert.

Die Aktivität der Protease wurde in Delft Units (DU) bestimmt. 1000 DU ist die proteolytische Aktivität, die bei einem Volumen von 1 ml einer 2% (w/w)igen Enzymlösung nach Abbau von Casein eine Extinktionsdifferenz (1 cm Lichtweg; 275 nm; Bestimmung gegen Blindprobentest) von 0,4000 ergibt.

Nach 48 Stunden betrug die proteolytische Aktivität im Kultur überstand, gewonnen durch Zentrifugation für 15 Minuten bei 27 000 × g, 5000 DU/ml.

Das Temperatur-Optimum der in den Kulturüberständen enthaltenen Proteasen wurde im Bereich von 40 bis 72°C bestimmt. Die Er gebnisse sind in Tabelle 1 sowie in der Fig. 2 dargestellt.

Das Temperatur-Optimum der Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845 liegt bei 64°C.

Tabelle 1

Zur Bestimmung der Temperatur-Stabilität wurden der protease haltige Überstand für 15 Minuten bei verschiedenen Temperaturen inkubiert und anschließend die Restaktivität bestimmt. Die Er gebnisse sind in der Tabelle 2 sowie in der Fig. 3 dargestellt.

Die Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845 ist bis 31°C sta bil (Restaktivität < 90%) und zeigt nach 15-minütiger Inkuba tion bei 50°C noch eine Restaktivität von 58%.

Tabelle 2

Zur Bestimmung des pH-Optimums der Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845 wurde die Aktivität bei verschiedenen pH-Werten bestimmt. Für die Einstellung der pH-Wert wurde im pH-Bereich 5,0 bis 7,0 Phosphat- (0,1 M), im pH-Bereich 7,0 bis 9,0 Tris- HCl- (0,1 M) und im pH-Bereich 9,0 bis 13,0 Glycin-NaOH-Puffer (0,1 M) verwendet. Die Werte der Aktivitätsbestimmung sind in Fig. 4 dargestellt.

Das pH-Optimum der alkalischen Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845 liegt um pH 12. Bei pH 13 ist die Aktivität noch < 90%.

Zur Untersuchung der pH-Stabilität wurde die Protease aus Ba cillus sp. MF12 DSM 6845 für 24 Stunden in Puffern verschiede nen pH-Wertes bei 4°C inkubiert. Anschließend wurde die Rest aktivität der Proteasen bestimmt. Für den pH-Bereich von 5 bis 7,1 wurde Phosphat-Puffer (0,1 M), für den pH-Bereich von 7,5 bis 9 Tris-HCL-Puffer (Tris(hydroxymethyl)aminomethan-Puffer) (0,1 M) und für den pH-Bereich von 9 bis 12,1 Glycin/Natriumhy droxid-Puffer (0,1 M) verwendet. Das Ergebnis ist in der Fig. 5 dargestellt.

Die alkalische Protease aus Bacillus sp. MF12 DSM 6845 besitzt nach der 24-stündigen Inkubation im gesamten pH-Bereich noch mindestens 70% Restaktivität und ist um pH 11 völlig stabil.

Beispiel 3 Waschversuche unter in gewerblichen Textilwaschverfahren üblichen Bedingungen

Es wurden Waschversuche mit angeschmutztem Testgewebe unter in gewerblichen Verfahren üblichen Bedingungen durchgeführt. Als Testgewebe wurde ein mit Blut, Milch und Tusche angeschmutztes Polyester-Baumwoll-Mischgewebe (EMPA117, bezogen von der eidge nössischen Materialprüfungsanstalt, St. Gallen, Schweiz) ein mit Eigelb und Tusche angeschmutztes Polyester-Baumwoll-Misch gewebe (EY-PC, eigene Herstellung) sowie ein mit Milch und Tusche angeschmutztes Polyester-Baumwoll-Mischgewebe (M-PC, eigene Herstellung) eingesetzt. Gewaschen wurde in Laborwasch maschinen vom Typ Zelltex Polycolor, wobei als Waschmittelba sisformulierungen die im gewerblichen Sektor üblichen unter den Handelsnamen TEN COLOR® und TENAX CONC® (Hersteller Firma J. P. Haas/Steinau) erhältlichen Vorwaschmittel verwendet wur den. Gewaschen wurde im Temperaturbereich von 15°C bis 60°C für 45 Minuten (2°C/min; 22,5 min Haltezeit bei 60°C) oder im Temperaturbereich von 15°C bis 65°C für 25 Minuten (5°C/min; 15 min Haltezeit bei 65°C). Die Wasserhärte lag bei 150 dH; die Enzymkonzentration betrug 0,71 mg reine Protease pro Liter Waschlösung. Die enzymhaltige Waschmittellösung wirkte in einem rotierenden Probengefäßkammer, das über ein Wasserbad entspre chend dem Temperaturprogramm gesteuert wurde, auf das Testge webe ein. Nach dem Waschvorgang wurde das Testgewebe zweimal mit entsalztem Wasser gespült und anschließend gebügelt.

Die Waschleistung der Proteasen wurde durch Messung der Re flexion des gewaschenen Testgewebes mit Hilfe eines Remissions photometers bestimmt. Ebenfalls wurde die Reflexion des nur mit der Waschmittelbasisformulierung gewaschenen Testgewebes ermit telt. Die Differenz dieser beiden Reflexionswerte ist als soge nannter Delta R-Wert ein Maß für die Waschleistung der jeweili gen Protease. Zum Vergleich mit Proteasen des Standes der Tech nik wurden alle Waschversuche ebenfalls unter identischen Be dingungen für die kommerziell unter dem Handelsnamen Opticlean® erhältliche Protease durchgeführt.

Tabelle 3 zeigt die Waschleistungen der erfindungsgemäß verwen deten Proteasen mit einer bleichmittelfreien Waschmittelformu lierung für gewerbliche Textilwaschverfahren, wie sie unter dem Handelsnamen TENAX CONC. kommerziell erhältlich ist.

Tabelle 3 Waschleistungen der erfindungsgemäß verwendeten Proteasen auf Testgewebe EMPA117 mit einer Vorwaschmittelformulierung für gewerbliche Textilwaschverfahren ohne Bleichmittel Waschbedingungen: 15-60°C (2°C/min, 22,5 min Haltezeit bei 60°C), 45 min Waschzeit, pH 11,5 Enzymdosierung: 0,71 mg/l

Tabelle 4 zeigt die Waschleistungen der erfindungsgemäß verwen deten Proteasen mit einer unter dem Handelsnamen TEN-COLOR® kommerziell erhältlichen Waschmittelformulierung für gewerb liche Textilwaschverfahren, welche Bleichmittel auf Sauerstoff basis (Perborat) enthält.

Tabelle 4 Waschleistungen der erfindungsgemäß verwendeten Proteasen auf Testgewebe EMPA117 mit einer Waschmittelformulierung für gewerbliche Textilwaschverfahren mit Bleichmittel Waschbedingungen: 15-60°C (2°C/min, 22,5 min Haltezeit bei 60°C), 45 min Waschzeit, pH 11,5 Enzymdosierung: 0,71 mg/l

Die hohen Reflexionswerte der erfindungsgemäß verwendeten Pro teasen belegen deren hohe Waschleistungen auf proteinver schmutztes Gewebe unter den in gewerblichen Textilwaschverfah ren üblichen Bedingungen (hochalkalische pH-Werte, lange Halte zeiten bei hohen Temperaturen).

Zusätzlich neben der Waschwirksamkeit auf das Testgewebe EM- PA117 wurden auch noch Waschversuche mit dem mit Eigelb-Tusche angeschmutzten Testgewebe EY-PC und dem mit Milch-Tusche ange schmutzten Gewebe M-PC durchgeführt. Außerdem wurden die Wasch bedingungen auf eine Aufheizrate von 5°C/min und eine Halte zeit von 15 min bei 65°C verschärft. Auch bei diesen Waschver suchen wurde die bleichmittelhaltige Waschmittelformulierung TEN-COLOR® für gewerbliche Textilwaschverfahren eingesetzt. Tabelle 5 zeigt die dabei erhaltenen Ergebnisse.

Tabelle 5 Waschleistungen der erfindungsgemäß verwendeten Proteasen auf Testgewebe EMPA117, EY-PC und M-PC mit einer Waschmittelformulierung für gewerbliche Textilwaschverfahren mit Bleichmittel Waschbedingungen: 15-65°C (5°C/min, 15 min Haltezeit bei 65°C), 25 min Waschzeit Enzymdosierung: 0,71 mg/l

Aus Tabelle 3 bis 5 wird deutlich, daß die erfindungsgemäß verwendeten Proteasen sehr hohe Waschleistungen auf unter schiedlichen Gewebearten zeigen, die mit unterschiedlichen Proteinverunreinigungen angeschmutzt sind. Beeinträchtigungen der Enzymstabilität durch das hochalkalische Millieu der Wasch lauge, die hohe Waschtemperatur sowie durch das Bleichmittel sind dabei praktisch nicht feststellbar. Bei der kurzen Wasch zeit von nur 25 min werden dabei außergewöhnlich gute Wasch leistungen festgestellt. Diese Ergebnisse zeigen damit die besonders gute Eignung der genannten Proteasen für gewerbliche Textilwaschverfahren.

Claims

1. Verwendung alkalischer Proteasen in Zusammensetzungen für gewerbliche Textilwaschverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens eine alkalische Protease ausgewählt aus der Gruppe alkalischer Bacillus-Proteasen aus

a) dem Bacillus-Stamm DSM 6845 und/oder
b) dem Bacillus-Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurense quenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Ami nosäurensequenz durch wenigstens einen der Aminosäu renaustausche Q12R, N42R, N74R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheidet,

verwendet.

2. Verwendung alkalischer Proteasen nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß man eine alkalische Bacillus-Protease aus dem Stamm DSM 6845 mit folgenden Eigenschaften verwendet:

(1) Wirkung: Abbau von Proteinen und Peptiden;
(2) pH-Optimum: etwa bei pH-Werten von 8,5-13,0,
(3) pH-Stabilität: bei pH-Werten von 9,5-11,0 erweist sich die Protease als völlig stabil;
(4) Temperatur-Optimum: etwa 64°C;
(5) Temperatur-Stabilität: durch Inkubation der Protease bei Temperaturen bis 30°C für 15 Minuten wird die Protease nicht wesentlich in ihrer Aktivität beeinträchtigt; nach 15 Minuten Inkubation bei 40°C beträgt die Restaktivität der Protease wenigstens 75%.

3. Verwendung alkalischer Proteasen nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß man eine alkalische Bacillus-Protease aus dem Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz durch wenigstens einen der Aminosäurenaustausche Q12R, N42R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheidet, verwendet.

4. Verwendung alkalischer Proteasen nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß man eine alkalische Bacillus-Protease aus dem Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurensequenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäurensequenz durch die Aminosäurenaustausche N42R/N114R/N115R oder N42R/N114R/M216Q unterscheidet, verwendet.

5. Zusammensetzungen für gewerbliche Textilwaschverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine alkalische Pro tease ausgewählt aus der Gruppe alkalischer Bacillus-Proteasen

a) aus dem Bacillus-Stamm DSM 6845 und/oder
b) aus dem Bacillus-Stamm DSM 5466 mit einer Aminosäurense quenz, welche sich von der in Fig. 1 angegebenen Aminosäu rensequenz durch wenigstens einen der Aminosäurenaustausche Q12R, N42R, N74R, N114R, N115R, Q135R, M216Q, N237P, T249R unterscheidet,

enthalten.

6. Zusammensetzungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß sie für Mehrlaugenverfahren, insbesondere Zweibadver fahren, geeignete Vorwaschmittel sind.

7. Zusammensetzungen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß sie alkalische Bacillus-Proteasen mit einer Aktivität von 50 000 bis 1 000 000 DU je Gramm Enzympräparat enthalten.

8. Zusammensetzungen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß sie alkalische Bacillus-Proteasen in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-% enthalten.

9. Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß sie Sauerstoffbleichmittel enthalten.