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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen einer örtlich begrenzten Variation der Farbdichte in der Oberfläche eines gefärbten Zellulosegewebes.
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HINTERGRUND TECHNIK
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Bei der Fertigung von Kleidungsstücken aus gefärbtem Zellulosegewebe, z. B. Bluejeans aus indigo gefärbtem Jeansstoff (aus Denim), ist es üblich, in Jeansstoff (aus Denim) zu der Art zu behandeln, um ihn mit einem „stone-washed” Aussehen (örtlich begrenzte Abreibung der Farbe in der Oberfläche des Jeansstoffs (Denim)) auszustatten. Dies kann durch Hin- und Herbewegen des Jeansstoffs (aus Denim) in einem wässrigen Medium, dass einen mechanisch abreibenden Wirkstoff, wie zum Beispiel Birnsstein, eine abreibende Zellulase oder eine Kombination von diesen enthält, erreicht werden. Es ist bevorzugt, diesen Prozess nahe einem neutralen pH durchzuführen, so ist es bevorzugt, eine Zellulase mit hoher Aktivität in diesem pH-Bereich zu verwenden. In der Vergangenheit wurden Zellulasezubereitungen im allgemeinen durch Kultivierung von natürlich vorkommenden Mikroorganismen hergestellt, um solche Zubereitungen enthielten ausnahmslos eine Mischung von vielen verschiedenen Zellulasekomponenten. Ein Prozess, der solche gemischte Zellulasezubereitung verwendet, ist in
US 4, 832,864 (zu Ecolab) beschrieben.
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Die raschen Fortschritte in rekombinanten DNA-Techniken haben es möglich gemacht, Einzelkomponentenenzyme in hohen Erträgen herzustellen, und Prozesse, die Einzelkomponentenzellulasen verwenden, sind folglich interessanter geworden. So beschreiben
WO 91/17243 und
WO 95/09225 (Novo Nordisk) einen Prozess, der eine Einzelkomponentenglucanase, bezeichnet als EGV mit einem Molekulargewicht von ungefähr 43 kD, abgeleitet von Humicola insolens-Stamm DSM 1800 mit optimaler Aktivität nach dem neutralen pH, verwendet.
WO 94/21841 (Genencor) beschreibt die Verwendung einer Einzelkomponentenzellulase, genannt EG III, abgeleitet von Trichoderma longibrachiatum, beim „Stonewashing”, von welcher berichtet wird, dass sie ein pH-Optimum von 5,5–6,5 hat und signifikante Aktivität bei basischem pH beibehält.
WO 95/16782 (Genencor International) schlägt die Verwendung von anderen Einzelkomponentenzellusasen, abgeleitet von Trichoderma beim „Stonewashing” vor, aber diese Zellulasen sind sauer und haben so gut wie keine Aktivität bei neutralem pH.
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Ein allgemeines Problem bei den bekannten „Stonewashing”-Verfahren ist das des Zurückfärbens (Englisch „Back-staining”), d. h. ein Phänomen, wobei es sich eigentlich abriebbereit entfernter Farbstoff an Teilen des Gewebes oder Kleidungsstückes derart ablagert, dass er die gewünschte Variation der Farbdichte ausgleicht oder beliebige helle Teile des Kleidungsstückes entfärbt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wir haben herausgefunden, dass überraschenderweise die Zugabe eines bestimmten Typs von Zellulase (hiernach gekennzeichnet als die erste Komponente) Rückfärben reduziert. Die genannte Zellulase hat keinen signifikanten Abreibungseffekt in sich selbst.
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Dementsprechend stellt die Erfindung ein Verfahren zum Formen einer örtlich begrenzten Variation der Farbdichte in der Oberfläche eines gefärbten Zellulosegewebes gemäß Anspruch 1.
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DEFINITIONEN
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In dieser Ausführung mit Ansprüchen werden die folgenden Definitionen angewendet:
Der Begriff „Zellulase” bezeichnet ein Enzym, das zu der Hydrolyse von Zellulose, wie zum Beispiel eine Zellubriohydrolase (Enzym Nomenklatur E.C. 3.2.1.91) eine Endoglukanase (nachstehend abgekürzt als „EG”, E.C. 3.2.1.4) oder eine b-Glukosidase (E.C. 3.2.1.21) beiträgt.
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Zellulasen sind aufgrund der Aminosäuresequenz ähnlichkeitengemäß dem in Henrissat, B et al.: Biochem. J (1991), 280, S. 309–16, und Henrissat, B. et al.: Blochem. J., (1993), 293, S. 781–788 beschriebenen Qualifizierungssystem in Familien klassifiziert.
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Die in dieser Erfindung verwendeten Zellulasen sind bevorzugt Einzelkomponenten, die .h das in der Erfindung verwendete wässrige Medium sollte frei von anderen Zellulasekomponenten als die angegebenen sein. Einzelkomponentenzyme können wirtschaftlich durch rekombinante DNA-Technologie hergestellt werden, d. h. sie können durch Klovierung der DNA-Sequenz, die die Einzelkomponente kodiert, anschließendes Transformieren einer geeigneten Wirtszelle mit der DNA-Sequenz und Exprimieren der Komponente in dem Wert hergestellt werden.
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Dementsprechend kann die DNA-Sequenz die eine verwendbare Zellulase kodiert, durch eine allgemeine Methode isoliert werden, mit sich bringend
- – Klonieren einer DNA-Bibliothek, z. B. von einem der später in dieser Ausführung angegebenen Mikroorganismen in geeigneten Vektoren,
- – Transformieren geeigneter Hefewirtszellen mit den Vektoren,
- – Kultivieren der Wirtszellen unter geeigneten Bedingungen, um jegliches Enzym von Interesse, kodiert durch einen Klon in der DNA-Bibliothek, zu exprimieren,
- – Selektion nach positivem Klonen durch Bestimmung jeglicher Zellulasenaktivität, von dem durch solche Klone produziertem Enzym und
- – Isolieren der das Enzym kodieren dem DNA aus solchen Klonen.
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Das allgemeine Verfahren wird weiterhin in
WO 94/14953 (Novo Nordisk) offenbart.
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Die DNA-Sequenz, die eine verwendbare Zellulase kodiert, kann zum Beispiel durch Überprüfen einer cDNA-Bibliothek das genannte Mikroorganismus und durch Überprüfen der Klone auf Expression der geeigneten Enzymaktivität (z. B. Zellulaseaktivität) hin isoliert werden.
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Alternativ kann die DNA, die ein näher verwendbare Zellulase kodiert, in Übereinstimmung mit wohl bekannten Verfahren, in geeigneter Weise unter Verwendung von synthetischen Oligonucleotproben, hergestellt auf der Basis von bekannten DNA-Sequenzen, aus DNA von geeigneten Quellen, isoliert werden.
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Die DNA-Sequenz kann anschließend in einen rekombinanten Expressionsvektor eingeführt werden. Dies kann jeglicher Vektor sein, der in geeigneter Weise kombinanten DNA-Verfahren unterzogen werden kann, und die Wahl des Vektors wird oft von der Wirtszelle, in welche er eingebracht werden muss, abhängen. Folglich kann der Vektor ein autonom replizierender Vektor sein, z. B. ein Vektor, welcher als eine extra chromosomale Einheit existiert, die Replikation derselben ist und abhängig von der chromosomalen Replikation, z. B. ein Plasmid. Alternativ kann der Vektor ein solches sein, der, wenn in eine Wirtszelle eingeführt, in das Wirtszellgenum integriert wird und zusammen mit dem Chromosom/den Chromosomen in welches/in welche er integriert wurde, repliziert.
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In dem Vektor sollte die DNA-Sequenz, die die Zellulase kodiert, funktionsfähig mit einem geeigneten Promoter und einer Terminatorsequenz verbunden sein. Der Promoter kann jegliche DNA-Sequenz sein, welche transkriptionelle Aktivität in der Wirtszelle der Wahl zeigt, und kann von Genen abgeleitet sein, die Proteine kodiert, die entweder homolog oder heterolog zu der Wirtszelle sind. Die Verfahren, die verwendet werden, um die DNA-Sequenzen, die die Zellulase kodieren bzw. den Promoter und den Terminator zulegieren, und diese in geeignete Vektoren hinzuführen, sind Personen, die in der Technik ausgebildet sind, wohl bekannt (vgl. zum Beispiel, Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY, 1989).
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Die Wirtszelle, welche mit der DNA-Sequenz transformiert wird, ist bevorzugt einer eukaryotischen Zelle, insbesondere einer Fungösezelle, wie zum Beispiel einer Hefe oder einer filamentösen Fungösezelle. Insbesondere kann die Zelle zu einer Spezie von Aspergillus oder Trichoderma gehören, bevorzugter Aspergillus oryzae oder Aspergillus niger. Fungöse Zellen können durch ein Verfahren transformiert werden, dass Protoplastenbildung und Transformation der Protoplasten, gefolgt von Regeneration der Zellwand in einer per se bekannten Weise, mit sich bringt. Die Verwendung von Aspergillus als ein Wirtsmikroorganismus ist in
EP 238 023 (Nova Nordisk A/S) beschrieben. Die Wirtszelle kann auch eine Hefezelle sein, z. B. ein Stamm von Saccharomyces cerevisiae, Saccharamyces kluyven oder Saccharomyces ovarum, ein Stamm von Schizosaccharomyces sp., wie zum Beispiel Schizosaccharomyces pombe, ein Stamm von Hansenula sp., Zarrowia sp. oder Zarrowia lipolytica, oder Kluyveronyces sp. wie zum Beispiel Kluyvernmyces lactis.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gefärbtes Zellulosegewebe
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Das Verfahren der Erfindung kann auf jegliche Art von gefärbtem Zellulosegewebe angewendet werden, wo es erwünscht ist, örtlich begrenzte Variation der Farbdichte in der Oberfläche zu formen. Ein Beispiel von speziellem kommerziellen Interesse ist Jeansstoff (Denim), insbesondere Indigo-gefärbter Jeansstoff (Denim) zur Verwendung in Blue Jeans etc.
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Das Gewebe kann in Form von aufgetrenntem Gewebe oder einem genähten Kleidungsstück, aus solchem Gewebe gefertigt, behandelt werden. Es ist von speziellem Interesse, dass Verfahren der Erfindung auf neue saubere Gewebe oder Kleidungsstücke anzuwenden.
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Komponente 1
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Die erste Komponente ist Endoglucanase EG 1, abgeleitet von dem Humicola, insolens-Stamm DAM 1800. Es liegt in einer wirkungsvollen Menge zur Verhinderung von Rückfärbung vor, typischerweise 0,05–5 mg/l (als reines Enzymprotein), insbesondere 0,1–0,5 mg/l; typischerweise einer Aktivität von 10 bis 1000 ECU/l entsprechend, insbesondere 100–1000 ECU/l; oder einer Aktivität von 0,5–100 ECU/g Gewebe.
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Komponente 2
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Die zweite Komponente ist eine Endoglucanase EG V, abgeleitet von dem Humicola insolens-Stamm DSM 1800. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst zusätzlich einen mechanisch abreibenden Wirkstoff.
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Beispiele von mechanisch abreibenden Wirkstoffen sind Bimsstein, Hitzeexpandierter Perlit und abreibende Elemente (z. B. abreibende Kugeln).
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Die zweite Komponente ist in einer für die Abreibung wirkungsvollen Menge vorhanden, um eine örtlich begrenzte Variation der Farbdichte zu formen. Die zweite Komponente ist typischerweise in einer Menge von 0,05 bis 5 mg/l (als reines Enzymprotein) vorhanden, speziell 0,1–0,5 mg/l; typischerweise einer Aktivität von 10–1000 ECU/l entsprechend, speziell 100–1000 ECU/l; oder einer Aktivität von 0,1–100 ECU/g Gewebe, speziell 0,5–10 ECU/g.
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Verfahrensbedingungen
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Das Verfahren der Erfindung kann bei üblichen Bedingungen in einer Waschmaschine, die üblicherweise zum „Stone-Washing” (z. B. ein Waschextraktor) verwendet wird, ausgeführt werden. Typische Bedingungen sind eine Temperatur von 40–60°C und ein Gewebe- zu Flüssigkeitsverhältnis von 1:3 bis 1:20 für 15 Minuten bis 2 Stunden. Optional können übliche Zusatzstoffe verwendet werden, z. B. ein Puffer, ein Oberflächen-aktiver Stoff (anionisch und/oder nichtionisch) und/oder ein Polymer (z. B. PVP, Polyacrylat und Polyacrylamid).
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Untersuchung auf Zellulase-Aktivität
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Die Zellulase-Endoaktivität wird durch die Reduktion der Viskosität von CMC (Carboxymethyl-Zellulose) in einem Vibrationsviskosimeter bestimmt. 1 ECU (Endozellulase-Einheit) ist die Menge an Aktivität, welche eine 10-fache Reduktion der Viskosität verursacht, wenn mit 1 ml einer Lösung von 34,0 g/L von CMC (Handelsname Aqualon 7LFD) in 0,1 M Phosphatpuffer (pH 7,5), 40°C für 30 Minuten inkubiert.
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Untersuchung auf Hydrolyse von PNP-Cel
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Die Fähigkeit einer Zellulase, p-Nitrophenyl-b-1,4-zellobiosid (PNP-Cel) zu hydrolysieren, wird durch eine stabile Kinetik bestimmt, direkte Direktion der gelben Farbe des Produkts p-Nitrophenol (PNP) durch Absorption bei 405 nm. Die Untersuchungsbedingungen sind 37°C, pH 7,5 (0,1 M Phosphatpuffer). Die Hydrolyse-Rate (in micromol PNP pro Minute) wird mit der Zellulase-Aktivität (ECU) verglichen, das Ergebnis wird als micromol PNP pro Minute pro ECU ausgedrückt.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Indigo-gefärbter Jeansstoff (Denim) wurde zusammen mit weißen Baumwollstoffproben unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Zellulase wie folgt behandelt:
| pH | 7 (Phosphatpuffer in Leitungswasser) |
| Temperatur | 55°C |
| Ausrüstung | Launderometer (150 ml-Gefäße) |
| Komponente 1 | EG I, abgeleitet von Humicola insolens DSM 1800 |
| | 0–2,3 ECU/ml wie unten angegeben |
| Komponente 2 | EG V, abgeleitet von Humicola insolens DSM 1800 |
| | 0 oder 0,27 ECU/ml |
| Jeansstoff (Denim) | 5 g/Gefäß |
| Weiße Baumwolle | 2 Stoffproben/Gefäß |
| Zeit | 2 Stunden |
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Nach der Behandlung wurden die Fussel gesammelt und als ein Ausdruck der Abreibe-Aktivität der Zellulase(n) gemessen. Die Remission der weißen Stoffproben nach der Behandlung wurden gemessen (D R bei 680 nm, bezogen auf ein Experiment ohne jegliche Zellulase) und als ein Ausdruck von Rückfärbung hergenommen. Resultate:
| | Komponente 1 ECU/ml | Komponente 2 ECU/ml | Abreibung (mg Fussel) | Rückfärbungsreduktion (D R) |
| Referenz | 0 | 0 | - | 0 |
| 0 | 0,27 | 33 | –3,8 |
| Erfindung | 0,115 | 0,27 | 42 | –0,7 |
| 0,23 | 0,27 | 36 | 3,0 |
| 1,15 | 0,27 | 38 | 8,2 |
| 2,3 | 0,27 | 62 | 10,4 |
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Gute Abreibung wurde mit der Komponente 2-Zellulase erhalten. Die Zugabe von Komponente 1-Zellulase reduzierte das Rückfärben signifikant.
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Beispiel 2
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Die folgenden Zellulasen wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet:
| Komponente 1 | EG I, abgeleitet von Humicola insolens DSM 1800 0,067 oder 1,33 ECU/ml |
| Komponente 2 | EG V, abgeleitet von Humicola insolens DSM 1800, 0,7 ECU/ml |
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Abreibung wurde durch Messung der Menge an Fussel nach jeder Behandlung beurteilt. Gute Abreibung wurde in jedem Experiment gefunden, mit einem leichten Anstieg durch Zugabe von EG I.
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Verhinderung von Rückfärbung wurde aus dem Anstieg der Absorption des Filtrats bei 680 nm und aus dem Anstieg der Remission des weißen Gewebes bei 420 nm bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass im Wesentlichen die gleiche Rückfärbungsinhibition mit EG I erhalten wurde.
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