KR100413241B1 - 효소함유조립물및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효소 함유 미립자 물질 및 미립자 물질 상에 형성되며, (a) 1~100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자, (b) 0.01~0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 (c) 결합제를 함유하는 피복층을 포함하는 효소 함유 조립물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 효소 함유 조립물은 생산성이 높을 뿐만 아니라, 분진 발생이 작고, 보존 안정성이 높기 때문에, 세정제, 특히 표백제 함유 세정제 배합성분으로서 유용하다.

Description

효소 함유 조립물 및 그 제조방법

의료(衣料)용 세정제 및 표백제에는 계면활성제나 표백제 성분 이외에 세정 작용을 높일 목적으로 각종 효소가 배합되는 경우가 많다. 이들 효소는, 보존 중에 활성을 상실하지 않고, 세정공정중에 활성을 충분히 발휘하기 위하여 통상 과립상으로 조립되어 배합된다.

이러한 효소 함유 조립물은 표백제, 계면활성제, 세정용 증강제 등을 혼합하면 효소 안정성이 저하하며, 특히 표백제가 배합되면 효소활성의 저하가 현저한 것으로 알려져 있다. 또한, 세정제용 조립물은, 분급에 의한 생산성의 저하를 고려할때, 입경, 벌크비중 등을 어느 정도 임의로 제어할 필요가 있으며, 특히, 입도 분포가 좁으며, 생산성이 높은 조립물이 요망되고 있다. 또한, 제조시 작업자 및 소비자가 효소와 직접 접촉되는 것을 피할 필요가 있기 때문에, 분진 발생이 없는 조립물이 요망된다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 교반 회전 조립기를 사용하면,입도 분포가 좁은 효소 함유 조립물이 높은 생산성으로 제조될 수 있음을 발견하고, 이미 특허 출원했다(일본국 특허공개소 62-257990(1987)).

그러나, 상기 회전 조립에 의해 얻어진 조립물도 효소의 보존 안정성, 분진 발생 등의 측면에서 아직까지 충분히 만족스럽지 못하다. 즉, 조립물 중에 함유된 효소의 보존 안정성 및 분진 발생과의 관계 및 조립물의 조성이 중요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 분진 발생이 없고, 조립물 중에 함유된 효소의 보존 안정성 및 생산성이 양호한 효소 함유 조립물, 그 제조방법 및 이를 함유하는 세정제 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명은 세정제의 배합성분으로서 유용한 효소 함유 조립물, 더 상세히는 효소 안정성이 우수함과 동시에 분진 발생이 없고, 생산성이 양호한 효소 함유 조립물에 관한 것이다.

본 발명자는 효소의 보존 안정성 및 분진 발생과 조립물의 조성에 대하여 예의 연구한 결과, 효소를 함유하는 미립자 물질을 핵으로서 사용하고, 2종 또는 그 이상의 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 결합제를 조합하여 피복시키면, 분진 발생이 거의 없고 보존 안정성이 우수한 조립물을 얻을 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 효소 함유 미립자 물질 및 입자 물질 상에 형성되며, (a) 1~100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 (b) 0.01∼0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 (c) 결합제로 이루어진 피복층을 함유함을 특징으로 하는 효소 함유 조립물을 제공한다.

또한, 본 발명은 효소 함유 미립자 물질 상에 (a) 1∼100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자, (b) 0.01∼0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 (c) 결합제를 포함하는 피복층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 효소 함유 조립물의 제조방법을 제공한다.

상기에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 조립물은 핵으로서 효소 함유 미립자 물질이 사용되고, 그 위에 성분 (a), (b) 및 (c)를 함유하는 층이 피복되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조립물에 있어서 핵으로 이용되는 효소 함유 미립자 물질로서는 다음의 (1)∼(6)중 어느 하나일 수 있다: (1) 효소자체로 이루어진 미립자 물질; (2) 효소 및 0.2∼1.2mm의 입경을 갖는 수용성 미립자를 포함하는 미립자 물질; (3) 효소 및 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 미립자 및 결합제를 함유하는 미립자 물질; (4) 효소를 함유하며, 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 미립자, 결합제 및 성분 (a)를 포함하는 미립자 물질; (5) 효소를 함유하며, 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 미립자, 결합제 및 성분 (b)를 함유하는 미립자 물질; 및 (6) 효소를 함유하며, 0.2∼1.2mm의 입경을 갖는 수용성 미립자, 결합제 및 성분 (a) 및 (b)를 함유하는 미립자 물질.

본 발명에 이용되는 효소에 대한 특별한 제한은 없지만, 예를 들면, 프로테아제, 에스테라제 및 카르보히드라제 또는 이들의 혼합물로부터 효소를 선택할 수 있다.

프로테아제의 구체예로서는, 펩신, 트립신, 키모트립신, 콜라게나제, 케라티나제, 엘라스타제, 서브틸리신, 파파인, 아미노펠티다제 및 카르복시펩티다제를 들 수 있다.

에스테라제의 구체예로서는 가스트릭 리파제, 판크레아틱 리파제, 플랜트 리파제, 포스포리파제, 콜린에스테라제 및 포스파타제를 들 수 있다.

카르보히드라제의 구체예로서는 셀룰라제, 말타제, 사카라제, 아밀라제, 펙티나제 및 α- 및 β-글리코시다제를 들 수 있다.

세정제로서는 배양에 의해 얻어지는 미생물에 의해 생산되는 효소가 가격 면에서 바람직하다. 이러한 미생물에 의해 생산되는 효소는 통상 배양 및 분리 후에 건조한 분말상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이것의 평균 입경은 수용성 물질의 평균 입경의 20% 이하가 바람직하다. 분말 제조에 있어, 염화칼슘과 같은 효소 안정화제 및 글라우버(Glauber's) 염 또는 염화나트륨과 같은 분말화 보조제를 배합할 수 있다.

0.2∼1.2mm의 평균 입경을 갖는 수용성 물질입자는 효소 함유 미립자 물질의 제조 단계에 있어서 핵물질로서 작용하는 입자이다. 그 실례로는 염화나트륨, 염화칼륨, 글라우버 염, 탄산나트륨 및 당의 입자를 들 수 있으며, 염화나트륨 입자가 특히 바람직하다.

부수적으로, 본 발명에 있어서, 평균 입경 및 입자크기 분포(체적기준)는 레이저 회절식 입자크기 분포 측정장치인 SALD-1100형(Shimadzu Corporation 제작)을 이용하여 측정하였다.

수용성 미립자 물질의 입자크기 분포가 좁을수록 바람직하다. 특히, 평균 입경의 2배 이상의 크기를 갖는 거친 입자는 제거하는 것이 바람직하다.

수용성 미립자 물질의 융점 또는 연화점이 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 흡습성이 작고, 기계적 강도가 높고, 점착성이 낮은 것이 특히 바람직하다.

성분 (a), 즉 1~100μm의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자로서는 활석, 산화티타늄, 탄산칼슘, 제올라이트, 탄산마그네슘, 활성백토 및 카올린 입자를 들 수 있다. 이들 중, 활석, 탄산칼슘, 제올라이트, 탄산마그네슘, 활성백토 및 카올린 입자가 바람직하다. 이들 입자는 2종이상 조합하여 사용하여도 좋으나, 얻어진 혼합물의 평균 입경은 상기 범위내에 있어야 한다. 입자의 평균 입경은 2∼80㎛m가 바람직하고, 2∼60㎛가 특히 바람직하다.

성분 (b), 즉 0.01~0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자로서는 상기 성분 (a)에 대해 언급한 것과 같은 입자를 들 수 있다. 이들 중, 산화티타늄 입자가 특히 바람직하다. 이들 입자는 2종이상 조합하여 사용하여도 좋으나, 얻어진 혼합물의 평균 입경은 상기 범위내에 있어야 한다. 입자의 평균 입경은 0.1∼0.8㎛가 바람직하고, 0.1∼0.6㎛가 특히 바람직하다.

본 발명의 가장 중요한 특징은 평균 입경이 상이한 2종이상의 수불용성 또는 수난용성 무기입자인 성분 (a)와 (b)를 조합하여 피복층에 이용하는데 있다. 성분 (a)와 (b)를 조합하여 사용함으로써, 미립자 물질 상에서 분진 발생이 작은 강한 피복층을 형성할 수 있고, 얻어진 조립물 중에 함유된 효소의 보존 안정성이 개선된다.

본 발명에서 사용되는 결합제 (c)로서는 35∼70℃의 융점 또는 연화점을 갖는 수용성 유기 화합물이 바람직하다. 결합제의 구체예로서는 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌글리콜 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르와 같은 비이온성 계면활성제를 들 수 있다. 이러한 화합물은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 조립물 중에 함유된 효소를 안정화시키기 위해, 각종 칼슘염 및 마그네슘염과 같은 무기염 또는 계면활성제, 사카라이드 및 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 유기물이 이용될 수 있다. 또한, 합성 헥토라이트 또는 세피오라이트를 혼합하여 배양물로부터 발생되는 냄새를 흡착시킬 수 있다. 색소 또는 염료를 임의로 혼합하여 효소과립 또는 입자를 착색시킬 수 있다. 이러한 성분은 효소 분말의 제조 단계에 앞서 첨가하거나, 효소 함유 미립자 물질의 제조 단계에 첨가하거나, 본 발명의 피복 단계 중에 첨가할 수 있다.

본 발명의 조립물에 있어서, 피복층에 대한 효소 함유 미립자 물질의 중량비에 대한 특별한 제한은 없지만, 1:0.1∼1:0.7의 범위내에 있는 것이 바람직하며, 1:0.2~1:0.6의 범위내에 있는 것이 특히 바람직하다. 성분 (b)에 대한 성분 (a)의 중량 비는 바람직하게는 1:0.1~1:1이고, 보다 바람직하게는 1:0.1∼1:0.5이다. 성분 (c)에 대한 성분 (a)와 (b) 전체의 중량비는 바람직하게는 1:0.05~1:1이고, 보다 바람직하게는 1:0.08~1:0.3이다.

또한, 효소 함유 미립자 물질 중에 수용성 미립자 물질이 함유된 경우에 있어서, 각각의 성분의 배합비에 대한 특별한 제한은 없지만, 조립물은, 수용성 미립자 물질 100중량부당, 10∼100중량부의 효소, 40~120중량부의 성분 (a), 10~50중량부의 성분 (b) 및 10~60중량부의 성분 (c)의 비율로 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 효소 함유 조립물은, 먼저 상기 개시된 구성물 (1)~(5)중 어느 하나를 갖는 효소 함유 미립자 물질을 제조한 후, 이 미립자 물질을 성분 (a), (b) 및 (c)로 피복시킴으로써 제조된다.

본 발명에 있어서, 효소 함유 미립자 물질 및 피복물의 제조는 건조 과립화 공정에 따라 수행되는 것이 바람직하다. 이 단계에 있어서, 피복은 교반 및 회전식 과립화 공정에 따라 수행되는 것이 더욱 바람직하다. 특히 바람직하게는, 상기 두가지 단계는 교반 및 회전식 과립화 공정에 따라 수행된다.

교반 회전 조립기의 구체예로서는 헨셀(Henschel) 믹서(미쯔이 미이케 엔지니어링 코포레이션 제작), 고속 믹서(후카에 고교 가부시끼가이샤 제작) 및 버티컬 조립기(후지 산쿄 코포레이션 리미티드 제작)를 들 수 있다. 이들의 공통점은 수직 혼합드럼 내부에 교반날개가 부착된 수직 교반축을 갖는 것이다. 수평 교반축을 갖는 모델 조립기인 레디게(Reddige) 믹서(레디게 코포레이션 제작)도 이용될 수 있다.

이하, 효소 함유 미립자 물질 및 피복물이 교반 회전조립기에 의한 교반 및 회전식 과립화 공정에 의해 제조되는 것에 대해 예를 들어 설명한다.

효소, 수용성 미립자 물질, 결합제 및 다른 임의의 성분을 교반 회전조립기의 드럼에 투입하고, 교반한 후, 조립기의 자켓내에 온수 등의 가열 매체를 흘려 가면서 천천히 투입한다. 이 시점에서, 상기 성분들을 격렬하게 혼합하면, 수용성 미립자 물질이 파괴되기 때문에, 신중히 혼합해야만 된다. 드럼내의 원료의 온도가 결합제의 융점 또는 연화점을 초과하면, 수용성 미립자 물질을 중심에서 조립이 시작된다. 형성된 과립은 교반날개의 표면에 회전작용을 받아, 구형 입자를 형성한다. 계속해서 교반하면, 입자끼리 응집하여 거칠고 큰 응집물이 형성될 수 있고, 효소에 가해지는 열적작용도 커지기 때문에 바람직하지 못하다. 최적 조립의 종점을 검출하는 것은, 일반적으로 조립이 시작하면, 교반에 필요한 동력(예를 들면, 전류치)이 커지는 것을 이용하여, 목적으로 하는 조립물의 조성 및 사용되는 교반 회전조립기로 미리 시행하면 용이하게 수행될 수 있다. 이렇게 해서 조립물을 먼저 얻은 후에, 다시 성분 (a), (b) 및 (c) 및 그 외의 다른 성분을 드럼 내에 투입하고, 상기의 조작을 행함으로서 조립하여도 좋다.

이렇게 하여 얻어진 효소 함유 조립물은 필요에 따라, 폴리에틸렌글리콜 또는 비이온성 계면활성제로 피복할 수도 있다.

이하, 하기의 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

하기 조성의 원료를 고속 믹서(후카에 고교 가부시끼가이샤에서 제작한 모델명 FS-5)로 처리하여 효소 함유 조립물 A를 얻었다.

조성 :

*1 : 효소분말(WO 94/26881) ; Bacillus 속에 속하는 주(미생물 수탁번호 : FRI 수탁번호 10886호)의 배양에 의해 수집된 알칼리성 α-아밀라제 수용액에 글라우버(Glauber's) 염을 첨가하고, 수평 유동 분무 건조기로 혼합물을 건조하여 얻은, 20㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 이용함. 글라우버염의 사용량은 건조 분말을 기준으로 48%이었다.

상기 원료(합계 : 2kg)를 모두 혼합기에 투입하고, 자켓내에 70℃의 온수를 순환시키면서 교반기에 대해서는 360rpm 그리고 쵸퍼에 대해서는 900rpm의 속도로 교반 및 혼합하였다. 내용물을 65℃까지 상승시킨 후, 온수의 순환을 정지시켰다. 원료 투입후 약 15분 동안 조립 조작하여 효소 함유 1차 조립물을 얻었다.

얻어진 1차 조립물에 성분(a)로서 활석(평균 입경 : 36㎛), 성분(b)로서 산화티타늄(평균 입경 : 0.27㎛) 및 결합체(c)로서 폴리에틸렌글리콜 6000을 동시에 첨가하고, 다시 약 10분간 조립하여 효소 함유 조립물 A를 얻었다. 조립물 A의 회수율은 350㎛ 이상, 1,000㎛ 이하가 98% 이상으로 고수율이었다.

비교로서 입경이 상이한 2종 입자로서, 산화티타늄(평균 입경 : 0.27㎛) 및 수용성인 황산나트륨 입자(평균 입경 : 16㎛)를 이용하여 상기와 동일한 방법으로 조립하여 효소 함유 조립물 B를 얻었다. 얻어진 효소 함유 조립물 A 와 B의 각각 0.1g을 표백제인 과탄산염 10g중에 40℃, 상대습도 80%의 조건하에서 보존하고, 효소의 보존 안정성을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 성분 (a) 및 (b)를 배합한 본 발명의 효소 함유 조립물은 보존 안정성이 상당히 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 조립물은 분진 발생이 거의 없는 것으로 확인되었다.

실시예 2 :

알칼리성 셀룰라제(일본국 특허공개소 145199/1982)를 효소분말로 사용하였다. 더욱 구체적으로는 바실러스(Bacillus)속에 속하는 주(미생물 수탁번호 : FRI 수탁번호 제 1138호)의 배양에 의해 수집된 알칼리성 셀룰라제 수용액에 염화칼슘 및 글라우버염을 첨가하고, 수평 유동 분무 건조기로 혼합물을 건조하여 얻은 50㎛의 평균 입경을 갖는 분말을 이용하였다. 염화칼슘 및 글라우버염의 사용량은 건조 분말을 기준으로, 각각 0.5% 및 48%이었다.

이렇게 해서 얻은 효소분말을 이용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 1차 조립물을 제조하였다.

이렇게 해서 얻은 1차 조립물에, 입경이 상이한 2종 입자로서, 산화티타늄(평균 입경 : 0.27㎛) 및 활석(평균 입경 : 36㎛), 제올라이트(평균 입경 : 5.2㎛), 카올린(평균 입경 : 5.2㎛) 및 활성백토(평균 입경 : 11.7㎛)으로부터 선택된 입자 및 결합제로서 폴리에틸렌글리콜 6000을 동시에 첨가하고, 약 10분간 추가로 과립화하여 효소 함유 조립물 C∼F를 얻었다. 조립물 C∼F의 회수율은 350㎛ 이상, 1,000㎛ 이하가 98% 이상의 고수율로 얻어졌다.

비교로서 입경이 상이한 2종 입자로서, 산화티타늄(평균 입경 : 0.27㎛) 및 수용성인 황산나트륨 입자(평균 입경: 16㎛)를 이용하여 상기에서와 같은 방법으로 과립화하여 효소 함유 조립물 G를 얻었다. 제조된 효소 함유 조립물 C~G의 각각 0.1g을 표백제인 과붕산염 23%를 함유하는 의료용 세제 중에 40℃, 상대습도 80%의 조건하에서 보존시키고, 효소의 보존 안정성을 조사하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 성분 (a) 및 (b)를 함유하는 본 발명의 효소 함유 조립물은 보존 안정성이 상당히 우수함을 알 수 있다. 그 외에, 본 발명의 조립물은 분진 발생이 거의 없는 것으로 확인되었다.

본 발명의 효소 함유 조립물은 생산성이 높을 뿐만 아니라, 분진 발생이 작고, 보존 안정성이 높기 때문에, 세정제, 특히 표백제-함유 세정제 배합성분으로서 유용하다.

Claims (13)

1. 효소 함유 미립자 물질 및 미립자 물질 상에 형성되며, (a) 1~100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자, (b) 0.01∼0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 (c) 결합제를 함유하는 피복층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 효소 함유 조립물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 효소 함유 미립자 물질이 효소 및 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 조립물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 효소 함유 미립자 물질이 효소, 0.2∼1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자 및 결합제를 함유하는 것을 특징으로 하는 조립물.
4. 제 2항 또는 3항에 있어서, 0.2∼1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자가 염화나트륨, 염화칼륨, 글라우버염, 탄산나트륨 및 당으로부터 선택된 물질의 입자인 것을 특징으로 하는 조립물.
5. 제 4항에 있어서, (a) 1∼100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자가 활석 입자인 것을 특징으로 하는 조립물.
6. 효소 함유 미립자 물질 상에, (a) 1∼100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자, (b) 0.01∼0.8㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자 및 (c) 결합제를 형성시키는 것을 특징으로 하는 제 1항 기재의 효소 함유 조립물의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 효소 함유 미립자 물질이 효소 및 0.2∼1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 효소 함유 미립자 물질이 효소, 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자 및 결합제를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7항 또는 8항에 있어서, 0.2~1.2mm의 입경을 갖는 수용성 물질의 입자가 염화나트륨, 염화칼륨, 글라우버염, 탄산나트륨 및 당으로부터 선택된 물질의 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 6항 내지 8항의 어느 한 항에 있어서, (a) 1∼100㎛의 평균 입경을 갖는 수불용성 또는 수난용성 무기입자가 활석 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 6항에 있어서, 피복층의 형성을 교반 회전 조립기에 의해 수행함을 특징으로 하는 방법.
12. 제 6항에 있어서, 효소 함유 미립자 물질의 제조 및 피복층의 형성을 교반회전 조립기에 의해 수행함을 특징으로 하는 방법.
13. 제 6항 내지 제 8항의 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 효소 함유 조립물.