Brevet FR2369338A1 — publié le 19780526

La présente invention concerne une composition liquide enzymatique et plus particulièrement une composition détergente liquide enzymatique ayant une stabilité à la conservation améliorée. Les compositions détergentes liquides sont classiques et, à la suite d'un intérêt renouvelé pour llincorporation d'enzymes aux compositions détergentes, différentes compositions détergentes liquides enzymatiques ont déjà été proposées. Malgré ces différentes propositions, ces compositions dé térgentes liquides enzymatiques n'ont pas trouvé de débouchés sensibles sur le marché, principalement en raison des graves inconvénients dus à l'instabilité induite par l'incorporation des enzymes aux compositions détergentes liquides. Cet inconvénient est bien connu et, par exemple, l'incorporation de systèmes stabilisants à des compositions détergentes liquides contenant des enzymes a déjà été envisagée en vue d'une réduction de l'instabi lite, des enzymes. Par exemple, il est proposé dans la demande de brevet åa- ponais n 47/35.192,rendue publique le 24 novembre 1972,de préparer des compositions enzymatiques stabilisées liquides et notamment des compositions détergentes liquides enzymatiques par incorporation d'une combinaison de polyalcools et de borax. Suivant ce mémoire japonais, ces polyalcools, dont des exemples sont le sorbitol et le glycérol, sont utilisés en quantité d'au moins 5% et de préférence de 10 à 30% du poids de la composition finale.Le borax est pris en quantité d'au moins 20% et de préférence de 50 à 100% du poids du polyalcool. Le rapport pondéral du polyalcool au borax dans la composition est donc de préférence égal ou supérieur à 1. Les compositions conformes à cette proposition ont en outre un pH de 3,9 à 7,4, comme l'exemple I le démontre expérimentalement. La Demanderesse a découvert à présent qu'il est possible d'améliorer sensiblement la stabilité à la conservation des coxposi- tions détergentes liquides enzymatiques d'un pH de plus de 7,5 et de préférence de 8,5 à 11,0 (à 250C? en y incorporant un système stabilisant qui comprend un ou plusieurs composés polyhydroxylés définis plus en détail ci-après et de l'acide borique ou un composé équivalent du bore, le- rapport pondéral du composé poly hydroxyle à l'acide borique ou au composé équivalent étant de moins de 1 (sur la base du borax). Par comparaison avec les com binaisons conformes à la demande de brevet Japonais, les systèmes de l'invention exercent une stabilisation sensiblement meilleure de l'enzyme. Les composés polyhydroxylés utilisés aux fins de l'inven- tion ne contiennent que des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Ils sont exempts d'autres substituants fonctionnels comme les atomes d'azote ou de soufre,notamment. Ces composés polyhydroxylés doivent comprendre au moins 2 radicaux hydroxyle et peuvent même en comprendre jusqu'à 6. Des exemples typiques de composés polyhydroxylés particulièrement utiles aux fins de l'invention sont les diols, comme le 1,2-propanediol, l'éthylènegly- col, l'érythritaB,et les polyols, comme le glycérol, le sorbitol et le mannitol. En règle générale, le composé polyhydroxylé est contenu en quantité d'au moins 4% åusqu'à 25% du poids de la composition finale. De preférence, la quantité de composé polyhydroxylé est de 5 à 15% du poids de la composition finale. L'acide borique ou le composé équivalent du bore, comme l'oxyde borique, le borax ou un autre borate de métal alcalin propre à réagir avec un composé polyhydroxylé, tel que l'orthoborate, le métaborate ou le pyroborate de sodium, est utilisé en quantité telle que le rapport pondéral du composé polyhydroxylé au composé du bore soit inférieur à 1 (sur la base du borax). En d'autres termes, le composé du bore est utilisé en quantité de plus de 100% de la quantité de composé polyhydroxylé. En règle générale, cette quantité est de plus de 100% à 200% et de préférence de plus de 100 à 160% du poids du composé polyhydroxylé. Le rapport pondéral du composé polyhydroxylé à l'acide borique ou au composé équivalent est de moins de 1 et généralement de 0,5 à juste moins de 1. Les compositions liquides enzymatiques auxquelles les systèmes stabilisants conformes à l'invention sont. incorporés peuvent etre des systèmes liquides aqueux, par exemple de simples solutions, mais sont de préférence des compositions détergentes liquides aqueuses comprenant comme constituants essentiels des enzymes, des détergents et de l'eau et ayant un pH de plus de 7,5 et de préférence de 8,5 à 11,0, ou ajusté à une telle valeur d'une manière convenable. Les enzymes qui peuvent être incorporées peuvent être des enzymes protéolytiques, amylolytiques et cellulolytiques,éventuel- lement en mélange. Ellespeuvent être de toute origine appropriée et peuvent provenir de végétaux, d'animaux, de bactéries, de champignons ou de levures. Néanmoins, leur choix est déterminé par différents facteurs, comme leur optimum d'activité et/ou de stabilité en fonction du pu peur thermostabilité, leur stabilité en présence de détergents ou d'adjuvants actifs, etc. Sous ce rapport, les enzymes produites par les bactéries et champignons sont préférées, comme les amylases et protéases de bactéries et les cellulases de champignons.L'invention offre un intérêt particulier pour les compositions détergentes liquides enzymatiques comprenant des protéases de bactéries dont l'optimum de pH est de 8,0 à 11,0, mais il est évident que des enzymes dont l'optimum de pH est quelque peu plus élevé ou moins élevé peuvent etre utilisées également avec avantage dans les compositions de l'invention. Des exemples de protéases convenables sont les substilisines que produisent des souches particulières de B. subtilis et B. licheniformis, comme les subtilisines vendues sous le nom de Maxatase (Société Gist-Brocades N.V., Delft, Pays-Bas) et d'Alcalase (Société Novo Industri A/S, Copenhague, Danemark). Comme déjà indiqué, l'invention offre un intéreAu particulier pour les compositions détergentes liquides enzymatiques comprenant des enzymes dont l'optimum d'activité et/ou de stabilité en fonction du pH est de plus de 8, ces enzymes étant couramment appelées enzymes à haute alcalinité. Une enzyme particulièrement appropriée est une protéase produite par une souche de Bacillus ayant un msximum d'activité dans tout l'intervalle de pH de 8 à 12,-vendue sous le nom d'rsperase par la Société Novo Industri A/S. La préparation de cette enzyme et d'enzymes analogues est décrite dans le brevet anglais nO 1.243.784 de la Société Novo Industri A/S. Des amylases et cellulases à haute alcalinité peuvent être utilisées aussi, par exemple les a-amylases que donne une souche spéciale de B. licheniformis, faisant l'objet d'une description plus détaillée dans le brevet anglais nO 1.296.839 de la Société Novo Industri A/S. La quantité d'enzymes dans la composition liquide peut s'échelonner de 0,001 à 10% en poids et de préférence de 0,01 à 5% en poids. Les compositions détergentes liquides de l'invention comprennent en outre comme constituant essentiel un détergent qui peut être un savon de métal alcalin ou d'alkanolamine d'acide gras en C10 - C24, notamment d'acides gras polymérisés,ou bien un composé détergent synthétique de caractère anionique, non ionique, cationique, zwitterionique ou amphotère, ces différents agents pouvant être présents en mélange. Des exemples de composés détergents synthétiques anioniques sont les sels (notamment de sodium, de potassium, d'ammonium et d'ammonium substitué, par exemple de monoéthanolamine, de diéthanolamine et de triéthanolamine) des acides alkylbenzenesul- foniques en C9 - C20, des acides alkanesulfoniques primaires ou secondaires en C8 - C22, des acides oléfinesulfoniques en Cg-C2, des acides polycarboxyliques sulfonés obtenus par sulfonation du produit de pyrolyse des citrates de métaux alcalino-terreux, par exemple comme décrit dans le brevet anglais n 1.082.179, des acides alkylsulfuriques en C8 - C22, des acides alkylpolyglycoléthersulfuriques en C8 - C24 (comptant jusqu'à 10 unités d'oxyde d'éthylène), d'autres exemples etant donnés dans "Surface Active Agents ana Detergents" (Vol.I et II) de Schwartz, Perry et Berch. Des exemples de composés détergents synthétiques non ioniques sont les produits de condensation de l'oxyde d'éthylène, de l'oxyde de propylène et/ou de l'oxyde de butylène sur des alkylphénols en C8 - C18, des alcools aliphatiques primaires ou secondaires en C8 - C18, des amides gras en C8 - Cîg, tandis que d'au tres exemples de composés détergents non ioniques sont les oxydes d'amines tertiaires comprenant un radical allyle en 0g - Cîg et deux radicaux allyle en C1 - 03. L'ouvrage précité donne également d'autres exemples de composés détergents non ioniques. Le nombre moyen de moles d' oxyde d'éthylène et/ou d'oxyde de propylène dans les composés détergents non ioniques ci-dessus est de 1 -a' 30, et des mélanges de différents composés détergents non ioniques, notamment des mélanges de composés non ioniques d'un degré d'alkoxylation inférieur et supérieur,conviennent aussi. Des exemples de composés détergents cationiques sont les composés d'ammonium quaternaires, comme les halogénures d'alkyldiméthylammonium, mais ces composés sont moins préférés pour l'incorporation à des compositions détergentes enzymatiques. Des exemples de composés détergents amphotères ou zwitterioniques sont les sulfobétaïnes ,les acides N-alkylaminés et les produits de condensation d'acides gras avec des produits d'hydrolyse de protéines, mais en raison de leur prix relativement élevé, ces composés sont habituellement utilisés en association avec un composé détergent anionique ou non ionique. Des mélanges de composés détergents des différents types peuvent être utilisés aussi et la préférence est donnée à des mélanges d'un composé détergent anionique et d'un composé détergent non ionique.Les savons (sous la forme de leurs sels de sodium, de potassium et d'ammonium substitués, par exemple de triéthanolamine) issus des acides gras en C10 - C24, ainsi que des acides gras polymérisés, conviennent aussi, de préférence conjointement avec un composé détergent synthétique anionique et/ou non ionique et peuvent exercer un éffet favorable sur le pouvoir moussant de la composition finale. La quantité de détergent s'échelonne de 10 à 60% et lors de l'utilisation de mélanges, par exemple de composés anioniques et de composés non ioniques, le rapport pondéral est de 1:1 à 1:10. Lorsqu'un savon est incorporé aussi, sa quantité est de 1 à 404'0 en poids. Bien que les liquides puissent comprendre jusqu'à 40% d'un adjuvant actif convenable, comme un pyrophosphate, tripolyphosphate, nitrilotriacétate, étherpolycarboxylate, citrate, carbonate, orthophosphate de sodium, de potassium, d'ammonium ou d'ammonium substitué ou un polyélectrolyte tel qu'un polymère d'éther méthylvinylique et d'anhydride maléique notamment, l'invention offre un intérêt particulier pour les compositions détergentes liquides exemptes d'adjuvant actif. La quantité d'eau dans les compositions détergentes de l'invention s'échelonne de à 70/o en poids. D'autres constituants classiques peuvent également être contenus dans les compositions détergentes liquides de l'inventions par exemple des agents de mise en suspension des souillures, des hydrotropes, des inhibiteurs de corrosion, des colorants, des parfums, des silicates, des agents de blanchiment optique, des améliorateurs de mousse, des dépresseurs de mousse, des germicides, des agents antiternissement, des opacifiants, des agents d'assouplissement des étoffes, des agents de blanchiment qui dégagent de l'oxygène, comme le perborate ou le percarbonate de sodium, en présence ou non de précurseurs d'agents de blanchiment, des tampons, etc. Le pH de la composition finale est de plus de 7,5 et est de préférence de 8,5 à 11,0 et, si nécessaire, peut être amené à une valeur de cet intervalle par addition d'un système tampon convenable, par exemple de la diméthylglycine. L'invention est illustrée ci-après par des exemples dans lesquels les pourcentages sont donnés sur base pondérale. Dans les exemples, l'augmentation de la demi-vie des enzymes est déterminée conne précisé ci-après. On dilue de façon continue (1:200) un échantillon prélevé de manière continue sur la solution à examiner et on le titre de façon continue pour établir son activité enzymatique (le substrat étant de la caséine pour le dosage de l'activité protéolytique). On porte sur un diagramme le logarithme de l'activité résiduelle en fonction du temps et on calcule ainsi la constante de vitesse de premier ordre Le facteur d'accroissement de la demi-vie de l'enzyme Ft est donné par la relation suivante : K1 (sans stabilisant) t ty/2 (avec stabilisant) K1 (avec stabilisant) ty/2 (sans stabilisant) où ty/2 est la durée à laquelle l'activité enzymatique y vaut la moitié de l'activité enzymatique initiale. EXEMPLE 1. Dans le présent exemple, on essaye différents systèmes aqueux contenant une protéase de bactérie vendue sous le nom d'Alcalase par la Société Novo Industri A/S. Ce système aqueux comprend, par litre, 0,2 mole de tripolyphosphate pentasodique, 0,12 mole de diméthylglycine et 1,7 g d'Alcalase d'une activité de 10,6 unités Anson par gramme. Le pH de la solution est de 10 et sa température est de 570C. On mesure l'allure de disparition de l'activité enzymatique dans ce mélange,en présence ou non des systèmes stabilisants indiqués ci-après,pour déterminer le facteur d'accroissement de la demi-vie de l'enzyme.Les résultats obtenus sont les suivants. N Système stabilisant Quantités Rapport Ft Composé olyhy- Borax (B) (% en poids) P droxylé (P) P B B 1 Ethylèneglycol + 10 15,4 0,649 16,7 2 " + 6 9,2 0,652 8,3 3 " - 10 - - 1,9 4 Glycérol + 10 10,3 0,970 14,7 5 " - 10 - - 1,8 6 1,2-Propanediol + 6 7,5 o,8 6,7 7 Sorbitol + 10 10,5 0,952 3,9 a n + 10. 5,2 1,923 2,6 9 " - 10 - - 1,7 10 Mannitol + 10 10,5 0,952 3,2 11 n + 10 5,2 1,923 2,3 12 " - 10 - - 1,8 Ces différents résultats prouvent que les systèmes stabilisants de l'invention augmentent la valeur du coefficient Ft Les essais 8 et 11 ne sont pas conformes à l'invention parce que le rapport P/B est supérieur à 1, et démontrent que pour de telles valeurs du rapport, les valeurs de F4 diminuent sensiblement par com P paraison avec celles atteintes pour un rapport P inférieur à 1. Les essais 7 - .9 et 10 - 12 prouvent qu'une diminution du rapport P améliore la valeur de Ft, alors qu'il était prévu dans l'état P connu de la technique que le rapport P/B doive être égal ou supérieur à 1. En présence de 2%, 4%, 8% et 9,45% de borax seulement (en l'absence de composé polyhydroxylé), les valeurs de Pt sont de 1,0, 1,3, 1,8 et 2,4. EXEMPLE 2. On utilise pour cette série d'expériences une protéase de bactérie (d'une activité de 41,5 unités KNP par gramme)vendue sous le nom d'Esperase par la Société Novo Industri A/S. Le système aqueux est identique à celui de l'exemple 1, mais se trouve à 60 C. On atteint un coefficient Ft de 2,5 avec 4% d'érythrane et 7,4% de borax (rapport P/B de 0,54). EXEMPLE 3. En opérant comme dans l'exemple 1, on essaye l'&alpha;-amylase de bactérie vendue sous le nom de Thermamyl. Le système aqueux comprend, par litre, 0,12 mole de tripolyphosphate pentasodique, 0,1 mole de glycine et 0,5 g de Thermamyl(dfune activité de 450 unités EN par gramme). Le pH est de 9,95 et la température de 59,3 C. On atteint une valeur de 2,2 pour le facteur Ft avec un système stabilisant contenant 6% d'éthylèneglycol et 9,2% de borax dont le rapport P est donc de 0,65. EXEMPLE 4. On répète les opérations de l'exemple 1 avec un système stabilisant contenant 10% de glycérol et différeni;es quantités de borax. Les résultats obtenus sont les suivants. Glycérol (%) Borax (%) Rapport P/B Ft a) 10 14 0,71 11,6 b) " 12 0,83 12,8 c) " 11 0,91 14,1 d) " 10,6 0,94 14,2 e) " 10,35 0,97 14,7 f) " 10 1,0 10,0 g) " 8 1,25 6,8 h) '.' 6,25 1,6 4,7 i) " 5 2 3,4 j) " 2,5 4 2,3 k) " 0 - 1,8 REVENDICATIONS 1. Composition détergente liquide enzymatique aqueuse ayant une stabilité à la conservation améliorée, caractérisée en ce qu'elle comprend un système stabilisant comprenant a) 4 à 25%, sur la base du poids de la composition finale, d'un ou plusieurs composés polyhydroxylés contenant uniquement des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène et contenant 2 à 6 radicaux hydroxyle, b) de l'acide borique ou un composé équivalent du bore capable de réagir avec le composé polyhydroxylé, le rapport pondéral a:b étant de moins de 1 et la composition ayant un pH de 7,5 à 11,0. 2. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport pondéral a:b est de 0,5 à Juste moins de 1. 3. Composition suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le composé polyhydroxylé est le 1,2-propanediol, l'éthylèneglycol, l'érythrane, le glycérol, le sorbitol ou le mannitol, éventuellement en mélange. 4. Composition suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le composé équivalent du bore est l'oxyde borique, le borax ou un orthoborate, métaborate ou pyroborate de métal alcalin. 5. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le composé polyhydroxylé est présent en quantité de 5 à 15%, sur la base du poids de la composition finale. 6. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle a un pH de 8,5 à 11,0. 7. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend 0,001 à 10%, sur la base du poids de la composition finale, d'enzymes protéolytiques, amylolytiques ou cellulolytiques éventuellement en mélange et 10 à 60 en poids d'un détergent, outre 5 à 70% en poids d'eau. 8. Composition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un enzyme protéolytique de bactérie ayant un optimum de pH de 8 à 12.