專利名稱：由酚氧化酶改性多糖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性以及水不溶性寡糖或多糖如淀粉和纖維素的酶促氧化方法，其中寡糖或多糖被氧化后引入羰基和/或羧基而得到了功能性質(zhì)改善的產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
由各種化學(xué)方法氧化多糖的方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的纖維素的氧化，例如，會引起所得到分子的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度的變化，進(jìn)而影響其化學(xué)和物理性能。Varma和Chavan[Varma,A.J.,和Chavan,V.B.(1995)，聚合物降解和穩(wěn)定性，49，第245-250]發(fā)現(xiàn)了在結(jié)晶度的減少和氧化程度的提高之間的比例性。此外，通過由高碘酸鹽氧化法將纖維素氧化成2,3-二醛纖維素和隨后由亞氯酸鈉將2,3-二醛纖維素氧化成2,3-二羧基纖維素，Varma和Chavan從纖維素生產(chǎn)出了2,3-二羧基纖維素鈉。98％的2,3-二羧基纖維素鈉發(fā)現(xiàn)是水溶性的。
此外，氧化的多葡糖苷具有有益的性能，它可作為鈣的多價螯合劑，并可在洗滌劑配方中用作三聚磷酸鹽的替代品[Santacesaria,E.,Trulli,F.,Brussani,G.F.,Gelosa,D.,和Di Serio,M.(1994)，碳水化合物聚合物，23，第35-461]。
此外，各種類型的多糖，尤其淀粉，除了在印花和織物整理中用作加工助劑外，還在紡織工業(yè)中作為漿料有著極重要的意義。然而，天然淀粉的性能與特殊應(yīng)用所要求的性能相比并不總是最佳的。天然淀粉的諸多問題中的一個是分子尺寸非常大，不溶，粘稠溶液在不同溫度下的不穩(wěn)定性，且其容易遭受微生物降解作用。因此，淀粉的化學(xué)改性已成為克服這些問題和生產(chǎn)出與天然淀粉相比已改變特性的淀粉的重要手段。通常的處理包括酸處理，氧化，醚化，酯化，接枝，和制備聚(乙烯基)-淀粉復(fù)合物[Abdel-Hafiz,S.A.(1997)，聚合物降解和穩(wěn)定性，55，第9-16頁]。
還有，Hebeish等人[Hebeish,A.,El-Kashouti,M.A.,Abdel-Thalouth,I.,Haggag,K.，和El-Halwagi,A.(1994)，《纖維素化學(xué)與技術(shù)》，28，第409-418頁]描述道，生產(chǎn)羧甲基纖維素(CMC)時的取代度取決于纖維素基礎(chǔ)物質(zhì)的氧化程度，因此通過使用氧化程度不同的纖維素能夠生產(chǎn)出各種質(zhì)量的CMC。
因此越來越關(guān)注和需要一些能夠在寡糖和多糖中引進(jìn)各種類型的氧化變化的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及將寡糖或多糖的糖單體的C1和/或C2和/或C3和/或C4和/或C5和/或C6的羥基氧化的方法，包括在含水介質(zhì)中讓寡糖或多糖與酚氧化酶，以及過氧化氫源(當(dāng)酚氧化酶是過氧化物酶時)和增強(qiáng)劑一起接觸，據(jù)此產(chǎn)生與天然寡糖或多糖相比已改變特性的寡糖或多糖。
附圖的簡述本發(fā)明進(jìn)一步參照附圖來說明，其中

圖1說明了棉纖維素的漸進(jìn)氧化的理想模式。
圖2顯示了未處理的白色棉以及用Tempo/漆酶處理的白色棉的覆蓋范圍1800-1500cm-1的FT-IR/PAS譜，如實施例1中所述。
本發(fā)明的詳細(xì)敘述本發(fā)明的目的是對寡糖或多糖進(jìn)行酶促氧化改性，據(jù)此產(chǎn)生新的官能團(tuán)。
因此，我們已經(jīng)創(chuàng)造出將寡糖或多糖的糖單體的C1和/或C2和/或C3和/或C4和/或C5和/或C6的羥基加以氧化的方法，包括在含水介質(zhì)中讓寡糖或多糖與酚氧化酶，以及過氧化氫源(當(dāng)酚氧化酶是過氧化物酶時)和增強(qiáng)劑一起接觸，據(jù)此產(chǎn)生與天然寡糖或多糖相比已改變特性的寡糖或多糖。
尤其我們已經(jīng)創(chuàng)造出將寡糖或多糖的糖單體的C2和/或C3和/或C6的羥基氧化的方法，包括在含水介質(zhì)中讓寡糖或多糖與酚氧化酶，以及過氧化氫源(當(dāng)酚氧化酶是過氧化物酶時)和增強(qiáng)劑一起接觸，據(jù)此產(chǎn)生與天然寡糖或多糖相比已改變特性的寡糖或多糖。
特別是，我們已經(jīng)創(chuàng)造出將寡糖或多糖的糖單體的C6的羥基氧化的方法，包括在含水介質(zhì)中讓寡糖或多糖與酚氧化酶，以及過氧化氫源(當(dāng)酚氧化酶是過氧化物酶時)和增強(qiáng)劑一起接觸，據(jù)此產(chǎn)生與天然寡糖或多糖相比已改變特性的寡糖或多糖。
根據(jù)本發(fā)明，低多糖含有至少20個單體，優(yōu)選至少50個單體，尤其至少100個單體。
根據(jù)本發(fā)明的氧化會導(dǎo)致在寡糖或多糖中產(chǎn)生羰基(酮和醛)和/或羧基，得到與天然寡糖或多糖相比特性改變的寡糖或多糖。
在圖1中說明了棉纖維素的漸進(jìn)氧化的理想化模式的一個例子。此模式說明了用漸進(jìn)氧化所能預(yù)期到的棉纖維素的一些類型的變化。所形成的羰基或羧基的數(shù)目將隨氧化程度的提高而增加“A”說明未改性的葡萄糖；“B”說明在C6形成羰基；“C”說明在C2,C3，和C6形成羰基；“D”說明在C2和在C3形成羰基，在C6形成羧基；“E”說明在C2形成羰基，在C3和C6形成羧基；開環(huán)；“F”說明聚合物斷裂和可能的物質(zhì)損失；和“G”說明了新物質(zhì)的出現(xiàn)和氧化。
正常情況，有益的氧化是在C6特異性氧化(在其它碳原子上沒有或僅僅有限的氧化)成羰基或羧基；在本發(fā)明中描述的酶促氧化尤其適合該特異和“精細(xì)”的氧化。
與天然寡糖或多糖相比的區(qū)別是氧化本身的結(jié)果，但所希望的差別常常通過由其它方式如化學(xué)和/或酶促改性方法對寡糖或多糖中所引進(jìn)的那些變化進(jìn)一步改性來實現(xiàn)。
例如，表面電荷改變、和/或可染性改變、和/或染色特異性改變、和/或具有新的官能團(tuán)使得有可能共價或非共價連接和/或吸附本身含有或攜帶其它有用官能團(tuán)的化合物、使聚合物鏈有可能交聯(lián)的新型寡糖或多糖(例如從纖維素衍生而來)，或天然寡糖或多糖和人工合成聚合物的復(fù)合物/摻混物，在制備后用于紡織品制造中，可以生產(chǎn)出無皺織物、耐久壓燙的織物、強(qiáng)度提高的織物、防水性織物、阻燃性織物、持久柔軟性提高的織物、防污織物和/或獲得抗靜電外觀。檢查多糖氧化的方法指示棉氧化程度的兩個因素是官能團(tuán)如羰基和羧基的形成，和由于聚合物分裂或斷鏈導(dǎo)致的織物強(qiáng)度的損失。因此，氧化的分析能夠通過測量織物撕裂強(qiáng)度或通過測量所引入的官能團(tuán)來進(jìn)行。
織物撕裂強(qiáng)度試驗，通常涉及測量促使織物中撕裂擴(kuò)大所需要的力，能夠用于提供織物損壞的量度指示。然而，需要有幾個重復(fù)試驗來獲得合理的結(jié)果，且由于纖維缺陷使得在各重復(fù)試驗之間有較大的變化[Cardamone,J.M.，和Brown,P.(1986),Historic Textile and Paper，第3章，ACS，華盛頓]。當(dāng)考慮比較類似的樣品時，在各再現(xiàn)試驗之間的變化可能會超過樣品之間的變化，這使比較更為困難。也必須考慮的是，在加工過程中對織物的機(jī)械損傷將導(dǎo)致總體織物強(qiáng)度的損失，因此撕裂強(qiáng)度的測量值反映的不只是氧化損壞作用。
纖維素的氧化最初導(dǎo)致形成羰基，進(jìn)一步氧化導(dǎo)致形成羧酸或羧基陰離子(這取決于pH)。
用于測定羧基和羰基的染色法已經(jīng)廣泛用于指示棉織物中氧化的程度。Tollen氏試劑(Ag(NH3)2OH)在氧化的棉中的使用將由于銀金屬的沉淀而導(dǎo)致全部醛基的黑色染色[Skoog,D.A.,West,D.M.，和Holler，F(xiàn).J.(1992)，分析化學(xué)的基本原理(Fundamentalsof AnalyticalChemistry)，第20章，Saunders College Publishers,Fl]。其它著色劑如2,4-二硝基苯肼能夠用于識別酮和醛。相對的酮量因此可通過扣除來測定。亞甲基藍(lán)溶液能用于通過染色鑒定棉織物上的羧基，這是由于亞甲基藍(lán)陽離子吸附在纖維素羧基上導(dǎo)致的[Lewin,M.，和Sello,S.B.(Ed.)(1984)，纖維和織物的化學(xué)處理基本原理和制備，部分B,Marcel Dekker Inc.NY]。盡管染色法可用于指示氧化的區(qū)域，但是，沒有廣闊的標(biāo)準(zhǔn)品系列的制備，它們就不能達(dá)到氧化的定量測量，并且染色法不能顯示特異性氧化。這些染色法相當(dāng)費(fèi)時和乏味，而且很難用于早已著色的染色織物。
所形成的羰基和羧基的測量也能夠通過使用振動光譜技術(shù)如傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)，漫反射FTIR(DRIFT)，和FTIP/光聲譜法(FTIR/PAS)來實現(xiàn)。
棉纖維素上絕大多數(shù)羰基的紅外吸收譜帶可在光譜的1700-1750cm-1區(qū)域中觀察到，而棉纖維素的羧基譜帶通?？稍?550-1600cm-1區(qū)域中觀察到，因此有利于由IR分析法測量氧化[Cardamone,J.M,Gould,J.M.，和Gordon,S.H.(1987)，紡織品研究雜志(Text.Res.J.),57(4)，第235-239頁，Yang,C.Q.，和Fateley,W.G.(1990)，應(yīng)用光譜學(xué)(Appl.Spectrosc.),44，第1035-1041頁，Yang,C.Q.(1991)，應(yīng)用光譜學(xué)，45(1)，第102-108頁]。
Cardamone和Brown[Cardamone,J.M.，和Brown,P.(1986),HistoricTextile and Paper,Ch.3.,ACS,Washington]通過測量FTIR/PAS譜的1540-1850cm-1區(qū)域的積分面積來對比人工和自然老化的棉，說明了最好地再現(xiàn)自然老化過程的條件。Yang和他的各位合作者[Yang,C.Q.，和Fateley,W.G.(1990)，應(yīng)用光譜學(xué)，44，第1035-1041頁，Yang,C.Q.(1991)，應(yīng)用光譜學(xué)，45(1)，第102-108頁]，也對棉氧化的測量進(jìn)行了研究，他們使用的是諸如DRIFTS,FTIR-PAS和衰減全反射(Attenuated Total Reflectance)之類的技術(shù)。對來自研磨棉樣品的疏松材料的對比，和由Yang和Fateley通過使用FTIR/PAS進(jìn)行的表面測量[Yang,C.Q.，和Fateley,W.G.(1990)，應(yīng)用光譜學(xué)，44，第1035-1041頁]，說明了棉織物的氧化通常是一個表面特征，當(dāng)研究疏松樣品時，氧化的跡象即使沒有完全消除，也是會大大減少了。
羰基和羧基的相對量能夠用作纖維素氧化的指示并能夠通過使用振動光譜學(xué)來測量。使用振動光譜技術(shù)如DRIFTS和PAS對棉織物的近表面分析已經(jīng)成功地用來測量由于老化和加工處理導(dǎo)致的纖維素氧化[Cardamone,J.M,Gould,J.M.，和Gordon,S.H.1987)，紡織品研究雜志，57(4)，第235-239頁，Kokot,S.，和Jermini,M.,(1994)，紡織品研究雜志，64(2)，第100-105頁，Yang,C.Q.，和Fateley,W.G.(1990)，應(yīng)用光譜學(xué)，44，第1035-1041頁]。
Kokot和各位合作者[Kokot,S.，和Jermini,M.,(1994)，紡織品研究雜志，64(2)，第100-105頁，Kokot,S.,Marahusin,L.,Schweinsberg,D.P.，和Jermini,M.(1994)，紡織品研究雜志，4(12)，第710-716頁]也采用振動光譜學(xué)(DRIFTS形式)來測量棉的氧化。在此研究中，通過使用化學(xué)計量方法如主成分分析(Principal ComponentAnalysis)和偏最小二乘方回歸法(Partial Least Squares Regression)來分析一系列經(jīng)歷過模擬漂白過程的織物的光譜。利用波數(shù)范圍1750cm-1-1700cm-1和1575cm-1-1550cm-1。(它們與羰基和羧基的形成相符)，Kokot等人將氧化到不同程度的棉紗相互分離開以及與天然棉紗分離開。這一工作重點強(qiáng)調(diào)了經(jīng)受不同水平的氧化的棉的鑒別中羰基和羧基光譜區(qū)域的重要性以及在光譜數(shù)據(jù)的分析中使用多變量分析(化學(xué)計量法)的必要性。
由Yang和Fateley對風(fēng)化與未風(fēng)化織物的對比[Yang,C.Q.，和Fateley,W.G.(1990),Appl.Spectrosc.,44，第1035-1041頁]重點顯示出風(fēng)化織物的吸收譜帶在1722和1704cm-1范圍。這些譜帶屬于羰基吸收。Cardamone等人(Cardamone,J.M,Gould,J.M.，和Gordon,S.H.(1987)，紡織品研究雜志，57(4)，第235-239頁]研究了自然和人工老化的棉紡織品，以對比在不同環(huán)境中發(fā)生的氧化損害的程度。由PA光譜的1540-1850cm-1范圍的積分面積獲得了氧化程度的度量。這一研究說明了測量所選擇光譜區(qū)域可指示纖維素氧化。
Kokot和Jermini[Kokot,S.，和Jermini,M.,(1994)，紡織品研究雜志，64(2)，第100-105頁]使用DRIFTS來表征棉織物，它已經(jīng)由電產(chǎn)生的氧處理導(dǎo)致氧化損壞。化學(xué)計量技術(shù)在這一工作中的應(yīng)用重點顯示了在經(jīng)受不同水平的氧化損壞的棉的鑒定中羰基和羧基光譜區(qū)域的重要性。多糖各種類型的天然碳水化合物型聚合物(寡糖和多糖)以及基于各種類型碳水化合物單體的人工制造的(人造的)聚合物，以及化學(xué)衍生的/改性的天然或人造多糖以及含有碳水化合物單元的共聚物能夠由酚氧化酶與合適的增強(qiáng)劑相結(jié)合進(jìn)行氧化改性。
基于這一發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已有可能由酶促方法對寡糖或多糖，含有可溶性或不溶性聚合物纖維(尤其纖維素纖維)的織物、紗等進(jìn)行化學(xué)改性，在該方法中酚氧化酶如過氧化物酶或漆酶，與增強(qiáng)劑相結(jié)合，催化在寡糖或多糖中引入新的官能團(tuán)如羰基和/或羧基。
因此，本發(fā)明提供了對含有游離羥基的可溶性或不溶性寡糖或多糖進(jìn)行酶促氧化使之含羰基或羧基的方法，在該方法中可溶性或不溶性寡糖或多糖與酚氧化酶以及能夠催化氧化反應(yīng)的增強(qiáng)劑一起進(jìn)行反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的酶促氧化是正常的“溫和”氧化，得到有較多數(shù)目的羰基和/或羧基的寡糖或多糖，但沒有或很少有開環(huán)。對于大多數(shù)目的來說，開環(huán)和/或聚合物斷裂均是不希望的。
這一酶促改性的寡糖或多糖是進(jìn)一步改性用的很好的起始原料，因為羰基和羧基比羥基更具反應(yīng)活性。因此能夠制造出具有改進(jìn)性能的紡織品、纖維、紗等。這些性能的例子是耐壓燙性，軟化，防污，拒水性和阻燃性。本發(fā)明提供一種方法，由該方法，取決于條件的選擇(酶，增強(qiáng)劑，溫度，PH值等)，能夠以容易、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的方式獲得或改進(jìn)一種或多種所希望的性能。寡糖和多糖的所希望的性能通?？稍诟鶕?jù)本發(fā)明酶促氧化之后由其它措施如化學(xué)和/或酶促改性方法進(jìn)一步改性來獲得。
在本說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語“寡糖或多糖”是指基于那些具有可氧化成羰基和/或羧基的羥基的糖單體的聚合物質(zhì)。
尤其有趣的是基于下面糖(單體)的寡糖或多糖，它們或者是均聚物(基于一種單體的聚合物)，或者是雜聚物(基于兩種或更多種不同單體的聚合物)丁醛糖和丁酮糖如赤蘚糖和赤蘚酮糖；戊醛糖如阿拉伯糖，核糖，和木糖；戊酮糖如核酮糖和木酮糖；己醛糖如葡萄糖、半乳糖和甘露糖；己酮糖如果糖和山梨糖；和糖衍生物包括脫氧糖如脫氧核糖、鼠李糖和巖藻糖，氨基糖如葡糖胺，酸性的碳水化合物如葡糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露糖醛酸和古洛糖醛酸(guluronic acid)。
更優(yōu)選的是天然碳水化合物聚合物(寡糖和多糖)和它們的水解產(chǎn)物，如纖維素，半纖維素，淀粉，木聚糖，黃原膠，瓜耳膠，阿拉伯樹膠，刺梧桐樹膠，gellan膠，豆角膠，魔芋膠(konjak)，凝膠多糖，kappa角叉菜膠，藻酸鹽，瓊脂，果膠(高甲氧基，低甲氧基和酰胺化果膠和它們的混合物)，果膠酸鹽，粘膠，羥丙基纖維素，殼多糖，裂褶多糖(schizophylan)，脫乙酰殼多糖，肝素，葡聚糖，菊粉，果聚糖。
優(yōu)選地，進(jìn)行本發(fā)明的方法處理的多糖材料是以纖維，人造短纖維如溶紡纖維，長絲，線，紗，或紡織品織物(機(jī)織，非機(jī)織或針織)形式存在。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，多糖是纖維素聚合物纖維，即含有纖維素或纖維素衍生物(優(yōu)選從棉制得)，粘膠(人造纖維)，lyocell，亞麻，苧麻，或它們的任何混紡物；和它們與聚酯，羊毛，聚酰胺和(聚)丙烯酸類的混紡物?；旒徫锏牡湫蛯嵗钦衬z/棉，粘膠/聚酯，lyocell/聚酯，lyocell/棉，棉/聚丙烯酸類，棉/聚酯，棉/聚酯/丙烯酸類，棉/聚酰胺/聚酯。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，多糖是基于糖單體或化學(xué)衍生的糖單體的合成多糖，以及糖單體的共聚物或多糖和其它聚合物單體或聚合物材料。酚氧化酶合適的酚氧化酶的例子，即對芳族化合物、尤其是酚和/或多酚化合物起作用的酶，是過氧化物酶(EC1.11.1.7)，漆酶(EC1.10.3.2)，膽紅素氧化酶(EC1.3.3.5)，單酚單加氧酶(monophenol monooxygenases)(EC1.14.18.1)和兒茶酚氧化酶(EC1.10.3.1)。過氧化物酶根據(jù)本發(fā)明，合適的過氧化物酶可以是屬于酶分類(EC1.11.1.7)的任何過氧化物酶，或從它衍生的顯示有過氧化物酶活性的任何片段。
優(yōu)選地，在本發(fā)明方法使用的過氧化物酶是由植物(例如辣根或大豆過氧化物酶)或微生物如真菌或細(xì)菌產(chǎn)生的。一些優(yōu)選的真菌包括屬于半知菌亞門(Deuteromycotina)絲孢綱(Hyphomycetes)，例如鐮孢屬(Fusarium)、腐質(zhì)霉屬(Humicola)、Tricoderma屬，漆斑菌屬(Myrothecium)，輪枝孢屬(Verticillum)、節(jié)線菌屬(Arthromyces)、卡爾黑霉屬(Caldariomyces)、Ulocladium屬、Embellisia屬、枝孢屬(Cladosporium)或Dreschlera屬的菌株，尤其是尖鐮孢(Fusariumoxysporum)(DSM2672)、Humicola insolens、Trichoderma resii、疣孢漆斑菌(Myrothecium verrucana)(IFO6113)、黃萎輪枝孢(Verticillum alboatrum)、大麗花輪枝孢(Verticillum dahlie)、Arthromyces ramosus(FERM P-7754)、煙曲卡爾黑霉(Caldariomycesfumago)、Ulocladium chartarum、Embellisia alli或Dreschlerahalodes。
其它優(yōu)選的真菌包括屬于擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina)擔(dān)子菌綱(Basidiomycetes)，例如鬼傘屬(Coprinus)、Phanerochaete、革蓋菌屬(Coriolus)或栓菌屬(Trametes)的菌株，尤其是Coprinus cinereus f.Microsporus(IFO 8371)、長根鬼傘(Coprinus macrorhizus)、Phanerochaete chrysosporium(例如NA-12)或栓菌如變色栓菌(T.versicolor)(例如PR4 28-A)。
進(jìn)一步優(yōu)選的真菌包括屬于接合菌亞門(Zygomycotina)Mycoraceae綱的菌株，例如根霉(Phizopus)或毛霉(Mucor)，尤其是凍土毛霉(Mucor hiemalis)。
一些優(yōu)選的細(xì)菌包括屬于放線菌目(Actinomycetales)的菌株，例如類球形鏈球菌(Streptomyces spheroides)(ATTC 23965)、熱紫鏈霉菌(Streptomyces thermoviolaceus)(IFO 12382)或輪絲鏈輪絲菌輪絲亞種(Streptoverticillum verticillium ssp.verticillium)。
其它優(yōu)選的細(xì)菌包括短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)(ATCC12905)，嗜熱脂肪芽孢桿菌(Bacillus stearothermophilus)，類球紅細(xì)菌(Rhodobacter sphaeroides)，沼澤單孢紫紅菌(Rhodomonaspalustri)，乳酸鏈球菌(Streptococcus lactis)，Pseudomonaspurrocinia(ATCC 15958)或熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)(NRRL B-11)。
進(jìn)一步優(yōu)選的細(xì)菌包括屬于粘球菌屬(Myxococcus)的菌株，例如，變綠粘球菌(M. virescens)。
尤其優(yōu)選重組生產(chǎn)的過氧化物酶，例如，衍生自WO 92/16634的鬼傘，尤其是長根鬼傘或灰蓋鬼傘的過氧化物酶，或它們的變體，例如WO94/12621中描述的變體。漆酶合適的漆酶已知來自微生物和植物。微生物漆酶可從細(xì)菌或真菌(包括絲狀真菌和酵母菌)獲得。合適的例子包括從曲霉屬(Aspergillus)、脈孢菌屬(Neurospora)例如粗糙脈孢菌(N.crassa)、柄孢殼屬(Podospora)、葡萄孢屬(Botrytis)、金錢菌屬(Collybia)，層孔菌屬(Fomes)，香菇屬(Lentinus)，側(cè)耳屬(Pleurotus)，栓菌屬例如絨毛栓菌(T.villosa)和變色栓菌(T.versicolor)、絲核菌屬(Rhizoctonia)例如立枯絲核菌(R.solani)、鬼傘屬例如褶紋鬼傘(C.plicatilis)和灰蓋鬼傘、小脆柄菇屬(Psatyrella)、毀絲霉屬(Myceliophthora)例如嗜熱毀絲霉(M.thermophila)、小柱孢菌屬(Scytalidium)、多孔菌屬(Polyporus)例如P.pinsitus、射脈菌屬(Phlebia)例如射脈菌(P.radita)(WO 92/01046)，或革蓋菌屬(Coriolus)例如毛革蓋菌(C.hirsutus)(JP2-238885)的菌株獲得的漆酶，尤其是得自栓菌屬、毀絲霉屬、小柱孢菌屬或多孔菌屬的漆酶。酚氧化酶體系如果該酚氧化酶需要過氧化氫源，該源可以是過氧化氫或可就地產(chǎn)生過氧化氫的過氧化氫前體，例如過碳酸鹽或過硼酸鹽，或產(chǎn)生過氧化氫的酶體系，例如氧化酶和該氧化酶的底物，或氨基酸氧化酶和合適的氨基酸，或過羧酸或其鹽。過氧化氫可在該過程中的開始或期間，以例如相當(dāng)于0.001-25mM H2O2的濃度添加。
如果該酚氧化酶需要分子氧，來自大氣的分子氧通常以足夠的量存在。增強(qiáng)劑一般而言，屬于酚氧化酶的底物的任何化合物都可用作增強(qiáng)劑。除雜環(huán)化合物外，還包括具有官能團(tuán)如-OH,-NH，和-SH的芳族化合物。
尤其在本發(fā)明中使用的增強(qiáng)劑可由下面式Ⅰ表述 其中式X表示(-O-)或(-S-)，取代基R1-R9可相同或不同，它們獨(dú)立地表示下面基團(tuán)中的任何一種氫，鹵素，羥基，甲?；然退孽ズ望}，氨基甲酰基，磺基和它的酯和鹽，氨磺酰基，硝基，氨基，苯基，C1-C14-烷基，C3-C5-烷氧基，羰基-C1-C5-烷基，芳基-C1-C5-烷基；該氨基甲?；被酋；桶被蛇M(jìn)一步是未取代的或被取代基R10取代一次或兩次；該苯基進(jìn)一步是未取代的或被一個或多個取代基R10所取代；這些C1-C14-烷基，C1-C5-烷氧基，羰基-C1-C5-烷基，和芳基C1-C5-烷基可以是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并且進(jìn)一步是未取代的或被一個或多個取代基R10取代；該取代基R10表示下面基團(tuán)中的任何一種鹵素，羥基，甲酰基，羧基和它的酯和鹽，氨基甲?；腔退孽ズ望}，氨磺酰基，硝基，氨基，苯基，氨基烷基，哌啶子基，哌嗪基，吡咯烷子基(pyrrolidino)，C1-C5-烷基，C1-C5-烷氧基；該氨基甲?；被酋；桶被蛇M(jìn)一步是未取代的或被羥基、C1-C5烷基，C1-C5烷氧基取代一次或兩次；該苯基可進(jìn)一步是被一個或多個以下基團(tuán)所取代鹵素，羥基，氨基，甲?；然退孽ズ望}，氨基甲?；?，磺基和它的酯和鹽，和氨磺?；?；該C1-C5烷基和C1-C5烷氧基可進(jìn)一步是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并且可以進(jìn)一步被以下基團(tuán)中的任何基團(tuán)取代一次或兩次鹵素，羥基，氨基，甲?；然退孽ズ望}，氨基甲?；?，磺基和它的酯和鹽，和氨磺?；?；或在該通式中，取代基R1-R9中的兩個可一起形成基團(tuán)-B-，其中B表示下列基團(tuán)中的任何一種(-CHR10-N=N-),(-CH=CH-)n,(-CH=N-)n，或(-N=CR10-NR11-)，其中n表示1-3中的整數(shù)，R10是以上所定義的取代基，R11與R10定義相同。
在更具體的實施方案中，增強(qiáng)劑是10-甲基吩噻嗪，吩噻嗪-10-丙酸，吩噻嗪-10-丙酸N-羥基琥珀酰亞胺酯，10-乙基-吩噻嗪-4-羧酸，10-乙基吩噻嗪，10-丙基吩噻嗪，10-異丙基吩噻嗪，吩噻嗪-10-丙酸甲酯，10-苯基吩噻嗪，10-烯丙基吩噻嗪，10-(3-(4-甲基哌嗪-1-基)丙基)吩噻嗪，10-(2-吡咯烷-1-基-乙基)吩噻嗪，2-甲氧基-10-甲基吩噻嗪，1-甲氧基-10-甲基吩噻嗪，3-甲氧基-10-甲基吩噻嗪，3,10-二甲基吩噻嗪，3,7,10-三甲基吩噻嗪，10-(2-羥乙基)吩噻嗪，10-(3-羥丙基)吩噻嗪，3-(2-羥乙基)-10-甲基吩噻嗪，3-羥甲基-10-甲基吩噻嗪，3,7-二溴吩噻嗪-10-丙酸，吩噻嗪-10-丙酰胺，氯丙嗪，2-氯-10-甲基吩噻嗪，2-乙酰基-10-甲基吩噻嗪，10-甲基吩噁嗪，10-乙基吩噁嗪，吩噁嗪-10-丙酸，10-(2-羥乙基)吩噁嗪或4-羧基吩噁嗪-10-丙酸。
增強(qiáng)劑也可由下式Ⅱ表述 在該式中A是基團(tuán)如-D,-CH=CH-D,-CH=CH-CH=CH-D,-CH=N-D,-N=N-D,或-N=CH-D，其中D選自-CO-E,-SO2-E,-N-XY，和-N+-XYZ，其中E是-H,-OH,-R，或-OR,X和Y和Z可相同或不同并選自-H和-R；R是C1-C16烷基，優(yōu)選C1-C8烷基，該烷基是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并可任意性地被羧基、磺基或氨基取代；B和C可相同或不同，并選自CmH2m+1；1fmf5.
在優(yōu)選的實施方案中，在以上通式中的A是-CO-E，其中E可以是-H,-OH,-R，或-OR；R是C1-C16烷基，優(yōu)選C1-C8烷基，該烷基可以是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并可任意地被羧基、磺基或氨基取代；B和C可相同或不同，并可選自CmH2m+1；1fmf5.
在以上通式中，A也可以位于羥基的間位而不是所顯示的對位。
在更具體的實施方案中，增強(qiáng)劑是乙?；∠阃?acetosyringone)，丁香酸甲酯，丁香酸乙酯，丁香酸丙酯，丁香酸丁酯，丁香酸己酯，或丁香酸辛酯。
增強(qiáng)劑也可以是WO 91/05839中描述的增強(qiáng)劑中的一種，如PHBS,PHBA，香草醛，香豆酸，或肉桂酸。
增強(qiáng)劑也可以是WO 96/18770描述的化合物中的一種，如N-羥基化合物，尤其是含有NO-,N(OH)-，或N(OH)(R1)的脂族、環(huán)脂族、雜環(huán)或芳族化合物，尤其是N-羥基苯并三唑(HOBT)，紫尿酸，或N-羥基乙酰苯胺(HAA)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，媒介劑是通式Ⅲ的化合物 其中R1,R2,R3,R4獨(dú)立地選自氫，鹵素，羥基，甲?；?，羧基和它的鹽和酯，氨基，硝基，C1-C12烷基，C1-C6烷氧基，羰基(C1-C12烷基)，芳基，尤其是苯基，磺基，氨基磺酰基，氨基甲?；?，膦?；ⅤＱ趸?，和它們的鹽和酯，其中R1,R2,R3,R4可被R5取代，其中R5表示氫，鹵素，羥基，甲?；然退柠}和酯，氨基，硝基，C1-C12烷基，C1-C6烷氧基，羰基(C1-C12烷基)，芳基，尤其是苯基，磺基，氨基磺酰基，氨基甲酰基，膦?；ⅤＱ趸?，和它的鹽和酯，[X]表示基團(tuán)(-N=N-),(-N=CR6-)m,(-CR5=N-)m,(-CR7=CR8-)m，和m是1或2。
在本發(fā)明的更優(yōu)選實施方案中，媒介劑是通式Ⅳ的化合物 其中R1,R2,R3,R4獨(dú)立地選自氫，鹵素，羥基，甲?；?，羧基和它的鹽和酯，氨基，硝基，C1-C12烷基，C1-C6烷氧基，羰基(C1-C12烷基)，芳基，尤其是苯基，磺基，氨基磺?；?，氨基甲?；Ⅴ；?，膦酰氧基，和它們的鹽和酯，其中R1,R2,R3,R4可被R5取代，其中R5表示氫，鹵素，羥基，甲酰基，羧基和它的鹽和酯，氨基，硝基，C1-C12烷基，C1-C6烷氧基，羰基(C1-C12烷基)，芳基，尤其是苯基，磺基，氨基磺?；被柞；?，膦?；ⅤＱ趸?，和它的鹽和酯，媒介劑也可以是通式Ⅲ或Ⅳ的鹽或酯。
進(jìn)一步優(yōu)選的媒介劑是雜環(huán)化合物的氧代衍生物和N-羥基衍生物以及雜環(huán)化合物的氧代-和甲?；?衍生物的肟，該雜環(huán)化合物包括五元的含氮雜環(huán)，尤其是吡咯、吡唑和咪唑以及它們的氫化對應(yīng)物(例如吡咯烷)及三唑，如1,2,4-三唑；六員的含氮雜環(huán)，尤其是一、二和三氮雜己烷類(如哌啶和哌嗪)，嗎啉和它們的不飽和的對應(yīng)物(例如吡啶和嘧啶)；含有以上雜環(huán)作為基本結(jié)構(gòu)的縮合雜環(huán)，例如吲哚，苯并噻唑，喹啉和苯并氮雜革。
選自這類化合物的優(yōu)選媒介劑的實例是吡啶醛肟；N-羥基吡咯烷二酮類如N-羥基琥珀酰亞胺和N-羥基苯鄰二甲酰亞胺；3,4-二氫-3-羥基苯并[1,2,3]三嗪-4-酮；甲醛肟三聚物(N,N′,N″-三羥基-1,3,5-三氮雜己烷)；和紫尿酸(1,3-二氮雜己烷-2,4,5,6-四酮-5-肟)。
在本發(fā)明中還可以使用的媒介劑包括芳族化合物的氧代-和甲?；?衍生物的肟，如對苯醌二肟和水楊醛肟(2-羥基苯甲醛肟)，和N-羥基酰胺類和N-羥基?；桨?，如N-羥基乙酰苯胺。
優(yōu)選的媒介劑選自1-羥基苯并三唑；1-羥基苯并三唑水合物；1-羥基苯并三唑鈉鹽；1-羥基苯并三唑鉀鹽；1-羥基苯并三唑鋰鹽；1-羥基苯并三唑銨鹽；1-羥基苯并三唑鈣鹽；1-羥基苯并三唑鎂鹽；和1-羥基苯并三唑-6-磺酸。
尤其優(yōu)選的媒介劑是1-羥基苯并三唑。
以上N-羥基化合物的全部說明應(yīng)該理解為在相關(guān)時包括互變異構(gòu)體形式如N-氧化物。
尤其，本發(fā)明的增強(qiáng)劑可以是在WO 96/18770中公開的任何化合物的對應(yīng)N-氧基游離基如TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶子基氧基)。
工業(yè)應(yīng)用該寡糖或多糖可在含水介質(zhì)中處理，雖然其它媒介劑/溶劑也能以各種濃度添加，例如，洗滌劑，表面活性劑，潤滑劑，有機(jī)溶劑，硅油，礦物油，和/或植物油。通常使用在1∶1-20∶1范圍內(nèi)的液體寡糖或多糖比率，并且通常該處理是在10℃-150℃范圍內(nèi)，優(yōu)選在40℃-80℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。該處理過程通常進(jìn)行5-120分鐘。典型的酶劑量是0.01-100μg酶蛋白質(zhì)/g寡糖或多糖，如果添加增強(qiáng)劑，其典型劑量是在0.01-100μmol/g寡糖或多糖范圍內(nèi)。
氧化處理的評價如前面所提及的，根據(jù)本發(fā)明的酶處理可借助于振動光譜技術(shù)如FTIR,DRIFT或FTIR-PAS來評價，雖然也可以使用其它光譜技術(shù)以及其它技術(shù)。通過該技術(shù)有可能評價出所獲得的氧化程度，以及在寡糖/多糖中引入的氧化變化的分子性質(zhì)。優(yōu)選的是，該光譜技術(shù)可與多變量分析(化學(xué)計量學(xué))相結(jié)合以進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析，如前面的部分中所述，優(yōu)選對波數(shù)范圍1800cm-1-800cm-1、尤其是波數(shù)范圍1800cm-1-1500cm-1集中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，因為這一范圍反映了典型的所形成產(chǎn)物。
本發(fā)明進(jìn)一步在下列實施例中進(jìn)行說明，它們不以任何方式限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。
實施例1棉纖維素未染色和未漂白的100％棉斜紋布，195g/m2(從Grenaa DampvaveriA/S,Oesterbrogade 45,DK-8500 Grenaa獲得)。根據(jù)制造商的指示，在使用之前將該織物用Aquazym Ultra 1200(從Novo Nordisk A/S獲得)退漿。退漿之后，該織物被轉(zhuǎn)籠烘燥。將該織物裁切成每塊約6g(各大約12×24厘米)的小片。酶絨毛栓菌漆酶(TvL)(以前稱作Polyporus pinsitus漆酶)(從NovoNordisk A/S獲得)。媒介劑TEMPO(2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基自由基)(Fluka cat# 87903)。處理向1200ml總體積不銹鋼LOM燒杯中添加4×6g織物，240ml緩沖劑(0.75g/L KH2PO4調(diào)節(jié)至pH6),4.7mgTvL,0.015g TEMPO。該LOM燒杯被緊密地封蓋并放入耐洗牢度試驗儀(Atlas LP2 Launder-O-meter)中，在60℃下處理30分鐘。在該處理之后，織物在脫礦質(zhì)水中漂洗3次并加以干燥。由振動光譜學(xué)技術(shù)評價樣品制備和光譜各方面從織物的各樣品上裁切下圓形試片(大約6毫米直徑)，并在任何實驗工作之前將它們在微處理器溫度控制器(Clayson IM 1000R培養(yǎng)器)中預(yù)先調(diào)理至一定濕度(65R.H.)和溫度22℃保持1周。
對于FT-IR/PAS實驗，將單片的圓形試片放入樣品杯(6毫米)中，然后放入到光聲測試附件(MTEC Model 200)中。
利用Perkin-Elmer 2000FT-IR光譜儀進(jìn)行該紅外研究。炭黑用作參比材料，在收集光譜數(shù)據(jù)之前，樣品池用氦氣吹掃10分鐘。在整個范圍(4000-450cm-1)內(nèi)收集光譜測試數(shù)據(jù)。使用8cm-1的光譜分辨率，128次掃描和0.2cm/s的鏡面速度(mirror velocity)。在正常實驗室條件(22℃)下收集數(shù)據(jù)。
未處理的白色棉以及用Tempo/TvL處理的白色棉的覆蓋范圍1800-1500cm-1的FT-IR/PAS譜顯示在圖1中。
從圖1清楚地看出，Tempo/TvL處理(在圖1中表示為“TEMPO”)使羰基含量提高了，因為在1714cm-1、尤其是1734cm-1處的峰強(qiáng)度有提高[Yang,C.Q.(1991)，應(yīng)用光譜學(xué)，45(1)，第102-108頁]。
權(quán)利要求
1．將寡糖或多糖的糖單體的C1和/或C2和/或C3和/或C4和/或C5和/或C6的羥基加以氧化的方法，包括在含水介質(zhì)中讓寡糖或多糖與酚氧化酶，當(dāng)酚氧化酶是過氧化物酶時還和過氧化氫源一起，以及增強(qiáng)劑接觸，據(jù)此產(chǎn)生與天然寡糖或多糖相比已改變特性的寡糖或多糖。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該方法是C6的羥基的氧化。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該含水介質(zhì)另外包括下式Ⅰ的增強(qiáng)劑 在式中，X表示(-O-)或(-S-)，取代基R1-R9可相同或不同，它們獨(dú)立地表示下面基團(tuán)中的任何一種氫，鹵素，羥基，甲?；然退孽ズ望}，氨基甲?；?，磺基和它的酯和鹽，氨磺?；?，硝基，氨基，苯基，C1-C14-烷基，C1-C5-烷氧基，羰基-C1-C5-烷基，芳基-C1-C5-烷基；該氨基甲?；?，氨磺酰基和氨基可進(jìn)一步是未取代的或被取代基R10取代一次或兩次；該苯基可進(jìn)一步是未取代的或被一個或多個取代基R10所取代；這些C1-C14-烷基，C1-C5-烷氧基，羰基-C1-C5-烷基，和芳基C1-C5-烷基可以是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并且可進(jìn)一步是未取代的或被一個或多個取代基R10取代；取代基R10表示下面基團(tuán)中的任何基團(tuán)鹵素，羥基，甲?；?，羧基和它的酯和鹽，氨基甲?；腔退孽ズ望}，氨磺酰基，硝基，氨基，苯基，氨基烷基，哌啶子基，哌嗪基，吡咯烷子基，C1-C5-烷基，C1-C5-烷氧基；該氨基甲?；?，氨磺?；桶被蛇M(jìn)一步是未取代的或被羥基、C1-C5烷基，C1-C5烷氧基取代一次或兩次；該苯基可進(jìn)一步被一個或多個以下基團(tuán)所取代鹵素，羥基，氨基，甲?；?，羧基和它的酯和鹽，氨基甲酰基，磺基和它的酯和鹽，和氨磺?；?；該C1-C5烷基和C1-C5烷氧基可進(jìn)一步是飽和的或不飽和的，分支或不分支的，并且可以進(jìn)一步被以下基團(tuán)中的任何基團(tuán)取代一次或兩次鹵素，羥基，氨基，甲酰基，羧基和它的酯和鹽，氨基甲酰基，磺基和它的酯和鹽，和氨磺?；换蛟谠撏ㄊ街?，取代基R1-R9中的兩個可一起形成基團(tuán)-B-，其中B表示下列基團(tuán)中的任何一種(-CHR10-N=N-),(-CH=CH-)n,(-CH=N-)n,或(-N=CR10-NR11-)，其中n表示1-3的整數(shù)，R10是以上所定義的取代基，R11與R10定義相同。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該含水介質(zhì)另外包括下式Ⅱ的增強(qiáng)劑 在該式中A是基團(tuán)如-D,-CH=CH-D,-CH=CH-CH=CH-D,-CH=N-D,-N=N-D，或-N=CH-D，其中D選自-CO-E,-SO2-E,-N-XY和-N+-XYZ，其中E可以是-H,-OH,-R或-OR,X和Y和Z可相同或不同并選自-H和-R；R是C1-C16烷基，優(yōu)選C1-C8烷基，該烷基可以是飽和的或不飽和的，分支的或不分支的，并可任意性地被羧基、磺基或氨基取代；B和C可相同或不同，并選自CmH2m+1；1fmf5．
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中含水介質(zhì)另外包括選自pHBS，pHBA，香草醛，香豆酸和肉桂酸的增強(qiáng)劑。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中含水介質(zhì)另外包括選自N-羥基苯并三唑，紫尿酸，N-羥基乙酰苯胺和TEMPO的增強(qiáng)劑。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項的方法，其中多糖是纖維素或淀粉。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項的方法，其中該特性改變是強(qiáng)度提高和/或染色能力改變和/或柔軟度提高和/或潤濕性提高和/或無褶皺和/或阻燃性和/或拒水性和/或表面電荷改變和/或結(jié)晶性改變。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項的方法，其中酚氧化酶是過氧化物酶。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中過氧化物酶是辣根過氧化物酶，大豆過氧化物酶，或可從鬼傘例如灰蓋鬼傘或長根鬼傘，或從芽孢桿菌例如短小芽孢桿菌，或從粘球菌例如變綠粘球菌獲得的過氧化物酶。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中過氧化氫源是過氧化氫或過氧化氫前體，例如過硼酸鹽或過碳酸鹽，或可產(chǎn)生過氧化氫的酶體系，例如氧化酶和它的底物，或過羧酸或它的鹽。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中含水介質(zhì)含有H2O2或H2O2的前體，其濃度相當(dāng)于0.001-25mM H2O2。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中酚氧化酶是漆酶。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中漆酶可從栓菌例如絨毛栓菌，鬼傘例如灰蓋鬼傘，或毀絲霉例如嗜熱毀絲霉獲得。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中酚氧化酶的濃度相當(dāng)于0.01-100mg酶蛋白/g寡糖或多糖。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中含水介質(zhì)中的增強(qiáng)劑以0.01-100mmol/g寡糖或多糖的濃度存在。
全文摘要
本發(fā)明涉及將寡糖或多糖的糖單體的C
文檔編號C08B15/04GK1309719SQ98812431
公開日2001年8月22日 申請日期1998年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
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