[发明专利]用具有过水解活性的乳杆菌酶催化制备过酸

说明书

本申请请求享有2005年10月6日登记的美国临时申请No.60/724,129的优先权。

                      发明领域

本发明涉及过酸的生物合成和原位酶催化领域。具体地说是，用具有过水解(perhydrolysis)活性的乳杆菌属菌(Lactobacillus sp.)由羧酸酯底物制备过酸。

                      发明背景

已经报导，过酸组合物是有效的抗微生物剂。用其对坚硬表面、肉制品、活植物组织和卫生器材进行清洁、灭菌和/或消毒以抵抗不受欢迎的微生物的生长的方法已经有所描述(US 6,545,047，US6,183,807，US 6,518,307，US 20030026846和US 5,683,724)。还有报导表明，过酸可以有效用于制备洗衣店去污用的漂白组合物(US3,974,082，US 5,296,161和US 5,364,554)。

过酸可以通过羧酸与过氧化氢的化学反应来制备(参见OrganicPeroxides，Daniel Swern编辑，第1卷，第313-516页；Wiley Interscience，New York)。强无机酸，例如浓硫酸，通常能够催化所述反应。过氧化氢与羧酸的反应是平衡反应，所以使用过量浓度的过氧化物和/或羧酸或者除去水有利于过酸的产生。利用化学反应制备过酸存在几个缺点：1)为了有利于制备过酸而使用高浓度的羧酸会导致在使用含有过酸的溶液时会产生不受欢迎的气味，2)随着时间推移过酸在溶液中通常是不稳定的，所以在使用前的储存期间溶液中的过酸浓度会降低，和3)由于使用浓硫酸作催化剂所以所得制剂通常是强酸性的。

克服化学制备过酸的缺点的一种方式是使用酶催化剂来代替强酸催化剂。酶催化剂的使用使得能够在使用和/或应用的时候快速地制备过酸，从而避免了与过酸溶液储存和过酸溶液浓度随时间改变有关的问题。通过与过氧化氢直接进行化学反应来制备过酸一般需要使用高浓度的羧酸，而酶催化制备过酸则不需要使用高浓度的羧酸，其中所述酶催化反应能够使用羧酸酯底物在比化学反应通常使用的羧酸浓度低的多的浓度下进行。酶反应可以在很大的pH值范围内进行，其取决于给定pH值下的酶的活性和稳定性以及给定pH值下底物对过水解作用的特异性。

酯酶、脂肪酶和一些蛋白酶能够催化烷基酯的水解从而制备出相应的羧酸(式1)。

式1

一些酯酶、脂肪酶或蛋白酶显示出过水解活性，能够从烷基酯催化合成过酸(式2)。

式2

O.Kirk等人(Biocatalysis，11：65-77(1994))研究了水解酶(脂肪酶、酯酶和蛋白酶)催化酰基底物与过氧化氢的过水解反应形成过氧羧酸的能力，其报导在含水体系中过水解反应进展的效率极低。此外，他们发现脂肪酶和酯酶能够将过羧酸分解为相应的羧酸和过氧化氢。作者推断酯酶、脂肪酶和蛋白质通常不适合于液相环境中的简单酯的过水解催化，其中所述简单酯例如辛炔酸甲酯和三辛精。

US 3,974,082描述了通过将所要漂白的材料与含有能够释放氧气的无机过氧化物、酰基烷基酯和能够水解酯的酯酶或脂肪酶的水溶液相接触来制备洗衣店去污用漂白组合物。

US 5,364,554描述了一种活化的氧化体系，该体系能够使用蛋白酶类酶、过氧化氢源和酯底物在含水溶液中原位产生过酸，其中所述酯底物优选不能化学地过水解。还公开了漂白的方法和形成过酸的方法。

US 5,296,161描述了在含水溶液中制备过酸，其中所述含水溶液中包含一种或多种特异性的酯酶和脂肪酶、过氧化氢源和适合用在漂白组合物中的功能化酯底物。然而，其所制得的过酸的浓度通常不能满足许多商业消毒剂应用的需要。

大多数已知的用酶催化剂由相应的羧酸酯制备过酸的方法不能产生并积聚足够高浓度的过酸以在各种应用中进行有效的消毒。最近报导有几种蛋白酶和脂肪酶的组合物能够原位产生过酸(例如过乙酸)，所产生的过酸的浓度适合用作消毒剂和/或商业漂白剂(US11/413,246)。然而，仍然需要发现其它的能够用于原位产生过酸的过水解酶催化剂。