使用具有過水解活性的酶生產過酸的製作方法

2023-09-19 12:47:30

專利名稱：使用具有過水解活性的酶生產過酸的製作方法
技術領域：
本發明涉及過酸生物合成和原位酶催化領域。具體而言，本發明提供了使用酶 的過水解(perhydrolysis)活性產生過酸的方法，所述酶在結構上被鑑定為屬於糖酯酶 的CE-7家族，包括頭孢菌素乙醯水解酶(CAHs ；EC. 3. 1. 1. 41)和乙醯木聚糖酯酶(AXEs ； E. C. 3. 1. 1. 72)。該酶促方法由羧酸酯底物產生過羧酸。此外，本發明還提供了包含通過本 文所述方法產生的過酸的消毒製劑。過酸組合物已報導是有效的抗微生物劑。對硬質表面、肉製品、活植物組織和 醫療器材進行抗微生物生長的清潔、消毒和/或衛生處理的方法已得到描述(美國專利 6，545，047 ；美國專利6，183，807 ；美國專利6，518，307 ；美國專利申請公布20030026846 ； 和美國專利5，683，724)。也已報導過酸在製備用於衣物洗滌劑應用的漂白組合物中是有用 的(美國專利3，974，082 ；美國專利5，296，161 ；和美國專利5，364，554)。過酸可以通過羧酸和過氧化氫的化學反應進行製備(參見「Organic Peroxides，，，Daniel Swern 編輯，第 1 卷，第 313-516 頁；Wiley Interscience, New York, 1971)。該反應通常由強無機酸例如濃硫酸催化。過氧化氫與羧酸的反應是平衡反應，並且 過酸的產生通過使用過量濃度的過氧化物和/或羧酸，或通過去除水而得到促進。關於用 於過酸產生的化學反應存在幾個缺點a)用於促進過酸產生的高濃度羧酸在使用含過酸 溶液時可以導致不希望有的氣味，2)過酸隨著時間的過去在溶液中時常是不穩定的，並且 溶液中的過酸濃度在使用前的保存期間降低，和3)由於使用濃硫酸作為催化劑該製劑通 常是強酸性的。克服過酸化學生產的缺點的一種方法是使用酶催化劑代替強酸催化劑。酶催化劑 的使用允許在使用和/或應用時快速產生過酸，從而避免了與過酸溶液保存和隨著時間的 過去過酸濃度變化相關的問題。一般用於經由與過氧化氫的直接化學反應來產生過酸的高 濃度的羧酸不是過酸的酶促生產所需的，其中酶催化的反應可以使用濃度比化學反應中一 般使用的濃度低得多的羧酸酯作為底物。酶反應可以跨越廣泛範圍的PH來進行，取決於在 給定PH下的酶活性和穩定性，並且取決於在給定PH下對於過水解的底物特異性。酯酶、脂肪酶和一些蛋白酶具有催化烷基酯水解以生成相應的羧酸的能力(式 1)式 權利要求
生產過氧羧酸的方法，所述方法包括a)提供一組反應成分，所述成分包括1)至少一種選自下組的底物i)具有以下結構的酯[X]mR5其中X＝式R6 C(O)O的酯基團R6＝C1 C7線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基或C1 C4烷氧基取代，其中對於R6＝C2 C7，R6任選包含一個或多個醚鍵；R5＝C1 C6線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基取代；其中R5中的每個碳原子各自包含不超過一個羥基或不超過一個酯基團；其中R5任選包含一個或多個醚鍵；m＝1至R5中的碳原子數；並且其中所述酯在25℃下在水中具有至少5ppm的溶解度；ii)具有以下結構的甘油酯其中R1＝任選被羥基或C1 C4烷氧基取代的C1 C7直鏈或支鏈烷基，並且R3和R4各自為H或R1C(O)；以及iii)選自乙醯化單糖、乙醯化二糖和乙醯化多糖的乙醯化糖；2)過氧源；以及3)具有過水解活性的酶催化劑，其中所述酶催化劑包含選自SEQID NO82、SEQ ID NO90、SEQ ID NO98和SEQ ID NO106的胺基酸序列，或通過對所述胺基酸序列取代、去除或添加一個或多個胺基酸而衍生的具有過水解酶活性的基本上相似的酶；以及b)在合適的含水反應條件下將所述反應成分組合，由此產生過氧羧酸。FPA00001185140400011.tif
2.權利要求1的方法，其中所述具有過水解酶活性的基本上相似的酶與選自SEQID NO :82、SEQ ID NO :90、SEQ ID NO 98和SEQ ID NO 106的一個或多個胺基酸序列具有至 少95%同一性。
3.權利要求1的方法，其中所述底物選自甘油一乙酸酯；甘油二乙酸酯；甘油三乙酸 酯；甘油一丙酸酯、甘油二丙酸酯；甘油三丙酸酯；甘油一丁酸酯；甘油二丁酸酯；甘油三丁 酸酯；葡萄糖五乙酸酯；木糖四乙酸酯；乙醯化木聚糖；乙醯化木聚糖片段；β-D-呋喃核 糖-1，2，3，5-四乙酸酯；三-0-乙醯基-D-半乳醛；三-0-乙醯基-己烯糖；1，2-乙二醇、 1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二 醇、2，5-戊二醇、1，6-戊二醇、1，2-己二醇、2，5-己二醇、1，6-己二醇的一酯或二酯；及其 混合物。
4.權利要求1的方法，其中所述酶催化劑由在嚴格雜交條件下與SEQID NO 77, SEQ ID NO 80,SEQ ID N0:81，SEQ ID N0:85，SEQ IDNO 88,SEQ ID NO 89,SEQ ID NO 93,SEQ ID NO :96，SEQ ID NO :97，SEQ ID NO :101，SEQ ID NO 104 和 SEQ ID NO 105 雜交的核酸分子編碼。
5.權利要求1的方法，其中在將反應成分組合後約5分鐘至約2小時內以至少20ppm 的濃度產生過氧羧酸。
6.權利要求1的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸、過丙酸、過丁酸、過乳酸、過乙 醇酸、過甲氧基乙酸、過-β -羥基丁酸或其混合物。
7.權利要求6的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸。
8.權利要求1的方法，其中所述酶催化劑是微生物細胞、透化的微生物細胞、微生物細 胞提取物、部分純化的酶或純化的酶的形式。
9.權利要求1的方法，其中所述酶催化劑缺乏過氧化氫酶活性。
10.使用酶促產生的過氧羧酸組合物消毒硬質表面或無生命物體的方法，所述方法包括提供一組反應成分，所述成分包括 1)至少一種選自下組的底物 i)具有以下結構的酯 [X]mR5其中X =SR6-C(O)O的酯基團R6 = C1-C7線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基或C1-C4烷氧基取代，其中對於 R6 = C2-C7，R6任選包含一個或多個醚鍵；R5 = C1-C6線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基取代；其中R5中的每個碳原子各 自包含不超過一個羥基或不超過一個酯基團；其中R5任選包含一個或多個醚鍵； m = 1至&中的碳原子數；並且 其中所述酯在25°C下在水中具有至少5ppm的溶解度； )具有以下結構的甘油酯
11.權利要求10的方法，進一步包括稀釋通過組合所述反應成分產生的所述過氧羧酸。
12.權利要求10的方法，其中所述酶催化劑由在嚴格雜交條件下與具有選自下組的序列的核酸分子雜交的核酸分子編碼SEQ ID NO 77, SEQ ID NO 80，SEQ ID NO 81, SEQ ID NO 85,SEQ ID NO 88,SEQ IDNO 89,SEQ ID NO 93,SEQ ID NO 96,SEQ ID N0:97，SEQ ID NO :101, SEQ ID N0:104 禾口 SEQ ID N0:105。
13.權利要求10的方法，其中所述具有過水解酶活性的基本上相似的酶與選自SEQID NO :82、SEQ ID NO 90,SEQ ID NO 98和SEQ IDNO 106的一個或多個胺基酸序列具有至少 95%同一性。
14.權利要求10的方法，其中在將反應成分組合後約5分鐘至約2小時內以至少20ppm 的濃度產生過氧羧酸。
15.權利要求10的方法，其中所述底物是甘油一乙酸酯；甘油二乙酸酯；甘油三乙酸 酯；甘油一丙酸酯、甘油二丙酸酯；甘油三丙酸酯；甘油一丁酸酯；甘油二丁酸酯；甘油三丁 酸酯；葡萄糖五乙酸酯；木糖四乙酸酯；乙醯化木聚糖；乙醯化木聚糖片段；β-D-呋喃核 糖-1，2，3，5-四乙酸酯；三-0-乙醯基-D-半乳醛；三-0-乙醯基-己烯糖；1，2-乙二醇、 1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二 醇、2，5-戊二醇、1，6-戊二醇、1，2-己二醇、2，5-己二醇、1，6-己二醇的一酯或二酯；或其 混合物。
16.權利要求10的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸、過丙酸、過丁酸、過乳酸、過 乙醇酸、過甲氧基乙酸、過-β -羥基丁酸或其混合物。
17.權利要求10的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸。
18.權利要求10的方法，其中使所述硬質表面或無生命物體在組合所述反應成分後約 5分鐘至約168小時內與過氧羧酸接觸。
19.權利要求10的方法，其中使所述硬質表面或無生命物體在組合所述反應成分後約 5分鐘至約48小時內與過氧羧酸接觸。
20.權利要求10的方法，其中使所述硬質表面或無生命物體在組合所述反應成分後約 5分鐘至約2小時內與過氧羧酸接觸。
21.權利要求10的方法，其中所述硬質表面或無生命物體上的存活生物汙染物的濃度 降低至少3-log。
22.權利要求10的方法，其中所述硬質表面或無生命物體上的存活生物汙染物的濃度 降低至少5-log。
23.權利要求10的方法，其中所述酶催化劑是微生物細胞、透化的微生物細胞、微生物 細胞提取物、部分純化的酶或純化的酶的形式。
24.權利要求10的方法，其中所述酶催化劑缺乏過氧化氫酶活性。
25.用酶促產生的過氧羧酸組合物消毒硬質表面或無生命物體的方法，所述方法包括 在合適的含水反應條件下在所述硬質表面或無生命物體上將一組反應成分組合，所述反應 成分包括1)至少一種選自下組的底物i)具有以下結構的酯 [X] mR5其中X =SR6-C(O)O的酯基團R6 = C1-C7線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基或C1-C4烷氧基取代，其中對於或多個醚鍵；R5 = C1-C6線性、支鏈或環狀烴基部分，其任選被羥基取代；其中R5中的每個碳原子各 自包含不超過一個羥基或不超過一個酯基團；其中R5任選包含一個或多個醚鍵；m = 1至&中的碳原子數；並且其中所述酯在25°C下在水中具有至少5ppm的溶解度； )具有以下結構的甘油酯
26.權利要求25的方法，其中所述過氧羧酸是稀釋的。
27.權利要求25的方法，其中所述酶催化劑由在嚴格雜交條件下與具有選自下組的序 列的核酸分子雜交的核酸分子編碼SEQ ID NO 77, SEQ ID NO 80，SEQ ID NO 81, SEQ ID NO 85,SEQ ID NO 88,SEQ IDNO :89，SEQ ID NO 93,SEQ ID NO 96,SEQ ID N0:97，SEQ ID NO :101, SEQ ID N0:104 禾口 SEQ ID N0:105。
28.權利要求25的方法，其中所述具有過水解酶活性的基本上相似的酶與選自SEQID NO :82、SEQ ID NO :90、SEQ ID NO 98和SEQ IDNO 106的一個或多個胺基酸序列具有至少 95%同一性。
29.權利要求25的方法，其中在將反應成分組合後約5分鐘至約2小時內以至少20ppm 的濃度產生過氧羧酸。
30.權利要求25的方法，其中所述底物是甘油一乙酸酯；甘油二乙酸酯；甘油三乙酸 酯；甘油一丙酸酯、甘油二丙酸酯；甘油三丙酸酯；甘油一丁酸酯；甘油二丁酸酯；甘油三丁 酸酯；葡萄糖五乙酸酯；木糖四乙酸酯；乙醯化木聚糖；乙醯化木聚糖片段；β-D-呋喃核 糖-1，2，3，5-四乙酸酯；三-0-乙醯基-D-半乳醛；三-0-乙醯基-己烯糖；1，2-乙二醇、 1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-戊二 醇、2，5-戊二醇、1，6-戊二醇、1，2-己二醇、2，5-己二醇、1，6-己二醇的一酯或二酯；或其 混合物。
31.權利要求25的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸、過丙酸、過丁酸、過乳酸、過 乙醇酸、過甲氧基乙酸、過-β -羥基丁酸或其混合物。
32.權利要求25的方法，其中所產生的過氧羧酸是過乙酸。
33.權利要求25的方法，其中所述硬質表面或無生命物體上的存活生物汙染物的濃度降低至少3-log。
34.權利要求25的方法，其中所述硬質表面或無生命物體上的存活生物汙染物的濃度 降低至少5-log。
35.權利要求25的方法，其中所述酶催化劑是微生物細胞、透化的微生物細胞、微生物 細胞提取物、部分純化的酶或純化的酶的形式。
36.權利要求25的方法，其中所述酶催化劑缺乏過氧化氫酶活性。
37.消毒或漂白組合物，其包含由權利要求1的方法產生的過氧羧酸。
全文摘要
提供了用於由羧酸酯生產過氧羧酸的方法。更具體地講，在具有過水解活性的酶催化劑存在下使羧酸酯與無機過氧化氫例如過氧化氫反應。基於保守結構特徵，本發明過水解酶催化劑被歸類為糖酯酶家族7(CE-7)的成員。此外，還提供了包含通過本發明所述方法產生的過酸的消毒製劑。
文檔編號C12N9/18GK101970674SQ200880125260
公開日2011年2月9日 申請日期2008年6月20日 優先權日2007年11月21日
發明者F·B·庫林三世, J·E·加瓦根, M·佩恩, R·迪科西莫 申請人:納幕爾杜邦公司