Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Voraussetzung f\u00fcr das effektive F\u00e4rben von Textilien ist die gleichm\u00e4\u00dfige Saugf\u00e4higkeit der Ware. Daher ist der Prozessschritt der Vorbehandlung einer der wichtigsten Teile im Druck- bzw. F\u00e4rbevorgang von Wolle. Konventionell wird dabei die Wolloberfl\u00e4che durch Chlorierung hydrophiliert, woraus jedoch eine AOX-Belastung der Abw\u00e4sser resultiert. Bekleidungstextilien aus Wolle verursachen bei vielen Verbrauchern ein kratziges Gef\u00fchl auf der Haut. Als Griffverbesserer werden Silicone auf die Ware aufgebracht. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, unter Vermeidung der AOX-Generierung und Aufbringung weich-machender Substanzen einen Prozess unter Einsatz von Extremozymen zur Erh\u00f6hung der Anf\u00e4rbbarkeit und Griffverbesserung von Wolle zu entwickeln.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Auswahl des Wollmaterials f\u00fcr das Screening nach geeigneten Enzymen erfolgte in den ersten 9 Monaten der Projektlaufzeit. Das Material f\u00fcr die Labor- und Praxisversuche wurde nahezu \u00fcber die gesamte Projektlaufzeit ausgew\u00e4hlt (Art und Aufmachung des Wollmaterials unterliegen Modetrends). Vom 2. Quartal des ersten bis zum Ende des zweiten Jahres erfolgte bei der TUHH das Screening nach geeigneten Extremozymen. Zu Beginn des Projekts wurden aus der Stammsammlung geeignete Enzyme ausgew\u00e4hlt und erste Screeningversuche mit Wolle unternommen. Sie waren Ende des zweiten Jahres abgeschlossen. Die Produktion der Extremozyme und die \u00dcberpr\u00fcfung ihrer Aktivit\u00e4t bzw. Desaktivierbarkeit erfolgte \u00fcber die gesamte Projektlaufzeit. Wollmaterial wurde mit den Extremozymen im Laborma\u00dfstab (DWI) bzw. nach Erprobung im Praxisversuch (TWGmbH, DWI) \u00fcber die gesamte Projektlaufzeit inkubiert und es wurden die Wolleigenschaften Benetzbarkeit, Anf\u00e4rbeverhalten, Griff sowie Festigkeit, Wollverlust, Wei\u00dfgrad und Filzverhalten evaluiert (DWI, TWGmbH). Die Abstimmung der Arbeiten der einzelnen Kooperationspartner erfolgte in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden; zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit der neuen gegen\u00fcber den konventionellen Verfahren wurde ein vierter Kooperationspartner (Umweltkostenmanager) in das Projektvorhaben mit einbezogen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
F\u00fcr die thermophile und alkalistabile kommerzielle Protease Esperase 8.0 L, Typ A (Novo Nordisk) wurde im Laborma\u00dfstab (DWI) eine Behandlungsmethode optimiert, die sich in die bestehenden Veredlungsschritte der TWGmbH integrieren l\u00e4sst. Dieser Prozess wurde auf den semiindustriellen Ma\u00dfstab (Haspelkufe 40l) \u00fcbertragen. Die Enzymbehandlung f\u00fchrt im Vergleich zu blind behandelten Referenzproben zu einem h\u00f6heren Wei\u00dfgrad, einer verbesserten Anf\u00e4rbbarkeit durch einen Modellfarbstoff, einer besseren Bedruckbarkeit und zu einer verringerten Filzneigung bei nur geringf\u00fcgiger Herabsetzung der B\u00fcndelzugfestigkeit. Der Grad der Verringerung der Filzneigung ist der durch Chlorierung erzielten vergleichbar; f\u00fcr stark filzende Gewebe konnte allerdings durch den alleinigen Einsatz von Esperase analog zur Chlo-rierung ohne nachfolgende Harzapplikation nur eine Verringerung des Filzschrumpfes aber keine ausreichende Filzfreiausr\u00fcstung erzielt werden. Laborf\u00e4rbungen bei 80\u00b0C von enzymbehandelten und chlorier-ten Gewebeproben zeigten, dass die Enzymbehandlung im Gegensatz zur Chlorierung als m\u00f6gliche Vorbehandlung zur Niedrigtemperaturf\u00e4rbung sehr vielversprechend ist.
\nBei der TUHH wurde die Identifizierung der 1999 neuisolierten St\u00e4mme mit keratinolytischer Aktivit\u00e4t abgeschlossen. Das erste Isolat wird als Thermoanaerobacter keratinophilus, das zweite als Fervidobacte-rium gondwanense AC 60 bezeichnet. Beide Organismen sind in der Lage, auf Wolle als alleiniger C-Quelle zu wachsen. Die extrazellularen Proteasen beider Mikroorganismen (Temperatur und pH-Optimum: 85 \u00b0C und pH 8,0) sind in der Lage, den Wollabbau zu katalysieren. Allerdings war die Aktivit\u00e4t in den verf\u00fcgbaren \u00dcberst\u00e4nden in beiden F\u00e4llen nicht geeignet, die Eigenschaften von Wolle in einem \u00f6konomisch vertretbaren Zeitrahmen positiv zu modifizieren. Weitere Untersuchungen mit Enzympr\u00e4paraten h\u00f6herer Aktivit\u00e4t scheinen aber in beiden F\u00e4llen sinnvoll. Zudem w\u00e4re die Aufkl\u00e4rung des genauen Mechanismus des Wollabbaus durch T. keratinophilus im Hinblick auf die Verwendung von Enzympr\u00e4paraten aus diesem Mikroorganismus im textiltechnischen Prozess sehr interessant, da T. keratinophilus bis zu 55% Wollsubstanz abzubauen vermag.
\nFerner ist es der TUHH gelungen, Proteasegene aus Bakterien der Ordnung Thermatogales in E. coli zu exprimieren. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Produktion von Extremozymen in f\u00fcr einen industriellen Ein-satz ausreichender Menge.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
S. Rie\u00dfen, G. Antranikian: Degradation of keratin by newly isolated extreme thermophilic anaerobic bacteria, VAAM 2000, M\u00fcnchen
\nC. G\u00f6dde, R. Schwerdtfeger, K. Sahm, G. Antranikian: Cloning and expression of thermoactive proteases of Thermotogales strains, VAAM 2000, M\u00fcnchen
\nS. Rie\u00dfen, G. Antranikian: Isolation of Thermoanaerobacter keratinophilus sp. nov., a novel thermophilic, anaerobic bacterium with keratinolytic activity. Extremophiles 5, 399-408, 2001
\nS. Rie\u00dfen, G. Antranikian: Characterization of thermoactive proteases with keratinolytic activities from thermophilic anaerobic bacteria. VAAM Jahrestagung. Oldenburg. 2001
\nC. Goedde, K. Sahm, L. Kluskens, W. de Vos, G. Antranikian: Cloning and expression of protease encoding genes from Thermotogales. VAAM Jahrestagung. Oldenburg. 2001
\nC. G\u00f6dde, S. Rie\u00dfen, G. Antranikian, K. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: EXTRETEX-Extremozyme zur Verbesserung von Wolleigenschaften, in: Biokatalyse, 72-74, S. Heiden, R. Erb (Hrsg.), Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg 2001
\nE. Heine, W. Lorenz, A. Ruers, K. Schumacher, B. Tetzlaff, H. H\u00f6cker: Neue biotechnologische Produkte f\u00fcr die Wollveredlung, DWI Reports 122, 179 – 185, 1999
\nK. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: EXTRETEX – Extremozyme zur Verbesserung der Wolleigenschaften, DWI Reports 123, 553, 2000
\nE. Heine: Biotechnical Processes for Wool Finishing, Symposium On Biotechnology In The Textile Industry Povoa do Varzim, Hotel Vermar, Portugal, 3 – 7 May 2000
\nW. Giehl: Forschungsprojekte des DWI vorgestellt beim AK Umwelt & Recycling, Forschungskuratorium Textil e.V. in Eschborn, 09.03.2000
\nE. Heine: COST Action 847 Textile Quality and Biotechnology Meeting Br\u00fcssel, Presentation of the activities in Germany related to the scope of COST Action 847 6. \/ 7. Juli 2000
\nK. Schumacher, E. Heine. H. H\u00f6cker: Extremozyme for improving wool properties, J. Biotechnology 89, 281-288, 2001
\nK. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: Enzymes in wool finishing – effects on physical and chemical properties of the wool, Proc. 10th Int. Wool Text. Res. Conf. (H. H\u00f6cker, B. K\u00fcppers, eds.) EN-3, Aa-chen\/Germany, 2001
\nE. Heine, K. Schumacher, H. H\u00f6cker: Extremozymes for wool processimg, Workshop Enzymes in processing of cellulosic and proteinaceous fibres, Bucharest (RO), 19.-20. April 2001
\nE. Heine, K. Schumacher, N. Da\u00e2loul H. H\u00f6cker: Extremozyme – Werkzeuge f\u00fcr die Wollveredlung, Haarwissenschaftlicher Ausschuss DWI, Freinsheim, 18. Mai 2001
\nK. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: Biotechnische Verfahren in der Wollveredlung, Textilveredlertag, Baden-Baden, 14.-15. Juni 2001
\nK. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: Biotechnical processes for textile finishing, Biotechnica, Hannover, 9.-11. Oktober 2001
\nE. Heine, H. H\u00f6cker: Perspektiven einer innovativen Wollveredlung mit biotechnischen Produkten, in: Taschenbuch f\u00fcr die Textilindustrie 2001, 346-355, W. Loy (Hrsg.), Schiele & Sch\u00f6n, Berlin 2001
\nH. H\u00f6cker: Bioprocessing of protein fibres – an overview, Annual Workshop EU-COST Action 847, Funchal (P), 4.-5. Oktober 2001
\nK. Schumacher, E. Heine, H. H\u00f6cker: Extremozyme in der Wollveredlung – Korrelation Labor-\/Industriema\u00dfstab, DWI Reports 125, 376-381, 2002<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es wurde eine Enzymbehandlung mit dem Enzym Esperase 8.0 L in die gegebenen Veredlungsschritte bei TWGmbH integriert, die im semiindustriellen Ma\u00dfstab zu einer deutlichen Verbesserung von veredlungsrelevanten Parametern f\u00fchrt.
\nDie neuen thermostabilen Proteasen der TU-HH sind in der Lage, Wolle zu modifizieren. Allerdings erwies sich die Aktivit\u00e4t der verf\u00fcgbaren \u00dcberst\u00e4nde als zu gering f\u00fcr einen Einsatz im textiltechnischen Prozess. Um das volle Potential dieser neuen Enzyme bewerten zu k\u00f6nnen, sind weitere Untersuchungen mit Pr\u00e4paraten h\u00f6herer Aktivit\u00e4t angezeigt.
\nDie Expression von proteasekodierenden Gene in E. coli, die im Rahmen des Projektes erfolgreich durchgef\u00fchrt wurde, bildet die Grundlage zur Produktion von Extremozymen in ausreichender Menge f\u00fcr einen industriellen Einsatz.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Voraussetzung f\u00fcr das effektive F\u00e4rben von Textilien ist die gleichm\u00e4\u00dfige Saugf\u00e4higkeit der Ware. Daher ist der Prozessschritt der Vorbehandlung einer der wichtigsten Teile im Druck- bzw. F\u00e4rbevorgang von Wolle. Konventionell wird dabei die Wolloberfl\u00e4che durch Chlorierung hydrophiliert, woraus jedoch eine AOX-Belastung der Abw\u00e4sser resultiert. Bekleidungstextilien aus Wolle verursachen bei vielen […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[47,65,52,53],"class_list":["post-20534","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-klimaschutz","tag-nordrhein-westfalen","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"13003\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-13003.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"991.734,46","dbu_projektdatenbank_firma":"Tuchwerk Westmark Bier GmbH & Co. KG","dbu_projektdatenbank_strasse":"Sturmsberg 1","dbu_projektdatenbank_plz_str":"52351","dbu_projektdatenbank_ort_str":"D\u00fcren","dbu_projektdatenbank_p_von":"1998-07-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2001-10-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"3 Jahre und 3 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Nordrhein-Westfalen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"9","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20534","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20534\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":33537,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/20534\/revisions\/33537"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20534"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20534"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20534"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}