Enzyme werden als funktionelle Inhaltsstoffe in Waschmitteln eingesetzt und tragen zur effizienten, umweltschonenden und energiesparenden Reinigung von Wäsche und Geschirr bei. Proteasen, Lipasen und Amylasen sind die Hauptklassen der Waschmittelenzyme, wobei jede spezifische Vorteile für den Einsatz in der Wäsche- und Geschirrspülmaschine bietet. Proteasen wurden als erste Enzyme in großem Umfang in Waschmitteln verwendet, wodurch nicht nur das Reinigungsniveau erhöht, sondern auch Umweltvorteile erzielt werden. Lipasen und Amylasen ergänzen Proteasen bei der Verbesserung der Waschwirkung, insbesondere beim Waschen im Haushalt bei niedrigeren Temperaturen und in industriellen Reinigungsprozessen bei niedrigeren pH-Werten. Cellulasen tragen zur allgemeinen Gewebepflege bei, indem sie das neue Aussehen gewaschener Kleidungsstücke wiederherstellen oder erhalten.

Waschmechanismus auf Enzymbasis

Aus Sicht der Enzyme enthalten Waschmittel auf dem internationalen Markt Hauptbestandteile, die nach nahezu identischen Waschmechanismen wirken. Schmutz und Flecken werden durch mechanische Einwirkung entfernt, unterstützt durch Tenside, Builder und Enzyme. Alkalische Proteasen, Amylasen oder Lipasen in Hochleistungswaschmitteln hydrolysieren und lösen den an Textilien oder harten Oberflächen haftenden Substratschmutz. Cellulasen reinigen durch Hydrolyse von glykosidischen Bindungen, wodurch partikulärer Schmutz entfernt wird, der an Baumwollmikrofasern haftet. Die wichtigsten Effekte von Cellulasen sind das Weichmachen und die Verbesserung der Farbbrillanz abgenutzter Textiloberflächen. Tenside senken die Oberflächenspannung an Grenzflächen und verstärken die Abstoßungskräfte zwischen dem ursprünglichen Schmutz, dem enzymatisch abgebauten Schmutz und dem Gewebe. Builder wirken, indem sie Calcium- und Magnesiumsalze chelatisieren, ausfällen oder im Ionenaustausch binden, Alkalität bereitstellen, Wiederablagerung von Schmutz verhindern, Pufferkapazität bieten und Korrosion hemmen.

Proteasen

Proteasen sind die am weitesten verbreiteten Enzyme. In Waschmitteln werden Proteinverschmutzungen wie Gras, Blut, Ei und menschlicher Schweiß durch Proteolyse entfernt. In ADD sorgen Proteasen für die Entfernung von proteinreichen Speisefilmen, die insbesondere bei Glaswaren und Besteck ein Problem darstellen. Serinproteasen sind die wichtigste Gruppe für Waschmittelanwendungen. Proteasen katalysieren die hydrolytische Spaltung der Peptidkette. Die wichtigsten Parameter für die Hydrolysereaktion sind das oberflächenverfügbare Substrat S, E/S, pH, Reaktionszeit und Temperatur. Zusammen mit der Spezifität und den Eigenschaften des Enzyms selbst bestimmen diese Parameter den Verlauf der Reaktion auf einen bestimmten Protein-Fleck.

Amylasen

Native Stärke wird nur langsam durch α-Amylasen abgebaut. Gelatinierung und Quellung sind erforderlich, um die Stärke für den enzymatischen Abbau zugänglich zu machen. Bei den meisten Lebensmitteln entstehen durch Kochen verschiedene Grade der Gelatinierung. Daher erleichtern Amylasen in Waschmitteln für Wäsche und Geschirrspüler die Entfernung stärkehaltiger Flecken, z. B. von Nudeln, Kartoffeln, Soßen, Schokolade und Babynahrung. Amylasen verhindern außerdem, dass gequollene Stärke an der Oberfläche von Wäsche und Geschirr haftet, was sonst als Klebstoff für partikulären Schmutz wirken könnte. Komplexe oder Reaktionsprodukte zwischen Protein, Stärke und/oder Fett finden sich häufig in zubereiteten Lebensmitteln. In solchen Fällen ermöglichen Synergieeffekte der Enzyme eine noch effizientere Schmutzentfernung als mit Einzelenzymsystemen.

Cellulasen

Cellulasen spalten β-1,4-glykosidische Bindungen in Cellulose und wirken direkt auf die natürlichen Baumwollfasern oder Baumwoll-/Leinenmischungen sowie auf den Celluloseanteil in synthetischen Fasern. Cellulasen werden in Waschmitteln eingesetzt, um Baumwollstoffe wieder klare Farben, eine glatte Oberfläche und Weichheit zu verleihen und zu erhalten. Cellulasen erzielen diese Effekte, indem sie die durch normalen Gebrauch und Waschen entstandenen Fusseln und Knötchen von den Baumwollfasern abrasieren. Cellulasen sind einzigartig in der Bereitstellung dieser Effekte.

Lipasen

Aufgrund ihrer starken Hydrophobie sind Fette und Öle bei niedrigen Temperaturen schwer aus der Wäsche zu entfernen. Lipasen hydrolysieren Triglyceride zu hydrophileren Mono- und Diglyceriden, freien Fettsäuren und Glycerin. Diese Hydrolyseprodukte sind alle unter alkalischen Bedingungen löslich. Beim Waschen werden die Effekte der Lipasen erst nach mehreren Waschzyklen sichtbar.

Referenz

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1. Olsen H S, Falholt P. Die Rolle von Enzymen in der modernen Waschmitteltechnologie [J]. Journal of Surfactants & Detergents, 1998, 1(4):555-567.