Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel und ein Verfahren zur Stabilisierung von Häuten und Fellen durch enzymatische Vernetzung im Sinn einer Gerbung, bei dem vernetzende Enzyme, insbesondere Transglutaminasen, eingesetzt werden.

Für die Verarbeitung von tierischen Häuten und Fellen zu Leder oder Pelz sind verschiedene Prinzipien der Gerbung bekannt. Die Gerbung kann erfolgen:

• 1. durch Behandlung mit phenolisch aromatischen Gerbstoffen (pflanzliche oder synthetische)
• 2. durch kovalent gebundene Gerbstoffe, z.B. Aldehyde oder Isocyanate
• 3. mit mineralischen Gerbmitteln wie Chromsalzen oder Alaun, Aluminiumsulfat, Titan- oder Zirkonsalzen oder
• 4. durch eine Kombinationsgerbung, z.B. Chrom/pflanzlich, pflanzlich/Alaun, Formaldehyd/pflanzlich oder Alaun/Chrom

Die Chemie des Gerbvorganges ist relativ komplex. Der wesentliche Faktor dürfte in einer Vernetzung der Kollagenfasern liegen, die durch die verschiedenen Gerbstoffe in unterschiedlicher Weise herbeigeführt wird. Der Gerbeffekt bei pflanzlichen und den ihnen nahestehenden organisch synthetischen Verbindungen kommt durch Wasserstoff-Brückenbindungen zwischen den phenolischen Anteilen und den Peptidbindungen des Kollagens zustande. Bei der Gerbung mit Aldehyden reagieren diese mit freien Aminogruppen des Kollagens, insbesondere des Lysins, über dessen Seitenketten die Kollagenpeptide miteinander vemetzt werden. Bei der Chromgerbung, dem wichtigsten Gerbverfahren, kommt eine Vernetzung durch Komplexbildung zwischen Chrom-(III)-Salzen und den Carboxylgruppen des Kollagens zustande.

Alle bekannten Gerbverfahren weisen Vor- und Nachteile auf. Vor allem begrenzen die verwendeten Hilfsstoffe die Verwertbarkeit der beim Herstellungsprozess anfallenden Abfallstoffe sowie der Endprodukte, wenn sie nach ihrem Gebrauchsleben selbst zu Abfall werden.

Zu den Nachteilen der bekannten Gerbstoffe zählt, dass sie nicht unbegrenzt verfügbar sind und eine Rückgewinnung oder Wiederverwertung aus Leder nur in geringem Umfang möglich ist. Die Abwasserbehandlung ist aufwendig und es bleiben ein unvermeidbares Restrisiko bzw. unvermeidbare Restmengen im Abwasser (Siehe hierzu auch Reich, Ökologische Aspekte wichtiger Gerbverfahren, herausgegeben vom Verband der deutschen Lederindustrie e.V., 2000).

Das in der Praxis im größten Umfang angewendete Gerbverfahren ist aus qualitativen, ökonomischen und ökologischen Gründen die Chromgerbung. Jedoch treffen auch auf diese Gerbmethode die oben genannten Aussagen in vollem Umfange zu. Auch wenn moderne Gerbereien die Chrombelastung ihrer Abwässer unter die geforderten Maximalwerte bringen, ist dies nur unter einem enormen Kostenaufwand möglich. Andererseits ist die Qualität und mögliche Typvielfalt der durch Chromgerbung erhaltenen Leders als äußerst hoch einzuschätzen, so dass andere Gerbverfahren mit gleicher Universalität sowie Qualitätsvielfalt und -höhe, bisher nicht aufgefunden wurden.

Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein modemes, umweltverträgliches Gerbverfahren zu entwickeln, das ohne oder zumindest mit erheblich reduzierten Mengen von Chemikalien die Herstellung eines qualitativ hochwertigen Leders ermöglicht.

Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Verfahren zur enzymatischen Gerbung von Häuten und Fellen gelöst werden kann, bei dem man das in der Haut vorhandene Struktureiweiß, insbesondere Kollagen, durch die Einwirkung einer oder mehrerer Transglutaminasen vemetzt bzw. durch die Verwendung eines Mittels enthaltend eine oder mehrere Transglutaminasen zum enzymatischen Gerben von Häuten und Fellen.

Es ist bekannt, dass Transglutaminasen (Protein-Glutamin: Amin-γ-glutamyltransferase E.C. 2.3.2.13) eine ubiquitäre Enzymfamilie bilden. Die Enzyme katalysieren den Aufbau stabiler Querbrücken zwischen Proteinen durch die kovalente Verknüpfung von Seitenketten der Aminosäuren Glutamin und Lysin (Folk und Finlayson, Adv. Protein Chem. 31, 1-133 (1997)). Transglutaminasen werden im Stand der Technik insbesondere zur Modifizierung von Lebensmittelproteinen eingesetzt. Dabei werden die Eigenschaften der Produkte z. B. im Hinblick auf Textur-, Gel- und Bruchfestigkeit, Viskosität und Elastizität sowie Geschmack und Geruch verbessert. Beschrieben ist beispielsweise die Vernetzung von globulären Proteinen wie Casein oder Soja-Globulin, die Vemetzung von Muskelproteinen wie Aktin oder Myosin sowie die enzymatische Modifizierung von denaturierten Eiweißen wie Gelatine. In der deutschen Patentschrift 197 32 917 ist darüber hinaus bereits ein durch Transglutaminase katalysiertes Verfahren zum Koppeln von Proteinen oder Peptiden an einem Träger zur Immobilisierung von Enzymen und Antikörpern beschrieben.

Außer Säugertransglutaminasen sind bisher vor allem bakterielle Transglutaminasen für technische Prozesse eingesetzt worden (Zhu et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 44, 277-282 (1995)). Als besonders geeignet hat sich die bakterielle Transglutaminase erwiesen, die aus Streptoverticillium mobaraense gebildet wird. Aus EP 0 889 133 oder der deutschen Offenlegungsschrift 198.14 860 sind bakterielle Transglutaminasen, ihre Herstellungsverfahren und zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten bekannt, durch die proteinhaltige Substanzen polymerisiert werden.

Aus WO 9413839 ist bereits bekannt, dass Transglutaminase zum Finishing von Leder benutzt werden kann. Dabei wird auf bereits gegerbtes Leder Casein aufgebracht und mit Transglutaminase stabilisiert. Es handelt sich hierbei also lediglich um eine Oberflächenbehandlung im Sinne der Modifizierung der aufgetragenen Oberflächenschicht.

Bislang ist hingegen wenig über die enzymkatalysierte Vernetzung des Strukturproteins Kollagen bekannt. Jelenska und Mitarbeiter (Biochimica et Biophysica Acta, 616, 167 -178 (1980)) beschrieben, daß natives Kollagen kein Substrat von Transglutaminase ist, wobei sie Säugertransglutaminasen verwendeten.

Die bisher bekannten Eigenschaften von Transglutaminasen bei der Vemetzung der Seitenketten von proteingebundenem Glutamin und Lysin waren Anlass zu Überlegungen, ob eine derartige, Querbrücken erzeugende Reaktion auch mit dem nativen, fibrillären Kollagen der Haut möglich sein könnte, wobei durch intermolekulare Verknüpfungen der Kollagenmoleküle eine Vemetzung und damit schließlich auch eine Gerbung der Haut erreichbar sein könnte.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass sich der Einsatz von Transglutaminasen zur Gerbung von Häuten als ein hervorragendes Alternativverfahren zu den bisher gebräuchlichen Gerbverfahren anbietet. Lässt man Transglutaminasen in einer 0,1 bis 30%-igen, vorzugsweise in einer 0,5 bis etwa 10%-igen wässrigen Lösung bei einem pH-Wert zwischen 2 und 11, vorzugsweise zwischen 4 und 9, und einer Temperatur zwischen 4 und 60, bevorzugt zwischen 20 und 40 °C, auf Häute einwirken, dann erhält man eine vemetzte Kollagenmatrix, die bekannt typische Ledermerkmale aufweist, Erhöhung der thermischen Stabilität gegenüber unbehandeltem Kollagen, lederartiges Auftrocknen, Erhöhung der inneren Oberfläche beim Auftrocknen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es in den in Gerbereien vorhandenen üblichen Gerbfässem durchführbar ist und keine apparative Neuausrüstung für die Anwendung der Gerbung mit Transglutaminasen erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass das bei der Gerbung entstehende Abwasser völlig untoxisch ist und keine Entsorgungsprobleme bereitet, weder mit dem Abwasser noch mit festen Abfällen, z. B. aus der Dickenbearbeitung.

Das erfindungsgemäße Gerbverfahren kann jedoch auch schon dann einen wertvollen Beitrag zu den in der Ledertechnologie angewendeten Verfahren leisten, wenn sein Einsatz auf die Vorgerbung von Häuten begrenzt bleibt. Die Vorgerbung, oft ein erster Schritt bei der Leder- bzw. Pelzherstellung aus Häuten und Fellen, dient der ersten Stabilisierung des kollagenen Fasergeflechtes, die erforderlich ist, um eine Dickenegalisierung durch Spalten und/oder Falzen durchführen zu können. Die Egalisierung der vorgegerbten Haut ist erforderlich, da diese durchaus unterschiedliche Schichtdicken aufweist. Die bei der Egalisierung anfallenden Hautreste sind z. B. bei einer mit Chromsalzen vorgenommenen Vorgerbung nur sehr begrenzt oder nicht mehr zu verwerten und schwierig zu entsorgen. Führt man hingegen die Vorgerbung mit Transglutaminasen durch, dann befinden sich Hautabfälle in einem ökologisch einwandfreien Zustand und können sogar noch als Tierfutter oder Gelatinerohstoff o. ä. verwendet werden. An die Vorgerbung kann sich dann entweder ein weiteres Gerbverfahren unter Verwendung von Transglutaminasen oder ein traditionelles Gerbverfahren z. B. unter Verwendung von Chromsalzen anschließen. Im letzteren Fall ergibt sich dann der Vorteil, dass die Menge der insgesamt eingesetzten Chromsalze erheblich verringert ist und damit auch die Abwasseraufbereitung leichter durchgeführt werden kann. Außerdem ist auch die Menge der chromkontaminierten Abfälle geringer.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Haut durch mechanische Behandlung oder durch Zugabe von Hilfsstoffen, wie beispielsweise Proteasen, Detergenzien, Salzen oder chaotropen Agenzien für das Enzym zugänglich gemacht.

Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, die Vemetzung durch Zugabe von geeigneten Hilfsstoffen, wie beispielsweise Proteinen, Peptiden, Proteinhydrolysaten, Gelatine, Polyglutamin, Polyaminen oder Polylysin, zu unterstützen.

Ebenfalls vorteilhaft ist die Herbeiführung der Vemetzung durch einen Temperaturschock.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung aller Ledertypen und Pelze geeignet.