Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ферменты в технологиях кожи и меха. Учебное пособие
.pdf
разрыхления структуры дермы, осаждения глобулярных белков
в результате обезвоживания в процессе образования кристаллов льда
при замораживании. При этом волос практически не повреждается и
может быть использован в качестве сырья для валяльно-войлочной
промышленности. Последующее размораживание при 55–65 °С создает
оптимальные условия для активации ферментов в растворе на границе
раздела фаз, что проявляется в ослаблении связи волоса с дермой.
Волос после оттаивания сырья легко удаляется с поверхности шкуры.
Использование наряду с ферментами мочевины обусловлено
специфическим воздействием ее на коллаген. Мочевина разрушает
водородные связи, участвующие в стабилизации структуры дермы, что
повышает эффективность воздействия на нее ферментного препарата.
Техническим результатом изобретения является улучшение качества
кожи и уменьшение загрязнения сточных вод кожевенных заводов.
Существует способ обезволашивания кожевенного сырья, техническим результатом которого является повышение качества кож и
снижение загрязненности сточных вод. Обработка кожевенного сырья
ферментным препаратом коллагеназы в процессе отмоки позволяет
разрыхлить структуру лицевого слоя дермы и подготовить к проникновению щелочных химических материалов к луковицам волоса, что способствует более полному обезволашиванию при минимальных расходах сульфида натрия. Коллагеназа представляет собой ферментный
комплекс, выделенный из внутренностей краба, с широкой субстратной
специфичностью. Выпускается в виде порошка лиофильной сушки
с протеолитической активностью 118 Ед/г.
Ферменты, выделяемые из морских организмов, представляют
особый интерес в силу особенностей условий обитания последних, их
более низкой эволюционной организации, дополняемой значительным
видовым разнообразием этих животных. Все это приводит к их существенному отличию от аналогичных ферментов наземных животных.
Перспективность применения ферментов морского происхождения
в различных областях биотехнологии и медицине определяют следующие свойства: устойчивость к денатурации под воздействием температуры и высоких концентраций солей; высокая удельная активность и
меньшая специфичность к тонким особенностям структуры биополимеров. Кроме того, они менее чувствительны по отношению к природным ингибиторам, присутствующим, как правило, в тканях и жидкостях человека.
121
Применение микроорганизмов с высокой протеолитической активностью обеспечивает достаточное ослабление связи волоса с кожевой тканью и разрыхление структуры дермы, что приводит к получению качественного полуфабриката без подседа (мелкого пухового волоса). Установлено, что применение в процессе обезволашивания микробиологических препаратов, содержащих суммарный продукт жизнедеятельности микроорганизмов, имеет преимущество перед обработкой с применением очищенных ферментов, в связи с более мягким действием на структуру кожевой ткани, а следовательно, получением готовой продукции высокого качества.
Разработана экологически чистая технология, основанная на
применении комплекса протеолитически активных ферментов, иммобилизованных с водорастворимым полимером. Использование иммобилизованных ферментов позволяет провести обезволашивание сырья
с получением неповрежденной и незагрязненной посторонними примесями шерсти. Данная технология позволяет исключить процесс мягчения голья из производственного цикла, увеличить объем выпуска продукции без снижения качества за счет сокращения продолжительности
технологического процесса; существенно сократить содержание соединений гидроокиси кальция и сульфида натрия в сточных водах; предотвратить экономические потери, связанные с уплатой штрафов за нанесение ущерба окружающей среде; получить дополнительную прибыль
в результате снижения расходов на очистку сточных вод.
В области обезволашивания больших успехов достигла группа
ученых во главе с J. M. Morera, а также S. Bronco. Целью их проекта
было исследование возможности применения перекиси водорода и продуктов, содержащих амины и ферменты, в процессе обезволашивания
кожевенного сырья. Результатом внедрения разработки стало снижение
токсичности на 97 % и сохранение 67 % потребляемой воды.
В способе ферментативного обезволашивания шкур крупного рогатого скота и свиней обработку шкур предлагается проводить в растворе
фермента коллагенолитической протеазы из гепатопанкреаса краба (органа, совмещающего функции селезенки и поджелудочной железы у животных) в количестве 0,001–0,005 % от массы сырья, а при золении использовать сульфид натрия в количестве 0,5–1,1 % от массы сырья.
122
1 2 . 3 . М я г ч е н и е г о л ь я
Мягчение заключается в непродолжительной обработке голья
ферментным препаратом в водной среде при 37–38 °С. В результате голье приобретает мягкость, пластичность, воздухопроницаемость; лицевой слой становится гладким и шелковистым.
В качестве мягчителя на кожевенных заводах широко используется ферментный препарат животного происхождения – технический
панкреатин в виде порошка, получаемый из поджелудочной железы.
Иногда используют консервированную поджелудочную железу КРС.
Панкреатин содержит ряд протеолитических ферментов – протеиназ и пептидаз, основным из которых является протеиназа – трипсин, а также липазу, амилазу и эластазу. Благодаря действию протеолитических ферментов при мягчении происходит удаление путем гидролитического расщепления продуктов частичного распада коллагена, кератина и межволоконных белков, оставшихся в голье после золения и
обеззоливания. Благодаря наличию в панкреатине липазы и амилазы
происходит эмульгирование и гидролитическое расщепление липидов,
продуктов их распада и оставшихся углеводных компонентов, дополнительное удаление межволоконного вещества и остатков гнейста, рН
при использовании панкреатических препаратов 7,8–8,7. Для замены
панкреатина, широко используемого в медицине, применяют протосубтилин Г3х – комплексный ферментный препарат протеолитического
действия, продуцируемый микробной культурой Bacillus subtilis.
Одним из направлений совершенствования процесса мягчения
является использование ферментных препаратов, действующих в кислой среде. Это дает возможность объединить в один процесс мягчение
и пикелевание. Для такой обработки используют ферментные препараты, активные при рН от 3,5 до 6. При этом температура процесса
20–30 °С, т. е. более низкая, чем при мягчении в щелочной среде.
Монгольскими исследователями получен комплексный ферментный препарат мультифункционального действия для обработки
меховых шкур и изучено его влияние на основные компоненты кожевой ткани. Установлены оптимальные параметры процесса мягчения:
количество препарата 3 г/дм3, продолжительность 4 ч при температуре
35–37 °С.
Насущной задачей является разработка объективных методов
контроля процесса и оценки промягченности голья. Практически эта
123
оценка до сих пор проводится по воздухопроницаемости мешочка (пузыря) голья, пластичности при нажатии пальцем и шелковистости его
лицевого слоя при скольжении по нему руки.
1 2 . 4 . О б р а б о т к а д у б л е н о г о к о ж е в е н н о г о
п о л у ф а б р и к а т а
Часто дубленый полуфабрикат требует переработки из-за различий в структуре топографических участков, физико-механических свойствах и окраске, а также из-за складок и заломов, образовавшихся при
транспортировке и хранении. Для этого проводят ферментативную обработку дубленого полуфабриката с использованием кислых протеаз с оптимумом активности при рН 4,5–5. Перед ферментативной обработкой
полуфабрикат промывают для удаления несвязанных соединений хрома,
которые инактивируют применяемые ферменты. Параметры обработки:
температура 37–40 °С; ж.к.=1,5–2, расход препарата 2–4 % от массы полуфабриката, продолжительность от 2 до 24 ч. Кожи, подвергшиеся ферментативной обработке в кислой среде, имеют более мягкий гриф,
нежную лицевую поверхность и интенсивную окраску.
Таким образом, для обработки кожевенного сырья целесообразно использовать ферментные препараты с комплексом активностей –
протеолитической, липолитической и гликозидазной. После ферментативных обработок кожи получаются высокого качества, увеличивается
их выход по площади, снижается загрязненность сточных вод и повышается производительность труда. Необходимо продолжать исследования
в области создания недорогих композиционных ферментных препаратов
микробиологического происхождения с хорошо выраженными стабильными требуемыми активностями и разработку объективных методов
контроля ферментативных процессов и результатов их действия.
Вопросы и задания
1. Для чего применяются ферментные процессы в производстве
кожи и меха?
2. Почему процессы переработки кожевенно-мехового сырья с
применением ферментов относят к «чистым технологиям»?
124
3. Ферменты какого происхождения дольше всего применяются
в кожевенном производстве, как можно расширить спектр применяемых ферментных препаратов?
4. Какое влияние на ферментативную активность оказывают
хлорид натрия или сульфат аммония?
5. На протеолитическую активность какого фермента оказывает
положительное влияние карбонат натрия?
6. Какое влияние оказывает на протеолитическую активность
сульфид натрия?
7. Для чего в процессе обработки кожи применяют хлорид аммония и сульфат аммония?
8. Как влияет на качество изделий из кожи применение протеолитических ферментных препаратов, характеризующихся широкой
специфичностью в высоких концентрациях?
9. В каких процессах кожевенно-меховой промышленности
применяют щелочные протеазы, липазы, нейтральные, кислые протеазы и другие ферменты и для чего?
10. Что такое «обострители»? Для чего их используют?
11. Что происходит при применении кислых, нейтральных и
щелочных протеаз при отмоке шкур?
12. В чем преимущества и недостатки использования щелочных
протеаз при отмоке шкур по сравнению с кислыми и нейтральными?
13. В каком случае при отмоке шкур цулесообразно применять
липазы?
14. Что происходит пр проведении процесса отмоки шкур в
присутствии гликозидаз?
15. Опишите основные характеристики ферментного препарата
Суперлайм.
16. Что происходит при воздействии на шкуры на стадии отмоки комплекса липолитических и протеолитических ферментов?
17. На какие группы классифицируют и по какому принципу
липазы, синтезируемые микроорганизмами?
18. Какое влияние при применении в процессе отмоки оказывает ферментный препарат, выделенный из культуры Aspergillus оryzaе
и обладающий протеолитической, гликозидазной, липолитической активностью?
19. Какие существуют способы обезволашивания наряду с применением ферментных препаратов? В чем их недостатки?
20. За счет чего можно достигнуть обезволашивающего эффекта при применении ферментных препаратов?
125
21. Для чего прерд ферментным обезволашиванием обычно
проводят щелочную или ферментативную отмоку?
22. Применение каких ферментных препаратов позволяет объединить стадии отмоки, обезжиривания, обезволашивания и золения?
23. Целесообразно ли использовать ферменты высокой степени
очистки для проведения процесса обезволашивания?
24. Какую ферментативную обработку целесообразно проводить при удалении щетины со свиных шкур и почему?
25. Каковы причины ограниченного применения ферментного
обезволашивания для шкур КРС?
26. Приведите примеры с применением различных ферментных
препаратов и подходов для интенсификации процесса отмоки и улучшения качества изделия на выходе.
27. Зачем и как проводится стадия мягчения голья?
28. Какие ферментные препараты используются на стадии мягчения голья?
29. Каким образом и для чего проводят ферментативную обработку дубленых кожевенных полуфабрикатов?
30. Какие ферментные препараты наиболее перспективно использовать для обработки кожевенного сырья?
13. Ф ЕРМЕНТАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ МЕХОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Особенность переработки мехового сырья заключается в одновременной обработке волоса и кожевой ткани. При этом необходимо
добиваться сохранения и улучшения естественных свойств волосяного
покрова и получения мягкой и пластичной кожевой ткани.
Примерная схема основных этапов получения меховых полуфабрикатов с указанием стадий, на которых используется ферментативная обработка приведена на рис. 13.1.
Химическая устойчивость волоса к действию щелочей и кислот
изменяется при всех обработках. Особенно она понижается при ферментативном воздействии физина, панкреатина и пепсина.
Все преддубильные жидкостные процессы в технологии производства мехового полуфабриката понижают стабильность структуры
коллагена, которая характеризуется температурой его сваривания. При
сваривании происходит частичный разрыв поперечных межмолекулярных связей, в результате чего полипептидные цепи изменяют конформацию на термодинамически более выгодную.
Ферментативная обработка приводит к менее заметному снижению температуры сваривания кожевой ткани, чем такие процессы
как квашение или пикелевание. При использовании препаратов на основе гликозидаз происходит достаточное разделение структурных
элементов коллагена без нежелательного ослабления связи волоса
с кожевой тканью. Поэтому предпочтительно использовать препараты, содержащие гиалуронидазу, мальтазу, амилазу, глюкоамилазу и
кислую протеиназу. В наибольшей степени требуемым комплексом
ферментных свойств обладают: мальтаваморин П2Х, П10Х, Г10Х, делемарин П10Х, ризопин П10Х, глюкаваморин П10Р. В качестве сопутствующих названные ферменты имеются в пектолитических препаратах пектофоетидине П10Х, пектаваморине П10Х. Целесообразно
использовать композиционные ферментные препараты с заданным
набором активностей, эффективных для выполнения того или иного
технологического процесса.
127
Рис. 12.1. Стадии получения мехового полуфабриката, на которых
рекомендуется применение ферментных препаратов
Существует методика выполнения подготовительных
процессов производства мехового опойка с использованием
ферментных препаратов различных активностей (липазы, гликозидаз,
128
щелочной протеазы), для которых установлены оптимальные
параметры их действия. Было обнаружено, что щелочная протеаза при
соответствующих параметрах процесса наряду с расщеплением
структурных элементов кожевой ткани способствует упрочнению связи
с ней волосяного покрова, обладает защитным действием для волоса.
1 3 . 1 . О т м о к а м е х о в о г о с ы р ь я
В настоящее время предлагается достаточно много методик отмоки меховых шкурок с применением ферментных препаратов. Согласно одной из них отмоку пресно–сухих меховых шкурок большой
массы проводят при рН 5,0–5,5 в присутствии ферментного препарата
-амилазы, амилолизина Р, выделяемого из Aspergillus оryzaе ВВ, при
концентрации его 0,8 гр/дм3 и дисульфита натрия при концентрации его
в растворе 2,5 гр/дм3. Применение этого ферментного препарата в отмоке способствует более легкому мездрению шкурок, уменьшению
массы полуфабриката.
При обработке шкурок кролика большие затруднения возникают в процессе мездрения после отмоки, так как вследствие слабости
кожевой ткани многие шкурки (иногда до 40 %) рвутся. Ферментативная отмока шкурок кролика с использованием ферментных препаратов
мальтаваморина П2Х, П10Х, Г10Х, ризопина П10Х, делемарина П10Х,
глюковаморина П10Х позволяет сократить продолжительность цикла
отмочных процессов, облегчить мездрение и добиться более высокого
качества кожевой ткани, чем при отмоке с применением только ПАВ.
Данные препараты рекомендуется также использовать при отмоке шкурок норки, сурка, нутрии, а также каракуля, козлины.
Разработан способ выделки шкурок нутрии, который заключается в том, что обезжиривание и отмока проводятся совмещено в присутствии неионогенного ПАВ в количестве 1,5–2,5 % и протосубтилина
Г10Х или Г20Х в количестве 0,2–0,3 % от массы шкурок. Процесс ведут
при рН 6,5–7,0, температуре 30–32 °С и ЖК=8 в течение 5–6 ч. После
стока проводится дополнительная отмока на чистой воде. Введение
ферментного препарата в отмочный раствор позволяет повысить прочность связи волоса с кожевой тканью. В данном способе использование
хлорида натрия исключается.
129
1 3 . 2 . О б е з ж и р и в а н и е м е х о в о г о с ы р ь я
После отмоки на волосяном покрове меховых шкурок содержится значительное количество липидов, загрязнений белковой и углеводной природы. Методом тонкослойной хроматографии определен
количественный и качественный состав липидов, остающихся на волосяном покрове овчин после отмоки. Полученные фракции липидов
можно расположить в порядке убывания их содержания на волосяном
покрове в следующий ряд: стериновые эфиры, стерины, не идентифицированные эфиры, фосфолипиды, жирные кислоты. Для удаления указанных компонентов необходимо проводить процесс обезжиривания.
Известны несколько методов обезжиривания: адсорбционный, экстракционный, эмульсионный, ферментативный и их различные сочетания.
Ферментативный метод обезжиривания основан на гидролитическом
расщеплении жира под действием липолитических ферментов. Ферментные препараты на их основе, как правило, содержат наряду с липазами ферменты другой активности, например протеазу и гликозидазу.
Их присутствие способствует более эффективному проведению обезжиривания.
При обезжиривании липазами животного происхождения достигается хороший эффект обезжиривания, в частности при использовании липазина и липазы, выделенных из свиной поджелудочной железы, а также липопротеидлипазы. Однако при этом происходит некоторое ослабление связи волоса с кожевой тканью. Вероятно, это связано с присутствием в данных ферментных препаратах протеаз, обладающих обезволашивающей способностью. Слабее в исследуемых
условиях обезжиривают липазы, выделенные из культур Rhiz. delemar
и Pseudomonas acrudinase, незначительным обезжиривающим дей-
ствием обладает липаваморин ГЗХ.
Существует мнение, что ферментативное воздействие, необходимое для ослабления связи волоса с дермой, не сопровождается разрушением фибриллярных белков, а обусловлено лишь гидролизом глобулярных белков. В то же время опубликованные данные свидетельствуют о том, что при ферментативной отмоке количество гидроксипролина в отработанном растворе через 24 ч составляет 15 мг/дм3, а через 48 ч – 30 мг/дм3. Эти результаты подтверждают наличие процессов
гидролитического расщепления коллагеновых белков.
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]