Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ферменты в технологиях кожи и меха. Учебное пособие
.pdf
Запатентован способ, заключающийся в том, что отмокуобезжиривание меховых шкурок проводят совмещенно в растворе липазы
и кислой или нейтральной протеазы при их расходе 0,1–2 и 0,1–1 % от
массы шкур, температуре 30–37 °С, рН 2–7 в течение 1–6 ч. Затем
проводят мягчение в растворе ферментного препарата с преобладающей
гликозидазной активностью при расходе 0,1–5 % от массы шкур,
температуре 30–37 °С, рН 3-7 в течение 1–6 ч. Недостатком данного
способа является возможность появления теклости волоса.
Сложная смесь жиров, находящаяся в лицевом слое (5 видов),
отличается от смеси жиров, находящихся в дерме (4 вида), и от тех, что
находятся со стороны бахтормы (2 вида). Жиры расположены в жировых клетках, которые окружены мембраной, состоящей из белков. Для
того чтобы разрушить мембрану и дать липазе доступ к жиру, необходимо использовать протеазу, разрушающую белки, после чего липаза
разрушит жиры. Показано, что фосфолипаза А2 на модельном субстрате эффективно разрушает жировые клетки. Таким образом, для
обезжиривания необходимо использовать смесь протеазы и липазы.
Ферментативное обезжиривание позволяет избежать загрязнения окружающей среды, которое неизбежно при использовании существующих
методов обезжиривания. Причем для обезжиривания меховых шкур рекомендуется использовать препараты бактериального происхождения,
действующие слабее, но не повреждающие волосяной покров.
Разработаны методики обезжиривания с применением протеаз
и ПАВ. Эффект обезжиривания в данном случае обусловлен тем, что
протеазы способствуют расщеплению мембран жировых клеток, в результате чего натуральный жир под действием ПАВ эмульгирует. Так,
в процессах мойки и обезжиривания овчин используется ферментный
препарат протеолитического действия протосубтилин Г3х (щелочная
протеаза). Характер ПАВ влияет на действие ферментных препаратов.
Анионактивные ПАВ инактивируют ферменты за счет адсорбции их на
белковых частицах фермента и субстрата, препятствуя их
взаимодействию. Неионогенные ПАВ незначительно снижают
активность ферментных препаратов, но обладают недостаточной
эмульгирующей способностью. В то же время они снижают
ингибирующее действие анионактивных ПАВ на ферментные
препараты, поэтому их используют в комбинации с анионактивными,
добавляемыми на последней стадии обезжиривания. По разработанной
технологии мойки-обезжиривания овчин их после отмоки
обрабатывают раствором, содержащим протосубтилин (1 г/л),
131
неионогенное ПАВ и щелочной реагент (рН – 8,3). Через 30 мин от
начала обработки добавляют формалин и анионактивное ПАВ. Общая
продолжительность обработки 1 ч, температура 42 °С. К недостаткам
этой технологии можно отнести присутствие формальдегида, который
применяется с целью упрочнения связи волоса с кожевой тканью.
В случае применения кислых и нейтральных протеаз рекомендуются следующие условия проведения мойки-обезжиривания: температура 30–35 °С, концентрации ПАВ – 3–5 г/л, ферментного препарата – 1–3 г/л, антисептика-консерванта – 0,3–0,5 г/л; продолжительность обработки 4–6 ч. Применение антисептиков необходимо только
в нейтральной среде.
Экономически целесообразно совмещение ферментативных
процессов отмоки-мойки-обезжиривания.
Для повышения сортности, чистоты волосяного покрова, мягкости
кожевой ткани, равномерного окрашивания предложено дополнительное
введение ферментного препарата – протосубтилин Г3Х-1 0,8–1 г/дм3.
Опытные половинки имели более чистый, рассыпчатый, равномерно окрашенный волосяной покров и более мягкую, пластичную кожевую ткань.
Установлено, что максимальная протеолитическая активность
протосубтилина ГЗХ проявляется при температуре 40–50 °С; при температуре 30 °С и 65 °С остается 50 % его активности. Оптимум действия
липаваморина ГЗХ проявляется при температуре 35–37 °С, при температуре 20 °С остается 70 % его активности, а при температуре 55 °С действие липаваморина ГЗХ полностью прекращается. Оптимальная температура для действия протомезентерина ГЗХ 60–65 °С. При температуре
35 и 75 °С остается 56 % его активности.
1 3 . 3 . М я г ч е н и е м е х о в ы х ш к у р
Для мягчения меховых шкур наиболее целесообразно использовать гликозидазные и полиазные препараты, т. е. обладающие несколькими активностями, например, амилазной, мальтазной, протеиназной
кислой и нейтральной. Механизм мягчения меховых шкур гликозидазными ферментными препаратами состоит в гидролизе углеводных компонентов, в частности кислых мукополисахаридов, которые находятся
в межволоконном веществе не только между коллагеновыми пучками
132
волокон, но и внутри них, между более тонкими волокнами. Мягчение
гликозидазными ферментными препаратами не оказывает заметного
воздействия на прочность связи волоса с дермой.
Установлено, что для разрушения белково-углеводистого комплекса и хорошего разрыхления кожевой ткани в шкурах кролика требуется ферментный препарат, содержащий кислую протеазу, глюкоамилазу, гиалуронидазу, амилазу и липазу. Для обработки сырья, содержащего большое количество эластиновых волокон, например шкурок норки, желательно присутствие в препарате эластазы.
Для увеличения выхода шкур по площади и улучшения их качества за счет повышения мягкости и пластичности кожевой ткани
предлагается способ обработки меховых шкур, состоящий в отмоке и
последовательном пикелевании в две стадии в присутствии ферментного препарата. Проведение отмоки и второй стадии пикелевания проводится в присутствии ферментного препарата, при этом в качестве последнего используют эндополигалактуроназу в количестве
0,1–0,3 г/дм3. Затем проводят первую стадию пикелевания с использование молочной и серной кислот, вторую стадию пикелевания – в присутствии ферментного препарата эндополигалактуроназы в количестве
0,1–0,3 г /дм3.
Для мягчения шубных овчин широко используется препарат
аваморин. Он обладает амилазной, мальтазной, декстриназной и частично протеазной активностью. От других ферментных препаратов
плесневого происхождения аваморин отличается проявлением протеазной активности только в кислой среде при рН 2–2,5, поэтому перед
его применением для создания оптимального рН, а также с целью повышения проницаемости дермы, рекомендуется предварительная обработка овчины раствором хлорида аммония или слабым раствором уксусной кислоты (предпикелевание). Для мягчения овчин используют
также препараты пектофоетидин П10х и мальтаваморин Г10х.
Для мягчения овчины шубной предлагается использовать кислотную протеазу, продуцируемую культурой Aspergillus usamii. Расход
кислотной протеазы составляет 45 г/дм3, продолжительность обработки
8 ч, температура раствора 38 °С, рН рабочей ванны 2,5–3,0.
Несмотря на удлинение технологического цикла (на 3,8 %)
и высокую стоимость ферментных препаратов, применение ферментативного мягчения экономически целесообразно благодаря значительному улучшению качественных показателей. Например, значительно
133
уменьшается число овчин с грубой кожевой тканью и исключаются затраты на их переделку.
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.
Имеются данные, что наибольший эффект мягчения наблюдается
при совмещении ферментативного мягчения и пикелевания. За рубежом
для этой цели используют ферментный препарат Fereon, который
дозируют в солевой раствор при рН 5. Мягчение проводят несколько часов
и затем в том же растворе проводят пикелевание с добавлением еще
некоторого количества кислоты.
1 3 . 4 . О б р а б о т к а м е х о в о г о п о л у ф а б р и к а т а
Ферментативную обработку дубленого мехового полуфабриката используют взамен многократно повторяющихся механических
воздействий на него для повышения пластических свойств, устранения
уплотненных участков кожевой ткани и снижения массы выделанного
хромированного полуфабриката шубной овчины. Для обработки разных видов мехового полуфабриката применяются отечественные препараты протофоетидит П10х и аваком Г10х и щелочная протеаза B-72
(Болгария). Обработку хромированного полуфабриката проводят непосредственно после дубления или как дополнение после процессов крашения, жирования и отбеливания.
Вопросы и задания
1. В чем особенность переработки мехового сырья?
2. Как изменяется химическая устоичивость волоса к воздей-
ствию щелочей и кислот при обработке?
3. Какой показатель характеризует стабильность структуры
коллагена в технологии производства меховых полуфабрикатов?
134
4. Какие ферментные препараты следует использовать при обработке мехового сырья для устранения нежелательного ослабления
связи волоса с кожевой тканью?
5. Каким образом можно проводить отмоку меховых шкурок?
Приведите пример с описанием применяемых ферментных препаратов,
условий проведения процесса.
6. Какие компоненты остаются на волосяном покрове после
отмоки?
7. Перечислите методы обезжиривания меховых полуфабрикатов?
8. Какие липазы используют для обезжиривания мехового сырья? В чем недостаток их применения?
9. Какие еще ферментативные препараты и химические вещества целесообразно использовать для обезжиривания мехового сырья?
10. Какие ферментные препараты целесообразно использовать
на стадии мягчения меховых шкур? Какой эффект они оказывают?
11. Какие ферментные препараты используются для мягчения
шубных овчин?
12. С применением какой обработки совместно с ферментативноым мягчением приводит к наибольшему эффекту мягчения?
13. Взамен каких операций применяют ферментативную обработку мехового полуфабриката?
14. Приведите примеры ферментных препаратов, которые используются на стадии обработки мехового дубленого полуфабриката?
15. После каких стадий обработки обычно проводят ферментативную обработку дубленого полуфабриката?
135
14. ПЕРЕРАБОТКА БЕЛКОВЫХ ОТХОДОВ
Образование отходов кожевенного производства при их технологической переработке кож и меха можно представить по следующей
схеме (рис. 14.1).
Рис. 14.1. Примерная схема образования основных отходов
при технологической обработке кожи и меха
Наиболее целесообразно использовать ферментные препараты при
переработке недубленных отходов кожевенного и мехового производства.
Недубленные отходы представляют собой обрезанные краевые участки
136
шкур, сырьевая и гольевая мездра, гольевые спилок и обрезь, волос.
Их особенность заключается в том, что они содержат большое количество
белка и жировых веществ. Одним из главных компонентов этих отходов
является коллаген. Коллагенсодержащие отходы используются для
производства желатины, клея, гидролизатов белков и аминокислот.
Сложность переработки таких отходов заключается в необходимости
принудительного растворения нерастворимого белка коллагена. Этот
процесс складывается из предварительной обработки, разрушающей
надмолекулярную структуру коллагена и последующего термического
воздействия, приводящего к выплавлению желатины или варки клея.
Существуют методики растворения зрелого коллагена и при
низкой температуре (20 °С и ниже). По одной из них его обрабатывают
щелочно-солевым раствором (10 % гидроксида натрия в 1 М растворе
сульфата натрия), нейтрализуют и растворяют в 1 М уксусной кислоты.
Полученные продукты растворения коллагена (ПРК) характеризуются
высокой вязкостью (в 10 раз превышающую вязкость желатины). При
нагревании до 40 °С ПРК свариваются, их вязкость уменьшается, и они
превращаются в желатин.
Практически полного растворения коллагена можно добиться
при использовании ферментов. Для получения ферментно-растворимого коллагена (ФРК) используются нейтральные (протосубтилин),
слабокислые (проторизин) и кислые протеиназы. Концентрация белка
в растворах может достигать 2 %, а выход – 98 %. Сравнительные исследования показали, что щелочно-солевые растворы ослабляют весь
комплекс поперечных связей в дерме шкуры, а ферментный препарат
действует в основном на межмолекулярные связи, не нарушая при этом
структуры фибрилл.
Меньшее изменение химического состава, физико-химических
свойств и молекулярных параметров коллагена после ферментативных
обработок дает возможность использовать ФРК в качестве биополимера для создания принципиально новых материалов медицинского, пищевого и технического назначения.
Вопросы и задания
1. Что представляют собой недубленные отходы кожевенно-ме-
хового производства?
2. Какие вещества в основном содержатся в отходах кожевенно-
мехового производства?
137
3. Для производства каких веществ используются коллагенсо-
держащие отходы кожевенно-мехового производства?
4. В чем заключается сложность переработки коллагенсодержа-
щих отходов кожевенно-мехового производства?
5. Приведите пример методики растворения зрелого коллагена
при низкой температуре.
6. Какими сввойствами обладают продукты растворения коллагена?
7. Какие ферментные препараты используются для растворения
коллагена?
8. На какие связи преимущественно действуют ферментные
препараты, используемые для растворения коллагена?
9. Какие преимущества использования ферментативной обра-
ботки по сравнению с использованием солевых растворов?
10. Для каких целей может быть использован ферментно-растворимый коллаген, полученный в результате переработки белковых
отходов кожевенно-мехового производства?
15. П ЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРМЕНТОВ В ТЕХНОЛОГИЯХ
КОЖИ И МЕХА
Несомненный интерес может представить применение автолитических процессов с участием собственных ферментов шкур. Ферменты, экстрагированные из шкуры КРС, при рН 3,6 и 5,6 проявляют
максимальную активность. При таком диапазоне рН возможно проводить кислую отмоку.
Важной проблемой для кожевенной промышленности является
удаление навала со шкур. Анализ навала показал, что он в основном
состоит из лигноцеллюлозных компонентов белка, крахмала в составе
немного. Это позволяет рассчитывать на удаление навала ферментативной обработкой. Лабораторные исследования показали, что наиболее
эффективны ферменты целлюлаза и ксиланаза. Установлено также, что
навал в основном связывается не с эпидермисом, а с волосом на шкуре.
Удаление навала с помощью ферментов могло бы проводиться до забоя
животных, что позволило бы поставлять на заводы чистые шкуры и повысить качество шкур и мездры.
Ранее также упоминалась методика выполнения подготовительных процессов производства мехового опойка с использованием ферментных препаратов различной способности (липазы, гликозидаз, щелочной протеазы). Щелочная протеаза в этом случае наряду с расщеплением структурных элементов кожевой ткани способствует упрочнению связи с ней волосяного покрова, а также обладает защитным действием по отношению к волосу.
В связи с расширением сырьевой базы получения новых видов
кож возникает проблема совершенствования процессов отмоки и обезжиривания, если в качестве сырья предлагается использовать шкуры
рыб, в частности угря. Шкуры рыб по сравнению со шкурами животных
имеют наиболее сложное гистологическое строение, что определяет
необходимость специфической их обработки, которую можно осуществить с использованием ферментных препаратов, характеризующихся
целенаправленным действием на субстрат. Для проведения отмокиобезжиривания шкур угря авторы предлагают использовать ферментные препараты: липазу Флюозим Г3Х, обеспечивающую достижение
хорошего обезжиривающего эффекта, и протеазу Прок, способствующую обводнению шкур при условии их последовательного введения.
139
Это обеспечит наибольшее обводнение сырья и максимальное удаление
жировых веществ, оптимальное воздействие на белковую структуру.
Такая обработка позволит получить кожевенный полуфабрикат с сохранением специфического рисунка лицевой поверхности и упругопластическими свойствами.
По сообщению Knud Aunstrup, высоким уровнем коллагеназной
и кератиназной активности при гидролизе пера отличаются протеолитические комплексы ферментов P. wortmannii, включающие две специфические протеиназы с различными физико-химическими свойствами,
удовлетворяющие требованиям кожевенной промышленности.
В результате отбора продуцентов авторами M. Aussein и Magdel-Din предложены Penicillium wortmannii ВКМ-2091 и Streptomyces
chromogenes s. graecus 0832. Установлено, что Str. chromogenes наиболее кератинофилен, но по уровню коллагеназной активности этот продуцент был ниже промышленного B. subtilis. Известны термостабильные препараты протеиназ. Для термостабильного фермента, выделенного из Thermoactinomyces thalpophilus максимальная активность обнаружена при рН 6,0 и сохранялась до 70 % при изменении рН 5,0–8,0.
Оптимальная температура – 70 °С, но через 30 мин выдерживания при
70 °С сохраняется лишь 62 % активности.
Таким образом, вопросу использования ферментных препаратов в кожевенно-меховой промышленности уделяется значительное
внимание, что объясняется необходимостью решения проблем, касающихся снижения уровня техногенного воздействия на окружающую
среду, а также высоким качеством выработанных с применением ферментных препаратов полуфабрикатов и готовой кожевенно-меховой
продукции. Применение этих препаратов способствует рационализации процесса, уменьшению трудоемкости, уменьшению производственного цикла и может быть экономически выгодно, особенно при
повторном использовании растворов.
Заслуживают серьезного внимания исследования по повышению эффективности ферментативного воздействия путем использования микроорганизмов, адаптированных к средам, содержащим синтетические вещества, и способных продуцировать комплексный ферментный препарат с заданными свойствами. В результате многократно
снижается возможность инактивации ферментов компонентами рабочих растворов, используемых при переработке мехового и кожевенного
сырья.
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]