LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи технологічних процесів виробництва шкіри та похідних колагену з позиції термодинаміки

інактиватору на фермент. Зменшити активність протеолітичних ферментів можна як за допомогою інактиватора, так і підвищенням температури робочих розчинів. Як в одному, так і в іншому випадку можна спостерігати прояв хімічної та фізичної інактивації, що пов'язані між собою. Для протосубтиліну, що не інактивується трилоном Б, енергія першої області дорівнює 20, а другої – 72 ккал/моль, тобто вдвічі більша як за фізичну, так і за хімічну інактивацію ферменту, не обробленого трилоном Б (рис. 6). Отже, енергетичну інактивацію ферменту на волокнах колагену трилоном Б можна

віднести до хімічних процесів, спрямованих на зменшення стійкості ферменту до зростання температури. Трилон Б є типовим представником таких речовин, які дають можливість зменшити полідисперсність виплавленого білка після ферментативної обробки (рис. 7

Основним напрямом поліпшення якості похідних колагену може бути зшивання молекул білка вже у виплавленому стані. Автор розробив спосіб підвищення в'язкості виплавлених похідних колагену із застосуванням водорозчинних реагентів: диепоксисполук (ДЕС), гексаметилентетраміну (уротропіну), пероксиду водню при сушінні бульйонів у тонкому шарі. Підвищення в'язкості клею і накопичення в ньому ОН-груп свідчать про взаємодію між молекулами білка і ДЕС. Водночас ДЕС не реагує ні з кислотними, ні з основними групам білка оскільки рН ізоелектричної точки (ІЕТ) та вміст вільних аміногруп у білку практично не змінюються. Це дає підставу припустити радикальний механізм зшивання поліпептидних ланцюгівколагену, що відбувається в жорстких температурних умовах.

При розвитку тих самих процесів, як при високотемпературному, так і УФ впливі можливе використання вільних радикалів для зшивання молекул білка із застосуванням водорозчинних реагентів. З метою підвищення якості продукції таке зшивання може бути застосовано для колагенових похідних, одержаних у м'яких температурних умовах сушіння, наприклад, для желатину. В результаті досліджень одержали значення приведених порогів осадження фракцій клею , що зіставляли із значеннями кінематичної в'язкості . Зазначені показники відповідно становили: для вихідного неопроміненого клею 0,483 і 3,0, вихідного опроміненого – 0,557 і 2,4, обробленого ДЕС та опроміненого 0,521 і 4,5 сСт. При УФ опроміненні вихідного клею в зазначених умовах переважає процес фотолізу. В присутності ДЕС інтенсивність фотолізу знижується і спостерігається зшивання молекул білка. При цьому підвищене значення , як і у випадку високотемпературного зшивання можна пояснити зниженням осадження фракцій за рахунок приєднання до молекул білка гідрофільних груп ДЕС.

Таким чином, використання ДЕС з подальшим УФ опроміненням дає можливість ініціювати цілеспрямоване зшивання молекул білка. З отриманих даних випливає, що при витратах ДЕС, які забезпечують підвищення в'язкості клею не більш ніж у 1,5 рази, розрахункова в'язкість збігається з в'язкістю, отриманою при УФ опроміненні. Це свідчить про той самий радикальний механізм зшивання білка як при високотемпературному, так і УФ впливі. При більших витратах ДЕС розрахункова в'язкість нижча за в'язкість, що одержана при УФ опроміненні. Це пов'язано з превалюванням реакції передачі ланцюга над реакцією рекомбінації вільних радикалів, властивих ДЕС. Для порівняння взаємодії ДЕС, гексаметилентетраміну, пероксиду водню та суміші цих реагентів з білком використали розчин клею густиною 7,9 сСт з вмістом вільних аміногруп 45,1 10-3 моля в 100 г білка (табл. 11).

З табл. 11 видно, що залежно від витрат та добору зшиваючих реагентів при високотемпературному сушінні бульйонів можна одержати високосортні клей і желатин.

При зшиванні похідних колагену водорозчинними реагентами можуть утворюватися між- та внутрішньомолекулярні зв'язки. Залежно від розподілу зшиваючих зв'язків збільшується не тільки маса, а й жорсткість молекул білка, що повинно позначитися на зміні його в'язкості. З метою обмеження жорсткості в молекулах похідних колагену досліджували розподіл у них зшиваючих зв'язків. Об'єктом дослідження був міздровий клей, оброблений ДЕС та уротропіном, з певним показником в'язкості залежно від витрат реагентів (табл. 12).

Таблиця 11

Вплив витрат різних реагентів на якісні характеристики похідних колагену

Реагент Витрати реагенту, % від маси білка , сСт рН ІЕТ Клеюча здатність, Н/м Температура плавлення студня, 0С

Контроль 0 7,90,2 5,5 0,531 204220 26,00,5

ДЕС 0,50 10,80,3 5,2 0,519 197923 39,00,6

ДЕС 0,75 13,0+0,3 5,5 0,448 189617 39,00,6

ДЕС 1,25 17,50,4 5,4 0,541 167828 39,0+0,5

Уротропін 0,04 9,60,1 5,0 0,531 191925 33,00,4

Уротропін 0,11 11,80,3 4,8 - 176922 28,00,4

Уротропін 0,17 12,30,1 4,5 0,531 177920 28,00,4

Пероксид водню (30%) 1,00 10,40,1 5,0 - 183929 35,00,5

Пероксид водню (30%) 2,00 10,20,2 5,2 0,534 218731 25,00,2

Суміш: уротропін ДЕС пероксид водню (30%) 0,04 0,25 0,33 22,10,4 5,4 0,445 161123 28,00,4

Для оцінки розподілу зшиваючих зв'язків порівнювали показники в'язкості з даними ДТА та ІЧ- спектроскопії, що характеризують ефект зшивання. З підвищенням витрат реагенту збільшується як показник Ед, так і . Більші значення Ед дослідних зразків клею свідчать про міцність ковалентних зшиваючих зв'язків.

На підставі термодинамічного опису процесів виплавлення похідних колагену розроблено п'ять способів їх одержання з різних колагенвмісних відходів.

Спосіб послідовного ферментативного впливу на неколагенові та колагенові компоненти колагенвмісних відходів (сировинних і голинних), що полягає у поділі ферментативної обробки з метою інтенсифікації виробництва клею та поліпшення його якості на дві стадії, зумовлені різним температурним режимом.

Таблиця 12

Вплив витрат реагентів на енергію активації

деструкції та в'язкості похідних колагену

Реагент Витрати реагенту, % від маси білка Енергія активації деструкції ЕД, кДж/моль Кінематична в'язкість , сСт

Контроль 0 113,9 7,90,2

ДЕС 0,50 149,5 10,80,4

ДЕС 0,75 214,4 13,00,4

ДЕС 1,25 242,4 17,50,3

Уротропін 0,04 128,5 9,60,2

Уротропін 0,11 173,3 11,80,4

Уротропін 0,17 206,4 12,30,1

Ферментативний спосіб виробництва клею з парних та консервованих відходів, що передбачає теплову інактивацію ферменту за рахунок високотемпературного (90-950С) режиму виплавлення. Особливістю способу є послідовний ферментативний вплив на неколагенові та колагенові компоненти сировини з метою поліпшення якості клею й інтенсифікації виробничих процесів.

Спосіб комбінованої інактивації ферментів, що полягає у дії на протеолітичний фермент на волокнах колагену дерми інгібітору (трилон Б, або фталевий ангідрид, або дикарбонові кислоти С4-С6) в умовах першої стадії ферментативної обробки і при подальшому тепловому впливі на фермент в умовах виплавлення. Внаслідок інгібіювання при 300С зберігається висока залишкова активність