減小皮革損傷的脫毛酶製劑的製作方法

2024-03-02 23:09:15 4

專利名稱：減小皮革損傷的脫毛酶製劑的製作方法
技術領域：
脫毛工續是製革生產中必須進行的一步，但傳統的硫化物脫毛對環境汙染嚴重。酶法脫毛可減少汙染，但通常應用的蛋白酶，對皮膠原本身造成相當的損傷。本發明加入一種物質可減少蛋白酶對皮革的損傷，同時保持蛋白酶的脫毛能力。本發明應用於皮革生產中。
背景技術：
製革工藝中的脫毛是通過物理、化學或者生物處理的方法使毛和表皮脫離真皮的過程。同時，生皮的膠原纖維間含有很多的可溶性蛋白和纖維間質，乾燥後，它們把纖維粘在一起，使生皮板硬，不耐彎折，因此，脫毛過程中還要去除這些纖維間質，鬆散膠原纖維，為後續工藝創造良好條件。傳統的灰鹼法脫毛，脫毛乾淨、操作簡便、容易控制、質量穩定，且成本較低。但汙染嚴重，脫毛是製革準備階段的主要汙染源，約佔整個準備階段的84% B0D,75% C0D,85%TDS，還有有毒的硫化物產生。其主要危害有三個方面①硫化物廢水中存在大量的硫離子，當pH值小於8時，有硫化氫逸出，對人體造成傷害。而廢水中的硫化物排入江河，可使水質發臭發黑，濃度大於1. 0ml/L時，魚將死亡。硫化物滲入土壤會使植物的根系發黑腐爛，農作物枯萎。尤其麻煩的是，處理製革廢水時，由於硫化物能抑制微生物的生長，濃度過高時，甚至破壞整個菌群，造成廢水處理困難。②有機物脫毛時大量毛和表皮被降解，浪費了資源，大量增加COD、BOD,造成水質的富營養化，影響水生物 的生長。③固體石灰大量石灰處於未溶解狀態，並未得到充分利用，直接排放，會提高鹼度和TDS，石灰和毛渣甚至可能堵塞管道。為了減少灰鹼法的汙染，有一些其它工藝①有機硫化物脫毛採用硫醇、硫代乙醇酸鹽等有機硫化物取代硫化鈉脫毛，可以消除S2_的汙染，但價格高，一般僅作為助劑使用。②用胺類物質脫毛胺類物質是一種親核試劑，它參與的脫毛反應也屬於β —消除反應，其反應原理是胺類物質能與角蛋白質在鹼作用下的反應產物(脫氫丙氨酸)反應，防止脫氫丙氨酸與胱氨酸反應重新生成含單硫鍵的羊毛硫氨酸，即防止護毛作用的發生，從而達到脫毛的目的，這同硫化物的脫毛機理比較相似。胺類物質脫毛中最成功的是用二甲胺結合氫氧化鈉進行脫毛，這種方法在美國一些製革廠成功用了很多年，直到在製革廠空氣中發現有致癌作用的亞硝胺化合物才停止使用，這是因為具有揮發性的仲胺在空氣中會與某些氮的氧化物發生反應生成亞硝胺化合物。
③氧化法脫毛氧化法脫毛是指使用氧化劑破壞角蛋白質中的雙硫鍵，使毛溶解的脫毛方法。早期的氧化脫毛法使用的是二氧化氯，其缺點是皮革粒面容易脆裂，而且革身過於緊實，缺乏可撓曲性，鉻鞍時鉻鹽吸收不好，成革各項強度較差。另外，二氧化氯和脫毛產物對空氣也有汙染。近幾年來，氧化脫毛法轉向使用雙氧水，雙氧水用於脫毛不帶入有害物質，多餘的雙氧水又能分解掉，是一種比較可行的脫毛方法。氧化法脫毛的缺點是它會破壞皮膠原結構，影響成革的物理機械性能，成革容易松面，另外其最大的缺點就是氧化劑對木轉鼓有腐蝕作用，改用不鏽鋼轉鼓還存在設備投資大、不容易推廣的問題，另外耗用的化工材料成本也較聞。④碳酸鎳脫毛=Sehgal等使用碳酸鎳、氫氧化鈉和石灰脫毛。但碳酸鎳本身毒性也不小。⑤保毛脫毛法保毛脫毛法是一種較常用的減少硫化物汙染的方法，它是通過控制鹼和還原劑對毛的作用條件，使脫毛材料只作用於毛根而留下完整的毛，再使用循環系統來分離毛，回收得到的毛可用於填地或出售，不排放到廢水中，從而減少了固體懸浮物及有機物，降低了BOD和COD的值，另外也減少了硫化物的用量和排放量。保毛脫毛法又可分為兩類先硫化物處理再鹼處理的方法和先鹼處理後硫化物處理的方法。⑥脫毛浸灰廢液的循環使用灰鹼法中的硫化物和石灰只有不到50%被有效利用，其餘排入水中。如果加以利用，可節省硫化物和石灰，減少廢水排放量，還可降低BOD、COD和硫化物濃度。但廢液中大量的角蛋白水解物，使廢液粘度增加，影響沉降和過濾，影響了脫毛效果和對膠原纖維的松
散。 以上都是化學法脫毛，試圖對灰鹼法進行改進。而酶脫毛作為一種生物法，無疑更符合當今世界環保的理念。早期的「發汗法」可能是最古老的酶脫毛技術。所謂「發汗法」就是利用附著在皮上的微生物菌株，在一定條件下，對動物皮組織進行作用，使毛和真皮的聯結鬆開，從而脫毛。本質上是附在皮上的腐敗細菌發酵生長，所釋放出的酶產生了脫毛作用。澳大利亞細綿羊皮採用發汗法脫毛，可以保證貴重的羊毛不受損傷。後來的學者從發汗法脫毛的原料皮上分離到多種具有脫毛能力的菌株。如從澳大利亞細綿羊毛中分離出普通變形桿菌、無色桿菌、黃桿菌，具有脫毛能力。英國的原料皮上分離出普通變形桿菌；美國的原料皮分離的則是極毛桿菌。日本的農田春和二見明分離出枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌。這些菌株發酵得到的酶製劑對羊皮脫毛能力良好。真正現代酶脫毛技術的創始人則是德國人RShm,他於1908年發明了軟化酶Oropon, 1910年發明了酶脫毛工藝「Arazym Process」,其使用的酶是以動物胰臟為主的酶製劑，開創了現代酶技術在皮革中應用的先河。該技術在美國用於山羊和小山羊皮的脫毛，直至1930s。二戰以後，隨著工業微生物生產技術的突破，大量來自於細菌、黴菌、放線菌的新型酶製劑出現，取代了來自動植物的酶製劑，酶脫毛再次受到重視。在此期間，Burton、Reed,美國東部地區農業研究中心的Cordon、Bailey、Cooper,義大利的Simoncini,澳大利亞的Yates,德國的SchlOsser、Heidemann,蘇聯的色色金娜，以及印度和日本的學者，運用當時的生物知識、測試手段，對酶脫毛技術從工藝到原理進行了深入的研究，取得重大進展。但由於酶脫毛過程控制難、對皮損傷大、價格高等原因，到1970年後，第二次遭到冷落。值得一提的是，此時，由於特殊的原因，我國的酶脫毛技術曾經紅火一時。進入90年代，由於世界各國對環境保護的日益重視，生物技術的重大突破，酶脫毛技術第三次受到重視。最早用於皮革工業的酶製劑正是來自動物胰臟的胰酶，它是一種蛋白酶。早期的酶脫毛多用胰酶，德國、美國稱為「Arazym」，蘇聯則稱為「奧羅邦」，在山羊皮上取得一定效果，其它皮張效果不佳，粒面容易產生管皺和松面。也有從植物中提取蛋白酶來脫毛的。最早的是從木瓜(Carica papaya)中提取木瓜蛋白酶，具有一定的脫毛能力，但成本太高。1953年，印度的S. Bose等從Calotropisgigantea(—種巨大牛角瓜)提取植物蛋白酶「馬塔爾」乳液,從Eleusine coracana(—種蟋蟀草屬植物)提取澱粉酶「拉特然」乳液，用於脫毛，適用於印度小公牛皮、山羊皮。據報導，用植物提取液進行酶脫毛在印度至今仍有應用。Rose、Chellan等於2004年在美國申請了相類似的專利。 毫無疑問，脫毛用酶製劑的主要來源是微生物。

細菌、黴菌、放線菌中都有一些菌株可產生具有脫毛能力的蛋白酶。早期報導的細菌有覃狀芽抱桿菌(Bacillus mycodies)、巨大芽抱桿菌(Bacillus megatherium)、馬鈴薯芽抱桿菌(Bacillus mesentericus)、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)等。放線菌有白色鏈黴菌(St. albus)、抗生素鏈黴菌(St. antibioticus)、金色鏈黴菌(St. aureus)、灰色鏈黴菌(St. grseus)等。黴菌有黑麴黴(Asp. niger)、米麴黴(Asp. oryzae)、黃麴黴(Asp. f lavus)等。但是，蛋白酶脫毛的同時，不可避免會損傷真皮的結構，影響皮製品的使用性能，這嚴重影響了酶脫毛的應用。

發明內容
國內普遍認為，蛋白酶製劑中存在的膠原酶是水解膠原蛋白，從而引起損傷的主要原因。眾所周知，膠原蛋白的主體結構是甘氨酸-脯氨酸-羥脯氨酸重複單元組成的三螺旋結構。甘氨酸體積小，使螺旋能緊密排列；羥脯氨酸通過水分子和其它胺基酸生成氫鍵。其特殊的構成，使得膠原蛋白排列緊密，具有強大的抗張力。除了螺旋結構外，膠原蛋白的兩端還存在非螺旋區域，實際上，膠原纖維由長段的螺旋區域和小段的非螺旋區域交替組成。通常情況下，由於膠原蛋白結構特殊，螺旋排列緊密，普通的蛋白酶很難和膠原蛋白螺旋區域結合，從而很難水解膠原蛋白。如果膠原蛋白在加工中變性，則容易被蛋白酶水解。如果蛋白酶中存在少量的膠原酶，膠原酶可從N-端的3/4處斷裂，膠原蛋白的緊密結構被破壞，其它蛋白酶就可以水解膠原蛋白。也就是說，脫毛的蛋白酶製劑中存在的少量膠原酶能夠和蛋白酶協同，較大地加強對皮的損傷。如果能抑制膠原蛋白酶活性，對減少損傷有好處。本發明選擇特定的蛋白酶，加入蛋白酶抑制劑，可以抑制其中的膠原酶活力，而對蛋白酶的脫毛能力沒有影響。
具體實施例方式實施例一50kg經過預處理的豬皮,放入轉鼓中，加入50kg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0.1 %膠原酶抑制劑、O. 2% JFC，28°C，轉動lOmin，靜置20min，5小時後，出鼓，拔毛。實施例二50kg經過預處理的牛皮,放入轉鼓中，加入40kg水，I %蛋白酶(400u/ml)、0.1 %膠原酶抑制劑、O. 2% JFC，28°C，轉動lOmin，靜置20min，5小時後，出鼓，拔毛。實施例三20kg經過預處理的豬皮，取1%蛋白酶(400u/ml)、0.1 %膠原酶抑制劑，用適量水調成糊狀，均勻塗於肉麵規定部分，24°C 30°C，放置2 3天，拔毛。實施例四20kg經過 預處理的豬皮，取1%蛋白酶(400u/ml)、0.1 %膠原酶抑制劑、適量填充齊U，用適量水調成糊狀，均勻塗於肉麵規定部分，24°c 30°C，放置2 3天，拔毛。
權利要求
1.選擇合適的蛋白酶，加入特定的蛋白酶抑制劑，可以抑制其中的膠原酶活力，減少對皮的損傷。同時對蛋白酶的脫毛能力沒有影響。該產品為復配的酶製劑。
2.(I)中的蛋白酶為2709蛋白酶。
3.(I)中的蛋白酶抑制劑為EDTA。
全文摘要
減小皮革損傷的脫毛酶製劑。本發明選擇特定的蛋白酶，加入蛋白酶抑制劑，可以抑制其中的膠原酶活力，而對蛋白酶的脫毛能力沒有影響。本發明可用於皮革生產中的脫毛工序。
文檔編號C14C1/06GK103060487SQ20111031940
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者宋健 申請人:江南大學