將生皮或表皮加工成皮革的方法
2023-05-29 10:06:01
專利名稱：將生皮或表皮加工成皮革的方法
技術領域：
本發明涉及將生皮或表皮加工成皮革的方法。更具體地說，本發明涉及將生皮或表皮加工成皮革的方法，包括用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶對生皮或表皮進行酶處理。
背景技術：
在製造皮革過程中，酶的使用傳統上是在浸泡、脫毛和軟化的步驟中。在這些過程中，用蛋白酶來達到蛋白質的部分降解，從而使毛皮柔軟、易曲及便於隨後的鞣革。
蛋白酶作用於蛋白質並將它們切成小的可溶性鏈。當將生皮或表皮用蛋白酶處理時，覆蓋膠原纖維的原纖維間蛋白質和蛋白葡聚糖就被除去了。
不同的蛋白酶具有不同的作用和最適條件。傳統上，消化性酶類，尤其是從被屠宰的動物(通常為豬)的胰腺提取的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶被用於皮革的製造。
胰蛋白酶是理想的用於軟化的蛋白酶。它是一種高度特異性的蛋白酶，僅作用於肽鏈的賴氨醯和精氨醯鍵。胰蛋白酶被認為是用於皮革製造的最安全的酶類。
製造出皮革的纖絲分子是1類和3類膠原。在生皮和表皮加工成皮革的過程中不過度地破壞這一纖維結構是很重要的。彈性蛋白是蛋白質的另一種纖維類型，它在粒面(最表面部分)及其以下區域特別豐富。它的存在賦予了皮革的剛性。在生產某些類型的皮革，如裝飾用和服裝用皮革時，彈性蛋白的去除具有使皮革變得更加柔軟的好處。但其它類型的皮革(如鞋麵皮等)必須保留一定的剛性。
已知純胰蛋白酶不能降解天然膠原，也不能水解彈性蛋白。因而，經常優選使用具有高的胰蛋白酶含量的胰酶，從而保持鞋麵皮革的剛性並賦予其被稱為「成形(stand)」的性能。
胰蛋白酶是從豬胰腺的胰島素提取中作為副產物出現的，如果胰島素不是主要目的物，這一方法是不經濟的。然而，遺傳工程技術的發展使人們現已能夠進行重組胰島素的生產。這些發展導致了胰蛋白酶製品的減少及其價格上漲。
這些發展促使了人們進行在將生皮和表皮酶加工成皮革的過程中用微生物蛋白酶製劑替代胰蛋白酶製劑的研究。
本文提出的用於皮革製造的蛋白酶是從芽孢桿菌屬(Bacillus)獲得的來自細菌的蛋白酶和從麴黴屬(Aspergillus)，鏈黴菌屬(Streptornyces)，小孢黴屬(Microsporum)，和青黴屬(Penicillium)獲得的來自真菌的蛋白酶。
然而，這些微生物蛋白酶中沒有一種完全模仿胰蛋白酶的作用，目前，在將生皮和表皮加工成皮革的過程中還沒有一種微生物蛋白酶可完全取代胰蛋白酶。
發明簡述本發明的一個目的是提供一種皮革製造的酶處理方法，該方法包括一種可模仿胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶的作用。
因而，首先本發明提供了一種將生皮或表皮加工成皮革的方法，包括用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶酶促處理生皮或表皮。
另一方面，本發明提供了一種脫灰鹼液，含有一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶和適當的賦形劑。
發明詳述本發明提供了一種將生皮或表皮加工成皮革的方法，包括用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶對生皮或表皮進行酶處理。
將生皮或表皮加工成皮革的過程生皮或表皮在製革廠通常是以鹽漬的或乾燥的生皮或表皮的形式接收的。將生皮或表皮加工成皮革的過程包括幾個不同的處理步驟，包括浸泡、脫毛和軟化的步驟。這些步驟構成了溼處理(Wet processing)，並且是在浸灰間(beam house)完成的。根據本發明，酶處理可在皮革製造中的任何時間進行。然而，蛋白酶通常被使用於溼處理過程中，即在浸泡、脫毛和/或軟化的過程中。
在本發明的一個具體實施方案中，用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶的酶處理是在溼處理過程中進行的。
浸泡步驟的目的是恢復鹽漬和乾燥的表皮所失去的水份。在本發明的一個更具體的實施方案中，用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶的酶處理是在浸泡過程中進行的。本發明的浸泡過程可在常規浸泡條件下進行，即pH在pH6-11的範圍，優選在pH7-10的範圍，溫度在20-30℃的範圍，優選在24-28℃的範圍，反應時間在2-24小時的範圍，優選在4-16小時的範圍，並且如果需要，加入已知的表面活性劑和防腐劑。
軟化步驟的目的是去除殘留的脫毛化學劑和非製革物質。軟化步驟的第一階段被稱為脫灰，這時相石灰(phase lime)及鹼性化學物質被除去。軟化步驟的第二階段通常是從脫灰鹼液本身的加入開始的。在另一個具體的實施方案中，該酶處理是在軟化過程中進行的。在一最優選的實施方案中，該酶處理是在脫灰階段之後的軟化過程中進行的。本發明的軟化過程可在常規條件下進行，即pH在pH6-9的範圍，優選在pH6.5-8.5的範圍，溫度在20-30℃的範圍，優選在25-28℃的範圍，反應時間在20-90分鐘的範圍，優選在40-80分鐘的範圍。
皮革製造的過程對本領域普通技術人員來說是公知的，在例如WO 94/06942，WO 90/12118，US3840433，EP-A1-505920，GB-A2233665及US3986926中均有描述。
具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶本發明的方法包括用具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶對生皮或表皮進行酶處理。
在本發明的敘述中，具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶是一種能夠模仿胰蛋白酶作用的蛋白酶，特別是在皮革製造過程的條件下作用於生皮或表皮時。本發明的具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶優選是一種賴氨醯和/或精氨醯特異性蛋白酶(肽鏈內切酶)，即一種能夠在賴氨酸和/或精氨酸的C-端側斷裂肽鍵的酶。該類似於胰蛋白酶的蛋白酶活性可用一個試驗確定，該試驗是基於對一種胰蛋白酶底物如N-苯甲醯基-L-精氨酸-對-硝基苯胺(L-BAPA或L-BAPNA)的切割。
已知真菌來源的具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來自於特別是座殼孢屬(Aschersonia)，尤其是粉蝨座殼孢(Aschersonia aleyrodis)，麴黴屬(Aspergillus)，白僵菌屬(Beauvaria)，尤其是Beauvariabassiana，鐮孢黴屬(Fusarium)，尤其是尖鐮孢(Fusariumoxysporum)，節狀鐮孢(Fusarium merismoides)，芳香鐮孢(Fusarium redolens)，接骨木鐮孢(Fusarium sambucinum)，腐皮鐮孢(Fusarium solani)，以及Fusarium verticilloiides，綠僵菌屬(Metarhizium)，尤其是Metarhizium anisopliae，鏈黴菌屬(Streptomyces)，尤其是灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)，木黴屬(Trichoderma)和輪枝孢屬(Verticillium)，尤其是Verticilliumlecanii。EP335,023公開的具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自座殼孢屬，白僵菌屬，綠僵菌屬和輪枝孢屬。
在本發明的一個優選實施方案中，該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來自於尖鐮孢DSM2672菌株。來自於尖鐮孢DSM2672的具有胰蛋白酶作用的蛋白酶描述於WO 89/06270和WO 94/25583。
已知細菌來源的具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來自例如Lysobacter，尤其是Lysobacter enzymogenes，以及無色桿菌屬(Achromobacter)，尤其是Achromobacter lyticus。Jekel等人〔JekelP A，Weijer WJ和Beintema JJ，分析化學(Anal.Biochem.)1983 134347-354〕描述了一種來源於lysobacter的賴氨酸特異性肽內切酶。
該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶可以是絲氨酸、硫醇、金屬或天冬氨酸類型。
本發明的具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶可以皮革製造過程中常規使用的濃度使用。目前預計，尤其分別在浸泡和軟化過程中，該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶每克生皮的加入量可以是相當於0.1至100μg的活性酶蛋白，優選為每克生皮1至25μg的活性酶蛋白質。一種含有具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶的脫灰鹼液。
脫灰鹼液是一種含有用於浸灰間工藝，具體說用於皮革製造過程中軟化步驟的化學活性成分的製劑或含酶製品。
另一方面，本發明提供了一種含有具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶及適當賦形劑的脫灰鹼液。在本發明的敘述中，適當的賦形劑包括已知的和用於本領域的輔助化學品，如稀釋劑、乳化劑、脫灰劑(delimers)及載體。該脫灰鹼液可以已知的現有技術描述的方法配製，如GB-A 2250289描述的方法。
本發明的脫灰鹼液可含有每克脫灰鹼液0.00005至0.01克的活性酶蛋白質，優選每克脫灰鹼液含有0.0002至0.004克的活性酶蛋白質。
在一優選的實施方案中，本發明的脫灰鹼液含有一種從鐮孢黴屬(Fusarium)得到的具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶。在一更優選的實施方案中，本發明的脫灰鹼液含有一種從尖鐮孢DSM2762或其突變體得到的具胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶。
蛋白水解活性蛋白水解活性可用變性的血紅蛋白作為底物來確定。在確定蛋白水解活性的Anson-血紅蛋白方法中，變性的血紅蛋白被消化，沒有變性的血紅蛋白用三氨乙酸(TCA)沉澱。TCA可溶性產物的量用酚試劑測定，該酚試劑與酷氨酸和色氨酸產生藍色。
一個Anson單位(AU)被定義為一定量的酶，它在標準條件(即25℃，pH7.5和10分鐘反應時間)下以初始速率消化血紅蛋白使得每分鐘釋放的TCA可溶性產物的量與酚試劑反應時與1毫當量的酪氨酸所產生的顏色相同。
確定Anson單位和由Anson單位表示的蛋白分解活性是本領域普通技術人員公知的。但是，一份更詳細描述該分析方法的文件AF415可從Novo Nordisk A/S，Denmark公司索取，該文件內容引入本文作為參考。
實施例通過下述實施例對本發明進行進一步說明，這些實施例不是對本發明權利要求範圍在任何形式上的限定。
實施例1在本實施例中，對具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶的作用在其三個不同的劑量水平進行評估。
本實施例所用的具胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶是一種尖鐮孢(Fusarium oxysporum)蛋白酶，是根據WO 94/25583製取的。
將總重為81公斤的三張乾燥鹽漬的丹麥黑/白Friesian牛生皮用根據下面的處方進行處理。所有劑量均以鹽漬幹生皮重量的百分數計算。操作是在恆溫的實驗性鞣革桶中進行的。
處方1
將毛皮取出，去肉並分割。分割後，毛皮被沿脊柱分割成兩半，分別稱重。
毛皮1的第一半處理時沒有酶，第二半處理時每克毛皮用3.6μg的活性類似於胰蛋白酶的酶蛋白質。
毛皮2的第一半處理時每克毛皮用3.6μg的活性類似於胰蛋白酶的酶蛋白質，而第二半處理時每克毛皮用21μg的活性類似於胰蛋白酶的蛋白質。
毛皮3的第一半處理時每克毛皮用21μg的活性類似於胰蛋白酶的酶蛋白質，而第二半處理時沒有酶。
該處理系統可在同一塊毛皮上進行劑量比較。
根據下面處方將分開的半張毛皮進行兩個兩個一起的處理。
處方2
軟化後，將生皮放入一個具有浸酸浮囊的桶(a drum with a picklefloat)中，所有軟化全部完成後，將毛皮用下面處方一起處理。
處方3
將所得產物(被稱為「溼鉻鞣革(wet blue)」)擠壓，除去多餘水分，隨後修整至1.1至1.2mm的厚度。
將該溼鉻鞣革進一步加工成坯革(crust leather)，如下所述。
處方4
將皮革空氣乾燥。
乾燥後對該棕灰色的坯革進行肉眼檢查表明，與沒有處理的一邊相比，用類似於胰蛋白酶的酶處理的一邊具有更為清潔和淺色的粒面及較少皺摺。用酶處理的一邊由於皮革更為松馳及較少皺摺，比沒有處理的一邊長6-10％。根據DIN53329分析，用該類似於胰蛋白酶的酶處理與沒有處理相比撕裂強度(tear strength)提高了20-25％。
用MinoltaTMChroma Meter進行的顏色檢測表明，在這些生皮內比較，用該類似於胰蛋白酶的酶處理的一邊比沒有處理的一邊顏色顯著較淺(較高的L-星值(L-Star value))，這是由於處理的一邊比沒有處理的一邊較為清潔的結果。在該兩個酶劑量之間沒有發現顯著差異。
用肉眼和用顯微鏡進行的檢測沒有發現對粒面有任何破壞，甚至在高達21μg的處理也是這樣。
實施例2
在本實施例中，將從鐮孢黴屬(Fusarium)得到的類似於胰蛋白酶的蛋白酶的作用在軟化過程中分別與一種純的胰蛋白酶脫灰鹼液(PTNTMCrystalline，得自Novo Nordisk A/S，Denmark)和一種胰酶脫灰鹼液(DTNTM3.0S，得自Novo Nordisk A/S，Denmark)的作用進行比較。
用於本實施例的類似於胰蛋白酶的微生物蛋白酶是一種尖鐮孢(Fusarium oxysporum)蛋白酶，根據WO 94/25583製得。
在本實施例中使用了兩張黑白Friesian牛生皮，進行兩個系列。將這些生皮放在一起在一試驗性桶中用實施例1的處方1進行處理。在軟化前，將每張皮切成兩半，並用下述處方5進行處理。將這些分開的半張皮分開進行如下軟化(酶處理前它們已被脫灰)表1毛皮編號第一半(A) 第二半(B)1 0.0541％類胰蛋白酶0.00044％PTNTMCrystalline2 0.2937％類胰蛋白酶0.0086％PTNTM3.0S在同一張毛皮上實施不同的處理，以保證進行效果比較的可能性。所有劑量均是以浸灰的、去肉的和分割的毛皮的重量百分比計算的。施用於毛皮1的蛋白酶劑量等於每克毛皮3μg活性酶蛋白質，施用於毛皮2的蛋白酶劑量等於每克毛皮3.1×10-4Anson單位。
處方5
將所得溼鉻鞣革擠壓，以除去多餘水分，然後修整至1.1至1.2mm的厚度。然後，將該溼鉻鞣革用實施例1中處方4加工成坯革。
然後將皮革空氣乾燥。
對軟化的毛皮和溼鉻鞣革進行評估的結果沒有揭示在不同的處理間有任何顯著差別。用肉眼評估該坯革我們也沒有發現在不同蛋白酶之間有任何系統差異。這些分開的兩半非常相象。
切出皮革樣品，分別進行撕裂強度檢測(DIN 53329)，抗拉強度檢測(DIN 53328)，崩裂檢測(lastometer test)(DIN 53325)及撓曲檢測(flexometer test)(DIN 53351)。結果示於下文表2和3。
得出粒面裂紋和破裂數值(grain crack and burst figures)的崩裂檢測是一種粒面可延伸性檢測。它是用一種裝置測定的，其中用一個圓頭繩索施力於該材料的隔膜的中心，直至產生裂紋並破裂。測定用力的大小和伸展量。
抗拉強度是以斷裂時的力量和伸展量測定的，撕裂強度是以皮革中纖維走向垂直和平行方向撕裂皮革所用的力。
撓曲檢測測定的是皮革對彎曲力的響應(與崩裂檢測一樣，該檢測特別用於鞋麵皮革的檢測)。將皮革以一定的方式進行摺疊並在Bally撓曲檢測儀中重複地來回曲折。但是，撓曲檢測的結果在下表中沒有示出，因為在50,000次幹拐折(dry flexes)後在這些皮革的任何一個上均觀察不到裂縫。
表2類胰蛋白酶(1A)與PTNTMCrystalline(1B)對比
表3類胰蛋白酶(2A)與PTNTM3.0S(2B)對比
為解釋表2-3中的數據，必須不單獨看每一個單個數值，而應對數據進行總體觀察。首先，生皮與生皮之間有很大差異，但即使皮革樣品取自同一邊皮革相同或類似的區域，在同一張生皮中皮革的一邊與另一邊之同仍然存在一些自然差別。
基於這些考慮，PTNTMCrystalline好象具有最好的總體性能，而PTNTM3.0S與本發明的類似於胰蛋白酶的蛋白酶相近似。
本實施例表明，根據本發明的具有胰蛋白酶作用的蛋白酶是高度純化的胰酶和胰蛋白酶脫灰鹼液優良的微生物來源的替換物。
權利要求
1.一種將生皮或表皮加工成皮革的方法，包括用一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶對生皮或表皮進行酶處理。
2.根據權利要求1的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來源於真菌。
3.根據權利要求2的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自於座殼孢屬(Aschersonia)的菌株，麴黴屬(Aspergillus)的菌株，白僵菌屬(Beauvaria)菌株，鐮孢黴屬(Fusarium)菌株，綠僵菌屬(Metarhizium)菌株，鏈黴菌屬(Streptomyces)菌株，木黴屬(Trichoderma)菌株，或輪枝孢屬(Verticillium)菌株。
4.根據權利要求3的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自粉蝨座殼孢(Aschersonia aleyrodis)菌株，白僵菌(Beauvariabassiana)菌株，尖鐮孢(Fusarium oxysporum)菌株，節狀鐮孢(Fusarium merismoides)菌株，芳香鐮孢(Fusarium redolens)菌株，接骨木鐮孢(Fusarium sambucinum)菌株，腐皮鐮孢(Fusariumsolani)菌株，Fusarium verticilloides菌株，綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)菌株，灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)菌株，或Verticillium lecanii菌株。
5.根據權利要求4的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自尖鐮孢DSM 2672菌株，或其突變體或變種。
6.根據權利要求1的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來自細菌。
7.根據權利要求6的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的細菌蛋白酶來自無色桿菌屬(Achromobacter)菌株，優選Achromobacter lyticus，或Lysobacter菌株，優選Lysobacter enzymogenes。
8.根據權利要求1-7中任意一項的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶是絲氨酸蛋白酶。
9.根據權利要求1-8中任意一項的方法，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶是Lys和/或Arg特異性蛋白酶。
10.根據權利要求1-9中任意一項的方法，其中該酶處理是在一個或多個溼加工步驟中完成的。
11.根據權利要求10的方法，其中該酶處理是在浸泡步驟中完成的。
12.根據權利要求10的方法，其中該酶處理是在軟化步驟中完成的。
13.一種脫灰鹼液，含有一種具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶和適當的賦形劑。
14.根據權利要求13的脫灰鹼液，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶是真菌來源的，優選來自座殼孢屬(Aschersonia)菌株，麴黴屬(Aspergillus)菌株，白僵菌屬(Beauvaria)菌株，鐮孢黴屬(Fusarium)菌株，綠僵菌屬(Metarhizium)菌株，鏈黴菌屬(Streptomyces)菌株，木黴屬(Trichoderma)菌株，或輪枝孢屬(Verticillium)菌株。
15.根據權利要求14的脫灰鹼液，其中該具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自粉蝨座殼孢菌株，白僵菌菌株，尖鐮孢菌株，芳香鐮孢，接骨木鐮孢，腐皮鐮孢，和Fusarium verticilloides，綠僵菌菌株，灰色鏈黴菌菌株，或Verticillium lecanii菌株。
16.根據權利要求15的脫灰鹼液，其中該具有胰蛋白酶作用的真菌蛋白酶來自尖鐮孢DSM 2672菌株，或其突變體或變種。
17.根據權利要求13的脫灰鹼液，其中該具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶來自細菌。
18.根據權利要求17的脫灰鹼液，其中該具有胰蛋白酶作用的細菌蛋白酶來自無色桿菌屬菌株，優選Achromobacter lyticus或Lysobacter菌株，優選Lysobacter enzymogenes。
全文摘要
本發明涉及一種將生皮或表皮加工成皮革的方法。更具體地說，本發明涉及一種包括用具有胰蛋白酶作用的微生物蛋白酶對生皮或表皮進行酶處理，而將生皮或表皮加工成皮革的方法。
文檔編號C14C1/04GK1570151SQ20041004763
公開日2005年1月26日 申請日期1995年9月22日 優先權日1994年10月7日
發明者N·H·索蘭森 申請人:諾沃奇梅茲有限公司