Исследование строения ферментных препаратов, используемых в меховом производстве

УДК 675.043

М. Ю. Берселева, Г. Г. Лутфуллина, И. Ш. Абдуллин, Б. Л. Журавлев

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МЕХОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Ключевые слова: Ферментные препараты (ФП), строение, ИК-спектры.

Изучено строение ферментных препаратов методом прессованных дисков на приборе ФСМ-12-02.

Key words: enzyme preparations (EP), structure, infrared (IR) spectrums.

Study of the structure of enzyme preparations using the pressed disk method on the FSM-12-02 instrument was performed.

Ферментативная обработка сырья одно из наиболее перспективных направлений

совершенствования биотехнологических процессов в производстве кожи и меха. Ферментные процессы издавна применяются в меховом производстве с целью придания кожевой ткани меха мягкости и пластичности без ослабления связи волосяного покрова с дермой путем удаления межволоконного вещества: белков, углеводов и их комплексов, а также более тонкого разделения коллагеновых волокон [1-4].

В документациях на используемые в исследованиях ферментные препараты,

предоставленными фирмами изготовителей показана техническая информация в основном об их свойствах и применении и не указывается, как правило, химический состав продукции. По этой причине для идентификации ферментных препаратов с целью выявления реакционно-способных функциональных групп в молекулах ферментов использовался метод ИК-спектроскопии - метод прессованных дисков. Данный метод основывается на том, что образец (0,5-1,0 мг) основательно измельчается с веществом матрицы (приблизительно 100 мг сухого порошкообразного бромистого калия). В качестве матрицы (иммерсионной среды) используются галогениды других щелочных металлов. Они прессуются в вакууме при высоком давлении, образуя прозрачные диски. Смешивание и измельчение могут проводиться в полированной агатной ступке или более эффективно в небольшой вибрационной шаровой мельнице, а также методом лиофилизации. Смесь прессуется в прозрачные диски в специальной пресс-форме при давлении 400010000 кгс/см2. Качество спектра зависит от степени перемешивания и размера взвешенных частиц (2 мкм или меньше). С микрообъективом можно использовать микродиски диаметром 0,5-1,5 мм. Эта методика позволяет исследовать образцы до 1 мкг [5].

ИК-спектры представлены на рисунках 1,2.

Следует отметить, что использование индивидуальных ферментов не столь эффективно, так как интервалы их активности малы, что неудобно при использовании их в технологических

процессах. Поэтому в меховой промышленности используются комплексные ФП [6].

Е1Ьго 100С - ФП для отмоки меховых шкур (фирма «Lowenstein»). В силу своей реактивности препарат Е1Ьго 100С быстро растворяет засохшую кровь, расщепляет и вымывает натуральные жиры, разрыхляет связь между дермой и подкожной клетчаткой без опасности теклости волоса [7].

ИК-спектр исследуемого препарата содержит характеристические полосы поглощения, такие как широкая сильная полоса, отвечающая валентным колебаниям водородносвязанной ОН-группы в области 3650-3300 см-1. В этом же диапазоне проявляются асимметричные и симметричные валентные колебания групп ЫИ2- и N4-. В области 2931, 2885 см-1 наблюдаются асимметричные валентные колебания СН- связи в СН-, СН2-, СН3- группах. Полоса поглощения, отвечающая деформационным колебаниям КН-групп проявляется в области 1651 см-1. Это так называемая вторичная амидная полоса. Здесь же содержится сильная полоса асимметричных валентных колебаний карбоксилат-иона.

В областях 1157, 1344, 1458 см-1 присутствуют полосы поглощения, обусловленные плоскими деформационными колебаниями КН-(амид III - 1157 и 1344 см-1) и N4 (амид II -1458 см-1).

В области 1082 см-1 могут себя проявлять амид IV (NN4), а также валентные колебания —ОН в алифатических первичных спиртах.

Рис. 1 - ИК-спектр Elbro 100C

Полоса поглощения в области 989 см отвечает деформационным колебаниям С=О (карбонильной группы). Здесь же проявляют себя димеры карбоновых кислот.

Широкая средняя полоса поглощения с недостаточно хорошо прописанными пиками в области 632, 704, 760, 860 см-1 может быть обусловлена внеплоскостными веерными колебаниями Ы-И групп. [5,8]. Возможно также наложение полос вследствие использования не индивидуального фермента, а смеси его с другими компонентами.

БеШегт Вате АВ - мягчитель на основе ферментов, проявляющих активность в кислой среде; специально разработан для мягчения меховых шкурок в процессе пикелевания (фирма «С1апаП»). Продукт полностью диспергируется в воде и проявляет высокую активность в интервале рН 4,04,5. При этом происходит удаление межфибриллярного вещества, шкурки становятся более мягкими и упругими [9].

ИК спектр БеШегт Вате АВ содержит широкую сильную полосу поглощения, отвечающую валентным колебаниям

конденсированных ОН-групп, которая расположена в области 3100-3280 см- . Здесь же проявляют себя асимметричные и симметричные валентные колебания ЫИ- и ЫН2-группы. В диапазоне 28503035 см-1 наблюдаются асимметричные валентные колебания СН-, СН2- групп. Область 1407 см-1 содержит среднюю узкую полосу поглощения, отвечающую, возможно, симметричным валентным колебаниям карбоксилат-иона.

Сильная широкая полоса поглощения, возможно, отвечает валентным колебаниям ОН-групп алифатических спиртов. Здесь же может поглощать четвертичный амин. В области 615 см-1 присутствует узкая сильная полоса поглощения, отвечающая, возможно, внеплоскостным деформационным колебаниям С-С или внеплоскостным веерным колебаниям Ы-Н групп [5,8].

Таким образом, представленные ИК спектры показывают, что ферментные препараты содержат характерные функциональные группы: -ОН, -ЫИ , -ЫН2, -СН, -СН2. Кроме этого, в обоих спектрах присутствуют валентные колебания

карбоксилат-иона. Спектр Elbro 100C отличается наличием большого количества амидных полос.

не ]ИС I5W ЖЯ :мо ]М0 1FK- Ы/

ВО.] НОВОЕ ЧИСЛО, Ol1

Рис. 2 - ИК-спектр Feliderm Вате АВ

Результаты данных исследований будут использованы для выявления механизма взаимодействия ферментных препаратов с коллагеном шкуры (происходят ли конформационные перестройки в молекуле фермента).

Литература

1. Чурсин В.И., Шапкарина Н.П. Влияние ферментативной обработки на свойства голья и полуфабриката // Кожевенно-обувная промышленность. 2005. №5. С. 35-36. 2 Пурим А.Я. Технология выделки пушно-мехового и овчинно-шубного сырья. М.: Легпромбытиздат, 1983.514 с.

3. Берселева, М.Ю. Ферментативная отмока шкур бобра/ М.Ю. Берселева, Г.Г. Лутфуллина, И.Ш. Абдуллин, Е.А. Солдаткина, Б. Л. Журавлев// Вестник Казан. технол. унта, 2012.- №13. -С.61-62.

4. Лутфуллина, Г.Г. Новое в обработке шкурок кролика/Г.Г. Лутфуллина// Вестник Казан. технол. унта, 2012.- №13. -С.75-77.

5. Сильверстейн, Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений/ Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Моррил. -М.: Мир, 1977. -592 с.

6. Чешкова А.В. Ферменты и технологии для текстиля, моющих средств, кожи и меха. Учебное пособие для вузов, Иваново, 2007.- 280с.

7. Каталог химических материалов фирмы «Lowenstein».

8. Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия/Смит А. -М.: Мир, 1982. -328 с.

9. Каталог химических материалов фирмы «Clariant».

© М. Ю. Берселева - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; Г. Г. Лутфуллина д.т.н, доц. той же кафедры; gu1naz777@bk.ru; И. Ш. Абдуллин - д.т.н., проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdu11in_i@kstu.ru; Б. Л. Журавлев - д.х.н., проф. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, bgyr@kstu.ru.