ВОДНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШКУР И ГОЛЬЯ Российский патент 1999 года по МПК C14C1/00 C14C1/08 C12S7/00 

Изобретение относится к технологии изготовления кожи, конкретно к водному средству для обработки шкур и голья.

Известно применение для обработки шкур и голья водной ванны с содержанием энзимов, содержащей кислоты, основания, соли, поверхностно-активные вещества и комплексообразователи (см. WO 92/17613, МКИ: C 14 C 1/08, 1992).

Недостаток известного раствора заключается в том, что микробиологическая стабильность используемых для обработки шкур и голья водных средств не является полностью удовлетворительной. Кроме того, средства не проявляют постоянства активности.

Задачей изобретения является разработка водного средства для обработки шкур и голья, имеющего улучшенную микробиологическую активность при одновременном обеспечении постоянства активности.

Эта задача достигается предлагаемым водным средством для обработки шкур и голья, содержащим по меньшей мере один энзим отдельно или в смеси с носителем и стабилизатор, за счет того, что оно в качестве стабилизатора содержит мелассу при следующем количественном соотношении компонентов (мас.%):
энзим - 0,001 - 0,1
меласса - 10 - 99
вода и, в случае необходимости, носитель энзима - остальное
Предлагаемое водное средство может также содержать общепринятые целевые добавки, такие как, например, гидротропные вещества, т.е. вещества, не являясь растворителем, улучшают водорастворимость труднорастворимых веществ, поверхностно-активные вещества, а также вещества с подавляющим опухание, обезволаживающим, диспергирующим или растворяющим известь действием.

Химический состав гидротропных веществ является различным. Они подразделяются на неэлектролиты или электролиты (см. Ф. Штатер, "Gerbereichemie und Gerbereitechnologie", Академиферлаг Берлин (1951), стр. 70 и 71). К неэлектролитам принадлежат органические аминосоединения, такие как, например, мочевина, тиомочевина, формамид, ацетамид и т.д. К электролитам принадлежат сульфокислоты и карбоновые кислоты ароматического ряда, а также алифатического ряда, в частности их соли. Кроме того, неорганические нейтральные соли, как, например, роданиды или хлорид кальция, имеют гидротропное действие в соответствии с положением в ряду Гоффмейстера. В случае протеинов гидротропные вещества, как, например, коллагеновая ткань кожи, вызывают расщепление водородных мостиков между пептидными цепями и таким образом бучение, которое в случае коллагена прежде всего улучшает воздействие энзима, а также эффективность вымывания (см. Х Херфельд, "Bibliothek des Leders, том 2, (1989), стр. 63 и Й. Нозаки, Х. Танфорд, Biol. Chem., 238 (1963), стр. 4075-4081).

При золении (стадия обработки после отмоки и до мягчения) гидротропные вещества проявляют хорошее обезволаживающее и разрыхляющее подшерсток действие.

Поверхностно-активные вещества, как, например, обычные эмульгаторы, служат для диспергирования прилипающего к шкуре или голью жира, что обеспечивает очитку поверхности шкуры или голья. Используют неионогенные эмульгаторы, как, например, производные полигликоля и глицерина, а также анионные эмульгаторы, как, например, алкил- или арил-сульфаты и алкил- или арилсульфонаты, а также аминовые и четвертичные аммониевые соли. Все они имеют то же самое значение гидрофильно-липофильного баланса, равное 8 - 18, предпочтительно 9 - 15, особенно 12 - 15. Кроме того, возможны также комбинации различных типов эмульгатора.

Диспергирующие или растворяющие известь вещества, которые обозначаются как секвестирующие вещества, служат для очистки поверхности шкуры или голья от нежелательных отложений или для предотвращения образования известковых мыл. В качестве диспергирующих или растворяющих известь веществ служат, например, полифосфаты, полифосфонаты, поликарбоксилаты, этилендиаминтетрауксусная кислота, нитрилотриуксусная кислота, диэтилентриаминопентауксусная кислота и их соли.

К ванне также добавляют обезволаживающие средства во время процесса золения. Кроме добавок подщелачивания, предпочтительно используют тиосоединения, как, например, меркаптоэтанол натрия или гидроксифункциональные амины, как, например, моно-, ди- или триэтаноламин. Особенно последние имеют четко выраженное подавляющее бучение действие, т.е. воздействие щелочи в зольнике вызывает меньше бучения у шкур или голья, благодаря чему их рубцеватость уменьшена. Все упомянутые добавки к применяемым при переработке кожи ваннам известны из уровня техники и их обычно добавляют отдельно к ваннам.

Содержащаяся в качестве стабилизатора в предлагаемом водном средстве меласса является подрастающим сырьем, которое биологически разлагается и является очень дешевым в качестве отхода. Она является сиропообразным, темно-коричневым остатком производства сахара, который больше не может кристаллизоваться (см. Керк-Отмер, Enzyclopedia of Chemical Technology, 3-е издание, том 22, издательство Дж. Вайлей 1985, стр. 514 - 517). Меласса тростникового сахара содержит 30 - 40% сахарозы, 15-25% инвертного сахара, до 5% аконитовой кислоты, а содержание бетаинов является минимальным. Содержание воды составляет 30-40%. Меласса сахарной свеклы содержит согласно данным справочника Rompp Chemie Lexikon, (9-ое издание, издательство Г. Тиме-Ферлаг, 1991) в среднем 50% сахарозы, 20% несахарных веществ (декстринов, бетаинов, молочной кислоты), 2% соединений азота, 1% инвертного сахара и редких сахаров, таких как, например, рафиноза и кетоза, а также 23% воды. Часто концентрация ингредиентов меньше. Тогда содержание воды значительно выше и составляет до 35%.

Хотя маласса является очень вязкой, ее можно использовать в качестве жидкого носителя энзима. Для получения такого препарата энзим, который может быть жидким или твердым, можно растворять непосредственно в мелассе. Если в виде исключения энзимы имеются в распоряжении в чистом виде, то их можно врабатывать в мелассу. В большинстве случаев энзимы имеются в виде смеси с различными носителями или они растворены в жидких носителях, которые, однако, не мешают при применении предлагаемого жидкого средства для обработки кожи.

В большинстве случаев к мелассе добавляют воду с целью получения жидкотекучего средства. Если необходимо добавлять еще другие активные вещества, то в случае необходимости их следует предварительно растворять в воде, так что конечное содержание мелассы является соответственно уменьшенным. Хотя меласса в большинстве случаев представляет собой основной жидкий носитель предлагаемого средства, она может также содержаться в относительно низкой концентрации, в крайнем случае только в вышеуказанной минимальной концентрации, равной 10%. Однако предпочтительно она содержится в средстве в количестве 50-80%. Остаток часто состоит из других ингредиентов, таких как, например, дополнительные энзимы и их носители, различного рода активные вещества и вода.

Неожиданно было найдено, что меласса очень хорошо стабилизирует имеющуюся в средстве активность энзима. Это относится и к сохранению активности непосредственно после приготовления жидкого средства, а также при продолжительном хранении, например, в течение 6 месяцев. Этот эффект является совсем неожиданным для специалиста. В лучшем случае следовало бы ожидать стабилизирующий эффект, соответствующий имеющемуся в мелассе содержанию сахара, так как общеизвестно, что сахары, например сахароза, обладают стабилизирующим действием, основанным в основном на снижении активности воды. Однако проявляемое мелассой в данном случае стабилизирующее действие, превышающее обусловленное содержанием сахара действие, является, наверное, результатом присутствия других несахарных компонентов.

Предлагаемое водное средство может содержать любой из известных для обработки шкур и голья энзимов. Из большого числа имеющихся в распоряжении протеиназ, липаз, амилаз, включая и другие гидролазы, можно свободно выбирать подходящий энзим и его количество. Из числа протеиназ предпочтительно используют энзимы поджелудочной железы, представляющие собой по существу смесь энзимов, протеиназы из Bacillus subtilis и В. licheniformis, а также протеиназы из Aspergillus, из числа липаз - высокощелочную, получаемую генной инженерией липазу из Aspergillus oryzae. Выбор вида энзимов зависит, конечно, от назначения средства. Если жидкое средство должно использоваться прежде всего в мягчительной жидкости, то выбирают протеиназы или липазы, имеющие оптимальную активность при значении pH в пределах от нейтральной до слабощелочной величины. Для универсального применения, т.е. для дополнительного использования в зольнике и в отмоке, рекомендуется использовать энзимы с оптимальной активностью при значении pH 9 или больше. Применение протеиназ или липаз со значением pH = >9 является предпочтительной формой выполнения настоящего изобретения. Содержащиеся в предлагаемом водном средстве энзимы могут также иметь различную активность, предпочтительно средство содержит смесь протеиназ с липазами, которые могут иметь оптимальную активность при значении pH = > 9. Неожиданно было найдено, что содержащаяся в смесях энзимов протеиназа в присутствии мелассы проявляет меньшее воздействие на другие энзимы в присутствии мелассы, а в растворах протеиназ нежелательный эффект самопереваривания в значительной степени подавляется.

Протеолитические энзимы, содержащиеся в предлагаемом средстве, в основном имеют активность 100 - 20000 ед/г (по методу Лелейна и Фольхарда), а липазы - активность 10 - 1000 единиц/г по (определение осуществляют с применением оливкового масла в качестве субстрата, а также с применением триацетина и трибутирина [см. С. Сеперива и др. Biochemistry 10, стр. 2143 (1971 г.); Pharmaceutical Enzymes, издатели P. Ройссен и А. Соверс 1978 г.] ).

Дальнейшим предпочтительным признаком изобретения является содержание в предлагаемом водном средстве гидротропного вещества. Гидротропные вещества, как, например, мочевина, в высокой концентрации оказывают на протеины денатурирующее действие. Поэтому, начиная с концентрации pH => 1 моль/л мочевины (60 г/л = 6 вес.%) следует ожидать отрицательное действие на активность энзима. Согласно изобретению содержание гидротропного вещества в содержащем мелассу предлагаемом водном средстве может быть также значительно выше, т.е. 3 - 40 мас.%, предпочтительно 10 - 20 мас.%. И при более высоком содержании гидротропного вещества не обнаруживается потеря активности энзима, что является неожиданным. Соответствующее водное средство также проявляет стабильную активность энзима после хранения. Предпочтительными гидротропными веществами являются мочевина, гидрохлорид гуанидина, сульфонат кумола и хлорид кальция.

Даже если предлагаемое водное средство содержит еще вещества с диспергирующим, подавляющим бучение, обезволаживающим, диспергирующим или растворяющим известь действием, потери активности энзима не обнаруживаются. Содержание добавок предпочтительно составляет 0,1 - 20 мас.%.

Из большого числа добавок с указанным действием следует, например, назвать полифосфаты в качестве примера растворяющего известь вещества, меркаптоэтанол натрия и тиогликолевую кислоту в качестве обезволаживающего средства, алкан-сульфонаты и простые алкилполигликолевые эфиры в качестве диспергатора, а также гидроксифункциональные амины в качестве подавляющего бучение средства.

Эти вещества можно добавлять к содержащему мелассу средству отдельно или в смеси с одним или несколькими гидротропными веществами. Возможно добавлять их и в виде любой другой смеси. Из-за различных добавок в водном растворе могло бы устанавливаться значение pH, которое может оказать отрицательное влияние на активность энзима. Это в общем действительно для значений pH выше 12 или ниже 4. C учетом известных данных по стабильности используемого энзима к воздействию кислоты и щелочи значение pH предлагаемого водного средства должно устанавливаться в каждом конкретном случае. Так, например, для протеиназ бацилл выбирают слабощелочное значение pH (7-9) в водном средстве и избегают pH ниже 5. В большистве случаев для обеспечения оптимальной активности энзима целесообразно значение pH 7-9. Регулирование значения pH путем добавления кислот, щелочи или буфера целесообразно осуществляют до добавления энзимов, чтобы они не подвергались воздействию крайних значений pH.

Содержание воды в предлагаемом средстве предпочтительно составляет 20 - 80 мас. %, в частности 25 - 50 маc.%. Стабилизирующее действие мелассы особенно проявляется соответственно при низком содержании воды или высоком содержании твердого вещества. Высокое содержание твердых веществ не только обусловлено ингредиентами мелассы, но и другими активными веществами, содержание которых может быть даже выше, чем содержание ингредиентов мелассы. Однако в большинстве случаев содержание ингредиентов мелассы выше содержания других активных веществ. Обычно все ингредиенты водного средства имеются в растворенном виде. Однако, в содержащем мелассу растворе можно также диспергировать водонерастворимые добавки в том случае, если вязкость является высокой и диспергирование позволяет в основном предотвратить осаждение дисперсии. Для повышения содержания твердого вещества в водном средстве дополнительно можно еще добавлять также соли, такие как, например, поваренная соль, сульфат аммония или сульфат натрия, а также другие хорошо водорастворимые вещества, как, например, углеводы, аминокислоты или протеины. В большинстве случаев их содержание не превышает 20 мас.%.

Высокое содержание твердого вещества или, соответственно, низкая активность воды являются не только важными критериями стабильной активности энзима, но и микробной стабильности. В большинстве случаев она обеспечена при содержании твердого вещества свыше 50 мас.%. Но все-таки к водному средству можно дополнительно добавлять консервант в обычном количестве, в основном в количестве < 1%. Это рекомендуется особенно в том случае, если содержание воды в средстве является высоким, например, при содержании воды свыше 80%.

Предлагаемое водное средство обычно добавляют к ванне до осуществления соответствующей обработки кожи. Добавляемое количество составляет 0,1- 5% от веса шкур или голья. Предпочтительно оно составляет 0,5 - 2%.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Примеры
Сведенные в нижеследующей таблице предлагаемые средства N 1 - 15 подтверждают то, что
1. при примерно одинаковом содержании твердого вещества использование мелассы обеспечивает более высокую стабильность энзимов, чем использование сахарозы, и
2. присутствие различных добавок, таких как, например, мочевина (гидротропное вещество), натриевая соль меркаптоэтанола (обезволаживающее средство), диэтаноламин (подавляющее бучение и диспергирующее известь средство), не имеет никакого влияния на активность энзима или только незначительно снижает ее (см. данные таблицы).

Средства готовят следующим образом:
Часть необходимой воды, стабилизатор (мелассу и для сравнения сахарозу), а также целевые добавки (гидротропные вещества, диспергаторы, эмульгаторы, обезволаживающие средства, подавляющие бучение средства и т.д.) перемешивают до получения гомогенного раствора. Значение pH раствора доводят до 7 2%-ной гидроокисью натрия или 10%-ной муравьиной кислотой. Во избежание неконтролируемого роста микроорганизмов добавляют 0,1 мас.% консерванта на основе пара- хлор-мета-крезола и производного изотиазолина (торговый продукт Мергаль КМ 80 голландской фирмы Ридель де Хаен). Затем добавляют энзим (щелочную протеазу из Вас. subtilis, панкреатин, липазу из Aspergillus oryzae, грибковую протеазу из Aspergillus sojae). Целесообразно энзим предварительно растворять в незначительном количестве воды. Количество энзима выбирают так, что в случае протеаз заданная исходная активность составляет 1000 ед/г, в случае липаз -100 ед/г (pH = 9). Активность энзимов определена вышеуказанными методами. Во всех опытах энзим добавляют в количестве, меньшем 1 мас.%. Наконец пополняют водой до 100 мас. частей (= мас.%).

Примечание: применяемая меласса представляет собой мелассу сахарной свеклы с содержанием сахара около 40% сахарозы и водосодержанием 33%. Подобные результаты также достигаются при применении мелассы с содержанием сахара 50% и водосодержанием 25%.

Опыт по определению стабильности
Свежеприготовленное средство немедленно подают на измерение исходной активности протеиназы. Затем пробу хранят при температуре 45^oC в течение 7 дней и затем снова определяют активность энзима. Измеренное при этом уменьшение активности протеиназы соответствует хранению водного средства при комнатной температуре в течение 9 месяцев. В большинстве случаев липазы являются еще более стабильными.

Результаты опыта сведены в следующей таблице. Они свидетельствуют о том, что при одинаковом содержании твердого вещества меласса лучше стабилизирует активность энзима, чем сахароза. При этом следует отметить, что возможно еще лучшее сохранение активности протеиназы, если вместо 60 частей используют 75 частей мелассы вышеуказанного состава.

Состав касается водного средства для обработки шкур и голья и может быть использован в кожевенной промышленности. Средство содержит по меньшей мере один энзим отдельно или в смеси с носителем и стабилизатор, в качестве которого оно содержит мелассу. Средство позволяет улучшить микробиологическую активность при одновременном обеспечении постоянства активности. 5 з. п.ф-лы, 1 табл.

1. Водное средство для обработки шкур и голья, содержащее по меньшей мере один энзим отдельно или в смеси с носителем и стабилизатор, отличающееся тем, что оно в качестве стабилизатора содержит мелассу при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
Энзим - 0,001 - 0,1
Меласса - 10 - 99
Вода и, в случае необходимости, носитель энзима - Остальное
2. Водное средство по п.1, отличающееся тем, что меласса является остатком производства переработки сахарной свеклы. 3. Водное средство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит гидротропное вещество в количестве 3 - 40 мас.%. 4. Водное средство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере одно вещество с подавляющим бучение, обезвоживающим, диспергирующим или растворяющим известь действием в количестве 0,1 - 20,0 мас.%. 5. Водное средство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно содержит энзим с протеолитической активностью. 6. Водное средство по пп.1 - 5, отличающееся тем, что оно содержит энзим с липолитической активностью.