CN103773907A

CN103773907A - 用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法

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Publication number: CN103773907A
Application number: CN201410018501.2A
Authority: CN
Inventors: 石碧; 曾运航; 周建飞; 王亚楠; 廖学品; 张文华; 曹明蓉
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: CN103773907B

Abstract

本发明公开了一种用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，其特点是先用中性蛋白酶在pH7.0～8.5处理原皮25～55min，以破坏和去除表皮，然后用石灰提高浴液pH至12以上，以灭活中性蛋白酶，消除酶进一步破坏皮胶原的风险，同时实现护毛，最后用少量硫化物达到保毛脱毛的目的。该方法能解决现有酶法脱毛易脱毛不尽，酶法脱毛和酶-硫化物协同脱毛法造成粒面损伤或松面，化学保毛脱毛法易护毛过度以及少硫化学保毛脱毛法难以除尽表皮的技术问题。本发明与灰碱法相比脱毛裸皮的粒面更洁净、平整，大幅降低了废水中的硫化物、悬浮物和有机物污染，是一种操作易控、经济实用、能确保产品质量安全的原皮脱毛方法。

Description

用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法

技术领域

本发明涉及一种用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，属于原皮的脱毛领域。

背景技术

原皮脱毛的主要目的是去除皮上的毛和表皮。目前国内外的制革厂普遍使用灰碱法进行脱毛，即采用2%～4%硫化钠和6%～10%石灰脱毛。灰碱法是制革行业公认的经济、有效的脱毛方法，但是它会造成制革废水的硫化物浓度过高，并产生大量难以处理的石灰淤泥和无法回收利用的毛降解产物。因此，为了消除或减少灰碱法脱毛产生的污染，研究者们提出了对环境更友好的酶脱毛法和化学保毛脱毛法。

酶脱毛法是利用蛋白酶催化水解毛根与毛囊之间的连接，使毛能在机械作用下从皮上脱落的方法。该方法能得到形状完整、便于回收利用的毛，并且因为酶制剂本身无毒无害且可降解，所以酶脱毛法被认为是最清洁的脱毛方法之一。但是，现有的酶脱毛法存在一些难以解决的技术问题。其中的一个主要问题是，如果完全使用酶脱毛法来达到脱毛的目的，需要蛋白酶对原皮有足够的作用强度（作用时间较长，或酶用量较大，或作用温度较高，或作用pH较高），而这样容易损伤皮内的胶原，产生粒面损伤或成革松面的品质缺陷，无法确保皮革产品质量安全。因此，酶脱毛法的推广应用受到了极大限制。存在上述技术问题的原因是，虽然蛋白酶对其水解的肽键的邻近基团有专一性要求，例如胰蛋白酶要求其水解肽键的羧基端为碱性氨基酸，而胰凝乳蛋白酶则要求肽键的羧基端为芳香族氨基酸，但是皮胶原作为一种蛋白质，在其分子内部通常都能找到满足蛋白酶水解要求的肽键。此外，单独使用蛋白酶进行原皮脱毛往往不能彻底地去除皮上全部的毛，尤其是对于牛皮而言，由于毛极其细密（约1200～1700根/cm²），现有的酶脱毛法很难脱除其所有的毛。残留的毛会导致面革的表面粗糙及色差，而去除这些残留的毛却需要使用较多的硫化物。

为了解决酶脱毛法容易出现成革品质缺陷的技术问题，同时减少硫化物污染，制革工作者开发了酶-硫化物协同脱毛法。“少硫化钠酶脱毛工艺的研究”文献中报道了一种先采用少量硫化钠浸水（对皮进行预处理），再使用蛋白酶和酚类助剂在40～42℃进行酶脱毛的方法（汪建根，张中玉，陈超莹，郭体兵，孙献军.中国皮革，2001，30(5)：29-32.）；“碱酶结合脱毛法在牦牛皮上的应用(I)”文献中报道了一种使用硫化钠和酶制剂（碱性蛋白酶、碱性脂肪酶和糖化酶的复合酶）结合处理原皮的脱毛方法（李胜利，陈武勇，李慧，陈田.皮革科学与工程，2006，16(4)：53-56.）；中国专利CN103320550A题为“一种微酶碱法保毛脱毛的制革方法”公开了一种先采用含酶助剂在碱性条件下（pH9.0～10.0）破坏毛囊、松动毛根，再使用石灰护毛，最后加入硫化物（皮重1.1%硫化钠与0.8%硫氢化钠的混合物）与含酶助剂协同作用的保毛脱毛方法。这些脱毛方法无论是在酶使用前、酶使用同时，还是在酶使用后添加硫化物，都是通过酶与硫化物之间的协同作用来达到良好脱毛效果的。然而，由于蛋白酶对原皮的作用强度仍然较高（作用温度较高，或作用时间较长，或作用pH较高），并且皮内的胶原经过碱的作用会部分变性，更容易被蛋白酶水解，因此使用上述的脱毛方法仍然存在粒面损伤或成革松面的风险，不能确保产品质量安全。

化学保毛脱毛法是通过控制碱（如石灰）和还原剂（如硫化物）对毛的反应条件，使化学物质只破坏毛根而得到完整毛干的一种脱毛方法，常见的有色诺（Sirolime）保毛脱毛法（Cranston R W,Davis M H,Scroggie J G.Development of the“Sirolime”unhairing process.Journal of the American Leather Chemists Association,1986,81(11):347-355.）、布莱尔（Blair）脱毛法（Blair T G.The Blair hair system.Leather Manufacture,1986,104(12):18.）和HS保毛浸灰体系（Christner J.The pros and cons of a hair-save process in the beamhouse.Journal ofthe American Leather Chemists Association,1988,83(6):183-192.）等。这些方法都可以通过降低毛的降解程度来降低废水中的悬浮物和有机物含量，并且对皮胶原造成的损伤明显低于酶脱毛法，但是它们目前也存在一些需要解决的技术问题。例如，色诺保毛脱毛法和布莱尔脱毛法的硫化物用量较大，而且布莱尔脱毛法需要严格控制温度、时间等工艺参数，操作不慎就会护毛过度；HS保毛浸灰体系虽然硫化物用量较小，但需要使用特殊材料Erhavit HS。针对这些不足，中国专利CN101497929B题为“一种牛皮制革的护毛脱毛浸灰方法”公开了一种硫化物用量小且无需特殊材料的化学保毛脱毛法。但是该方法操作不慎也易护毛过度，并且由于硫化物用量小（低于灰碱法硫化物用量的40%）而难以除尽原皮的表皮和色素，使成革容易产生色暗、色花等缺陷；另外，脱毛过程中需要使用超过皮重1%的氯化钠辅助硫化物完成脱毛，而脱毛液中高浓度的氯化钠将显著抑制灰皮的膨胀程度，不利于皮胶原纤维的松散和后续的片皮操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点或不足，提供一种用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，其特点是基于中性蛋白酶活力对pH的敏感性，先用中性蛋白酶在最适pH内短时间处理原皮以去除表皮，然后使用石灰作为pH调控剂和护毛剂，提高浴液pH至12以上，在灭活中性蛋白酶的同时实现护毛，最后使用少量硫化物达到彻底脱毛的目的。该方法能解决现有酶脱毛法易脱毛不尽，酶脱毛法和酶-硫化物协同脱毛法造成粒面损伤或松面，化学保毛脱毛法易护毛过度以及少硫化学保毛脱毛法难以除尽表皮的技术问题，达到与使用灰碱法相同甚至更优的脱毛效果，同时大幅削减硫化物污染。

蛋白酶会损伤皮中的胶原，作用的时间越长，对皮胶原的损伤越严重。但是，本发明者发现当中性蛋白酶在常温下作用浸水原皮的时间不超过1h时，皮胶原受到的损伤很小。溶液pH的改变通常对蛋白酶活力有明显的影响，溶液pH严重偏离酶的最适pH会导致酶活力丧失。中性蛋白酶的最适pH与常规浸水、去肉后原皮的pH为7.0～8.5基本匹配，中性蛋白酶活力随pH升高而逐渐降低，当pH高于12时几乎没有残留的蛋白酶活力。因此，本发明首先使用中性蛋白酶在pH7.0～8.5的范围内处理原皮，破坏和去除表皮，以利于后续硫化钠或硫氢化钠直接渗透至毛根处并破坏毛根，从而节约去除表皮所需的硫化物用量，有利于获得洁净平整的粒面，防止石灰护毛过度；然后用石灰调节浴液pH至12以上，使中性蛋白酶失活，将中性蛋白酶对原皮的作用时间合理地控制在1h内，确保蛋白酶只破坏表皮而不会进一步损伤粒面或造成松面，石灰同时也实现了护毛的效果；最后使用少量的硫化物即达到彻底脱毛的目的。该脱毛方法因为前期采用石灰护毛且后期用于脱毛的硫化物用量少，所以毛的降解程度低，能实现保毛脱毛，减少废水中的悬浮物和有机物含量。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为质量百分数。

用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法包括以下步骤：

（1）去除表皮

采用常规浸水去肉后的原皮装入转鼓中，加入50～150wt%的水，浴液pH为7.0～8.5，调节温度至18～25℃，加入中性蛋白酶10～40蛋白酶活力单位/g皮，转动15min后调为间歇转动或持续转动，总时间为25～55min；

（2）灭活蛋白酶和护毛

在上述浴液中加入1.0～2.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.0～13.0，灭活中性蛋白酶，转动20min后调为间歇转动或持续转动，总时间为60～120min，达到护毛的效果；

（3）脱毛

①排出部分浴液，剩余50～100wt%的水，然后加入硫化钠或/和硫氢化钠，使总S^2-用量为0.2～0.4wt%，转动60～90min，使毛全部脱落，滤毛；或

②排出部分浴液，剩余50～100wt%的水，然后加入硫化钠或/和硫氢化钠，使总S^2-用量为0.1～0.3wt%，转动5～15min，加入0.3～0.8wt%的氯化钠或硫酸钠，转动40～60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维

在上述脱毛浴液中一次性加入或分批次加入2.0～4.0wt%的胶原纤维分散剂和150～300wt%的水，转动30min，然后间歇转动，总时间为15～18h；

经过上述处理的皮，按照常规工艺进行后续操作。

所述中性蛋白酶为微生物中性蛋白酶、动物中性蛋白酶和植物中性蛋白酶中的至少一种。

所述胶原纤维分散剂为石灰、氢氧化钠和硅酸钠中的至少一种。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，蛋白酶用量小、作用时间短，温度低，与现有酶脱毛法、酶-硫化物协同脱毛法相比，不会出现粒面损伤或成革松面的品质缺陷，确保产品质量安全。

2.本发明用石灰护毛和硫化物脱毛前，先用中性蛋白酶破坏和去除原皮的表皮，能节约硫化物用量，与化学保毛脱毛法相比能有效防止石灰护毛过度，与少硫化学保毛脱毛法相比能完全去除表皮和色素，获得洁净平整的粒面；用少量的硫化物解决了单独使用蛋白酶脱毛易脱毛不尽或损伤皮胶原的技术问题。

3.本发明能达到与用灰碱法相同的脱毛效果，与灰碱法相比脱毛裸皮的粒面更洁净、平整。

4.本发明硫化物用量少、毛的降解程度低，与灰碱法相比有效减少了废水中的硫化物、悬浮物和有机物污染。

5.本发明蛋白酶用量少，石灰和硫化物价格便宜，操作易控，是一种经济实用、产品质量安全性高的原皮保毛脱毛方法。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述的发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

按照国家专业标准蛋白酶活力测定法（SB/T10317-1999）测定中性蛋白酶（pH7.2）的蛋白酶活力；在25℃下每分钟水解酪蛋白产生1μg酪氨酸，定义为1个蛋白酶活力单位。以下材料用量均以浸水去肉后原皮的质量百分数（wt%）计。

实施例1

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为7.5，调节温度至22℃，加入枯草芽孢杆菌中性蛋白酶20蛋白酶活力单位/g皮，转动35min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.2灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余50wt%的水，然后加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%），使总S^2-用量为0.2wt%，转动90min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动10min，加入50wt%的水，转20min，加入0.3wt%的硅酸钠，50wt%的水，转10min，停20min，加入0.2wt%的氢氧化钠，转10min，停20min，加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间16h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例2

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为8.0，调节温度至25℃，加入放线菌中性蛋白酶20蛋白酶活力单位/g皮，转动40min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.5wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.6灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余75wt%的水，然后加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%）和工业级硫氢化钠（片状，NaHS含量70%），其中硫化钠的S^2-用量为0.1wt%，硫氢化钠的S^2-用量为0.2wt%，转动75min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.5wt%的石灰，转动10min，加入100wt%的水，转20min，加入0.5wt%的氢氧化钠，转10min，停20min，加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间16h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例3

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的山羊皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为7.0，调节温度至25℃，加入猪胰蛋白酶25蛋白酶活力单位/g皮，转动50min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.0灭活中性蛋白酶，转90min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：加入工业级硫氢化钠（片状，NaHS含量70%），使总S^2-用量为0.4wt%，转动60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动10min，加入100wt%的水，转10min，停20min，加入1.0wt%的硅酸钠，转10min，停20min；加入150wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间16h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例4

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为8.0，调节温度至22℃，加入枯草芽孢杆菌中性蛋白酶10蛋白酶活力单位/g皮和猪胰蛋白酶10蛋白酶活力单位/g皮，转动35min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.4灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，再转30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余50wt%的水，然后加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%），使总S^2-用量为0.2wt%，转动10min，加入0.6wt%的氯化钠，转动40min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动30min，加入50wt%的水，转10min，停20min，加入0.3wt%的硅酸钠，转10min，停20min，加入50wt%的水，转10min，停20min，加入0.2wt%的氢氧化钠，转10min，停20min，加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间15h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例5

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入50wt%的水，浴液pH为7.0，调节温度至18℃，加入木瓜蛋白酶10蛋白酶活力单位/g皮，转动25min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.4灭活中性蛋白酶，转动60min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%），使总S^2-用量为0.3wt%，转动5min，加入0.8wt%的氯化钠，转动50min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动30min，加入150wt%的水，转20min，然后间歇转动（每小时转动10min），总时间18h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例6

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入150wt%的水，浴液pH为8.5，调节温度至25℃，加入枯草芽孢杆菌中性蛋白酶40蛋白酶活力单位/g皮，转15min，停20min，转20min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入2.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至13.0灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，再转30min，停30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余75wt%的水，然后加入工业级硫氢化钠（片状，NaHS含量70%），使总S^2-用量为0.3wt%，转动15min，加入0.8wt%的硫酸钠，转动60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入3.0wt%的石灰，转动30min，加入100wt%的水，转10min，停20min，加入0.5wt%的硅酸钠，转10min，停20min，加入0.5wt%的氢氧化钠，转10min，停20min，加入100wt%的水，转10min，停20min；加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间15h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例7

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为8.0，调节温度至20℃，加入枯草芽孢杆菌中性蛋白酶10蛋白酶活力单位/g皮和放线菌中性蛋白酶10蛋白酶活力单位/g皮，转动40min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.5wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.6灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，再转30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%）和工业级硫氢化钠（片状，NaHS含量70%），其中硫化钠的S^2-用量为0.2wt%，硫氢化钠的S^2-用量为0.1wt%，转动10min，加入0.8wt%的氯化钠，转动60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动30min，加入100wt%的水，转10min，停20min，加入0.5wt%的氢氧化钠，转10min，停20min；加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间15h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例8

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的牛皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为7.5，调节温度至20℃，加入栖土曲霉中性蛋白酶30蛋白酶活力单位/g皮，转动35min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.0wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.2灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，再转30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余50wt%的水，然后加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%），使总S^2-用量为0.1wt%，转动10min，加入0.8wt%的氯化钠，转动60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动30min，加入100wt%的水，转10min，停20min，加入1.0wt%的硅酸钠，转10min，停20min；加入100wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间16h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

实施例9

（1）去除表皮：将按照常规浸水去肉后的山羊皮装入转鼓中，加入100wt%的水，浴液pH为7.5，调节温度至25℃，加入枯草芽孢杆菌中性蛋白酶25蛋白酶活力单位/g皮，转动40min；

（2）灭活蛋白酶和护毛：在上述浴液中加入1.5wt%的石灰，迅速提高浴液pH至12.4灭活中性蛋白酶，转30min，停30min，达到护毛的效果；

（3）脱毛：排出部分浴液，剩余50wt%的水，然后加入工业级硫化钠（片状，Na₂S含量60%），使总S^2-用量为0.3wt%，转动10min，加入0.3wt%的氯化钠，转动60min，使毛全部脱落，滤毛；

（4）分散胶原纤维：在上述脱毛浴液中加入2.0wt%的石灰，转动30min，加入100wt%的水，转10min，停20min，加入0.3wt%的硅酸钠，转10min，停20min，加入0.2wt%的氢氧化钠，转10min，停20min，加入150wt%的水，间歇转动（每小时转动10min），总时间15h；经过上述处理的皮按照常规工艺进行后续操作。

Claims

1.一种用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，其特征在于方法包括以下步骤，按原皮的质量百分数计为：

（1）去除表皮：

（2）灭活中性蛋白酶和护毛：

（3）脱毛：

（4）分散胶原纤维：

经过上述处理的皮，按照常规工艺进行后续操作。

2.根据权利要求1所述用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，其特征在于中性蛋白酶选自微生物中性蛋白酶、动物中性蛋白酶和植物中性蛋白酶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述用中性蛋白酶与化学物质的原皮保毛脱毛方法，其特征在于胶原纤维分散剂为石灰、氢氧化钠和硅酸钠中的至少一种。