CN109880939A - 一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂及其应用，该助剂的特点是等电点<5.5的蛋白质。该助剂能与现有的浸水用蛋白酶制剂、脱毛用蛋白酶制剂、软化用蛋白酶制剂一起应用于浸水、脱毛或软化工艺中，强化蛋白酶在皮内的传质，缩短蛋白酶对原皮（特别是粒面层）的作用时间，提高蛋白酶对皮内各层胶原纤维水解作用的均匀性，解决现有制革用蛋白酶制剂在原皮处理过程中容易损伤皮胶原纤维，严重降低皮革品质的技术问题，为后续鞣制和染整过程，特别是无铬鞣制工艺体系的顺利实施奠定基础。

Description

一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂及其应用，属于原皮的处理领域。

背景技术

基于蛋白酶作用的制革生物技术的应用是制革工业实现高效、清洁生产的重要途径之一。目前，蛋白酶制剂已被广泛用于原皮的处理，如皮革浸水、脱毛和软化工序中，通过催化水解反应去除皮内对制革无用的非胶原蛋白质（如白蛋白、球蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖、角蛋白等），以达到快速浸水、有效脱毛、分散胶原纤维等目的，为后续常规铬鞣或无铬鞣制、复鞣、染色、加脂等工序中材料的渗透和结合创造适宜的条件。

为了获得品质优良的成革，在原皮的处理过程中必须尽可能地减小皮胶原纤维受到的损伤，保证皮胶原蛋白的结构基本完整。但是，由于受制于蛋白酶催化水解作用的反应专一性/相对专一性（即蛋白酶只对其水解的肽键表现出专一性要求，而对水解何种蛋白质底物并无选择性），无论选用哪种蛋白酶都会同时催化水解包括非胶原蛋白质和胶原蛋白在内的多种蛋白质；而且为了达到快速浸水、有效脱毛或良好软化等目的，往往需要蛋白酶对原皮有足够的作用强度，或作用时间较长，或酶用量较大，或作用温度较高等，因此在实际生产过程中用蛋白酶处理原皮容易损伤皮胶原纤维，产生皮革粒面损伤或松面等缺陷，严重降低皮革品质。这正是目前用蛋白酶制剂处理原皮迫切需要解决的技术问题。

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，提供一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂及其应用，该助剂的特点是等电点<5.5的蛋白质。该助剂能与现有的浸水用蛋白酶制剂、脱毛用蛋白酶制剂或软化用蛋白酶制剂一起应用于浸水、脱毛或软化工艺中，强化蛋白酶在皮内的传质，缩短蛋白酶在原皮（特别是粒面层）中的滞留时间和作用时间，提高蛋白酶对皮作用的均匀性，解决现有制革用蛋白酶制剂在原皮处理过程中容易损伤皮胶原纤维、降低皮革品质的技术问题。

鉴于皮组织结构的复杂性以及酶促反应的高效性，蛋白酶在皮内渗透慢而水解反应快，故用蛋白酶制剂处理原皮的整个过程是由蛋白酶分子在皮内的传质控制的。本发明者发现因为动物皮较厚并且其粒面层胶原纤维的编织比网状层胶原纤维的编织紧密，所以蛋白酶在皮粒面层中滞留的时间比在网状层中滞留的时间明显更长，粒面层中的胶原纤维被蛋白酶水解得更多，这正是用蛋白酶处理原皮容易损伤粒面或造成松面的主要原因。此外，本发明者发现通过合理调控蛋白酶与皮之间的静电相互作用，可以明显增加酶分子在皮内的传质速率，缩短蛋白酶在粒面层中的滞留时间和作用时间，提高蛋白酶对皮内各层胶原纤维的水解作用均匀性，降低皮胶原蛋白的水解/损伤程度。根据上述发现，本发明用低等电点<5.5的蛋白质作为强化蛋白酶在皮内传质的助剂，与现有的制革用蛋白酶制剂一起应用于原皮处理工艺中，缩短了蛋白酶对原皮（特别是粒面层）的作用时间，减小了皮内各层胶原纤维之间水解程度的差异，制得的皮革没有粒面损伤和松面等缺陷。

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。

强化蛋白酶在皮内传质的助剂是等电点<5.5的蛋白质。

所述的蛋白质选自花生蛋白、水解胶原、角蛋白、酪蛋白、卵白蛋白、牛血清白蛋白中的至少一种。

将所述的助剂用于皮革浸水的工艺包括以下步骤，按原皮的质量百分数计为：

将原皮装入转鼓中，加入200~400wt%的水，调节温度至18~25^oC，加入0.2~0.5wt%的碳酸钠、0.2~0.5wt%的脱脂剂、0.1~1.0wt%的蛋白酶制剂和0.5~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为6~24h，得到浸水皮。

将所述的助剂用于皮革脱毛的工艺包括以下步骤，按浸水皮的质量百分数计为：

将浸水皮装入转鼓中，加入100~300wt%的水，调节温度至25~35^oC，加入0.2~0.5wt%的脱脂剂、0.5~3.0wt%的蛋白酶制剂和0.5~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为1~6h，得到脱毛裸皮。

将所述的助剂用于皮革软化的工艺包括以下步骤，按浸灰裸皮的质量百分数计为：

（1）脱灰后单独软化

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入80~200wt%的水，调节温度至28~35^oC，加入1.0~4.0wt%的脱灰剂和0.1~0.5wt%的脱脂剂，转动30~120min进行脱灰；然后换液，加入100~200wt%的水，调节温度至30~35^oC，加入0.2~2.0wt%的蛋白酶制剂和0.1~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为30~240min，得到软化裸皮。

（2）脱灰软化同浴

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入100~200wt%的水，调节温度至30~35^oC，加入1.0~4.0wt%的脱灰剂和0.1~0.5wt%的脱脂剂，转动30~120min进行脱灰；然后不换液，继续加入0.2~2.0wt%的蛋白酶制剂和0.1~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为30~240min，得到软化裸皮。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1. 本发明提供的强化蛋白酶在皮内传质的助剂具有良好的调节蛋白酶表面电荷性质的能力，与蛋白酶一起应用于原皮处理工艺中，能有效降低蛋白酶与皮表面的静电引力，增加蛋白酶向皮内传质的速率，缩短蛋白酶在原皮，特别是粒面层中的滞留时间和作用时间。

2. 本发明提供的强化蛋白酶在皮内传质的助剂，与蛋白酶一起应用于原皮处理工艺中，能提高蛋白酶对皮内各层胶原纤维水解作用的均匀性，减小皮胶原纤维损伤的风险，解决现有制革用蛋白酶制剂在原皮处理过程中容易损伤皮胶原纤维，严重降低皮革品质的技术问题，为后续鞣制和染整过程，特别是无铬鞣制工艺体系的顺利实施奠定基础。

3. 本发明提供的强化蛋白酶在皮内传质的助剂，能与市场上现有的各种蛋白酶制剂共同用于浸水、脱毛或软化工序中，不会影响蛋白酶制剂本身的酶活力和处理原皮的效果。

4. 本发明提供的强化蛋白酶在皮内传质的助剂选自蛋白质，是一种环境友好的助剂。

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。

实施例1

以下材料用量均以原皮的质量百分数（wt%）计。

将原皮装入转鼓中，加入200wt%的水，调节温度至18^oC，加入0.2wt%的碳酸钠、0.2wt%的脱脂剂、0.1wt%的蛋白酶制剂（酶组分为2709碱性蛋白酶，蛋白酶活力为5000U/g）和0.5wt%的水解胶原（等电点<5.5），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动10min），总时间为12h，得到浸水皮。

实施例2

以下材料用量均以原皮的质量百分数（wt%）计。

将原皮装入转鼓中，加入300wt%的水，调节温度至22^oC，加入0.3wt%的碳酸钠、0.3wt%的脱脂剂、0.5wt%的蛋白酶制剂（酶组分为3942中性蛋白酶，蛋白酶活力为4000U/g）和1.0wt%的酪蛋白（等电点4.7），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动10min），总时间为6h，得到浸水皮。

实施例3

以下材料用量均以原皮的质量百分数（wt%）计。

将原皮装入转鼓中，加入400wt%的水，调节温度至25^oC，加入0.5wt%的碳酸钠、0.5wt%的脱脂剂、1.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为1.398中性蛋白酶，蛋白酶活力为2000U/g）和2.0wt%的卵白蛋白（等电点4.5），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动10min），总时间为24h，得到浸水皮。

实施例4

以下材料用量均以浸水皮的质量百分数（wt%）计。

将浸水皮装入转鼓中，加入100wt%的水，调节温度至35^oC，加入0.2wt%的脱脂剂、0.5wt%的蛋白酶制剂（酶组分为209碱性蛋白酶，蛋白酶活力为30000U/g）和0.5wt%的角蛋白（等电点<5.5），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动10min），总时间为6h，得到脱毛裸皮。

实施例5

以下材料用量均以浸水皮的质量百分数（wt%）计。

将浸水皮装入转鼓中，加入200wt%的水，调节温度至25^oC，加入0.35wt%的脱脂剂、1.5wt%的蛋白酶制剂（酶组分为角蛋白酶，蛋白酶活力为50000U/g）和2.0wt%的牛血清白蛋白（等电点4.6），转动60min，得到脱毛裸皮。

实施例6

以下材料用量均以浸水皮的质量百分数（wt%）计。

将浸水皮装入转鼓中，加入300wt%的水，调节温度至30^oC，加入0.5wt%的脱脂剂、3.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为1.398中性蛋白酶，蛋白酶活力为20000U/g）和1.0wt%的花生蛋白（等电点<5.5），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动20min），总时间为2.5h，得到脱毛裸皮。

对比例1

以下材料用量均以浸水皮的质量百分数（wt%）计。

将浸水皮装入转鼓中，加入300wt%的水，调节温度至30^oC，加入0.5wt%脱脂剂和3.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为1.398中性蛋白酶，蛋白酶活力为20000U/g），转动30min后，调为间歇转动（每小时转动20min），总时间为2.5h，得到脱毛裸皮。

对实施例6和对比例1进行相应的脱毛效果测试，测试结果如表1所示。可以看出，本发明提供的助剂与蛋白酶一起应用于脱毛工艺中，能有效增加蛋白酶在浸水皮内的传质速率，缩短蛋白酶的脱毛时间，提高蛋白酶对皮内各层胶原纤维水解作用的均匀性，减小皮胶原纤维的损伤。

表1 脱毛效果对比表（脱毛2.5h）

。

注：a. 蛋白酶的渗透率（%）= 蛋白酶在皮中的渗入深度/皮的厚度*100；

b. 脱毛率（%）= 脱毛裸皮粒面无毛部分的面积/脱毛裸皮粒面的总面积*100；

c. 脱毛废液中羟脯氨酸（胶原蛋白的特征氨基酸）的浓度越高，表明皮胶原纤维的损伤程度越大。

实施例7

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入80wt%的水，调节温度至28^oC，加入1.0wt%的无氨脱灰剂和0.1wt%的脱脂剂，转动120min进行脱灰；然后换液，加入100wt%的水，调节温度至30^oC，加入0.2wt%的蛋白酶制剂（酶组分为166中性蛋白酶，蛋白酶活力为2000U/g）和0.1wt%的卵白蛋白（等电点4.5），转动30min，停30min，调为间歇转动（每小时转动15min），总时间为240min，得到软化裸皮。

实施例8

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入120wt%的水，调节温度至35^oC，加入2.5wt%的无氨脱灰剂和0.3wt%的脱脂剂，转动30min进行脱灰；然后换液，加入150wt%的水，调节温度至35^oC，加入1.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为1.398中性蛋白酶，蛋白酶活力为3000U/g）和1.0wt%的花生蛋白（等电点<5.5），转动30min，得到软化裸皮。

实施例9

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入200wt%的水，调节温度至32^oC，加入4.0wt%的硫酸铵和0.5wt%的脱脂剂，转动90min进行脱灰；然后换液，加入200wt%的水，调节温度至32^oC，加入2.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为胰蛋白酶，蛋白酶活力为1000U/g）和2.0wt%的牛血清白蛋白（等电点4.6），转动30min，停15min，转动15min，得到软化裸皮。

对比例2

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入200wt%的水，调节温度至32^oC，加入4.0wt%的硫酸铵和0.5wt%的脱脂剂，转动90min进行脱灰；然后换液，加入200wt%的水，调节温度至32^oC，加入2.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为胰蛋白酶，蛋白酶活力为1000U/g），转动30min，停15min，转动15min，得到软化裸皮。

对实施例9和对比例2进行相应的软化效果测试，测试结果如表2所示。可以看出，本发明提供的助剂与蛋白酶一起应用于软化工艺中，能显著增加蛋白酶在裸皮内的传质速率，缩短蛋白酶在粒面层中的滞留时间和软化时间，提高蛋白酶对皮内各层胶原纤维水解作用的均匀性，减小皮胶原纤维的损伤，解决现有软化用蛋白酶制剂在软化过程中容易损伤皮胶原纤维、严重降低皮革品质的技术问题。此外，由表3可知，本发明提供的助剂与蛋白酶制剂（酶组分为胰蛋白酶）共同用于软化工序中，不会影响蛋白酶制剂本身的酶活力。

表2 软化效果对比表（软化60min）

。

表3 助剂对蛋白酶制剂（酶组分为胰蛋白酶）酶活力的影响

。

注：a. 以不添加助剂时蛋白酶制剂的蛋白酶活力为100%，计算添加牛血清白蛋白后蛋白酶制剂的相对酶活力 。

实施例10

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入100wt%的水，调节温度至30^oC，加入1.0wt%的无氨脱灰剂和0.1wt%的脱脂剂，转动120min进行脱灰；然后不换液，继续加入0.2wt%的蛋白酶制剂（酶组分为2709碱性蛋白酶，蛋白酶活力为2500U/g）和0.1wt%的水解胶原（等电点<5.5），转动30min，停30min，调为间歇转动（每小时转动15min），总时间为240min，得到软化裸皮。

实施例11

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入150wt%的水，调节温度至35^oC，加入2.5wt%的氯化铵和0.3wt%的脱脂剂，转动30min进行脱灰；然后不换液，继续加入0.8wt%的蛋白酶制剂（酶组分为1.398中性蛋白酶，蛋白酶活力为3000U/g）和1.2wt%的角蛋白（等电点<5.5），转动30min，得到软化裸皮。

实施例12

以下材料用量均以浸灰裸皮的质量百分数（wt%）计。

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入200wt%的水，调节温度至32^oC，加入4.0wt%的硫酸铵和0.5wt%的脱脂剂，转动60min进行脱灰；然后不换液，继续加入2.0wt%的蛋白酶制剂（酶组分为胰蛋白酶，蛋白酶活力为1000U/g）和2.0wt%的酪蛋白（等电点4.7），转动30min，停30min，转动30min，得到软化裸皮。

Claims (8)

1.一种强化蛋白酶在皮内传质的助剂，其特征在于：该助剂是等电点<5.5的蛋白质。

2.根据权利要求1所述的助剂，其特征在于：所述的蛋白质选自花生蛋白、水解胶原、角蛋白、酪蛋白、卵白蛋白、牛血清白蛋白中的至少一种。

3.一种根据权利要求1或2所述的助剂在皮革制备工艺中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的皮革制备工艺包括皮革浸水工艺、皮革脱毛工艺、皮革软化工艺。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于皮革浸水工艺包括以下步骤，按原皮的质量百分数计为：

将原皮装入转鼓中，加入200~400wt%的水，调节温度至18~25^oC，加入0.2~0.5wt%的碳酸钠、0.2~0.5wt%的脱脂剂、0.1~1.0wt%的蛋白酶制剂和0.5~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为6~24h，得到浸水皮。

6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于皮革脱毛工艺包括以下步骤，按浸水皮的质量百分数计为：

将浸水皮装入转鼓中，加入100~300wt%的水，调节温度至25~35^oC，加入0.2~0.5wt%的脱脂剂、0.5~3.0wt%的蛋白酶制剂和0.5~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为1~6h，得到脱毛裸皮。

7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于皮革软化工艺包括以下步骤，按浸灰裸皮的质量百分数计为：

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入80~200wt%的水，调节温度至28~35^oC，加入1.0~4.0wt%的脱灰剂和0.1~0.5wt%的脱脂剂，转动30~120min进行脱灰；然后换液，加入100~200wt%的水，调节温度至30~35^oC，加入0.2~2.0wt%的蛋白酶制剂和0.1~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为30~240min，得到软化裸皮。

8.根据权利要求3所述的应用，其特征在于皮革软化工艺包括以下步骤，按浸灰裸皮的质量百分数计为：

将浸灰裸皮装入转鼓中，加入100~200wt%的水，调节温度至30~35^oC，加入1.0~4.0wt%的脱灰剂和0.1~0.5wt%的脱脂剂，转动30~120min进行脱灰；然后不换液，继续加入0.2~2.0wt%的蛋白酶制剂和0.1~2.0wt%的助剂，转动30min后，调为间歇转动或持续转动，总时间为30~240min，得到软化裸皮。