мех. Кптлпклми п д вс кожн нли меха значительная часть исходного сырья переходит в отхол

• Название: Кптлпклми п д вс кожн нли меха значительная часть исходного сырья переходит в отхол
• Дата: 25.03.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Untitled.FR12.docx
• Тип: Документы; #415502
• страница: 9 из 74

2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


Лабораторная работа 1

СВАРИВАНИЕ КОЛЛАГЕНА В ВОДЕ И ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Цель работы — выявить закономерность влияния электролитов, растворенных в воде, на из­менение температуры сваривания коллагена.

Если нагревать волокна коллагена в воде, то при достижении определенной температуры происходит резкое сокращение их по длине. Величина усадки волокон может составлять 30-75% от первоначальной длины. При нагревании образцов дермы наблюдается усадка по всей площади образца, при этом резко изменяются свойства дермы. Температура, при которой начинается усадка образца, называется температурой сваривания.

Температура сваривания коллагена кожного покрова различных животных и рыб различает­ся по величине. Так, температура сваривания коллагена шкуры теленка составляет 63-65°С; коро­вы — 65-67°С; овцы — 58-62°С; козы — 64-66°С; рыб из холодных водоемов — 33-52°С; рыб из теп­лых водоемов — 40-56°С.

Существует связь между температурой сваривания и содержанием в структуре коллагена остатков аминокислот, чем больше их, тем выше температура сваривания. Например, коллаген шкуры теленка после химической обработки содержит 23,2% аминокислот и температура его сва­ривания составляет 40°С.

Эти данные показывают, что величина температуры сваривания зависит от типа и количе­ства поперечных связей, стабилизирующих структуру коллагена, чем меньше этих связей, тем ниже температура сваривания и тем больше она приближается к температуре денатурации колла­гена, которая равна 37-38°С.

Поэтому любая химическая обработка коллагена, способствующая разрыву связей в его структуре, приводит к снижению температуры сваривания.

Действие кислот и щелочей. По данным различных исследователей, кислоты и щелочи в со­ответствующих условиях действуют на коллаген в следующих направлениях:

1. 
   химического связывания с аминными и карбоксильными группами;
   
2. 
   разрыва водородных внутри- и межмолекулярных связей;
   
3. 
   разрушения амидов кислот с выделением аммиака;
   
4. 
   разрушение ковалентных внутримолекулярных связей в первичной структуре с образова­нием свободных концевых групп —С и —N и выделением продуктов распада;
   
5. 
   разрушения внутри- и межмолекулярных ковалентных связей в третичной и четвертич­ной структурах с образованием продуктов выплавления.
   

Общий эффект воздействия кислот и щелочей приводит к изменению структуры коллагена. Кроме непосредственного разрушения связей различных типов при взаимодействии коллагена с кислотами и щелочами, к аналогичному эффекту приводит и набухание, которое сопутствует это­му взаимодействию. При набухании расстояние между элементами структуры увеличивается, сле­довательно, прочность связей уменьшается. Прямым результатом частичного нарушения межмо­лекулярных связей в коллагене при набухании является снижение температуры сваривания дермы. Известно, что происходящие в дерме под влиянием той или иной обработки необратимые измене­ния интенсивности межмолекулярного взаимодействия отражаются на температуре сваривания, которую приобретает коллаген не только в состоянии равновесия с веществом, вызвавшим такое изменение, но и после его удаления. Если, например, подвергнуть коллаген сильному кислотному или щелочному нажору, а затем путем нейтрализации привести в исходное состояние, то его тем­пература сваривания понизится.

Закономерности взаимодействия кислот и оснований с коллагеном как с амфотерным веще­ством одинаковы. Поэтому во многих отношениях влияние сильных щелочей аналогично влиянию сильных кислот. Так, при взаимодействии кислот или щелочей с коллагеном происходит подавле­ние диссоциации соответственно карбоксильных или аминных групп, в результате чего появляют­ся электростатические силы отталкивания. Прибавление кислот или щелочей приводит к неравно­мерному распределению ионов внутри белка и окружающей жидкости, что обусловливает возник­новение осмотических сил. Суммарное действие осмотических и электростатических сил приво­дит к набуханию коллагена и дополнительному разрыву межмолекулярных связей.

Несмотря на общие закономерности в действии кислот и щелочей полного параллелизма между вызываемыми ими изменениями провести нельзя. Даже при действии только кислот ре-

Обработка	Весовое набухание дермы, °Л>	Отношение объема в кислоте к объему в воде	Температура ■ сваривания, °С
Водой	100,0	-	60,8 Т 62^0 1
Соляной кислотой
0,1 н.	293,0	3,60	33,4	42,8 ГЩ
1,0 н.	100,1	1,05	40,5	48,2
4,0 н.	Распад образцов
Серной кислотой
0,1 н.	243,0	2,26	29,2	50,8
1,0 н.	190,6	2,20	35,0	55,4
4,0 н.	37,6	1,00	36,0	38,6

Меньшие значения температуры сваривания коллагена, обработанного растворами сильных кислот, по сравнению со значениями этого показателя при обработке коллагена в воде, указывают на то, что даже при отсутствии набухания кислоты вызывают определенные изменения структуры белка (см. табл. 1). Максимум набухания коллагена наблюдается в 0,01 н. растворе соляной кисло­ты, в уксусной кислоте набухание растет постепенно, по мере того как увеличивается его концен­трация. Эти данные указывают на принципиальное различие в действии соляной и уксусной кис­лот. Увеличение набухания с ростом концентрации уксусной кислоты объясняют молекулярной сорбцией кислоты в основном у боковых цепей белка, в то время как при использовании мине­ральных кислот сорбция происходит в основном у пептидных связей. В разбавленных растворах минеральных и уксусной кислот, по данным рентгеноструктурных исследований, преобладающем является ионное взаимодействие кислоты с коллагеном у боковых цепей. Различные щелочи дей­ствуют на коллаген по-разному.

Необходимые материалы, реактивы и оборудование

1. 
   Средний слой дермы шкуры крупного рогатого скота после процесса отмоки и двоения
   

ь 2. 0,1 н. и 0,2 н. растворы серной кислоты (по 1 дм³).

|кЗ. 0,1 н. и 0,2 н. растворы соляной кислоты (по 1 дм³).

3. 
   0,1 н. и 0,2 н. растворы уксусной кислоты (по 1 дм³).
   
4. 
   0,1 н. и 0,2 н. растворы гидроксида натрия (по 1 дм³).
   
5. 
   0,1 н. и 0,2 н. растворы углекислого натрия (по 1 дм³).
   
6. 
   Прибор для определения температуры сваривания.
   
7. 
   Термометр до 100°С (цена деления 1°С).
   
8. 
   Электроплитка.
   
9. 
   Химический стакан на 250-300 см³.
   

2. 
   Мерный цилиндр на 250 см³.
   

- 12. Разделочная доска.

гч 13. Ножницы.

14. 
    Шило.
    
15. 
    Дистиллированная вода.
    
16. 
    Пипетка.
    

" Т7°: Чашки Петри.



Варианты обработки коллагенсодержащего сырья

1. 
   Дистиллированная вода; растворы серной кислоты - 0,2; 0,15; 0,1; 0,05 н.
   
2. 
   Дистиллированная вода; растворы соляной кислоты -0,2; 0,15; 0,1; 0,05 н.
   
3. 
   Дистиллированная вода; растворы уксусной кислоты - 0,2; 0,15; 0,1; 0,05 н.
   
4. 
   Дистиллированная вода; растворы гидроксида натрия - 0,2; 0,15; 0,1; и 0,05 н.
   
5. 
   Дистиллированная вода; растворы углекислого натрия - 0,2; 0,15; 0,1 и 0,05 н.
   

Примечание:

0. 
   15 н. растворы готовятся путем смешивания равных объемов 0,2 н. и 0,1 н. растворов кис­лот или щелочей.
   

0. 
   05 н. растворы готовятся путем смешивания равных объемов 0,1 н. раствора кислоты (или щелочи) и дистиллированной воды.
   

Выполнение работы

Определение температуры сваривания проводят согласно ГОСТ 938.25-73 «Кожа. Метод определения температуры сваривания» или ГОСТ Р 52959-2008 «Шкурки меховые и овчины выделанные. Метод определения температуры сваривания».

Перед проведением испытания измеряют толщину кожевой ткани. При толщине кожевой ткани менее 0,5 мм ширина образца должна быть 5 мм, при толщине 0,5 мм и более — 3,0 мм.

Из выданного куска среднего слоя шкуры КРС вырезают 10 полосок размером 3x50 мм. При определении температуры сваривания с помощью прибора для закрепления образца на крючках делают два прокола по средней линии на расстоянии 3 мм от концов образца. Затем полоски кла­дут в чашки Петри с 50 см³ дистиллированной воды температурой 20-22°С и размачивают в тече­ние 30 мин. Образцы с толщиной кожевой ткани менее 0,5 мм испытывают без предварительного размачивания.

В химические стаканы на 250 см³ наливают дистиллированную воду или соответствующий раствор кислоты / щелочи.

Испытания проводят на приборе для определения температуры сваривания (рис. 1).