糖酶、蛋白酶脱毛技术及其机理研究

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1、江南大学博士学位论文糖酶、蛋白酶脱毛技术及其机理研究姓名：宋健申请学位级别：博士专业：轻工技术与工程指导教师：陶文沂;陈武勇20080301摘夏摘要制革行业足我国出口创汇的重要行业，但同时也是一个污染严重的行业，尤以脱毛工序为最。随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，对环境保护的要求越来越高，在某种意义上，环保问题是关系到皮革产业生死存亡的大问题。脱毛工序有许多清洁工艺，酶法脱毛无疑是解决问题的最有前景的途径。酶法脱毛技术上的困难是，脱毛条件难以控制，容易造成对皮的损伤。本研究旨在研究蛋白酶、糖酶的脱毛机理，希望在脱毛同时，减少对皮的损伤，以利于酶法脱毛的推广。蛋白酶

2、在脱毛的同时会对皮造成损伤，国内普遍认为是其中的胶原酶的缘故，本研究首次对2709碱性蛋白酶进行分离、纯化，通过丙酮沉淀、SephadeXG．100柱层析、DEAE．S印hadexA．50柱层析、S印hadexG．75柱层析等方法，分离、纯化了2709碱性蛋白酶中的胶原酶。SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳测定其分子量为56kD，并为金属蛋白酶。该结果证明碱性蛋白酶2709中存在胶原酶，它可能是2709脱毛时，引起皮损伤的一个重要原因。脱毛液中总糖含量的分析，对研究脱毛机理有重要意义。比较了常用的多种测定糖含量的方法。脱毛液中含有羟基糖和氨基糖，两者各为一半，但常用的方法测定的

3、仅仅是羟基糖，氨基糖部分被忽略了，结果是不完备的。为此，本研究选择对氨基糖选择性强的乙酰丙酮法进行了研究。结果表明，DNS法在酶法脱毛液中测定结果明显偏高，该方法不适用本体系。而硫酸．苯酚法和乙酰丙酮法结果相吻合，说明两种方法均可行。11CI'口，'硫酸．苯酚法可测定总的羟基糖，该法简便、快捷，其结果×旦；兰兰可以表示总糖含l／，量(以硫酸皮肤素计)。乙酰丙酮法测定氨基糖选择性好，但方法较烦琐。通过比较脱毛液Hcl水解前后的氨基糖含量，可以估算脱毛液中的糖链平均大小，该法结果和HPGFC法接近，方法简单。因此，可以用乙酰丙酮法来估算脱毛液中糖链的大小，这为酶法脱毛机理的

4、研究提供了新的思路。通过分析蛋白酶脱毛液中总蛋白质含量、总糖含量、胶原蛋白含量，表明蛋白酶脱毛效果好，但损伤大。脱毛液中溶出糖的糖链大小在17．8～22．7，说明脱落下来的多糖有断裂，但水解不够彻底。蛋白酶通过水解蛋白多糖中的核心蛋白来破坏粘蛋白(类粘蛋白)，从而降低其粘度，达到脱毛的目的，其对多糖的水解是间接的、效能不高的。由于2709为丝氨酸蛋白酶，而其中存在的胶原酶是金属蛋白酶，用EDTA可抑制2709中的胶原酶活性，loI】[1MEDTA可抑制约50％的胶原酶活性，而对普通蛋白酶活性影响不大。脱毛实验表明，加入10mMEDTA不影响2709的脱毛效果，而胶原蛋白

5、含量可减少15．20％。同时，也揭示2709并非损伤胶原纤维的唯一原因。探讨了蛋白酶脱毛机理及对皮损伤的原因，提出了新的见解。认为胶原酶和蛋白酶对皮的损伤有协同作用。蛋白酶作用于胶原蛋白的非螺旋区域，由于该区域羟脯氨酸含量较少，导致测定出来的胶原蛋白含量很少，但对皮的实际损伤较大。糖酶脱毛作用研究的很少，且对其作用认识不一。本研究重点研究了糖酶的脱毛作摘要用。通过分析脱毛液中的组成、氨基酸组成分析、FTIR分析，探讨了糖酶(淀粉酶、纤维素酶)脱毛机理。总蛋白质含量和总糖含量表明糖酶对皮的作用是明显的，糖酶是通过水解粘蛋白(蛋白多糖)中的多糖链来起作用，其对糖的水解能力要

6、强于蛋白酶。脱毛液中溶出糖的糖链大小在8．2～10．2，说明糖酶对脱落下来的多糖水解彻底。脱毛实验表明糖酶有较好的松散胶原作用，有一定的脱毛效果，但其脱毛效果明显弱于蛋白酶。其优点是对皮的损伤小，使用安全性好。氨基酸组成分析表明糖酶对皮的损伤很小。FTIR扫描说明糖酶对皮有作用。影响糖酶脱毛效果的重要因素是糖酶分子量大，酶在皮中渗透困难，影u向了其脱毛效果。对碱膨胀和超声波作用对酶在皮中渗透速度的影响，进行了分析，验证了这一观点。对酶脱毛作用的贡献大小进行分析足一件困难的工作。本章将蛋白酶和糖酶混合后，以实际测得的酶活力作为变量，以脱毛效果(用脱毛液中总蛋白质浓度表征)

7、作为因变量，进行回归分析，同时考虑交互作用(即代表协同作用)。这样可以定量考察糖酶、蛋白酶各自的脱毛能力，以及它们的协同作用大小。用回归分析方法，对糖酶和蛋白酶混合作用皮的情况进行了定量分析。结果表明糖酶和蛋白酶各自均起作用，并附加有明显的协同作用。尤以淀粉酶和蛋白酶的协同效应特别明显，其中协同作用的标准化系数为0．894，而蛋白酶活的标准化系数仅为0．183。混合酶脱毛实验再次证明蛋白酶对皮有损伤，而蛋白酶中加入淀粉酶对皮的损伤影响不大。利用淀粉酶先作用于皮，再用蛋白酶作用，可以充分利用淀粉酶的作用和两种酶的协同作用，减少蛋白酶的作用强