CC BY
34
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 7(38) ■ Август
Следующим этапом исследований являлась оценка эффективности процесса извлечения коллагена по выходу, скорости растворения сырья при обработке сырой и консервированной тузлукованием шкуры. Для исследования были выбраны оптимальные составы, в которых фиксировался наибольший выход коллагена, с использованием соотношения тсыр.шк./тсульфида натрия 100; 83,3; 62,5.
Для составов с соотношением тсЬ1рья./тсульфида натрия=100 г/г в условиях проведения эксперимента выход коллагена из сырой шкуры превышал выход белка из консервированной шкуры в 1,62 - 3,96 раз. Экспериментальные данные подтвердили предположения о значительном влиянии величины жидкостного коэффициента (отношение объема раствора к массе обрабатываемого коллагенсодержащего сырья) на эффективность процесса, определены оптимальные значения жидкостного коэффициента: 20 и 25.
Анализ влияния времени озвучивания на выход коллагена для составов с соотношением тсырья./тсульфида натрия=62,5 г/г (жидкостной коэффициент 20) показал, что этот фактор является определяющим при данном содержании сульфида натрия. Даже без промежуточного набухания озвучивание в течение 30 мин для этих составов привело к выходу продукта в 15-17 %.
Таким образом, главными факторами, влияющими на процесс извлечения коллагена из свиной шкуры в условиях ультразвуковой обработки составами, содержащими сульфид натрия, являются соотношение тсырья./тсульфида натрия, жидкостной коэффициент и длительность озвучивания.
Были проведены ИК-спектроскопические исследования полученных образцов, рассчитаны спектральные коэффициенты, подтверждена структура коллагена в продуктах дезагрегации коллагенсодержащего сырья - свиной шкуры [3].
Экспериментальные данные показали, что исследуемый способ извлечения коллагена из свиной шкуры с применением ультразвуковой обработки приводит к получению продукта, состав которого аналогичен желатину, предположительно, с более короткими молекулами белка. Такой продукт может быть использован в различных областях применения коллагена (желатина) после дополнительных исследований.
Литература
1. Михайлов, А.Н. Коллаген кожного покрова и основы его переработки / А.Н. Михайлов. - М.: Легкая индустрия, 1971. - 525 с.
2. Акопян Б.В., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами: Учеб. пособие / Под ред. С.И. Щукина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.-224 с.
3. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров / А.Х. Купцов, Г.Н.Жижин - М.: Техносфера, 2013 - 696 с.
References
1. Mihajlov, A.N. Kollagen kozhnogo pokrova i osnovy ego pererabotki / A.N. Mihajlov.- M.: Legkaja industrija, 1971. -525 s.
2. Akopjan B.V., Ershov Ju.A. Osnovy vzaimodejstvija ul'trazvuka s biologicheskimi ob#ektami: Ucheb. posobie / Pod red. S.I. Shhukina. - M.: Izd-vo MGTU im. N.Je. Baumana, 2005.-224 s.
3. Kupcov A.H., Zhizhin G.N. Fur'e-KR i Fur'e-IK spektry polimerov / A.H. Kupcov, G.N.Zhizhin - M.: Tehnosfera, 2013 - 696 s.
Розанова Е.Н.1, Кометиани И.Б.2, Лопухина О.Н.3, Искендерова С.Р.4
1Кандидат химических наук, 2кандидат биологических наук, 3студент направления Химическая технология, 4студент специальности Химия, Курский государственный университет ВЛИЯНИЕ СУЛЬФИДА НАТРИЯ НА НАТИВНУЮ СТРУКТУРУ КОЛЛАГЕНА В УСЛОВИЯХ
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ
Аннотация
В статье рассмотрено - использование сульфида натрия для дезагрегации нативных надмолекулярных структур коллагена в условиях ультразвуковой обработки, получение растворимых форм коллагена с сохранением полимерной структуры.
Ключевые слова: сульфид натрия, коллаген, ультразвук.
Rozanova E.N.1, Kometiani I.B.2, Lopuchina O.N.3, Iskenderova S.R.4
:PhD in Chemistry, 2 PhD in Biology, 3Student of direction Chemical Engineering, 4Student of specialty Chemicals,
Kursk State University
INFLUENCE SODIUM SULFIDE TO THE NATIVE COLLAGEN STRUCTURE IN THE CONDITIONS OF
ULTRASONIC TREATMENT
Abstract
In the article - the use of sodium sulfide for the disaggregation of supramolecular structures of native collagen in a ultrasonic treatment, obtaining soluble forms of collagen while preserving the polymer structure.
Keywords: sodium sulfide, collagen, ultrasound.
In the application of the collagen raw material, there are two ways. The first is the use of crushed waste tanned collagen production SHORT cardboard. The second way can be called the use of long collagen fibers isolated from the dermis by different methods for the manufacture of a new type of non-woven materials, artificial sausage casings and films, prostheses, blood vessels, sponges, films, and other drugs used in surgery as well as in the treatment of burns. Effective use of collagen in the form of gelatin in the field of medicine for injection for bleeding and for the manufacture of drugs, blood plasma substitute.
60
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 7(38) ■ Август
Soluble degradation products of collagen are recommended for the manufacture of various surfactants: detergent compositions emulsifiers, blowing agents, and others. [1]
One of the sources of raw materials to produce collagen is waste meat and leather industry: the hides and bones of animals. Currently, the search is conducted the most effective from the economic point of view and environmentally friendly methods for producing collagen, among which are technology and ultrasonic treatment [2].
Collagen is the most abundant protein of mammals, the major components of the amino acid composition of collagen of the skin of mammals include glycine, alanine, proline, hydroxyproline. The main role in the formation of the native structure of the collagen plays hydrogen bonds, which is necessary to break the extraction of collagen.
In order to identify the main factors influencing the process of extracting collagen, an analysis of various influences on the structure of collagen.
Known methods for extracting collagen from the skin, acid, alkali salt, alkaline peroxide, enzymatic, physical (heat, ultrasound).
Of all the effects were water, an alkaline salt composition (aqueous solution of sodium sulfide), and ultrasound.
When dispersing the collagen occur following processes:
1) the collapse of polypeptides, forming a triple stranded molecules of collagen;
2) The disaggregation of supramolecular structures.
The process of disaggregation of supramolecular structures of collagen leads to:
1) denaturation products whose solutions consist of particles which have lost their original triple stranded helical structure of collagen;
2) supramolecular aggregates composed of collagen molecules have retained the structure of a triple stranded helix.
At the first stage research determined the optimal concentration of sodium sulfide, in which there is the highest yield -soluble collagen. Study of the ultrasonic dispersing raw pork skin samples allowed to draw conclusions that, in the conditions of the experiment, the samples in the presence of water alone almost completely dispersed for 1.5 hour or more. To accelerate the process you need to use a swelling agent of raw pork skins in water. As such a substance has been used in concentrations of sodium sulfide (0,8-8,0) • 10-4 g / ml, corresponding pH (11,26-12,68), and a relationship msyr.shk. / sodium = msulfida (50-500).
On the basis of experimental data were analyzed according to the graphic time complete dissolution of crude skins dissolution rates raw hides and formation of the first and second fractions of collagen chart output first and second fractions total yield of collagen indicators describing the experimental conditions (the ratio msyr.shk. / msulfida sodium concentration of sodium sulfide, the pH of the collagen structure). It is shown that in order to achieve the highest yield of protein is not recommended ratio msyr.shk. / msulfida sodium less than 62.5 (which corresponds to the experimental conditions, the concentration of sodium sulfide more than 6,4 • 10-4 g / ml or pH> 12.26) . The highest rate of dissolution of raw hides, at first and second fractions, consistent with the terms of the above.
The next stage of research was to evaluate the efficiency of the extraction of collagen-out, the dissolution rate of the raw material in the processing of raw and canned brining skins. For investigation the optimal compositions in which recorded the highest yield of collagen, using a ratio msyr.shk. / sodium msulfida 100; 83.3; 62.5.
For compounds with a ratio msyrya. / Msulfida sodium = 100 g / g in experimental conditions yield of collagen from raw hides exceed protein yield of canned hides 1.62 - 3.96 times. Experimental data confirmed the assumption of a significant effect of the liquid ratio (ratio of volume of solution to weight of the processed collagen raw material) on the efficiency of the process, the optimal values of the coefficient of the liquid 20 and 25.
Analysis of the effect of time on the audio output for the collagen composition ratio msyrya. / Msulfida sodium = 62.5 g / g (liquid ratio of 20) showed that this is the determining factor for a given content of sodium sulfide. Even without intermediate swelling dubbing for 30 minutes for these compounds resulted in a yield of 15-17%.
Thus, the main factors influencing the process of extracting collagen from porcine skin under ultrasound treatment formulations containing sodium sulfide, is the ratio of msyrya. / Msulfida sodium liquid ratio and duration of sound.
Were held IR spectroscopic studies of the obtained samples, spectral coefficients are calculated, confirmed by the structure of collagen in the collagen product disaggregation of raw material - pork skin [3].
Experimental data has shown that the monitoring method of extracting collagen from pig skin using ultrasound treatment results in a product whose composition is similar to gelatin, presumably shorter protein molecules. This product can be used in various applications of collagen (gelatin), after further research.
References
1. Mikhailov, AN Collagen skin and bases its processing / AN Mihaylov. - M .: Light Industry, 1971. - 525 p.
2. Hakobyan BV Ershov YA Fundamentals of the interaction of ultrasound with biological objects: Proc. manual / Ed. SI Shchukin. - M .: Publishing House of the MSTU. NE Bauman, 2005.-224 with.
3. Merchants AH, Zhizhin GN FT-Raman and FT-IR spectra of polymers / AH Merchants G.N.Zhizhin - M .: Technosphere, 2013 - 696 p.
61
