Исследование взаимодействия мономерных циклических карбонатов с аминными группами белка Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

1. Переработка изношенных шин // Э.М. Соколов, Б.Н. Оладов, Н.И. Володин, В.А. Тимофеев, Н.М. Качурин, М.А. Иваницкий. Тул. гос. ун-т. Тула, 1999. 134с.

2. San Miguel G. Fowler G.D. Sollars Ch. J. // Jnd and Eng. Chem Res. 1998. 37. №6. Р. 2430 -2435.

3. Teng. Hsisheng, Semo Micholl A, Wojtowicz Morek A, Bassi Lahis Rosemaig Solomon Peter R. // Jnd and Eng. Chem Res. 1995. 34. №9. Р. 3102 - 3111.

4. Аренс В.Ж., Гридин О.М. // Экология и промышленность России. 1997. №2. С. 32 - 37.

© Г. В. Минхайдарова - асп. каф. инженерной экологии КГТУ; А. А. Мухутдинов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры; Ф. К. Мирясова - канд. техн. наук, зав. лаб. ЦРЭ при КГТУ.

УДК 547.495

В. А. Сысоев, И. Ш. Абдуллин, А. И. Салимова,

Е. А. Панкова

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОНОМЕРНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ КАРБОНАТОВ С АМИННЫМИ ГРУППАМИ БЕЛКА

Исследована возможность повышения эффективности хромового дубления меховых овчин путем их предварительной обработки циклокарбонатными соединениями. Сделан вывод о целесообразности применения данных соединений в качестве интенсификаторов процесса хромового дубления.

Проблема нерационального расхода хромовых соединений и проблема загрязнения окружающей среды являются наиболее актуальными для меховой и кожевенной промышленности. Поэтому много исследований посвящено поиску новых химических материалов, которые эффективно блокируя аминные группы белка, будут способствовать более полному поглощению хромового дубителя из рабочего раствора [1].

Для блокирования аминных групп коллагена был использован монофункциональный циклокарбонат: 1,2 - пропиленкарбонат (ПК), который выпускается отечественной

промышленностью. Его выбор основан на способности взаимодействовать по реакции присоединения с первичными аминными группами при комнатной температуре по схеме [2]:

-СН - СН2 - О(СО) + И2Ы- ® СНз - СН(ОН) - С(0)0 - ыи -1--- О -------1

В результате реакции образуются уретановая и гидроксильная группы. Таким образом, блокирование азотсодержащих групп белка, снижая основность, предотвратит преждевременное связывание дубителя с коллагеном. Поскольку коллаген является белком с достаточно сложным уровнем химической и структурной организации, изучение

указанной реакции более информативно было проводить на упрощенных моделях (а-валин, желатин).

Взаимодействие желатина с ПК контролировали по смещению изоэлектрической точки (ИЭТ) двумя способами.

Первоначально определение ИЭТ желатина и продукта его обработки ПК проводилось по максимуму мутности. Степень помутнения увеличивается с увеличением кислотности:

рН 5.57 4.8 3.72

мутность увеличивается

Необработанный ПК раствор желатина при разных значениях рН также имеет различную степень помутнения. Мутность обработанных растворов желатина более выражена по сравнению с растворами необработанного желатина. Следовательно, происходит сдвиг ИЭТ в более кислую область, что свидетельствует о взаимодействии ПК с аминными группами.

Затем было проведено определение ИЭТ обработанного и необработанного желатина по минимуму вязкости вискозиметрическим методом, результаты которого приведены в таблице 1.

Полученные результаты подтверждают наше

предположение о

взаимодействии

циклокарбонатной группы с ионизированной аминной.

Для доказательства факта химического взаимодействия ПК с белком мы также использовали модели белка (желатин и а-валин). Данные вещества имеют необходимые для проверки белковые группы, но в водных растворах данные группы находятся в ионизированном состоянии, поэтому обнаружение их посредством титрования невозможно, поэтому мы приняли необработанные растворы контрольными, а обработанные растворы опытными. После обработки растворов желатина и а-валина ПК, появилась титруемая карбоксильная группа, что свидетельствует о эффективной блокировке аминогрупп ПК.

На следующем этапе работы для исследований использовали пикелёванное сырьё меховой овчины. Все операции по выделке проводили по методике, соответствующей принятой в единой технологии для указанного вида сырья.

ПК вводили после пикелевания, обработка проводилась при температуре соответствующей температуре дубления. Температура сваривания образца обработанного ПК оказалась выше на 5°С по сравнению с контрольной. Причём кинетические закономерности процесса структурирования кожевой ткани при использовании ПК отличаются от аналогичных для чисто хромового дубления (рис.1,2).

При обработке образцов меховой овчины ПК сокращаются потери в результате

технологической усадки. Усадка необработанного образца составила 33%, в то время, как

усадка образца, подвергавшегося обработке ПК составила 5%. После проведения процесса

Таблица 1 - Относительная вязкость

растворов желатина

рН Относительная вязкость

С ПК Без ПК

3.72 1.134 1.509

4.05 1.136 1.498

4.45 1.177 1.587

4.8 1.207 1.629

5.57 1.272 1.664

дубления последний образец оказался более мягким и наполненным, т.е. циклокарбонат в данном случае воздействует на кожевую ткань и как наполнитель.

Полученные результаты доказывают эффективность взаимодействия мономерных циклических карбонатов с аминными группами белка.

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

т

О

ІТІ

н

Л

^ _

■ И 1 -«-Ряд -■-Ряд 1

■ 2

♦

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Время, час

Рис. 1 - Кинетические кривые изменения температуры сваривания во времени: ряд 1 - чисто хромовое дубление; ряд 2 - образец, обработанный ПК

необработанный -«-обработанный - 1 1

12 3 4 5 6

Продолжительность процесса, час

Рис. 2 - Изменение оптической плотности в процессе дубления

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследований были выбраны: а-валин, желатина, а также образцы меховой овчины, прошедшие процесс пикелевания.

Все операции проводили по методике, соответствующей принятой единой технологии для указанного вида сырья.

При определении ИЭТ желатина по мутности были использованы буферные растворы со значением рН 5,57 и ниже. Для определения ИЭТ белка по минимуму вязкости использовали вискозиметр Пинкевича. Для определения термоустойчивости кожевой ткани меховой овчины применяли прибор для определения температуры сваривания по ГОСТ 938.25-73. Измерение оптической плотности рабочих растворов в процессе дубления проводили при помощи колориметра фотоэлектрического концентрационного КФК-2.

1. Хердт Х. // КОП. 1991. Вып. №4. С.17-20.

2. МихеевВ.В., СысоевВ.А., СветлаковН.В. и др. // ЖорХ. 1983. Т.19. Вып. № 3. С. 498-500.

© В. А. Сысоев - канд. хим. наук, доц. кафедры технологии кожи и меха КГТУ; И. Ш. Абдуллин - д-р хим. наук, проф. той же кафедры; А. И. Салимова - асп. той же кафедры; Е. А. Панкова - асп. той же кафедры.