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微生物谷氨酰胺转氨酶在皮革生产中的应用

作　者: 刘清凤
导　师: 陈坚
学　校: 江南大学
专　业: 环境工程
关键词: 皮革微生物谷氨酰胺转氨酶明胶酪蛋白聚氨酯鞣制鞣后湿加工涂饰
分类号: TS529
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,制革工业主要面临三大问题:(1)环境污染严重。来源于湿加工单元的制革废水是主要的污染。(2)资源利用率低、浪费严重。(3)耗水量大。由于原料和化工材料价格上涨及环保力度不断增强,正严重地威胁着制革企业的发展。制革工业面临着一个新的变局,而此变局的核心则是环境问题。因此,制革工业迫切需要改革。改革的根本措施是实施皮革的清洁生产和生态制造。作为环境友好生物材料的酶具有专一性、高效性、特异性、反应条件温和、无污染和可生物降解的特点。在皮革生产中,用酶替代传统化学试剂能减少环境污染。微生物谷氨酰胺转氨酶(MTG, E.C.2.3.2.13)广泛应用于食品和纺织工业,如用于提高食物口感和蛋白质的营养值,制备耐热和抗水膜,增强羊毛的抗毡缩性和染色性等。本论文将MTG用于皮革加工过程中以考察MTG对皮革性能的作用效果,并与原加工工艺比较,探讨MTG是否能替代或者部分替代原加工工艺中的某些对环境有污染的材料。主要研究结果如下:(1)在皮革鞣制工序中,用MTG处理的皮革,与未经酶处理的样品比较,其收缩温度(Ts)和柔软度无明显提高。然而,与只用铬鞣剂Chromosal B处理的皮革相比,用MTG处理后再进行铬鞣的皮样品,其收缩温度降低了9℃。(2)在皮革鞣后湿加工工序中,MTG改性的明胶酪蛋白酸钠作为填充剂处理皮革能够改善皮革的某些感官性能如粒面紧实度、粒面平滑度和饱满度,且对皮革的机械性能如抗张强度、延伸性和单边撕裂强度无明显影响。通过扫描电子显微镜观察皮革样品的微观结构,发现被处理样品的胶原纤维比未经处理样品分布更规则和紧密。而且在不同的工序中效果不同,在染色或加脂后处理,效果最明显。(3)用MTG改性明胶和酪蛋白混合物,明胶与酪蛋白比为2:2、1:3和0:4时,形成膜的机械性能(拉伸强度和断裂伸长率)有提高;增加酶的浓度,其断裂伸长率明显增大,酶浓度为10%时达到最大,而拉伸强度变化不大;将经改性的明胶-酪蛋白(GC)与聚氨酯(PU)以不同比例混合,随着PU含量的增加,混合膜(PU-GC)的机械性能和抗水性能都明显增强。将经改性的GC和PU-GC混合体系用于皮革涂饰工序中,不同比例的体系应用结果各不相同,综合考虑, GC比为2:2时与PU等比例混合(即比为2:2的PU-GC11)涂饰皮革效果最好。将经MTG改性的GC13和GC11及经化学改性的酪蛋白涂料用于皮革底涂,综合比较,被GC11涂饰的皮样与被化学改性的酪蛋白涂饰的皮样性能最接近。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 概述  8-11
    1.1.1 生皮的组织结构与组成成分  8-9
    1.1.2 生皮中的胶原纤维结构与性质  9-11
      1.1.2.1 胶原纤维的结构  9-10
      1.1.2.2 胶原蛋白的性质  10-11
  1.2 皮革生产工艺  11-13
    1.2.1 皮革鞣制工序  11-12
    1.2.2 皮革鞣后湿加工工序  12
    1.2.3 皮革涂饰工序  12-13
  1.3 微生物谷氨酰胺转氨酶在皮革生产中的应用现状  13-15
    1.3.1 微生物谷氨酰胺转氨酶在皮革生产中的应用前景  13-14
    1.3.2 微生物谷氨酰胺转氨酶在皮革生产中的应用中存在的问题  14-15
  1.4 本论文的主要研究内容  15-16
第二章材料与方法  16-24
  2.1 皮原料  16
  2.2 试剂和仪器  16-17
  2.3 MTG 在皮革鞣制工序中的应用研究  17-18
    2.3.1 Chromosal B 对谷氨酰胺转氨酶活性的影响  17
    2.3.2 在鞣制工艺中用酶处理皮  17-18
    2.3.3 谷氨酰胺转氨酶活性的测定  18
    2.3.4 皮革收缩温度的测定  18
    2.3.5 皮革感官性能评定  18
  2.4 MTG 在皮革鞣后湿加工工序中的应用研究  18-21
    2.4.1 MTG 改性蛋白质的准备和性质  18
    2.4.2 MTG 和蛋白质应用于皮革中和后工序  18-19
    2.4.3 MTG 改性蛋白质作为填充剂应用于皮革鞣后湿加工工序  19-20
    2.4.4 蛋白凝胶强度的测定  20
    2.4.5 被填充皮革样品的增厚率（△T）  20-21
    2.4.6 皮革感官性能评定  21
    2.4.7 皮革机械性能测定  21
    2.4.8 扫描电镜（SEM）分析  21
  2.5 MTG 在皮革涂饰中的应用研究  21-24
    2.5.1 MTG 改性蛋白质涂饰剂的准备  21-22
    2.5.2 MTG 改性蛋白膜的制备  22
    2.5.3 MTG 改性蛋白涂饰剂应用于皮革涂饰工艺过程中  22-23
    2.5.4 蛋白交联度的测定  23
    2.5.5 膜机械性能的测定  23
    2.5.6 膜抗水性能的测定  23
    2.5.7 被涂饰皮革性能的测定  23-24
第三章结果与讨论  24-38
  3.1 MTG 在皮革鞣制工序中的应用研究  24-26
    3.1.1 三价铬盐对MTG 酶活性的影响  24
    3.1.2 酶处理对皮革收缩温度和感官性能的影响  24-26
  3.2 MTG 在皮革鞣后湿加工工序中的应用研究  26-31
    3.2.1 MTG 对明胶-酪蛋白酸钠凝胶强度的影响  27
    3.2.2 MTG 和蛋白质对皮革感官性能的影响  27-28
    3.2.3 MTG 和蛋白质对皮革机械性能的影响  28-29
    3.2.4 MTG 和蛋白质对皮革显微结构的影响  29-31
  3.3 MTG 在皮革涂饰中的应用研究  31-38
    3.3.1 MTG 对GC 混合蛋白分子量分布的影响  31-32
    3.3.2 MTG 对GC 膜和PU-GC 膜机械性能的影响  32
    3.3.3 MTG 对GC 膜和PU-GC 膜抗水性能的影响  32-34
    3.3.4 被涂饰皮革样品的性质  34-38
第四章总结  38-40
致谢  40-42
参考文献  42-48
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  48

微生物谷氨酰胺转氨酶在皮革生产中的应用

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