вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению

 

УДК 541.49:645.024

Структурные особенности коллагена и образование поперечных сшивок при дублении.

В.И.Чурсин

Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности, г. Москва .

© 1998 Институт химии растворов РАН

Получено 01.03.95 г.



При исследовании сложных процессов, на которые воздействует большое количество факторов, в частности, процесса дубления, необходимо учитывать характер и интенсивность проведения подготовительных процессов. Известно, что свойства наиболее близкого к коллагену аналога - желатина существенно зависят от способа его получения, что сказывается на способности этого белкового материала взаимодействовать со структурирующими агентами. В работе [1] показано, что кислоторастворимый коллаген в большей степени сшивается при введении водного раствора карбодиимида, чем при обработке глутаровым альдегидом. Напротив, щелочной желатин, имеющий молекулярную массу 100000, обработанный глутаровым альдегидом с расходом 0,1 %, более устойчив к гидролитическому расщеплению 0,05 М трис-коллагеназой, чем желатин, сшитый карбодиимидом с расходом 1 %.

Для выяснения влияния степени дезагрегации структуры коллагена на его способность к образованию поперечных сшивок при обработке дубящими соединениями различной химической природы было проведено исследование водопоглощения желатиновых пленок и пленок, полученных из продуктов растворения коллагена (ПРК). Пленки получали из соответствующих растворов методом полива на стеклянную подложку. Сушку проводили на воздухе в течение трех суток. Затем пленки обрабатывали водным раствором структурирующего агента при расходе 1, 3, 6 % от массы образца, вновь высушивали и выдерживали в течение суток при постоянной влажности. После определения исходной массы образцы помещали в пробирки диаметром 20 мм и заливали дистиллированной водой. Водопоглощение пленок определяли по привесу массы образца, отнесенному к первоначальной массе. В качестве дубителей использовали: диметилолдиамид янтарной кислоты (ДЯК), диметилолдиамид малоновой кислоты (ДМК), карбамол ЦЭМ, глиоксаль и формальдегид.

Результаты исследований приведены на рисунке. Сравнение представленных зависимостей свидетельствует о том, что по отношению к желатину наибольшей структурирующей способностью обладает формальдегид, наименьшей - диметилольные производные янтарной и малоновой кислот. В этой серии экспериментов достаточно четко прослеживается тенденция зависимости интенсивности сшивания от размеров структурирующего агента, в частности, от длины цепочки углеродных атомов, или "каретки", как обозначено, например, в работе [2]. Аналогичная тенденция отмечена и при структурировании пленок ПРК.

Желатиновые пленки, в отличие от пленок ПРК, уже через 10 часов переходят в раствор и становятся механически непрочными. На наш взгляд, одним из факторов, обусловливающих меньшую степень структурирования желатина, является уменьшение количества амидных групп, гидролизующихся в процессе получения желатина из коллагена, до карбоксильных. По данным [3] число амидных групп в коллагене в 2-5 раз больше, чем в желатине. Структурирование ПРК, в большей степени сохранивших исходную конформацию коллагеновых молекул, приводит к увеличению стабильности пленок и предохраняет их от разрушения при более длительном воздействии. Доказательством образования прочных поперечных сшивок при дублении ПРК является анализ продуктов распада методом ультрафиолетовой спектроскопии. Установлено, что в водных вытяжках желатина, выдубленного глиоксалем с расходом 1 %, наблюдается интенсивная полоса поглощения при длине волны 216 нм, соответствующая продуктам распада белков. Однако в водных вытяжках пленок, структурированных глиоксалем ПРК, такая полоса отсутствует.

Достаточно интересным представляется сравнение сшивающей способности реакционных соединений по отношению к водным растворам желатина, ПРК и голью, представляющему уже иной уровень структуры. Выявлено, что при увеличении расхода дубителей для обработки желатина и ПРК степень структурирования увеличивается, а показатель влагоемкости пусть незначительно, но снижается. При обработке голья показатель влагоемкости увеличивается независимо от типа и расхода дубителя. Таблица свидетельствует об этом достаточно наглядно.

Вероятно, значительная разница в водопоглощении образцов пленок желатина и ПРК, в отличие от голья, обработанного сшивающими агентами, обусловлена большей интенсивностью взаимодействия с водорастворимыми объектами за счет способности пространственной структуры этих продуктов принимать наиболее выгодное расположение молекулярных цепей для образования межмолекулярных мостичных связей. При модификации голья доступность функциональных групп коллагена в значительной степени определяется, при прочих равных условиях, размером молекулы дубителя и его реакционной способностью. Однако, в любом случае, часть молекул участвует в образовании сшивок, часть - закрепляется монофункционально, а некоторая часть их отлагается на поверхности волокон коллагена, что и является причиной увеличения влагоемкости с ростом расхода дубящих соединений.

вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению