藍(lán)濕革浸水過程中酶的作用

藍(lán)濕革浸水過程中酶的作用

這是在不同的條件下產(chǎn)生的。在nm酶的使用下，隨著浸泡時間的延長，果皮重量的變化趨勢相似，即在60分鐘內(nèi)急劇增加，然后緩慢增加，然后基本保持不變。60min后酶的用量越大,皮塊的增重率越大,且加入NM酶的皮的充水量大于不加酶的皮的充水量。由圖4b可知:MS酶浸水的變化趨勢與NM酶相似,但加入MS酶的充水量小于不加酶的浸水的充水量,5%的用量除外。另由圖4可知:2種酶助浸水過程均可分3個階段:直線上升階段(0~1h),緩慢上升階段(1~6h),平衡階段(6~24h),各階段的充水速率見表2。由圖4及表2數(shù)據(jù)可知:用量不同的酶助浸水,各階段皮塊的充水速率相差很大,第一階段的浸水速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二、三階段,第二、三階段的充水速率相對很低,第一階段決定充水量的高低(見圖4);在第一階段,NM酶的充水速率大于MS酶的充水速率,而且NM酶的用量越多,充水速率越大,MS酶則相反,用量越多,充水速率越低。這可能是因為NM酶作用膠原側(cè)鏈的極性區(qū)域,使膠原側(cè)鏈的極性基團(tuán)增加,有利于皮纖維和水分子的結(jié)合,故在提高充水速率的同時增加吸水量,且酶的用量越大,皮膠原暴露出來的極性基團(tuán)數(shù)量越多,因而充水量越大;而MS酶可能其作用區(qū)域不同于NM酶,與膠原作用后,使膠原側(cè)鏈的非極性基團(tuán)暴露,影響了水分子與皮膠原的結(jié)合,因而MS酶只能在用量小,且在浸水初期提高浸水速率,當(dāng)皮塊水分達(dá)到平衡后抑制了水分子的繼續(xù)進(jìn)入,故而充水量降低,且酶用量越大,非極性基團(tuán)暴露的越多,對充水作用影響越大,因此其平衡充水量低。2.3.2酶用量對藍(lán)濕革增厚率的影響增厚率可表征藍(lán)濕革纖維間隙,反映藍(lán)濕革浸水過程中酶對皮膠原以及交聯(lián)物質(zhì)的作用產(chǎn)生電荷膨脹和水溶助長性膨脹程度。增厚率越大,纖維間隙越大。但纖維間隙增大的同時皮質(zhì)量不一定增加,因極性基團(tuán)的暴露可使吸水性增加,皮重增加;而非極性基團(tuán)的暴露不利于吸水,所以皮重增加幅度小。浸水過程中皮塊增厚率變化見圖5。由圖5可知:(1)浸水過程中NM酶和MS酶的加入均能使皮塊的厚度增加(除20%的NM酶外),即可增大纖維間隙。(2)不同酶的用量增加,對皮塊增重率和充水速率的影響不同,MS酶使皮塊的增厚率大于NM酶。(3)NM酶的用量越大,皮塊的平衡增厚率越大,但MS酶則相反,用量越大,皮塊的平衡增厚率越低.(4)酶用量不同,皮塊最大增厚率的數(shù)值不同,而且達(dá)到最大增厚率所需的時間也不同。2種酶的最大增厚率由大到小的順序與所需時間:MS酶5%(8h)﹥10%(1h)﹥12%(1h)﹥20%(1h),NM酶20%(2h)﹥5%(8h)﹥15%(2h)﹥10%(2h)。即MS酶的用量越大,最大增厚率越低,但所需時間越短;而NM酶的用量越大,最大增厚率越高,所需時間越短。結(jié)合圖4藍(lán)濕革浸水過程中的增重率可以看出:隨NM酶用量增加,皮塊的厚度及充水量均增加,而MS酶卻隨酶用量的增加,厚度增加,充水量降低。其原因是浸水過程中,NM酶的作用使吸水量增加,進(jìn)入纖維間的水分子使得纖維間隙增大,因此使皮塊厚度增加;但MS酶的加入抑制了藍(lán)濕革的充水,其原因可能因酶的作用分散了膠原纖維,從而使皮塊厚度增加,但是隨著酶用量的增加抑制了充水,因此皮塊增重率降低。在2h內(nèi)2種酶用量增加,皮塊增厚率增大,其原因是剛開始浸水時,隨酶的用量的增加,皮纖維間質(zhì)溶出的量增多,纖維間隙增加,水分子可以滲入,因而皮塊厚度增大。此可見,MS酶與NM酶對膠原的作用部位可能不同,導(dǎo)致MS酶使皮塊增厚,但抑制充水;NM酶使皮塊的厚度增加,又使皮塊充水量增加。2.4酶用量對浸水過程中脫鉻量、pH值、電導(dǎo)率的影響2.4.1酶用量對浸水過程中脫鉻量的影響由于酶對膠原的作用,在使皮纖維間距增加,膠原水解的同時,必將影響鉻絡(luò)合物對皮膠原的交聯(lián)作用,脫鉻量越多,說明對其交聯(lián)破壞作用越大。酶助浸水過程中溶液中鉻含量的變化見圖6。由圖6可知:2種酶均有一定的脫鉻作用,且均隨酶用量的增加而增大,NM酶脫鉻量大約是MS酶的10倍。由圖6a可知,隨NM酶助浸水反應(yīng)時間的增加,溶液中鉻的含量也增加,尤其是當(dāng)NM酶的用量為15%和20%時,反應(yīng)時間在8h內(nèi),脫鉻量顯著增加。當(dāng)NM酶用量小于10%時,其脫鉻作用比較微弱。其原因可能是,NM酶浸水溶液呈弱酸性,有一定的H+脫鉻作用,同時NM酶對膠原的水解作用使膠原羧基與鉻的結(jié)合部位被打斷,所以酶用量越大,脫鉻作用越明顯。由圖6b可知,隨MS酶助浸水反應(yīng)時間的增加,溶液中的鉻含量增加。當(dāng)酶用量為5%時,只有3~8h內(nèi)的脫鉻量小于無酶浸水,當(dāng)酶用量高于5%時,浸水過程脫鉻量及脫鉻速率均高于無酶浸水過程。其原因可能是:相對NM酶,MS酶本身脫鉻作用較弱,當(dāng)用量為5%時,作用比較微弱,當(dāng)用量高于5%時,提高浸水速率的同時使纖維間隙增加,破壞了鉻絡(luò)合與皮膠原的結(jié)合,有利于水分子的進(jìn)入及H+和MS酶的脫鉻作用的進(jìn)行,因而酶用量高,脫鉻作用增加幅度大。2.4.2酶的用量對浸水過程中pH值的影響酶助浸水過程中,溶液pH值的變化也可以反映浸水物質(zhì)對膠原水解以及鉻絡(luò)合物的交聯(lián)作用。酶浸水過程中溶液pH值的變化見圖7。由圖7a可知,NM酶水溶液呈弱酸性,其溶液的pH值隨酶用量的增加而降低,在1~2h相同時間內(nèi),溶液的pH值隨酶用量的增加而增加,2h后浸水液的pH值基本穩(wěn)定。NM酶用量為5%和10%時,溶液的pH值與不加酶浸水液的pH值變化趨勢一致,而當(dāng)NM酶用量為15%與20%時,溶液pH值的變化趨勢一致。其原因是,NM酶水溶液呈弱酸性,故開始時溶液的pH值隨酶用量的增大而降低。結(jié)合圖6a可以看出:藍(lán)濕革浸水后溶液的pH值恢復(fù)到鉻鞣制后期的酸性環(huán)境,溶液中電離出H+,同時由于NM酶具有脫鉻作用,脫鉻后暴露出的膠原羧基與H+結(jié)合,使溶液中H+濃度降低,故pH升高。隨著NM酶用量的增加,脫鉻作用增強,水溶液中的H+與膠原羧基結(jié)合量增加,因為溶液中H+的濃度降低,故溶液的pH值升高的幅度大。NM酶用量為5%和10%時,脫鉻作用較弱,生成的膠原羧基的量少,因而消耗的H+少,所以溶液的pH值與不加酶浸水變化趨勢基本一致,但走勢略高。由圖7b可知,MS酶水溶液呈中性。隨MS酶用量的增加,浸水液的pH值始終高于不加酶浸水溶液的pH值,且酶的用量越大,溶液的pH值越高;不加酶浸水2h后溶液的pH值基本穩(wěn)定,但加MS酶的溶液在8h后pH值達(dá)到穩(wěn)定。其原因可能是因酶用量大,膠原水解作用強,由于溶液中的H+與膠原羧基的結(jié)合,因而使溶液的pH值增大。膠原羧基與H+的結(jié)合,使皮膠原的吸水性降低,由前面探討可知,MS酶的加入會使皮塊的吸水率降低。2.4.3酶的用量對浸水過程中溶液電導(dǎo)率的影響溶液電導(dǎo)率的變化,可以反映浸水過程中溶液中總離子數(shù)目的變化。酶浸水過程中溶液的電導(dǎo)率變化見圖8。由圖8a可知,不加酶浸水與5%、10%浸水酶浸水過程溶液的電導(dǎo)率的變化趨勢一致,均隨時間的增加而增加。當(dāng)NM酶用量為15%和20%時,開始1h電導(dǎo)率略有降低,后增大。其原因可能是,當(dāng)NM酶用量為5%和10%時,隨反應(yīng)時間的增加,浸水過程中的脫鉻作用增加,藍(lán)濕革纖維間質(zhì)中的物質(zhì)溶出,同時溶液中的膠原水解量增加,雖然酶的消耗量增大,但由于膠原水解物的產(chǎn)生,使溶液中離子數(shù)目增加,因此溶液的電導(dǎo)率增大。但由于酶的加入,前1h纖維間質(zhì)的溶出較快,溶液中離子數(shù)目增加較多,因而電導(dǎo)率上升較快。而當(dāng)NM酶的用量為15%、20%時,由于酶用量大,前1h內(nèi)膠原的水解量大,雖然水解膠原量多,但酶消耗量增加,同時膠原羧基又要結(jié)合溶液中的H+,使溶液中離子總數(shù)量減少,因而溶液的電導(dǎo)率下降。但后期隨著反應(yīng)的進(jìn)行,膠原水解量及脫鉻量均增加,溶液中離子數(shù)增加,因而溶液的電導(dǎo)率上升。由圖8b可知,隨反應(yīng)時間的增加,不同溶液的電導(dǎo)率均增大,而且走勢基本一致,即前期急劇升高,后期緩慢上升,只是MS酶用量越大,溶液電導(dǎo)率越高,但MS酶用量為15%、25%時,電導(dǎo)率后期的增幅小于5%、10%及無酶浸水溶液的電導(dǎo)率的增幅。其原因可能是,浸水酶MS的加入,加快了皮纖維間質(zhì)的溶出,使溶液中離子數(shù)目增多,電導(dǎo)率增大。但MS酶用量為15%和20%時,酶的作用使皮膠原中微量的鉻脫除的同時,暴露出的膠原羧基的量也大于酶用量為5%、10%及無酶浸水過程暴露出的膠原羧基的量,膠原羧基結(jié)合水中的H+的量也多,另外酶的消耗量也增加,因而使得溶液中的離子總數(shù)小于酶用量為5%、10%及無酶浸水過程中溶液中的離子總數(shù),所以溶液電導(dǎo)率上升幅度較小。2.5酶浸水過程中膠原的水解酶助浸水過程中膠原水解的變化見圖9。由圖9可知:2種酶對膠原的水解作用不同。由圖9a可知,在相同的浸水時間內(nèi),隨NM酶用量的增加,膠原水解量增加,同時酶的消耗量也增加,因為280nm處既有水解膠原的吸收又有NM酶的吸收,不同酶用量的起始吸光度值見表3。酶的用量越大,膠原水解量越多。另外,用酶的膠原水解量大于無酶浸水時的膠原水解量。當(dāng)NM酶的用量為5%和10%時,其浸水液紫外吸光度變化趨勢一致,即前2h內(nèi),紫外吸光度值急劇下降,2~8h下降緩慢,后基本不變。其原因可能是酶與皮膠原作用引起的,浸水的前2h,大量酶的消耗使吸光度急劇下降,隨反應(yīng)時間的增加,酶的量進(jìn)一步減少,同時膠原水解量增加,因此吸光度緩慢降低。8h后基本不變的原因可能是膠原水解量的增加與酶消耗量基本平衡,另外酶的活力已大大降低。當(dāng)NM酶的用量為15%和20%時,浸水液中水解膠原的量略有升高。其原因可能是,膠原水解量大于酶的消耗量,另由表3可以看出,隨著酶的消耗,溶液中懸浮的酶繼續(xù)溶解,補充了消耗部分酶的損失,因此吸光度值略有升高。由圖9b可知,用MS酶與NM酶的膠原水解變化趨勢明顯不同。加MS酶和單獨浸水的膠原水解量都出現(xiàn)先急升再緩慢上升后快速上升的變化趨勢。其原因可能是,開始時,酶的用量大,對膠原的水解作用較強,之后因酶的消耗,對膠原的破壞作用減少,因而2h后膠原水解變緩慢。另外,相對于NM酶,MS酶對膠原的水解作用不大。但必須注意,在超過12h后,MS酶的膠原水解量隨作用時間和酶用量的增加而增加,因此,用MS酶必須嚴(yán)格控制時間和用量。2.6酶助浸水后皮塊的顯微結(jié)構(gòu)酶助浸水后皮塊的顯微結(jié)構(gòu)見圖10。由圖10可以看出:浸水過程中加NM酶的纖維間隙比加MS酶的纖維間隙大,纖維束整齊,而MS酶處理后纖維比較凌亂,纖維變粗。其原因是,NM酶充水使纖維間隙增大,從而使皮塊厚度增加,而MS酶使纖維膨脹導(dǎo)致皮塊厚度的增加。3酶的作用機理(1)NM酶、MS酶均可以顯著提高藍(lán)濕革浸水過程的充水速度,酶助浸水可以在4~6h內(nèi)達(dá)到無酶浸水24h的充水效果。(2)2種酶