[发明专利]一种以制革副废物为载体的固定化复合脱毛酶及制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种以制革副废物为载体的固定化复合脱毛酶的制备方法，属于制革专用固定化酶制备的技术领域。

背景技术

浸灰脱毛作为一种古老的方法，在制革工艺过程中起着重要作用。常规灰碱法脱毛采用硫化物和石灰，并通过硫化物和石灰水解毛发、除去纤维间质等作用达到脱毛和分散皮胶原纤维的作用。由于该方法具有原料易得、成本低、操作简单、控制容易、成革质量稳定、使用范围广（猪、牛、羊皮均适用）等优点，目前国内外制革生产仍然以灰碱法脱毛为主。然而，灰碱法脱毛存在一些致命缺点，如硫化物污染、石灰污染以及因浸灰脱毛时大量的毛和表皮被降解所造成的有机物污染等问题。因此，制革工作者正努力寻求其它更为清洁的脱毛和胶原纤维的分散途径，以降低甚至消除浸灰脱毛工序的污染。

在过去的一个世纪里，人们已经发展了几种不使用硫化物和石灰的清洁化脱毛以及胶原纤维分散技术。生态脱毛技术方面，主要包括氧化脱毛法、生物酶脱毛法、有机硫化物脱毛法等。然而，用生态学的观点衡量，只有酶脱毛法才是真正意义上的保毛脱毛法，也是最清洁的脱毛方法。蛋白酶是最主要的脱毛酶，其脱毛效果好。但是蛋白酶脱毛的同时，不可避免会损伤真皮的结构，影响革制品的使用性能，这就严重限制了酶脱毛技术的应用。近些年来，随着制革清洁生产被提上议事日程，酶法脱毛的研究又再度成为研究热点。常规灰碱法浸灰脱毛，胶原纤维在得到分离松散的过程中，除去了多数纤维间质尤其是蛋白聚糖，并且通过石灰的作用以及在生皮基质中建立的渗透压产生规则的纤维和胶原小纤维的系统。近些年，随着制革生态问题的日益严峻，针对常规灰碱法在浸灰过程中产生大量石灰淤泥的缺点，国内外研究者做了大量的工作，以找寻新的绿色皮革化学品替代石灰分离松散皮胶原纤维。基于上述原理，目前也有人通过采用液碱、硅酸盐以及生物酶等分散皮胶原纤维的方法。在传统的制革过程中，酶只是被作为对石灰分散皮纤维的一个补充，主要体现在软化工序中，如采用胰酶作用于脱灰裸皮的软化处理。近年，Thanikaivelan. P等人已经成功发展出使用α-淀粉酶的无石灰纤维开松方法（Thanikaivelan. P, Chandrasekara. B. Bharath. C. K, et al. Single step hair removal and fiber opening process: simultaneous and successive addition of protease and α-amylase[J]. J. Amer. Leather Chem, Ass., 2006, 101: 388-398.）。该方法已经应用于用商业蛋白酶和硫化钠进行脱毛处理的裸皮，是一个两步处理的方法。然而，本发明主要提供了一种固定化复合酶脱毛的方法，通过蛋白酶、胰酶、α淀粉酶结合使用，仅通过一步处理就可以同时保证除去毛和开松纤维。

目前在皮革工业中采用的酶处理方法主要存在以下缺点：（1）酶制剂的稳定性差，容易失活；（2）酶制剂通常与其它材料在同体系中使用，工序中使用的某些材料容易导致酶的失活；（3）酶的催化活性过高，工艺可控性差。因此，有必要研究固定化酶在制革领域中的应用，以形成保护和缓释之效果，增强制革专用酶制剂的耐用性和延长酶促反应时间。但在固定化酶技术中，载体的选择对固定化酶的活性及使用特性有着至关重要的作用。为了得到具有良好催化性能、载量高、成本低的固定化酶，现有技术利用了价格低廉，易得的天然高分子，如：活性炭、硅藻土、明矾、壳聚糖以及海藻酸钙等作为固定化载体。其中，壳聚糖、海藻酸钙作为固定化载体的研究比较广泛。但使用这些天然高分子作为固定化酶载体时，由于它们与酶的相容性及亲和性有限，得到的固定化酶中的酶的固载量及活力较低。在制革生产中，由原料皮加工成皮革所产生的无制革利用价值的固体废弃物产量很高，主要分为未鞣制和已鞣制的固体副废物。随着环境等全球性生态问题的日益严峻，如何充分高值利用制革固体废弃物，特别是经过鞣制的固体副废物，最大限度地减轻环境污染，成为制革固体副废物高值转化研究中的热点和重点内容。制革固体废弃物属于天然高分子物质，含有大量氨基和羧基，既易于与酶共价结合，又可结合金属离子，使酶对金属离子的抵抗力得到加强。同时，又容易接枝改性，是固定化酶的良好载体。

本发明研究了以制革过程中产生的经过鞣制处理的固体副废物为固定化酶用载体。利用制革副废物与酶分子之间存在的专一性亲和力、固载到副废物上的金属离子对酶分子具有一定程度的亲和力以及交联剂的共价连接等作用实现酶的固定化。鉴于目前环境保护的新形势，这也为制革行业所产生的大量固体副废物的资源化利用找到了新的途径。