Волощенко О. И., Медяник И. А

Вид материала

Документы

Содержание Характеристика энзимосодержащих cmc и отдельных ферментов Таблица 9. Влияние CMC с ферментами на

Подобный материал:

• Л. А. Медяник, заместитель директора по учебно воспитательной работе Макеевская общеобразовательная, 180.24kb.
• Волощенко Людмила Ивановна конспект, 18.55kb.
• Менеджмента качества в современном университете, 4790.57kb.

^ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЗИМОСОДЕРЖАЩИХ CMC И ОТДЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ

___________________________________________________________________

В настоящее время наметилось новое направление в раз­витии производства CMC — создание моющих средств с ферментами амилолитического, липолитического и протео­литического действия. Перспективность применения таких CMC объясняется тем, что присутствующие в них ферменты обеспечивают более быстрое и эффективное удаление бел­ковых, углеводных и жировых загрязнений.

Появлению энзимосодержащих, или, как их часто назы­вают, биологических моющих средств на мировом рынке способствовали следующие факторы:

1. бурное развитие текстильной промышленности, пред­лагающей потребителю широкий ассортимент тканей из синтетических и смешанных волокон, которые плохо пере­носят повышенную щелочность моющих растворов и высо­кие температуры, теряют в этих условиях прочность и пер­воначальный внешний вид;
   
2. всевозрастающие требования потребителей к качест­ву CMC, которые должны обеспечивать при невысоких тем­пературах (40—60 °С) не только общий высокий моющий эффект, но и удаление локальных загрязнений (пятен) раз­личного происхождения.
   

В последнее время изготовлены энзимосодержащие CMC без активных добавок с содержанием новых энзимов (эстеразы, алкалазы и савиназы). В неразбавленных энзимосо­держащих CMC концентрация энзима в 100—1000 раз вы­ше, чем в моющем растворе (П. Христенсен и соавт., 1978). В практике бытовой и промышленной стирки особые трудности, как известно, возникают при удалении пятен белко­вого происхождения. Такие загрязнения относятся к числу «тяжелых», так как крупные протеиновые молекулы прочно связываются с волокном ткани, способствуя при этом удер­жанию жировых, углеводных и неорганических загрязнений (Р. Е. Зингер, Л. Е. Векслер и соавт., 1972). Со временем прочность связи между белковыми продуктами и тканью усиливается. При температуре стирки 70—80 °С происходит коагуляция белка, его осаждение и закрепление на волокне. Последующее глажение окончательно закрепляет белковые пятна на ткани, так что даже сильные перекисные отбели­ватели не могут обеспечить полного удаления. Денатуриро­ванный белок удается расщепить до водорастворимых соединений только с помощью специфических биокатализа­торов — ферментов. Эту роль в CMC выполняют протеолитические энзимы. Они расщепляют крупные молекулы белка на легко удаляемые с ткани соединения. При этом наруша­ется связь волокна с загрязнением, которое частично дис­пергируется в моющем растворе. Содержание энзимов в CMC в зависимости от их активности колеблется от 0,1 до 3—5 %. Наиболее пригодны для использования в CMC бак­териальные ферменты, являющиеся продуктами жизнедея­тельности микроорганизмов. В сравнении с ферментами жи­вотного происхождения они обладают повышенной устойчи­востью. Для получения высокоактивных бактериальных протеиназ в качестве продуцента используют Bacillus sub­tilis и Bacillus mesenterericus. Известно, что энзимы, явля­ющиеся сложными белковыми структурами, подвержены влиянию таких факторов, как химический состав компози­ции, в которую они введены, ее влажность, рН моющего раствора, температура (Р. Е. Зингер, Л. И. Бавика, В. Н. Рыбачук, 1975). Это необходимо учитывать при созда­нии моющих средств с энзимами.

Очевидно, компоненты CMC не должны значительно снижать активность энзимов как при хранении, так и в про­цессе стирки. Значительное влияние на стабильность и эф­фективность энзима оказывает его товарная форма. Грану­лированные энзимы теряют при хранении в течение года менее 20 % исходной протеолитической активности, тогда как потеря ее порошкообразного протосубтилина ГIOХ со­ставляет около 25 %, а протомезентерина ГIOХ превышает 57%.

CMC являются многокомпонентными системами, в свя­зи с этим при создании рецептур необходимо учитывать не только совместимость протеаз с каждым компонентом мою­щего средства, но и характер биологического действия ком­позиции. Этот вопрос еще глубоко не изучен.

Исследование режима стирки энзимсодержащими CMC в автоматической стиральной машине показало, что при температурном режиме 20—60 °С они удаляют белковые загрязнения г ткани полностью. Для большинства энзимов температура 40—50 °С является оптимальной. Ее повыше­ние до 70 °С приводит к инактивации добавок и потере био­логической активности моющего средства. CMC с энзимами «Ока» обладает высокой степенью удаления белковых за­грязнений при концентрации моющего раствора 5 г/л и ми­нимальном времени замачивания (2—4 ч). Повышение кон­центрации моющего раствора средства «Ока» при стирке белья в прачечных до 10 г/л способствует значительному удалению белковых загрязнений и не влияет на результаты снятия пигментно-жировых загрязнений. Замачивание бе­лья на 4 ч и последующая стирка полностью способствуют удалению с тканей пигментно-жировых и белковых загряз­нений (И. М. Коваль и соавт., 1979).

Из отечественных щелочных протеиназ наиболее пер­спективным для производства CMC является протосубтилин ГIOХ (Л. М. Лупоза, Т. М. Рышкова и соавт., 1975). Фер­ментный препарат получают при глубинном культивирова­нии Вас. subtilis штамм 12 на питательной среде, содержа­щей картофельный крахмал, кукурузную муку, кукурузный экстракт и минеральные соли. Препарат, выделенный из фильтра культуральной жидкости путем осаждения этило­вым спиртом, подвергают распылительной сушке. Опти­мальными условиями действия протосубтилина ГIOХ явля­ются температура 50—55°С и рН 10—11. При исследовании стабильности протосубтилина ГIOХ оказалось, что наибо­лее высокая стабильность энзима в растворах паст, содер­жащих стабилизатор. С гигиенической точки зрения приме­нение паст наиболее перспективно, так как они почти исклю­чают пылеобразование и таким образом не оказывают раздражающего действия на слизистую оболочку носа, глаз и т. д.

Ферментные препараты промышленного выпуска, исполь­зуемые для введения в состав CMC, являются комплексны­ми. Так, щелочные протеиназы могут включать 5—7 сопут­ствующих ферментов, в том числе эластазу, коллагеназу, амилазу. В протеолитических ферментных препаратах мо­жет присутствовать до 9 белковых фракций, обладающих ярко выраженной трипсиновой, химотрипсиновой, карбокси-и лейцинаминопектидазной, эластазной и коллагеназной активностью.

Протеиназы помимо щелочной содержат нейтральную протеиназу, амилазу, эластазу, коллагеназу. В протосубти-лине ГIOХ и болгарской протеиназе Б-72 щелочной фрак­ции протеиназы имеется соответственно 34,3—36,5 % и 40,6—43 %, в датской алкалазе М — 57,8—64,8 %. Датская алкалаза М повышает моющую способность CMC «Биоэф­фект» на 41,6 %, протосубтилина — на 36,0 %, протомезен-терина — на 21%. При разработке энзимосодержащих CMC целесообразно использовать щелочные протеиназы, которые устойчивы в щелочной среде. Присутствие в фер­ментах примесей других энзимов мало влияет на эффектив­ность протеиназ в составе CMC.

Ряд авторов изучали действие CMC с ферментами (про­тосубтилина ГIOХ, мезентерии — 15 000 ед/г, французская щелочная протеиназа — 105 000 ед/г) на организм живот­ных. Установлено, что энзимосодержащие CMC в концент­рациях, в 10 раз превышающих рекомендуемые для приме­нения в быту, оказывают кожнораздражающее и сенсиби­лизирующее действие.

А. И. Саутин и соавторы (1974) наблюдали нарушение липидного обмена (липиды и (3-липопротеиды) как в груп­пах, подвергающихся действию CMC с ферментами, так и без ферментов. В группе, подвергавшейся воздействию CMC с ферментом протосубтилином ГIOХ, выявлялись измене­ния холестеринового и липидного обменов, белковых фрак­ций сыворотки крови. Наиболее выраженное влияние эти вещества оказывали на липидный обмен, что может быть связано с нарушением функции печени.

Г. М. Костродымова, Л. И. Саутин (1976) изучали влия­ние поверхностно-активных веществ (синтанол ДС-10, фер­менты протосубтилина ГIOХ, алкалаза, протомезентерин ГIOХ и CMC «Биоэффект» на их основе) в эксперименте. Установлены аллергенные свойства протосубтилина ГIOХ алкалазы и CMC «Биоэффект». У животных отмечались: контактный дерматит, тромбоцитопения, эозинофилия. При этом изменения от воздействия CMC, содержащих прото­субтилин ГIOХ, алкалазу были более выражены, чем от воздействия того же моющего средства без фермента. Сравнивая степень вредности CMC с ферментом и без него, следует отметить, что в первом случае CMC обладает более выраженными токсическими свойствами. Поэтому использо­вание этих веществ возможно только для автоматической стирки белья, исключающей контакт кожи с растворами.

Очевидно, это связано с комбинированным действием фер­ментов и ПАВ, входящих в состав синтетического моющего средства. Goxhuber и соавторы (1971) исследовали четыре CMC, в состав которых входила протеаза Вас. subtilis в кон­центрациях 0,3—1 % и четыре CMC, близких по рецептуре, но не содержавших фермента. При однократном введении внутрь всех CMC ЛД50 для белых крыс и мышей составляла более 5 г/кг. При ежедневном введении (в течение 13 нед) белым крысам моющих средств исследуемые показатели не изменялись. Не отмечено влияния этих CMC и фермента на кожу и слизистые человека и животных при однократном нанесении их и внутрикожном введении, а также местно-раздражающего действия при повторном применении. Не выявлено также аллергизирующего действия моющих средств. Обнаружена способность протеазы в концентра­циях значительно выше используемых в быту CMC высво­бождать гистамин и кинин. Авторы делают вывод, что применение протеазы в составе моющих средств не представ­ляет опасности для здоровья людей. Очевидно, неблаго­приятное воздействие исследуемого CMC, ферментов и отдельных ПАВ при небольших концентрациях обусловле­но низким качеством компонентов моющего средства.

Valer (1975) указывает на противоречивость данных о сенсибилизирующем действии на кожу (экзематозные из­менения) щелочных протеолитических ферментов, содержа­щихся в CMC. При проникновении в глубокие слои кожи высоких концентраций фермента отмечен протеолитический эффект. При контакте человека с ферментом сенсибилиза­ции кожи не наблюдалось через 21—30 дней и 2—5 мес. Автор полагает, что выявлявшиеся случаи раздражения кожи были вызваны ПАВ, а не воздействием протеолити­ческих ферментов.

Результаты наших исследований показали, что добавка ферментов к CMC обусловливает повышение их моющей способности. Эти средства также меньше изменяют вели­чины рН и содержание липидов кожи, чем CMC без фер­ментов.

Причиной отрицательного влияния энзимосодержащих CMC на кожу человека является включение в их состав не протеолитического фермента, а сочетание разных анионных ПАВ и других компонентов. При этом может выявиться си­нергизм или антагонизм в действии анионных и неионных ПАВ не только по моющей способности, но и по их влия­нию на функциональные проявления кожи. CMC с фермен­тами, активность которых составляет 50 000—100 000 ед/г, вызывают менее выраженные изменения рН кожи рук испытуемых, чем обычные CMC без ферментов. После мытья рук в течение 20 мин в 2 % растворах CMC с ферментами наблюдается такое же уменьшение количества липидов на коже, как и при работе с обычными CMC. Однако в зависи­мости от активности фермента в составе моющего средства степень обезжиривания кожи рук может быть более значи­тельной. При этом через 4 ч после контакта рук с 2 % раст­вором обычных CMC отмечается восстановление исходного уровня количества липидов на коже рук, в то время как после мытья рук в растворе CMC с ферментами происходит их регенерация только на 2-е сутки (табл. 9). Очевидно, это явление обусловлено не только активностью фермента, но и сочетанием ПАВ, входящих в состав CMC. Это является до­казательством синергизма в действии ПАВ и ферментов на функциональное состояние кожи, хотя точки приложения их действия могут быть различны. Возможно, протеолитичес­кие энзимы взаимодействуют с белковыми компонентами мембраны, создавая условия для связи ПАВ с функцио­нальными группами белка и липидами мембраны. Это спо­собствует проникновению молекулы ПАВ через кожу в организм. Решение этого вопроса требует дальнейшего ис­следования. Для сохранения эпителия кожи рук после ра­боты с CMC с ферментами необходимо применять крем для рук, строго соблюдать инструкцию об использовании этих CMC в быту. В противном случае длительное обезжирива­ние рук под влиянием энзимосодержащих CMC создает условия для возникновения дерматитов (А. И. Саутин, 1974; О. И. Волощенко, И. А. Медяник, В. Н. Чекаль, 1977).

Одним из элементов механизма действия ПАВ является их обезжиривающее влияние на кожу рук и денатурация ее белков. Подтверждением последнего считают высокое со­держание SH-групп в растворах CMC.

По данным И. А. Медяника, О. И. Волощенко (1974), степень обезжиривания кожи под влиянием CMC является первопричиной дерматитов, наблюдаемых у лиц с повышен­ной чувствительностью кожи к действию химических ве­ществ. При этом большое значение имеет время регенера­ции липидов и восстановление активной реакции кожи пос­ле работы с растворами CMC. Оно различно для обоих показателей функционального состояния кожи (для рН — 1—2 ч, липидов — 3—-4 ч).

^ Таблица 9. Влияние CMC с ферментами на	рН и содержание липидов на коже рук (п=12)
	Концентрация				Процент
	раствора, %	Эффект	Увеличение рН кожи	Время восстановле-	уменьшения количества	Процент вос­становления
Наименование CMC			действия	после мытья	ния рН ко-	липидов ко-	липидов ко-
	испы-	реко-	на кожу	рук	жи, ч	жи после	жи рук че-
	туе-	мен-				мытья рук	рез 4 ч
	мого	дуемого
Моющая паста с протосубтилином
ГIOХ (ПС-100 000 ед/г)	2	0,5	Нет раз-
			дражения	0,8	2,0	75,0	50,0
СМП с протомезентирином ГIOХ
(ПС-50 000 ед/г)	2	0,5	»	0,7	2,0	55,5	62,0
CMC с протосубтилином ГIOХ (ПС-
50 000 ед/г)	2	0,5	»	0,8	1,5	50,0	80,0
СМП «Ока» с протосубтилином
ГIOХ	2	0,5	Раздраже-
			ние	1,6	2,0	52,0	67,3
СМП «Ока» с протеолитическим фер-
ментом АПБ-74 (ПС-50 000 ед/г)	2	0,5	Нет раз-
			дражения	1,5	2,5-3,0	68,0	50,0
CMC «Биоэффект» с французской протеиназой (1 г CMC-1000 ед/г)	1	1		0,8—1,1	1,5	43,5	70.3
»	2	1		0,8—1,1	1,5	60,0	59,7
СМП «Биоэффект» с болгарской про-
теиназой (1 г CMC-1000 ед/г)	1	1	Нет раз-
			дражения	1-1.4	1,5	66,7	61,0
	2	1		1.8	1.5	41,1	38,8
Моющая паста «Биофлорапон» с про-
тосубтилином ГIOХ (1 г CMC-1000
ед/г)	0,2	2	>	—	—	70,0	44,0
	2	2				44,0	68,4