Химический состав шерстяного волокна и свойства

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Московская государственная академия
ветеринарной медицины и биотехнологии имени К. И. Скрябина»
ЛЕКЦИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТОВАРОВЕДЕНИЕ И
ЭКСПЕРТИЗА ШЕРСТИ»
для студентов очного отделения факультета Товароведения и экспертизы сырья
животного происхождения
Рекомендуется для подготовки по специальности 080401-«Товароведение и экспертиза
товаров (в сфере производства и обращения непродовольственных товаров и сырья)»
по квалификации специалиста - товаровед-эксперт
автор доцент Горбачева М.В.
ЛЕКЦИЯ 4
Тема: Химический состав
шерстяного волокна и
свойства кератина
 Кератин – сложное полимерное белковое соединение,
отличительной особенностью является наличие серы в
белке. (C41H71O14N12S).
Элементарный состав кератина
углерода – до 50%,
кислорода - 21-24%,
азота -16-18%,
водорода - 6-7%
серы -2-5%.
Аминокислотный состав:
кератин состоит из 18 аминокислот. В кератине
содержатся такие аминокислоты как цистин, метионин
(серосодержащие аминокислоты), серин, аспарагиновая
кислота, аргинин и др.
В состав шерстяного волокна также входят: жиры,
стиролы, продукты углеводного и белкового обмена
(гликоген, мочевая кислота, свободные аминокислоты).
Белок синтезируется из аминокислот, имеющих
амфотерный характер.
Амфотерные свойства аминокислот позволяют им
взаимодействовать между собой с образованием
пептидных связей щелочной и кислотными группами с
выделением воды. В результате образуются крупные
молекулы с полипептидными связями.
Макромолекула
кератина образуется большим
количеством полипептидных цепочек, связь между
которыми осуществляется за счет электровалентных
(солевых), ковалентных и водородных связей, а также
сил Ван-дер-Ваальса.
дисульфидная связь
3.
CO-----водородная связь-----NH
1
CH − CH2 − SH − HS − CH2 −CH
NH
4.
CO
CO
NH
CH −CH2−COOH H2N(CH2)4CH
2.
Свободная
карбоновая
группа
1. S − S – дисульфидная связь
Свойства кератина
Физические свойства
Шерстяное волокно является плохим проводником
электричества и проявляет трибоэлектрические
свойства, т.е. способность при трении накапливать на
поверхности статические заряды.
Механические свойства
Шерстяное волокно под действием нагрузки
растягивается, причем в соответствующих условиях
его длина увеличивается в два раза и более. В
обычных условиях, при 18-20oC волокно может быть
растянуто не более чем на 30%. С повышением
температуры и влажности воздуха растяжение
возрастает и в атмосфере пара достигает 100%.
Действие воды и температуры на шерсть
 Практически кератин в холодной воде не растворим.
Горячая вода, хотя и медленно, но растворяет шерсть с
выделением сероводорода и аммиака. Интенсивный
распад
шерстяного
волокна
начинается
при
температуре более 100 oC, а при 200 oC наблюдается его
частичное растворение. Вода оказывает влияние на
изменение длины и величины поперечника.
 Полное удаление влаги достигается высушиванием при
105 – 110 oC. При обработке шерсти паром она теряет
значительную долю прочности. Температура пара 110115oC оказывает отрицательное действие на шерсть.
Температура свыше 115-128oC разрушает шерстяное
волокно. 45-минутная обработка шерсти паром снижает
ее прочность на 18%, 6 -ти часовая на 23%, 60 -часовая –
на 75%.
Действие на шерсть кислот
Кератин более устойчив к действию кислот, чем к
действию щелочей. Слабые растворы кислот 4-5%
концентрации не оказывают на шерсть заметного
влияния. Однако азотная кислота оказывает очень
сильное воздействие на шерсть. Она вызывает
пожелтение шерсти, как любого другого белка.
Действие кислот на кератин проявляется в
нарушении существующей в них системы
водородных и солевых связей, а также в гидролизе
остатков
амидов
дикарбоновых
кислот
с
выделением свободного аммиака:
RCONH2 + H2O  RCOOH + NH3
Действие щелочей
Сильные щелочи даже при слабых концентрациях
легко разрушают кератин, а кипячение образца
шерсти в растворе NaOH приводит к его полному
растворению. Воздействие щелочи на кератин
вызывает разрушение дисульфидных связей.
Действие ферментов на шерсть
Кератины обладают большой устойчивостью к
действию ферментов, так как его защищает
эпикутикула (полисахаридная пленка). Полное
разрушение протеолитическими ферментами
(кератиназа)
происходит
при
поражении
кератина гусеницами моли.
Действие светопогоды
Светопогода – это естественные условия
окружающей среды. Под влиянием солнечных
лучей кератин подвергается фото-химической
деструкции. При этом белая шерсть желтеет,
снижается прочность, упругость и удлинение.
 α, β, γ – кератозы – 3 фракции кератина.
 α – кератоза – соответствует белку микрофибрилл.
Она содержит наименьшее количество серы, ≈ 60%
шерстяного волокна приходится на ее долю.
 β – кератоза – нерастворимая часть волокна (8-10%
приходится на ее долю). Она является мембраной
веретенообразных клеток. Экзо и эндокутикулой.
 Содержание серы выше, чем в α.
 γ – кератоза – матрикс или межволокнистая
субстанция. Молекула матрикса сама маленькая, но
содержание серы самое большое. Это определяет
свойства γ – кератозы.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
ШЕРСТИ ХИМИЧЕСКИМ ПУТЕМ
 Диазореакция - сводится к
обработке диазореактивом
шерстного волокна, чтобы
определить
есть
ли
повреждения на волокне.
Диазореактив
взаимодействует
с
тирозином коркового слоя,
при этом наблюдается
красное окрашивание.
 Реакция Альвердена – заключается в обработке
шерсти хлорной водой (H2O + хлорка), при этом
кератин коркового слоя превращается в
хлоркератин и очень сильно увеличивается в
размерах.