Спектроскопічні дослідження хімічної природи та взаємодії з колагеном модифікованих жирувальних матеріалів

Abstract

Метою дослідження є аналіз хімічної природи нових комерційних модифікованих жирувальних матеріалів, отриманих на базі сульфованих, сульфітованих, окиснених природних і синтетичних жирів, а також визначення особливостей взаємодії в системі "колаген-жирувальний матеріал", що дозволить прогнозувати поведінку цих матеріалів під час рідинного оздоблення шкіри. Для реалізації поставленої мети використано спектральний аналіз та інтерпретацію спектрів модифікованих жирувальних матеріалів та желатину, як моделі колагену, обробленого цими матеріалами. Досліджено нові жирувальні засоби фірми Smit & Zoon (Нідерланди): Sulphirol EG 60 − сульфітовані натуральні та синтетичні жири; Synthol LC − натуральні та синтетичні жири, сульфовані тригліцериди, лецитинвмісна суміш; Sulphirol C − окиснені сульфітовані жири на базі жирів морських риб. Хімічну природу аналізованих матеріалів та їх взаємодію з желатином вивчали за допомогою методу інфрачервоної спектроскопії. Дослідження проводили на інфрачервоному (FTIR) спектрометрі, призначеному для отримання інфрачервоних спектрів пропускання або відбиття досліджуваних об՚єктів. Експериментально встановлено, що через наявність різноманітних функціональних груп та зв՚язків нові модифіковані жирувальні матеріали мають поліфункціональну природу і можуть взаємодіяти з желатином з утворенням у його структурі нових (водневих, електровалентних, ковалентних і т.і.) зв՚язків. На підставі дослідження відносної оптичної густини плівок хромованого желатину до та після оброблення модифікованими жирувальними матеріалами виявлено, що найбільшу участь у цій взаємодії беруть сірко- та фосфовмісні групи жирів та азотовмісні (амінні, імінні, амідні) групи желатину, менш активні його кисневмісні (гідроксильні та карбонільні) групи. Серед досліджуваних жирувальних матеріалів більшу активність у взаємодії з желатином виявляють сульфітований жир Sulphirol EG 60 та сульфований лецитинвмісний Synthol LC, ніж жирувальний матеріал Sulphirol C, синтезований на базі окиснених і сульфітованих жирів морських риб. Виявлена здатність модифікованих жирувальних матеріалів до взаємодії з желатином, а, отже, і з колагеном, сприятиме попередженню перерозподілу їх у дермі або вилучення з неї, що позитивно позначиться на стабільності структури і властивостей шкіри та шкіряних виробів. Наукова новизна полягає у визначенні хімічної природи нових модифікованих жирувальних матеріалів різного походження, призначених для оброблення шкіри, а також характеру їх взаємодії з желатином − моделлю колагену, який є основною складовою дерми шкірного покриву тварин і натуральної шкіри, яку з нього виготовляють. Це дозволить пояснити особливості перетворень у системі "колаген-жирувальний матеріал" під час рідинного оздоблення, їх вплив на формування структури та властивості шкіри. Результати роботи сприятимуть розширенню асортименту та обґрунтованому використанню хімічних реагентів нового покоління в інноваційних технологіях виробництва шкір сучасного асортименту.

The purpose of the researches is to analyze the chemical nature of new commercial modified fatliquor materials obtained on the basis of sulfonated, sulfated, oxidized natural and synthetic fats, as well as to determine the features of interaction in the "collagen-fatliquor material" system, which will make it possible to predict the behavior of these materials during liquid finishing of leather. To achieve this goal, spectral analysis and interpretation of the spectra of modified fatliquor materials were used. As the latter, new products from Smit & Zoon (Netherlands) were studied: Sulphirol EG 60 – sulfited natural and synthetic fats; Synthol LC – natural and synthetic fats, sulfated triglycerides, lecithin-containing mixture; Sulphirol C – oxidized sulfited fats based on marine fish fats. The chemical nature of the analyzed fats and their interaction with gelatin as a collagen model was studied using infrared spectroscopy. The researches were carried out on an infrared spectrometer (FTIR), designed to obtain infrared transmission or reflection spectra of the objects under study. It has been experimentally established that, due to the presence of various functional groups and bonds, new modified fatliquor materials have a multifunctional nature and can interact with gelatin to form new (hydrogen, electrovalent, covalent, etc.) bonds in its structure. Based on a study of the relative optical density of chrome-plated gelatin films before and after treatment with modified fatliquor materials, it was revealed that sulfur- and phosphorus-containing groups of fats and nitrogen-containing (amine, imine, amide) groups of gelatin take the greatest part in this interaction, its oxygen-containing groups (hydroxyl and carbonyl) are less active) groups. Sulphirol EG 60 sulfited fat and sulfated lecithin-containing Synthol LC exhibit greater activity in interaction with gelatin among the studied fatliquor materials than Sulphirol C fatliquor material synthesized on the basis of oxidized and sulfited marine fish fats. The revealed ability of modified fatliquor materials to interact with gelatin, and therefore with collagen, will contribute to the prevention of their redistribution in the dermis or their removal from it, which will have a positive effect on the stability of the structure and properties of skin and leather products. The scientific novelty consists in determining the chemical nature of new modified fatliquor materials of various origins, intended for skin treatment, as well as the nature of their interaction with gelatin − a model of collagen, which is the main component of the dermis of the animal skin and natural leather, which is made from it. This will make it possible to explain the peculiarities of transformations in the "collagen-fatliquor material" system during liquid finishing, their influence on the formation of the structure and properties of the leather. The results of the work will contribute to the expansion of the assortment and justified use of chemical reagents of the new generation in innovative technologies for the production of leather of the modern assortment.