制革业在畜牧业产业链和皮革制品产业挥着重要的作用。但是,制革过程中大量化工材料的使用会带来一定的环境污染,用环保皮革化工材料替代传统材料,是从源头解决制革污染的有效方法之一。作为一种生物催化剂,酶具有高效、专一、可降解性、无污染等特点,是实现清洁制革具有潜力的一种绿色材料,其在制革中的研究范围在不断扩大和深入。目前酶在制革中的研究缺乏针对不同工序皮的结构特征,系统研究酶的在皮中渗透过程,使得制革酶制剂的研发及应用控制具有盲目性。此外,酶在使用或保存过程中,易因外界条件的变化而活性降低,从而导致酶制剂产品稳定性降低。基于此,本研究主要开展了以下几个方面的工作:(1)考察了不同酶在浸水中的应用效果,通过单因素试验法优化了复合浸水酶制剂的制备工艺,并将复合浸水酶制剂在山羊皮浸水工序中进行应用。采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记法构建了酶在皮中渗透行为研究的新方法,并探讨了酶在生皮浸水过程中的渗透和作用行为。结果表明,自制复合浸水酶制剂在山羊皮浸水中的应用效果优于商业浸水酶制剂。FITC标记酶浸水皮的荧光显微镜照片显示,酶分子量对酶在皮中的渗透及对皮中蛋白质的水解影响较大;较大分子量酶在皮中的渗透速度小于较小分子量的酶,在皮中的渗透层次也不同;不同分子量的酶复合浸水具有更好的协同效果。酶在皮中的作用过程是:由于生皮具有较完整的表皮结构,表皮的角蛋白对蛋白酶向皮中渗透具有阻碍作用,浸水初期,酶主要通过毛孔渗透进入毛囊水解蛋白质,然后通过毛囊逐步进入皮中水解蛋白质,随着浸水时间的延长,酶逐渐从粒面和肉面渗透进入皮心部位作用于皮中蛋白质。(2)通过单因素法优化了复合软化酶制剂制备工艺,并将其应用于山羊皮软化中;采用FITC标记蛋白酶,研究酶在软化前裸皮中的渗透行为。结果表明,当60U/g胰蛋白酶、80U/g Lime G与0.015%十二烷基磺酸钠复合时制备的复合软化酶制剂性能最好。与商业软化酶相比,该复合软化酶制剂对蛋白质具有较强的水解作用,蓝湿革收缩温度和坯革物理机械性能较高,对纤维具有较好的分散作用,且不损伤粒面。软化前裸皮平均孔径远大于蛋白酶粒径,裸皮孔隙结构对蛋白酶的渗透阻碍作用小,蛋白酶从粒面和肉面向皮中渗透并作用水解蛋白质,因此,相对于蛋白酶分子量,酶的种类和相对专一性对软化起着更重要的作用。(3)采用单因素试验法对有机酸基无氨脱灰剂的制备工艺进行了优化。进而在无氨脱灰剂和复合软化酶制剂的基础上,制备了含酶无氨脱灰软化助剂,研究了含酶无氨脱灰软化助剂的应用性能和协同机理。结果表明,含酶无氨脱灰剂应用后可提高无氨脱灰剂的渗透性,提高了废液的可生化降解性。FITC标记蛋白酶在脱灰皮中的研究表明,在脱灰过程中蛋白酶可以在皮中渗透并水解蛋白质。通过含酶无氨脱灰剂的应用性能和酶在脱灰皮中的渗透作用研究,探明了无氨脱灰剂软化酶同浴应用时二者协同作用机理。含酶无氨脱灰剂可用于脱灰软化同浴工艺,不仅不影响坯革物理机械性能。(4)采用纳米二氧化硅对木瓜酶进行固定,考察了反应固定条件对固定化木瓜酶的影响,研究了固定化酶的稳定性,并将纳米二氧化硅固定木瓜酶分别用于浸水和软化工艺,提出了纳米二氧化硅固定酶在皮革软化过程中的作用机理。结果表明,与木瓜酶相比,纳米二氧化硅固定木瓜酶的热稳定性和保存稳定性提高。纳米二氧化硅固定木瓜酶在浸水中应用时,具有与木瓜酶相当的蛋白质水解能力;在软化中应用时不影响木瓜酶对蛋白质的水解和蓝湿革收缩温度与坯革物理机械性能,且纳米二氧化硅可以进入到纤维间,对胶原纤维具有分散作用。FITC标记纳米二氧化硅固定木瓜酶在软化皮中的研究表明,纳米二氧化硅固定木瓜酶不影响木瓜酶在软化皮中的渗透。纳米二氧化硅固定木瓜酶在软化中可能的作用过程为:在软化p H条件下,部分固定的木瓜酶被洗出脱离纳米二氧化硅,游离于软化液中,洗出的游离木瓜酶和部分固定木瓜酶均向皮内渗透并水解皮中蛋白质,对皮进行软化。