Биоповреждения и защита натуральной кожи, меха

Натуральная кожа, являясь природным белковым материалом, приобретает товарные качества в результате многостадийной об­работки различными химическими реагентами и представляет со­бой питательную среду, на которой могут развиваться бактерии и плесневые грибы.

Покров животных имеет сложное строение, и пути проникно­вения в него микроорганизмов весьма разнообразны.

Шкура еще при жизни животного несет на себе огромное ко­личество микробов, попадающих на нее из окружающей среды (воды, воздуха, почвы), так как животные непосредственно со­прикасаются с ней (купание, катание по земле, оседание пыли). Если уход за животным недостаточен, то его шкура может нести огромное количество микробов (до 1 — 2 млрд. микробов на повер­хности
1 см²).

Те микробы, которые оказываются на шкуре после ее снятия, находились там еще при жизни животного, частично же — попа­ли на нее после снятия с туши при последующем загрязнении. После убоя и съемки шкуры происходит вторичное загрязнение ее микробами, источниками которых являются грязный пол, за­грязненные корзины, попадающий навоз и грязь.

Огромное значение в порче шкуры имеет специфическая мик­рофлора убойных камер и кожсырьевых складов, состоящая из микробов, размножающихся в большом количестве, как на раз­лагающихся отбросах производства, так и на хранящемся сырье и хозяйственном инвентаре. Воздух этих помещений обычно в значительной степени загрязнен этой специфической микрофлорой] спорами плесеней, микрофлорой соли и др.

Заселение поверхности парной шкуры микроорганизмами во многом зависит от чистоты содержания соответствующих помещений и от обращения со шкурой. Если к кожсырью относятся небрежно, то количество микробов на нем сильно возрастает, что может в дальнейшем нанести значительный ущерб сырью.

Свежеснятые шкуры с наружной стороны содержат значитель­ное количество микробов, в то время как внутренняя ее сторона стерильна. Однако уже через два часа парная шкура почти полно­стью теряет свои товарные качества под действием микроорга­низмов, поэтому сразу после снятия ее подвергают консервиро­ванию растворами, в которые вводят биоциды.

Однако еще до обработки консервирующими веществами кож­ный покров подвергается атакам микробов, которые могут попа­дать в него как со стороны эпидермиса, так и подкожной живой клетчатки. При обследовании шкур в их наружных слоях обнару­живаются различные виды микроорганизмов, причем особенно благоприятным для их обитания еще при жизни животного явля­ется верхний слой эпидермиса, состоящий из отделившихся, те­ряющих связь друг с другом плоских ороговевших клеток.

Сосочковый слой дермы животного, представляющий собой плотную соединительную ткань, состоящую из основного веще­ства, межклеточных волокнистых образований и клеточных эле­ментов, рыхлый, непрочный и неустойчивый к действию микро­организмов.

Сетчатый слой состоит преимущественно из сложно и плотно переплетенных пучков коллагеновых волокон, поэтому, если шкура только снята с животного, в ее сетчатом слое не содержится ни­каких микробов. Однако его внутренняя часть, прилегающая к под­кожно-жировой клетчатке, рыхлая и является более проницае­мой для микробов.

Особенно благоприятной средой для развития микроорганиз­мов является подкожная жировая клетчатка. Здесь они размножа­ются и отсюда проникают в дерму. Попав в сетчатый слой, в меж­пучковые пространства, микробы могут вызвать гнилостный про­цесс довольно глубоко в толще шкуры. При этом хорошей пита­тельной средой для микроорганизмов является кровь, остающая­ся в сосудах при плохом обескровливании, а также промежуточ­ное вещество дермы и подкожно-жировой клетчатки.

В зависимости от внешних условий и степени рыхлости подкож­ной жировой клетчатки микробы могут создавать многочисленные колонии на ее поверхности или проникать в вышележащие слои, размножаясь и вызывая глубокие разрушения. Они могут легко и быстро двигаться по межволокнистым и межпучковым простран­ствам, разрушая основное вещество дермы и различные межкле­точные элементы. Например, микробы палочковидной формы, про­двигаясь по волокну, проникают в коллагеновые пучки и затем распространяются по окружающим тканям, кокки же проникают в волосяные сумки. Плесени расходятся своими мицелиями или вдоль коллагеновых волокон, или находясь в межпучковых про­странствах, во всех направлениях, образуя густое переплетение.

Кожевая ткань по своему химическому составу представляет собой благоприятную среду для быстрого размножения микро­организмов. Парная шкура содержит неорганические и органи­ческие вещества.

Неорганические вещества в кожевой ткани представлены во­дой (50 — 70 %) и минеральными веществами (0,35 — 0,5 %). Из орга­нических веществ кожный покров содержит липиды (жиры и жироподобные вещества), углеводы, азотсодержащие составляющие, не относящиеся к классу белков и белки, образующие основу ги­стологической структуры кожевой ткани. Важнейшими элемента­ми последней являются волокнистые белки — коллаген, кератин, эластин и ретикулин. Кроме того, в кожном покрове содержатся глобулярные (альбумины, глобулины) и сложные белки. Легче всего разлагаются альбумины и глобулины, которые содержатся в пар­ной шкуре в достаточном количестве. На жиры действуют особые жирорасщепляющие микробы.

Наличие в кожевой ткани большого количества белков являет­ся одним из факторов, делающих ее крайне чувствительной к раз­рушительному воздействию гнилостных микробов. Этому же спо­собствует реакция среды (парные шкуры имеют рН 5,9 — 6,2).

В кожном покрове имеются витамины, ферменты, которые яв­ляются катализаторами химических реакций и влияют на разви­тие биохимических процессов в тканях, а также содержатся веще­ства, повышающие активность ферментов (активаторы) и подав­ляющие ее (инактиваторы). При отсутствии одного из активато­ров или инактиваторов изменяются биохимические процессы в шкуре. Так, при пролежке парного сырья увеличивается актив­ность фермента протеазы, вызывающего распад белков, что спо­собствует развитию и росту числа микроорганизмов.

Увеличение содержания жира в кожевой ткани влечет за собой относительное уменьшение содержания воды, что повышает стой­кость кожи к действию различных микроорганизмов.

В зависимости от химического состава кожевой ткани, а имен­но от того, богата или бедна она белками, жирами и т.д., под­верженность ее действию микробов различна. Обнаружено, что от питания животного зависит вид микроорганизмов, обитаю­щих в последующем сырье. Так, при отсутствии витамина В₂ и биотина на кожном покрове наблюдаются дерматиты, идет вы­падение волос, что способствует проникновению микробов внутрь шкуры.

Микрофлора парной шкуры. Среди микробов парной шкуры име­ется большое число так называемых гнилостных микроорганиз­мов, в числе которых кокки и палочки, споровые и неспоровые, аэробы и анаэробы. Общим признаком для этих микроорганизмов является их способность разлагать белки. Не вдаваясь в подробное описание каждого вида микробов, следует указать на несколько наиболее характерных их групп, встречающихся на парном сырье. Наибольшее количество из них представлено палочковидными — как споровыми, так и неспоровыми формами.

Группа, включающая Proteus, — это неспоровые подвижные палочки; эта группа обладает резко выраженной протеолитичес-кой способностью и разлагает белки до конечных продуктов.

Группа, состоящая из бактерий вида Е. coli, в большинстве слу­чаев попадающая из навоза, является представителем кишечной флоры и представляет собой короткие палочки, как подвижные, так и неподвижные. Представители этой группы вызывают распад пептона до аминокислот с образованием индола.

Группа спорообразующих, куда относятся Вас. subtilis, Вас. mesentericus, Вас. mycoides, и Вас. megatherium, в большинстве сво­ем представляет подвижные палочки, образующие споры боль­шой устойчивости. Эти микробы отличаются также резко выра­женной протеолитической способностью и разлагают белки до ко­нечных продуктов.

В меньшем количестве встречается группа кокков, куда отно­сятся микрококки и сардины, в большинстве своем вырабатыва­ющие пигменты (желтый, охровый, коричневый, красный и бе­лый). Многие из них вырабатывают ферменты, действующие на частично разложенный белок.

Группа актиномицетов имеет оптимум своего развития при рН 7,0— 7,5. Они также обладают способностью разлагать белок. Этот вид довольно часто встречается в почве и, по-видимому, оттуда попадает на шкуру.

Иногда на шкуру попадают бактерии из группы флюоресциру­ющих. Это — неспоровые, грамотрицательные палочки. Многие виды разжижают желатину и разлагают жиры. В большинстве сво­ем — это микробы-психрофилы. Указанные виды микробов чаще всего попадают из воды. К их числу относятся Bact. fluorescens и др. Все перечисленные группы микробов принадлежат к аэробам.

Из группы дрожжей на сырье встречаются так называемые ди­кие, широко распространенные в природе дрожжи, а именно бе­лые, черные и красные.

На парной шкуре часто встречаются представители группы пле­сеней. Многие из них обладают резко выраженной протеолити­ческой способностью. На шкуре встречаются роды грибов Мисог, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium и Oidium.

Как указано выше, в парной, свежеснятой шкуре микробы обычно находятся только на поверхности как со стороны подкож­но-жировой клетчатки, так и со стороны эпидермиса. Микросре­зы, приготовленные из парной шкуры, показывают отсутствие микробов в ткани, как в слоях, лежащих ближе к поверхности, так и в глубоких слоях. Лишь изредка в волосяных сумках можно встретить единичных кокков.

Микрофлора загнившей шкуры. Неконсервированная шкура легко поддается гниению. Высокая температура, влажный воз­дух, укладка неохлажденных шкур одна на другую, их загряз­ненность ведут к быстрому размножению гнилостных микробов в шкуре.

Аэробное гниение начинается с поверхности и постепенно про­никает в более глубокие слои. Различают три стадии гниения. Пер­вая стадия характеризуется быстрым размножением микробов на поверхности шкуры, без видимых внешних проявлений. Вторая стадия — проявлением видимых изменений шкуры: ослизнение, изменение цвета, появление запаха и дряблости. Этому периоду соответствует начинающееся проникание микрофлоры в толщу дермы. Третья стадия характеризуется усилением видимых прояв­лений, к которым присоединяется ослабление волоса и эпидер­миса. Этому периоду соответствует и глубокое проникание и рас­пространение микробов по слоям шкуры (рис. 25).

Рис. 25. Микрофотографии поверхности шкурки норки (сырья):

1 — исходная (х 1000); 2 — после воздействия микроорганизмов в течение 4-х нед.
(x 1000)

При гниении шкуры наблюдается постепенная смена видового состава микрофлоры. Кокковые виды микробов, встречающиеся в значительном количестве на парном сырье, постепенно уступают место сильно размножающимся палочковым формам, а именно: Proteus vulgaris, Вас. subtilis, Вас. mesentericus, палочке типа барабанной и т.д. На микросрезах неконсервированного загнившего кожсырья наблюдаются преимущественно палочковые формы, проникшие в глубокие слои шкуры.

Сущность подготовительных операций и их влияние на биостойкость кожи. Консервирование кожевенного сырья. Парная шкура сразу после снятия подвергается воздействию микроорганизмов, которое является причиной пороков, снижающих качество сырья и выход кож.

Первыми признаками разложения шкуры является ослизнение ее поверхности и изменение цвета бахтармяной стороны. Затем появляется характерный гнилостный запах, происходит ослабле­ние связи корней волос с их сумками, наступает теклость волоса, за которой следует отслоение рогового слоя эпидермиса. Наконец проявляется пигментация, падает механическая прочность вплоть до полного разрушения.

Все это вызывает необходимость консервирования парной шкуры в течение двух часов после снятия ее с туши, в против­ном случае кожа потеряет свои товарные качества. Цель консер­вирования — создать условия, неблагоприятные для действия бак­терий и ферментов, что достигается удалением влаги и воздей­ствием химических веществ на белковые вещества шкуры.

На стадии консервирования наиболее активны аэробные бак­терии, обладающие протеолитическими ферментами, из родов Bacillus, Pseudomonas, Proteus, Achromobacter. Эти бактерии способны повреждать волосяной покров шкуры, ее глобулярные белки, липиды, углеводы. Некоторые из них способны вызвать распад кол­лагена.

Консервирование парных шкур для предотвращения гнилост­ных процессов осуществляют тремя способами: пресно-сухим, сухо-соленым и мокро-соленым. Пресно-сухое и сухо-соленое кон­сервирование основано на подавлении жизнедеятельности бакте­рий и активности протеолитических ферментов путем снижения влажности сырья до 18 — 20 % за счет обработки сухим хлоридом натрия и кремнефторидом натрия.

При этом оптимальным условием пресно-сухого консервиро­вания является проведение его при определенном температурном режиме +(20... 35) °С, так как процесс, проводимый при более низкой температуре, может привести к бактериальным поврежде­ниям и загниванию шкур из-за медленного удаления влаги.

Определенные требования устанавливаются и в отношении от­носительной влажности воздуха помещения — она должна состав­лять 45 — 60 %, и при этом необходима хорошая циркуляция воз­духа.

Мокро-соленое консервирование осуществляют при помощи хлорида натрия засолкой врасстил с внутренней стороны шкуры (мездры) или обработкой насыщенным водным раствором хлорида натрия — тузлукованием, с последующей подсолкой шкур в штабелях.

В процессе мокросоления из шкур удаляется преимущественно свободная влага. При этом основная часть неспоровых бактерий погибает, а развитие и размножение других микроорганизмов и действие ферментов прекращается либо затормаживается.

Консервирующее действие хлорида натрия при сухосолении ос­новано на обезвоживании шкуры, а при мокросолении — на на­рушении внутриклеточных процессов в результате диффузии ра­створа хлорида натрия в клетки. Однако хлорид натрия не обеспе­чивает полной защиты от микроорганизмов и даже может сам служить субстратом для развития галофильных (солелюбивых) бактерий и солетолерантных бактерий (Bacillus subtilis), которые обладают протеолитической способностью. Для защиты от них при тузлуковании добавляют в качестве бактерицида метабисульфит натрия.

Кроме перечисленных способов консервирования в качестве временной меры может применяться замораживание сырья. При низкой температуре прекращается деятельность бактерий и фер­ментов, однако замороженное сырье заготовительные организа­ции обязаны разморозить и законсервировать мокросолением.

Эффективным методом защиты парной шкуры от действия микроорганизмов считают облучение. После облучения парного кожевенного сырья дозой
1 кДж/кг его можно хранить 7 сут. без заметных признаков бактериального повреждения, при дозе облу­чения 3 кДж/кг срок хранения увеличивается до 12 сут. При этом сырье не требует дополнительного консервирования химическими веществами.

Сочетание же мокросоления и облучения кожевенного сырья приводит к практически полному уничтожению микрофлоры, жизнедеятельность которой в сырье не возобновляется в тече­ние б мес.

Основные операции по переработке сырья в го­товую кожу. Переработка кожевенного сырья в готовую кожу — многостадийный процесс. На различных этапах этого процесса могут создаваться более или менее благоприятные условия для роста и развития микроорганизмов на коже.

Опасность повреждения кожи бактериями появляется уже на первой стадии (отмоке), цель которой удаление из сырья консер­вирующих веществ и приведение его в состояние, максимально приближенного к парному. Отмока заключается в обработке сырья водой, чаще всего с добавлением электролитов при температуре 30 °С. При этом содержание соли в коже резко снижается, что способствует поселению и развитию бактерий, которые в водной среде активизируются, особенно при повышенной температуре. Повреждение бактериями в этом случае начинается с лицевой по­верхности кожи, а небиостойкими на данной стадии компонен­тами являются глобулярные белки. Из 10 видов выделенных при отмоке бактерий более половины имеют протеолитические фер­менты.

В качестве биоцида на данной стадии применяют кремнефторид натрия, который активен в нейтральной и слабокислой среде.

На следующей стадии золения шкуры обрабатывают раство­ром гашеной извести для удаления межволоконных белковых веществ и разрыхления волокнистой структуры дермы. Цель зо­ления — ослабление связи волоса и эпидермиса с дермой, обес­печивающее последующее свободное их механическое удаление. Кроме того, лишенная межволокнистых белков дерма становит­ся более проницаемой, формируется ее объем, а также ускоря­ется диффузия дубителей в толщу дермы.

В отношении биостойкости процесс золения характеризуется тем, что, неспорообразующие бактерии погибают в известковой ванне, а спорообразующие — прекращают рост и размножение.

Лишенные волосяного покрова шкуры животных (голье) под­вергаются далее преддубильным операциям — обеззоливанию и мягчению. Первое проводится при температуре + (25... 30) °С с исполь­зованием чаще всего сульфата аммония или молочной кислоты. Мягчение же представляет собой кратковременную обработку го­лья в водной среде при повышенной температуре + (37...38°С) ферментными препаратами. В результате кожа приобретает мягкость, пластичность, из нее удаляются продукты распада межволокнис­тых белков и коллагена, она становится воздухопроницаемой.

Однако на этой стадии создаются благоприятные условия для роста бактерий. В зависимости от состава мягчительной жидкости были выделены бактерии родов Sarcina, Staphilococcus, Pseudomonas, Bacillus и др. Поэтому во избежание биоповреждений необходимо контролировать продолжительность операций и не допускать пре­вышение установленного времени обработки.

Таким образом, при переработке кожевенного сырья в кожу на всех стадиях могут создаваться условия, способствующие росту и развитию микроорганизмов на коже.