A new technology of preparation of photographic gelatin was developed on the basis of an accessible homogeneous raw material containing a collagen. Photographic properties of the obtained gelatin were tested.Разработана новая технология получения фотографического желатина на основе доступного однородного коллагенсодержащего сырья. Проверены фотографические свойства полученного желатина

A. Mikhailov S.

B. Shapiro I.

E. Bulychev Yu.

V. Gaponova E.

А. Михайлов С.

Б. Шапиро И.

В. Гапонова Е.

Э. Булычев Ю.

Russian

E. Yu. Bulychev

V. E. Gaponova

B. I. Shapiro

A. S. Mikhailov

Э. Ю. Булычев

В. Е. Гапонова

Б. И. Шапиро

А. С. Михайлов

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии

Вестник МИТХТ, 2010, т. 5, № 2  69 ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ УДК 668.317:771.513 РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ЖЕЛАТИНА Э.Ю. Булычев, доцент, В.Е. Гапонова, студент, Б.И. Шапиро, профессор, А.С. Михайлов, старший преподаватель кафедра Химии и технологии биологически активных соединений им. Н.А. Преображенского МИТХТ им. М.В. Ломоносова e-mail: bulychev44@rambler.ru      азработана новая технология получения фотографического желатина на основе доступного однородного коллагенсодержащего сырья. Проверены фотографические свойства полученного желатина. A new technology of preparation of photographic gelatin was developed on the basis of an accessible homogeneous raw material containing a collagen. Photographic properties of the obtained gelatin were tested.  Ключевые слова: желатин, обезжиривание, гидролиз, экстракция, гель-электрофорез, молекулярная масса, сенситограмма, сенсибилизация, параметры фотографических эмульсий. Key words: gelatin, removal of fat, hydrolysis, extraction, gel electrophoresis, molecular mass, sensitogram, sensibilization, parameters of photographic emulsions.  В настоящее время фотожелатин в нашей стране не производится, его полностью заменил импортный продукт, а вместе с тем потреб-ность в отечественном фотографическом же-латине по-прежнему сохраняется и по ряду позиций (например, в нанотехнологиях, мик-роэлектронике, голографии и т.п.) вообще не может быть восполнена поставками из-за рубе-жа. В связи с этим в настоящей работе исследо-валась возможность создания новой технологии получения отечественного фотожелатина. Требования к качеству последнего довольно жесткие, и для их выполнения пришлось отка-заться от традиционной технологии получения желатина [1, 2]. Ее недостатками являются: 1. Неоднородный состав исходного сырья (кожа свиней и кости крупного рогатого скота). Этот фактор влияет на качество и выход готового продукта; кроме того, сильно усложняется подготовка сырья к гидролизу. 2. Многостадийность и большая длитель-ность процесса (до двух месяцев). 3. Высокий материальный индекс и большое количество нереализуемых отходов. 4. Большие капитальные затраты на обору-дование. 5. Высокие энергозатраты и трудоемкость процесса. Нами была предложена и проверена новая технология получения желатина. Принципиальные отличия предлагаемой нами технологии от существующей состоят в следующем: 1. Отказ от традиционного сырья (кожа, кости) и переход на новое коллагенсодержащее сырье (куриные гребни и кожа цыплят-бройлеров), так как однородность исходного сырья улучшает качество желатина. 2. Предварительное обезжиривание исход-ного сырья органическими растворителями (экстракционный бензин БР-1, реактив Фолча и др.). Более полное удаление липидов также улучшает качество получаемого желатина. 3. Более мягкие условия гидролиза, прово-димого щелочно-солевым раствором с гидро-модулем 5, способствуют сохранению натив-ной структуры коллагена. 4. Мягкие температурные условия (на стадии гидролиза – не более 25ºС, а на стадиях экстракции, выпаривания и сушки не выше 55ºС) также положительно сказываются на качестве готового желатина. 5. Общая продолжительность процесса не превышает 7 суток.  6. Процесс экологичен, так как он дает ма-лое количество отходов, большая часть которых используется, регенерируется или обезврежи-вается. Блок-схема предлагаемого нами процесса представлена на рис. 1. Как следует из этой схемы, обработка ис-ходного сырья проходит в мягком, щадящем режиме, состоит из нескольких стадий и при общей продолжительности процесса около 7 суток предлагаемая технология позволяет получать желатин с требуемыми характерис-тиками, сопоставимыми с таковыми для инертного желатина (рН, pI 0.5% раствора; вязкость и электропроводность 10% раствора). Однако эти характеристики дают только предварительную информацию и не позволяют судить о реакционной способности получаемого желатина по отношению к различным химичес-ким модификаторам, а также относительно его избирательной адсорбции на микрокристаллах галогенидов серебра (AgHal).  В связи с этим возникла необходимость исследования молекулярно-массового состава (ММС) полученного по рассматриваемой технологии желатина в сравнении с обычным Р «Вестник МИТХТ», 2010, т.5, № 2   70инертным желатином. С этой целью был исследован ММС образцов желатина методом диск-электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) с додецилсульфатом натрия [3]. При диск-электрофорезе желатина в ПААГ наибольшее распространение получил гель с суммарной концентрацией мономера (акрил-амида) и сшивки (бисакриламила) 3-15%, при отношении бисакриламида к общей массе обоих мономеров 1%<С≤2%. При этих параметрах выдерживаются оптимальные свойства поли-акриламидного геля: длина полимерных цепей, степень сшивки и степень набухания в водной среде. Для анализа этим методом использовались следующие стандартные  растворы: а) буфер для анализируемых растворов; б) электро-форетический буфер; в) буфер для разделя-ющего геля; г) буфер для концентрирующего геля; д) раствор полиакриламида для полу-чения концентрирующего (4% ПААГ) и раз-деляющего (12.6% ПААГ) гелей. Полученная гель-электрофореграмма образцов желатина представлена на рис. 2.  Рис. 1. Блок-схема получения желатина из куриных гребней.  Рис. 2. Гель-электрофореграмма исследуемых образцов желатинов. 1 – маркеры молекулярных масс (24; 29; 36; 45; 66 кДа);  2, 5, 8 – инертный желатин (3, 7, 10 мкг, соответственно); 3, 6, 9 – желатин из куриных гребней (3, 7, 10 мкг);   4, 7, 10 – желатин из куриной кожи (3, 7, 10 мкг).  Как видно из приведенных на рис. 2 данных, молекулярно-массовый состав исследуемых об-разцов желатина, полученных по новой техно-логии, практически не отличается от ММС инерт-ного желатина, получаемого по традиционной технологии. Об идентичности составов иссле-дуемых желатинов можно судить также по бли-зости таких параметров, как изоэлектрическая «Вестник МИТХТ», 2010, т. 5, № 2   71точка, рН 0.5% водного раствора, данные элементного анализа и ИК-спектров (данные не приведены). Кроме того, в исследуемом диапа-зоне концентраций образцов желатина наблюю-дается линейная корреляция между электро-форетической подвижностью и молекулярной массой белковых фракций желатина, что поз-волило построить калибровочную кривую для определения молекулярных масс характерных белковых фракций желатинов при диск-электрофорезе в ПААГ (рис. 3) вида: lgM = a – b·Rf где M – молекулярная масса; Rf  – смещение полосы при электрофорезе; a и b – константы.   Рис. 3. Калибровочная кривая для определения молекулярных масс белковых фракций желатинов.  Молекулярные массы белков-маркеров и белковых фракций желатина представлены в табл. 1. Таблица 1. Определение молекулярных масс образцов желатина  Rf lgM M, кДа  4 5.07 117.5 10 5.01 102.3 12 4.99 97.7 14 4.97 93.5 Маркеры:          29 4.82 66 46 4.65 45 55 4.56 36 67 4.46 29 71 4.38 24  По калибровочному графику были опре-делены молекулярные массы полипептидных α- цепей и их фрагментов для инертного желатина и для исследуемых образцов, совпадающие с данными в литературе (α-цепи – 117.5 и 102.3 кДа, фрагменты α-цепей, соответственно, 97.7 и 93.5 кДа) [3].  Поскольку физико-химические свойства полученных образцов и стандартного желатина близки, были исследованы их фотографические свойства. Для этого были приготовлены фото-графические эмульсии на основе желатина, полученного из куриных гребней и кожи, а также для наглядного сравнения – эмульсия на основе инертного желатина. При синтезе эмульсий использовалась одноструйная эмульсификация, т.е. раствор нитрата серебра вливался в раствор желатина и галогенидов. После смешения растворов полученная эмульсия в течение некоторого времени выдерживалась для доведения микро-кристаллов галогенидов серебра до опреде-ленных размеров, после чего процесс кристал-лизации прекращался путем охлаждения эмуль-сии. Полученные эмульсии подвергались хими-ческой сенсибилизации тиосульфатом натрия, поливом наносились на стеклянные пластинки, высушивались и после стандартной фотохими-ческой обработки анализировались на денси-тометре с целью выявления основных фотогра-фических параметров образцов желатина [4]. На рис. 4 представлены сенситограммы фотографи-ческих слоев на основе полученных эмульсий.  Полученные сенситометрические значения позволили построить характеристические кри-вые фотографических слоев эмульсий на основе инертного и исследуемого желатинов и выя-вить их основные фотографические параметры. В табл.  2 представлены значения свето-чувствительности (S), коэффициента конт-растности (γ) и плотности вуали (Do) при опти-мальном времени химической сенсибилизации (τ = 120 мин).  «Вестник МИТХТ», 2010, т.5, № 2   72Таблица 2. Параметры фотографических эмульсий при оптимальной продолжительности химической сенсибилизации 120 мин. Образцы эмульсий S0.9 γ D0+Dосн. Dmax Эмульсия на основе инертного желатина  1.9 5 0.09 >3 Эмульсия на основе исследуемого желатина 0.45 3.4 0.1 >3  Рис. 4. Сенситограммы фотографических слоев на основе эмульсий со стандартным (1 и 2) и исследуемым (3 и 4) желатинами;  до (1 и 3) и после (2 и 4) химической сенсибилизации, соответственно.  В результате исследований фотографи-ческих свойств полученного желатина можно сделать следующие выводы:  Получаемый по новой технологии жела-тин может быть использован в фотографи-ческой промышленности.  Эмульсия на основе исследуемого желатина не дает вуали на стадии кристал-лизации AgHal.  Несколько более низкие сенситомет-рические характеристики фотографиических эмульсий на основе исследуемого желатина по сравнению с инертным (светочувствитель-ность и коэффициент контрастности) могут быть связаны как с меньшим размером зерна, так и с наличием микропримесей, влияющих на процесс химической сенсибилизации, про-текающей на поверхности кристаллов AgHal.  Поскольку исследуемый желатин хо-рошо адсорбируется на поверхности расту-щих микрокристаллов AgHal, он может пред-ставлять интерес для синтеза мелкозернистых и особо мелкозернистых эмульсий, используемых в микроэлектронике, голографии, материалах для фотобумаг, для регистрации ядерных частиц.   ЛИТЕРАТУРА: 1. Джафаров, А. Ф. Производство желатина / А. Ф. Джафаров.  – М. : Агропромиздат, 1990. –  287 с.  2. Патент 2126434 РФ, МКИ4 C09H3/00, 3/02, 1/00, A23J1/10. Способ получения желатина из коллагенсодержащего сырья / М. Лилья, М. Ларссон. – № 95122435/13; заявл.31.01.1994 ; опубл. 20.02.1999. – Бюл. № 1.  3. Сакварелидзе, М. А. Фотографическая желатина  процесс ее химической модификации / М. А. Сакварелидзе. – С.-Пб. : Изд-во СПбГУКиТ, 1999. – 94 с. 4. Михайлов, А. С. Технология производства кинофотоматериалов / А. С. Михайлов. – М. : ИПЦ МИТХТ, 2002. – 50 с. 

Разработка нового способа получения фотографического желатина

https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/download/1001/1047

Разработка нового способа получения фотографического желатина

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии