Zpracování keratinových odpadů a možnosti aplikací redukovaných forem keratinu

Abstract

Práce je zaměřena na přípravu keratinových hydrolyzátů z odpadní ovčí vlny, jejich následnou charakterizaci a možnosti jejich praktického využití. Pro přípravu keratinových hydrolyzátů byla vypracována a optimalizována alkalicko-enzymová hydrolýza, při které je v prvním stupni vlna hydrolyzována v roztoku alkálie s nízkou koncentrací a ve druhém kroku je přidán proteolytický enzym. Experimenty hydrolýz byly naplánovány a vyhodnocovány statistickými faktorovými pokusy, byl sledován vliv vybraných faktorů při hydrolýze na její účinnost. Nejvyšší účinnosti hydrolýzy (téměř 75 % rozložené vlny) bylo dosaženo při zpracování vlny v 1. stupni 0,6% KOH při 90°C po dobu 48 hodin a s přídavkem 5 % enzymu Savinase 6.0T při 60°C po dobu 24 hodin ve 2. stupni. Největší vliv na množství rozložené vlny měla koncentrace alkálie. Při charakterizaci připravených keratinových hydrolyzátů bylo zjištěno, že jejich molární hmotnosti se pohybují nejčastěji mezi 15-50 kDa, ale u některých hydrolyzátů byly zjištěny i frakce s molární hmotností >100 kDa. Složení keratinových hydrolyzátů se odlišuje od vlny zejména obsahem síry a popelovin, ale obsah dusíku se příliš nemění. Dialýzou lze u připravených hydrolyzátů dosáhnout snížení obsahu popelovin na přípustných 5 %. Dle optimalizovaných podmínek alkalicko-enzymové hydrolýzy bylo připraveno zásobní množství hydrolyzátu k dalším pokusům. Aplikační potenciál připravených keratinových hydrolyzátů byl testován na třech vybraných způsobech použití. Nejprve byly z hydrolyzátu připravovány filmy s aditivy (změkčovadlo, síťovadlo), u kterých byly hodnoceny fyzikálně-mechanické vlastnosti a složení. Bylo zjištěno, že filmy s přídavkem 30 % glycerolu a síťované glutardialdehydem měly nejoptimálnější vlastnosti. Dále byly připraveny kompozity ze dvou typů PE s přídavkem 5 a 10 % hydrolyzátu. Mechanické a tepelné vlastnosti těchto směsí se s přídavkem keratinového hydrolyzátu příliš neměnily. Přídavek hydrolyzátu snižuje u těchto kompozitů krystalinitu a tažnost. Poslední zkoušenou aplikací bylo použití hydrolyzátů jako nosičů aktivních látek. Z připravených kapslí se obsažená aktivní látka uvolňovala postupně v průběhu rozpouštění kapslí.