Химический состав щетины

Основным веществом щетины является кератин.

Кератин относится к числу необратимо коагулированных белков. Для него характерна очень большая стойкость против кислот, щелочей и ферментов. При кипячении в воде под обычным давлением он не изменяется. При кипячении же под высоким давлением при температуре 150° разлагается, выделяя сероводород или меркаптаны, и образует раствор, не застывающий при охлаждении. При выпаривании досуха он опять становится нерастворимым. Хотя кератин и гигроскопичен, в воде или влажном воздухе он заметно не набухает. В растворе же щелочей при концентрации более 5 : 100 набухает, а при кипячении растворяется.

В элементарный состав кератина входят углерод (около 51%), водород (около 7%), азот (около 18%), кислород (около 20%) и сера (около 4%). Особенно характерно для кератина (в отличие от большинства других белков) наличие значительного процента серы. При гидролизе кератин распадается на ряд аминокислот, как-то: цистин, глутаминовая кислота, лейцин, аргинин, гистидин, тирозин, пролин, аланин, серии, лизин, валин, аспаргин, триптофан, глицин и др. Особенно характерно для кератина наличие в нем аминокислоты цистина, в состав которого входит почти все количество серы, содержащейся в роговом веществе. В щетине, по данным Бухтала, содержится 7,2% цистина.

Кератины, содержащиеся в органах разных животных, нередко весьма значительно различаются как по своему аминокислотному составу, так и по своим химическим свойствам. Работы Унна показали, что кератины волос и кожи млекопитающих (а следовательно, в том числе и свиньи) могут быть подразделены на три категории, разнящиеся степенью устойчивости по отношению к химическим и ферментативным воздействиям.

1) Кератин А - особо стойкий; на холоду на него не действуют даже сильные кислоты и щелочи. При продолжительном кипячении со щелочами и кислотами он растворяется с разложением. Солянокислым пепсином не переваривается. Не дает ксантопротеиновой реакции.

Этот кератин свойственен кутикуле волоса, шелушащемуся слою эпидермиса, роговому веществу ногтей.

2) Кератин В - менее стоек; уже на холоду растворяется в разбавленных щелочах и в аммиаке; кислотами раствор осаждается. В концентрированных кислотах растворяется, при разбавлении водой вновь выпадает в осадок. Солянокислым пепсином не переваривается. Дает ксантопротеиновую реакцию. Кератин В характерен для плотной (нешелушащейся) части рогового слоя эпидермиса.

3) Кератин С - наименее стоек; переваривается пепсином и дает ксантопротеиновую реакцию. Свойственен корковому и сердцевинному слоям волоса. Таким образом, щетина, как и другие волосы, одета снаружи кутикулой, состоящей из кератина особой стойкости против различных химических воздействий. Она защищает от них менее стойкие срединные (корковый и сердцевинный) слои стержня.

Кроме кератинов, в состав щетины входят пигменты. Большинством авторов они относятся к группе меланинов. По мнению Унна и некоторых других авторов, пигменты волос (в том числе и щетины) должны быть выделены в особую группу, поскольку они реагируют на воздействие кислот и щелочей иначе, чем типичные меланины дермы. Пигменты щетины легко разрушаются окислителями - перигидролом, сернистым ангидридом и др.; этим пользуются для отбелки щетины при ее обработке.

Щетина весьма гигроскопична, и содержание влаги в ней сильно колеблется в зависимости от степени влажности окружающей среды. При температуре 10-_15° и относительной влажности воздуха 45-60% необработанная щетина имеет 9,5-11,5% влажности. При той же температуре, но предельной влажности воздуха (100%) содержание влаги в щетине повышается до 27-32%. Согласно стандарту, щетина должна иметь влажность, не превышающую 12%. Влага в щетине находится как в капиллярном (несвязанном), так и в мицеллярном (связанном) виде. Особенно сильно колеблется содержание в щетине капиллярной воды.

Стержни сырой, необезжиренной щетины обычно покрыты тонким слоем жира. Этот жир частично представляет собой остатки сальной смазки волос, выделяемой сальными железами, частично жир, попавший на щетину в результате загрязнения ее при первичной обработке свиной шкуры. Нередко этот жир проникает и внутрь ткани волос щетины. Стандарт признает нормальным содержание в заводской щетине до 5% жира (по весу).

Исключительная химическая стойкость основного вещества щетины - кератина - обусловливает сильную сопротивляемость щетины разрушающему действию кислот и щелочей. Это свойство очень важно при использовании щетины на технические и хозяйственные щетки и малярные кисти.

Опыт щетинного, производства показывает, что слабые растворы щелочей (например кальцинированной соды), используемые для обезжиривания щетины, не оказывают на нее сколько-нибудь заметного разрушительного действия. Но сильные щелочи все же значительно разрушают вещество щетины; особенно сильно страдают от них тонкие нити флажков. Разбавленные кислоты для щетины почти безвредны, но концентрированная серная кислота при длительном действии и высокой температуре все же разрушает ее.