近年、産業界ではバイオテクノロジーの活用が拡大しており、バイオ触媒やバイオトランスフォーメーション等のプロセスが用いられています。主な利点として、反応またはバイオテクノロジープロセスが一般に低温・常圧で進行すること、空時収率が高いこと、再生可能な原料を使用できること、さらに多くの場合で環境負荷の低減が挙げられます。皮革製造においては、主として酵素を用いるバイオテクノロジーを、浸漬、脱毛、ベーティング、染色、脱脂、ならびに排水およびタンパク質系固形廃棄物の処理など、工程の各段階に適用できます。

浸漬

浸漬は皮革加工における最初の重要工程です。アミロリティック（デンプン分解）、リポリティック（脂質分解）、プロテオリティック（タンパク質分解）酵素を用いて実施されます。特異的なプロテアーゼおよびリパーゼは、マトリクス内の可溶性タンパク質を分解することで吸水を促進し、塩類、ヒアルロン酸、分散した脂肪・油分を、皮に存在する汚れやその他の汚染物質とともに除去しやすくします。これにより皮革のしわが低減され、スカッド（表面の汚れ・残渣）が緩みます。また、繊維構造の開繊も促進されます。浸漬工程は、汚れ、肉片、血液等を除去して原皮・原皮革を洗浄し、皮をグリーンハイドの状態まで再水和させることで、最良の品質の皮革を得るのに寄与します。

脱毛

脱毛は、銀面（グレイン）を損傷させることなく、皮または原皮から毛・被毛を除去する工程です。従来の脱毛工程では石灰および硫化ナトリウムが使用され、これらが汚濁負荷の原因となります。酵素脱毛は、従来の化学的プロセスに代わる環境配慮型の代替法として提案されています。本酵素プロセスにより、化学物質への曝露を低減し、柔軟性および面積歩留まりを向上させることが可能です。脱毛に用いられる酵素はプロテアーゼです。化学薬品は毛を完全に溶解させますが、酵素は毛をろ過分離しやすくします。本プロセスは、より大きな表面積を確保しつつ皮革の強度特性の改善に寄与し、作業者にとってもより環境負荷の少ない作業環境を提供します。

開繊メカニズム

開繊酵素は、汚濁負荷および水処理の必要性を低減し、コスト効率に優れるメカニズムとして提供されます。コラーゲンは、タンパク質と糖がグリコシド結合で連結されたプロテオグリカンによって結合されています。この酵素に基づく開繊メカニズムは、従来の化学ベースのプロセスとは全く異なるバイオプロセッシング手法に従います。開繊に用いられる酵素はカルボヒドラーゼであり、プロテオグリカンを選択的に分解して繊維を開き、水の浸入による膨潤を引き起こします。プロテオグリカンの除去により柔軟性が得られます。従来法では開繊に石灰が用いられ、汚染を引き起こして環境を損ないます。したがって本手法は、石灰スラッジ問題の低減に有効です。

ベーティング

ベーティングは重要な工程であり、酵素が極めて重要な役割を担います。その目的は、繊維間タンパク質残渣を除去することにより、非コラーゲン性皮組織の緩解およびペプチゼーションを行うことです。ベーティング工程では主としてタンパク質分解酵素が使用されます。これにより、石灰およびその他の非コラーゲン性タンパク質（セメンティングを引き起こし、柔軟性低下の原因となる）を除去するのに役立ちます。

脱脂

リパーゼは脂肪を特異的に分解する酵素であり、皮革自体を損傷しません。リパーゼは、原皮・皮の表面の脂肪だけでなく、皮組織内部の脂肪も加水分解します。天然脂肪の大部分が除去されると、その後のなめし、再なめし、染色等の化学処理の効果が向上します。リパーゼ使用の主な利点は、より均一な発色と、ペルトの外観がより清浄になることです。リパーゼはまた、疎水性（防水性）皮革の製造にも寄与します。

廃棄物処理

皮革加工産業からの排水は、適切に処理されない場合、健康被害および環境問題を引き起こします。前なめし工程で発生する主要な固形廃棄物であるフレッシング（肉片）は、膵酵素を用いて加水分解されました。石灰処理後に得られるトリミングは、pH 10に相当するアルカリ性を有していました。そのため、アルカリ性プロテアーゼで処理されます。本プロセスは通常、酵素に適した一定温度55℃で実施されます。プロテアーゼ、カルボヒドラーゼ、リパーゼ等の加水分解酵素の組合せを使用することが可能です。

参考文献

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1. V.S Ravindran, Caprittarius, S.Sinduja. Enzyme Technology For Cleaner Leather Processing. M.tech Biotechnology. 2011.
2. Gutterres M, Dettmer A, Souza F R, et al. Applications of biotechnology in leather [C]. XXX international union of Leather Technologists and Chemists Congress, Beijing, China. 2009.