Podklady pro cvičení: USEŇ A PERGAMEN. Určení živočišného původu kolagenového materiálu. Úkol č. 1

Transkript

1 Podklady pro cvičení: USEŇ A PERGAMEN Úkol č. 1 Určení živočišného původu kolagenového materiálu Během technologického zpracování surové kůže na useň nebo pergamen jsou odstraňovány podkožní vrstvy kůže a epidermální vrstvy spolu s chlupy. Po tomto zpracování získává materiál hladký, esteticky příjemný povrch s lícovou kresbou typickou pro daný živočišný druh. Významnými charakteristikami odlišnými pro jednotlivé živočišné druhy jsou rozdílná tloušťka kůže, rozměry svazků vláken, proporce celkové tloušťky k papilární vrstvě, charakter chlupových kanálků. Vlivem rozdílného technologického zpracování kůží při výrobě pergamenů (broušení, plnění křídou) bývá lícová kresba často vybroušena do té míry, že většinou není možné pergamen živočišně určit. Je důležité si uvědomit, že v detailech se složení kůže liší i v rámci jednoho živočišného druhu, neboť záleží na stáří zvířete, jeho pohlaví, ale i na místě výskytu u jednoho druhu kůže (hřbet, boky a podobně). U silně degradovaných historických usní je v některých případech velmi obtížné živočišný původ kůže stanovit. Teletina proporce papilární vrstvy k celkové tloušťce kůže jsou 1 : 6. Tloušťka a svazky vláken se mění s věkem. Kůže měsíčního telete je 1 mm silná, kůže téměř dospělého telete je 2,5 mm silná. Chlupy jsou přímé, chlupové kanálky rovnoměrně umístěné po celém povrchu v husté koncentraci pozorovatelné pod mikroskopem. Makroskopicky jsou chlupové kanálky neznatelné, případně špatně znatelné. Kozina tloušťka kůže je mezi 1 3 mm. Vlákna jsou relativně jemná a protkávána v ostrém úhlu. Papilární vrstva zabírá 1/3 až 1/2 celkové tloušťky kůže. U koziny neexistuje diskontinuita mezi vrstvami coria. Typické je trojité seskupení větších chlupových kanálků, které jsou od sebe více vzdáleny. Chlupové kanálky jsou symetricky uspořádané do řad a lze je pozorovat i makroskopicky. Vepřovice kůže z vepřů mají tlustou vrstvu tuku v podkožním vazivu. Srst je řídká, štětiny vyrůstají v malých skupinkách po třech a procházejí celou tloušťkou coria. Struktura vepřovic je tedy porézní. Svazky vláken jsou relativně jemné, vazivo kompaktní, těsně propletené. Chlupové kanálky jsou nesymetricky uspořádané a tvoří shluky. Skopovice kolagenová vlákna kůže ovce chované na vlnu jsou řídká, oddělená, kůže je porézní a má malou hustotu. Zvýšený obsah mazových žláz produkujících lanolin vede k malé pevnosti coria. Důsledkem velkého množství chlupových kanálků existuje tendence ke štěpení kůže do dvou vrstev. Papilární vrstva zaujímá až 1/2 celkové tloušťky kůže. Některé druhy ovcí však mohou mít i kůže s kompaktní strukturou. Postup: Makroskopicky a poté mikroskopicky pozorujte známé vzorky usní. Při makroskopickém pozorování popište viditelnost chlupových kanálků pouhým okem. Při mikroskopickém pozorování si všímejte charakteristických znaků lícové kresby usní velikosti, četnosti a

2 uspořádání chlupových kanálků. Nakonec se u předložených neznámých vzorků usní pokuste makroskopickým a mikroskopickým pozorováním (při vhodném zvětšení) určit jejich živočišný druh. Úkol č. 2 Vyhodnocení stavu degradace kolagenového materiálu - na základě stanovení stupně koherence vláken a měření hodnoty ph povrchu Součástí průzkumu kolagenového materiálu je i vyhodnocení stavu jeho degradace. Sledují se vlastnosti materiálu, které se mění během stárnutí a mohou tak charakterizovat jeho aktuální stav. Získané výsledky pak poskytují důležité informace o stavu kolagenového materiálu a napomáhají stanovit optimální postup jeho ošetření. Teplota smrštění (pouze teoreticky) Teplota smrštění je makroskopickým projevem denaturace bílkovin a poskytuje základní představu nejen o stupni poškození, ale třeba i o způsobu činění (vnesením příčných vazeb do struktury kolagenu během činění se zvýší teplota smrštění ze C až na C u třísločiněných a až na C u chromočiněných usní). Polypeptidické řetězce kolagenu existují ve zpracovaných kožených materiálech v napjaté formě, stabilizované různým zesíťováním. Je-li kolagen vystaven současnému působení tepla a vody, nastane náhlá transformace z pravidelně uspořádané spirálovité formy do neuspořádaného svinutí a začne probíhat částečná hydrolýza kolagenu. Smrštěná useň získává kaučukovité chování. Molekuly kolagenu se smrští přibližně na 1/3 své původní délky. Surový kolagen má teplotu smrštění 65 C s mírnými výchylkami v závislosti na druhu zvířete a místě odběru kůže. Stárnutím kolagenových materiálů se teplota smrštění snižuje. Teploty smrštění kolem 40 C vykazují velmi degradované historické usně, pro které se již nedoporučují konzervátorské postupy na vodné bázi. Koherence vláken Stupeň koherence kolagenových vláken je také mírou degradace kolagenové struktury usně. Jedná se o subjektivní posouzení stavu, jež vyžaduje jistou zkušenost. Pro vyhodnocení stavu degradace usně touto zkouškou byla navrhnuta pěti bodová stupnice (někdy se pracuje pouze se třemi stupni). Usně z kategorie 3 s nižší teplotou smrštění jsou již pro konzervaci rizikové a usně z kategorie 4 5 se již ve většině případů nedoporučuje konzervovat vůbec. Usně spadající do těchto kategorií mají nízkou hydrotermální stabilitu a při jejich styku s vodou nebo vodní párou může nastat jejich nevratné smrštění nebo zželatinování. Stupeň Charakteristika 1. stupeň struktura usně je soudržná, vlákna dlouhá, kompaktní 2. stupeň 3. stupeň 4. stupeň vlákna jsou zachována, snadno se při odběru uvolňují, část vláken je zlámaných ve struktuře nastává lámání vláken, množství zachovaných a zlámaných vláken je 1 : 1 vlákna jsou mírně soudržná, drolí se a částečně se rozpadají na prach, množství úlomků a prachu je vyšší než množství zachovalých vláken 5. stupeň vlákna ztrácejí koherenci a rozpadají se na prach

3 1. stupeň 3. stupeň 4. stupeň Hodnota ph Nízké hodnoty ph ukazují na přítomnost volných kyselin ve struktuře kolagenového materiálu a tedy na hydrolytický mechanismus poškození kolagenu. Hodnoty ph kolagenových materiálů kolem 3 a nižší vypovídají již o silném poškození. Takto poškozené materiály souběžně vykazují velmi nízké teploty smrštění. Nedoporučují se pro ně konzervátorské postupy založené na vodné bázi. Měření ph jiným způsobem než výluhem, například dotykovou elektrodou, dává pouze orientační představu o stavu usně a obrazu jejího poškození. Hodnota ph může být rovněž zkreslena povrchovými úpravami materiálu.

4 Postup (koherence vláken): U předložených vzorků usní vyhodnoťte stupeň koherence vláken. Z rubové strany vzorku setřete tupou stranou skalpelu jeho okraj tak, abyste z něj odebrali několik vláken. Odebraná vlákna položte na podložní sklíčko a přikryjte krycím sklíčkem. Připravené preparáty z jednotlivých vzorků mikroskopicky pozorujte v dopadajícím světle optického mikroskopu nebo binokulární lupy. Při pozorování si všímejte a popište: soudržnost a délku vláken, jejich kompaktnost, křehkost a případnou drolivost nebo jejich práškovatění. Na základě výsledků pozorování přiřaďte vybraným vzorkům odpovídající stupně koherence podle výše uvedené stupnice tabulky (stupeň 1 5). Postup (hodnota ph) Proveďte stanovení hodnoty ph povrchu předložených vzorků usní dotykovou elektrodou. Před začátkem měření zkalibrujte phmetr podle návodu k obsluze přístroje. Neznámý vzorek položte na čistou a suchou inertní podložku. Pipetou na něj naneste kapku destilované vody a na smočené místo přiložte dotykovou elektrodu. Po ustálení hodnoty na displeji zaznamenejte naměřenou hodnotu ph a kapku vody odsajte buničitou vatou. Toto měření opakujte u každého vzorku 3 a vypočtěte aritmetický průměr. Po ukončení každého měření opláchněte elektrodu destilovanou vodou. Svá měření zapište do tabulky. Na základě vypočtených aritmetických průměrů hodnot ph a stanovených stupňů koherence vláken se pokuste vyhodnotit stav degradace předložených vzorků usní. Úkol č. 3 Určení typu činění usní Jak víme, činění je operace, při které probíhá chemická reakce kolagenu s činícími látkami. Výsledkem je zesíťování kolagenu. Usně tak získávají požadovanou odolnost vůči mikroorganismům, nastává zvýšení hydrotermální stálosti, chemické stability a vytvoření pevného a ohebného materiálu. Během historie koželužské výroby se vyvinula celá řada způsobů činění. Volba používaného postupu činění závisela na živočišném původu kůže a na účelu jejího použití. Každý způsob činění totiž poskytuje jiné vlastnosti a barvu získaných usní. Připomeňme si nejrozšířenější typy historického činění, jako jsou třísločinění, jirchářství nebo tukočinění. Usně činěné kamencem (takzvané jirchy) se vyznačují bílým zbarvením a tukočiněné usně zase zbarvením žlutým. U mnoha druhů usní zaznamenáváme tmavé, hnědočerné zbarvení. Pro důkaz činění usní pomocí přírodních tříslovin byl vyvinut test železnatými solemi. Výskyt přírodních tříslovin dokazují tmavě zbarvené šedomodré až černé produkty reakce Fe 2+ s fenolickými skupinami tříslovin. Pomocí vanilínového testu lze dále rozlišit typ použitých přírodních tříslovin třísločiněných usní. Vznik intenzivního červeného zbarvení produktů je důkaz reakce vanilínu s kondenzovanými tříslovinami. Žluté nebo světle hnědé zbarvení poskytuje vanilín s hydrolyzovatelnými tříslovinami a slabě červené zbarvení poskytuje reakce vanilínu s kombinovaným typem tříslovin. Provedeme pouze důkaz činění usní přírodními tříslovinami. Postup: Stanovte u předložených vzorků usní, zda jsou činěny přírodními tříslovinami, a to pomocí testu s železnatou solí. Z rubové strany vzorku odeberte tupou stranou skalpelu několik vláken. Tyto vlákna rozdělte do dvou skupin a umístěte na hodinová sklíčka (Petriho misky).

5 Oba vzorky (skupiny vláken) zkropte kapkou destilované vody a přikryjte krycím sklíčkem. První vzorek nechte jako srovnávací a k druhému vzorku na okraj sklíčka kápněte testovací roztok 2 hm % FeSO 4 nebo FeCl 2 v destilované vodě. Poté jemně nakloňte sklíčko (Petriho misku) tak, aby proběhla penetrace testovacího roztoku do vláken usně za současného odsání destilované vody kouskem filtračního papíru. Popište případné barevné změny a vyhodnoťte, o čem vypovídají viz výše. Úkol č. 4 Likvidace biologického napadení kolagenového materiálu neinvazivní metodou Devitalizace v parách n-butanolu jedna z neinvazivních metod odstraňování biologického napadení u organických materiálů. Takovéto ošetření (dezinfekce) je vhodné například u papíru, usní, proutí, dřeva a podobně u organických materiálů napadených mikroorganismy: bakteriemi a plísněmi. Použitý dezinfekční prostředek by měl mít dostatečnou baktericidní a fungicidní účinnost, měl by minimálně ovlivňovat vlastnosti ošetřovaného materiálu, měl by být minimálně toxický a dostupný. Alkoholy obecně jsou nejpoužívanějšími chemickými dezinfekčními prostředky, které způsobují denaturaci bílkovin mikroorganismů i jejich spor. Působení alkoholů je účinné a šetrné ve formě par. Byl ověřen dezinfekční účinek metanolu, etanolu, propanolu, butanolu a amylalkoholu, pro jejichž účinnost je nutná přítomnost vody, která zajistí požadovanou relativní vlhkost prostředí (nad 80 %) a podporuje fungicidní působení par. Maximální účinnost je pak dosažena v hermeticky uzavřeném prostředí. Při aplikaci alkoholů je však zapotřebí zohlednit skutečnost, že kupříkladu u barevných vrstev hrozí nebezpečí jejich bobtnání až rozpouštění. Nejčastěji je k devitalizaci doporučován butanol. Postup: Připravte 96 % roztok n-butanolu. Do exsikátoru vložte misku s připraveným roztokem spolu s ošetřovaným předmětem. Páry n-butanolu ponechte působit po dobu 24 až 48 hodin, a to při teplotě 24 až 28 C podmínky zaručující devitalizaci mikroorganismů. Hermetické prostředí lze nahradit i zataveným polyetylenovým pytlem. Úkol č. 5 Tukování usní Tukování usní je stále diskutovanou problematikou. Je zapotřebí vždy zvážit, je-li tukování nezbytné. Existuje několik námitek proti tukování: může nastat nepřijatelná změna vzhledu, zvláště u zestárlých nebo světlých usní; není-li do tukovací směsi přidán dezinfekční prostředek, zvyšuje se většinou také riziko biologického napadení; po tukování se mohou na povrchu usní vytvořit povlaky; může nastat oxidace tuků a ztvrdnutí materiálu; nežádoucím účinkem se může stát rovněž změkčení původních zdobení a odbarvení; dalším negativem je větší akumulace prachu; kontaminace materiálu do budoucna a znesnadnění dalších zásahů. Obecně se tedy doporučuje pouze mírné tukování ke konzervaci dobře zachovalých usní. Tukování se provádí v krátké době po čištění, useň oživí a tuk působí jako mírná bariéra (ochrana) proti škodlivinám.

6 Postup: Poveďte mírné tukování usně v dobře zachovalém stavu. Podle typu usně zvolte vhodný tukovací prostředek dostupný v laboratoři (například Korex TU, BT). Odvažte tukovací prostředek cca 1 % hmotnosti usně. Poté jej zahřejte ve vodní lázni na teplotu C a důkladně promíchejte. Připravený prostředek nanášejte štětcem na useň.