что такое мацерация кости
1.3.2.6 Мацерация кости
Мацерацией называется обработка кости сильными кислотами с целью ее деминерализации. Кость, предназначенную для производства желатина, мацерируют обычно слабым раствором соляной кислоты. Под действием соляной кислоты происходит полная деминерализация кости, так как соляная кислота растворяет углекислые и фосфорнокислые соли кальция, составляющие ее минеральную основу. Одновременно происходит кислотное набухание коллагена, органические ткани существенно не разрушаются.
Вначале процесса разрушаются кальциевые и магниевые углекислые соли с выделением пузырьков углекислого газа (1.16):
Разрушение фосфорнокислых солей протекает по следующей (обобщенной) схеме (1.17):
Образующиеся хлористый кальций и монокальцийфосфат, растворимые в воде, выводятся с нею из сферы реакции.
При недостатке кислоты или неравномерной ее подаче одновременно протекает и побочная реакция (1.18):
Получающийся при этом дикальцийфосфат плохо растворим, остается в кости. Чтобы избежать этого, необходимо мацерационную жидкость (мацерационный щелок), содержащую монокальцийфосфат, систематически удалять из аппарата, непрерывно возобновляя израсходованную соляную кислоту.
Повышение температуры и увеличение концентрации кислоты ускоряет мацерацию. В определенных границах эти факторы сами по себе мало влияют на выход и качество желатин (например, повышение температуры до 25 0 С при концентрации кислоты до 5 % не увеличивает потерь коллагена во время мацерации). Однако меняющиеся в связи с этим условия последующей золки сказываются на выходе и качестве желатина. Оптимальными условиями являются: начальная концентрация кислоты около 5 % и температура около 15 0 С. Слишком низкая концентрация кислоты, замедляя процесс мацерации, приводи к уменьшению выхода желатина.
Продолжительность мацерации зависит от сорта и калибра кости, от температуры и от концентрации кислоты. Она колеблется от 5 до 15 суток. Кость молодых животных и пористая кость мацерируется быстрее. Плохое обезжиривание замедляет мацерацию. Особенно большое значение имеет степень дробления кости: кость размером 1 мм мацерируется в 5 раз быстрее кости размером 8 мм. Значительного сокращения продолжительности мацерации можно достигнуть барботированием жидкости сжатым воздухом. Мацерацию считают законченной, если кость просвечивает, легко режется ножом, упруга при сгибании.
Кость загружают в чаны по сортам и калибрам. По окончании мацерации ее промывают холодной водой, в тех же чанах или в промывных барабанах. В первом случае, отключив хвостовой чаи батареи, сменяют воду 2-3 раза, каждый раз после сорокаминутного настаивания. Конец промывки определяют по кислотности: промывная вода не должна давать розового окрашивания с метилоранжем. Промывка в чанах позволяет, избежать перегрузки оссеина в промывные аппараты, зато для промывки в барабане требуется меньше времени и лучше качество продукции. После выгрузки оссеина чан загружают костью и подключают в батарею как головной.
В составе соляной кислоты, употребляемой для мацерации, не должно содержаться более 0,5 % серной кислоты. При большем количестве мацерация замедляется, так как образующийся сернокислый кальций тонкой пленкой покрывает поверхность кости и закупоривает поры.
Мацерация это метод препарирования кости, при котором чистый скелет получается из позвоночное животное тушу, оставив ее разлагать внутри закрытого контейнера при почти постоянной температуре. Это может быть сделано в рамках судебно-медицинской экспертизы, поскольку извлеченное тело слишком плохо разложено для значимого вскрытие, но с достаточным количеством плоти или кожи, чтобы скрыть макроскопически видимые доказательства, такие как следы от порезов. В большинстве случаев мацерация туши животного проводится в образовательных целях.
Содержание
Описание
Процесс
В процессе мацерации с туши сначала снимается шкура и очищенный вручную, насколько это возможно, и все внутренние органы удалены. В этом процессе необходимо проявлять особую осторожность при удалении глазных яблок, ушей и яремных мышц, потому что некоторые кости неглубокие и хрупкие, например утолщенное внешнее акустическое отверстие у многих млекопитающих. Язык обычно оставляют на месте из-за его прикрепления к подъязычная кость. Отрезанные части туши иногда хранят в нейлоновых колготках. Затем воду помещают в контейнер и поддерживают постоянную температуру, обычно 35 ° C, но не выше 50 ° C. Стиральный порошок с ферменты (например, Биотекс) можно добавить, так как он смягчит ткань. Мягкий моющее средство или же эмульгатор иногда используется для удаления жирных кислот из костей. Когда тушку кладут в контейнер, гнилостные бактерии начать (или продолжить) потребление клеток мягких тканей туши, и будет продолжать это делать, пока температура остается постоянной. Через несколько дней вода пополняется, чтобы поддерживать бактерии, и можно срезать лишнюю мякоть. Большинство животных среднего размера (например, собаки) мацерируются в течение примерно десяти дней.
Липиды и жирные кислоты в кости и в жировые ткани имеют тенденцию окрашивать кость в коричневый цвет. Для отбеливания кости можно использовать окисляющие отбеливатели, но если их слишком много, перхлорат или же гипохлорит повреждает костную ткань, делая ее меловой и ломкой. Перекись водорода в довольно низких концентрациях, скажем, от 1% до 3%, пополняемая каждые несколько дней, менее склонна к повреждению ткани, хотя для достижения полной белизны может потребоваться неделя или две.
Завершение
В большинстве случаев животное мацерируют в образовательных целях. После высыхания кости собирают, инвентаризируют и иногда маркируют или разделяют в помеченные пакеты, которые затем можно поместить в контейнер для хранения. С другой стороны, стальная проволока используется для того, чтобы кости выглядели как сочлененный скелет и представляли собой животное, которое могло стоять в жизни.
Опыт приготовления костных препаратов
Опыт приготовления костных препаратов / Афонников С.В., Шульга И.П. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2008. — №9. — С. 116-117.
библиографическое описание:
Опыт приготовления костных препаратов / Афонников С.В., Шульга И.П. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2008. — №9. — С. 116-117.
код для вставки на форум:
Заключение судебно-медицинского эксперта приобретает особую ценность в тех случаях, когда содержит сведения, характеризующие те или иные свойства орудия, причинившего повреждения.
Наиболее удобными объектами при такого рода исследованиях являются кожные покровы и кости, в особенности плоские кости скелета. Полноценное экспертное исследование и сохранение их возможно лишь после специальной анатомической подготовки.
Изготовление костных препаратов включает в себя три этапа: очистка от мягких тканей и мацерация, обезжиривание и отбеливание.
Обезжиривание достигается кипячением кости в растворе едкого натрия с периодической сменой раствора, вымачиванием костей в бензине, эфире и других жирорастворителях. Более дешевый способ для удаления жира обезжиривание костей в слабом растворе перекиси натрия, который сильно омыляет жиры. Этот раствор не только обезжиривает кости, но и отбеливает их. Но если окраска кости зависит от гемоглобина, находящегося в форменных элементах красного костного мозга, то она не уничтожается (Н.И. Чистяков, 1911).
Отбеливание костей производится экспозицией на солнце, 3-20 % раствором перекиси водорода, 5-10 % раствором хлорной извести. Причем лучшие результаты достигаются с раствором перекиси водорода, действие которого обуславливается обесцвечиванием гемоглобина, находящегося в форменных элементах красного костного мозга.
Таким образом, процесс изготовления препаратов по приведенным выше методикам требует больших затрат времени, что в условиях повседневной экспертной практики является непродуктивным.
Выполняя экспериментальную работу и целый ряд практических экспертиз, мы столкнулись с необходимостью быстрого приготовления препаратов из костей свода черепа.
Приводим использовавшийся нами метод: свод черепа со следами-повреждениями выпиливается в пределах неповрежденной кости. При этом мягкие покровы головы и основание черепа (кроме участков, представляющих экспертный интерес) остаются на месте и используются для косметического моделирования головы. Удаленный костный фрагмент помещается под струю теплой проточной воды. Ножом делается ряд взаимно пересекающихся надрезов надкостницы, обходящих поврежденные участки кости. Распатором или лезвием ножа надкостница удаляется. Относительно слабая связь ее с подлежащими костями обеспечивает легкое отделение надкостницы без грубых манипуляций, способных деформировать область повреждения. Мелкие костные отломки, которые могут оказаться под надкостницей, легко обнаруживаются и в последующем могут быть фиксированы клеем БФ или составами, использующимися в стоматологической практике. Надкостница из области повреждения может быть использована в качестве объекта исследования, После очистки свод черепа помещается на ночь в проточную холодную воду, а на следующий день, на сутки в 20-30 % раствор перекиси водорода (концентрация раствора зависит от толщины костей черепа и степени кровенаполнения их). Таким образом, уже через 30-48 часов получаются качественные костные препараты, годные для дальнейших исследований и учебно-научных целей. Быстрота изготовления препаратов обеспечивает оперативность проведения экспертизы, а способ приготовления исключает возможность возникновения дополнительных повреждений.
похожие статьи
К вопросу о возможности выдачи заключения эксперта по результатам наружного осмотра трупа / Аушев Р.А., Шадыжева Л.В. // Матер. IV Всеросс. съезда судебных медиков: тезисы докладов. — Владимир, 1996. — №2. — С. 49-50.
Что такое мацерация кости
Костная и хрящевая ткани при проведении реакции Перлса иногда оказываются диффузно окрашены в нежно-голубой цвет; на месте надкостницы и надхрящницы окраска бывает более интесивной. Происхождение данного явления пока неясно. Важно то, что оно не связано с образованием гемосидерина и, следовательно, не может быть использовано как доказательство бывшего кровоизлияния.
Мацерацией называют изменения кожи, возникающие при пребывании трупа в воде или во влажной среде. Она начинается с разрыхления, поселения кожи и появления мелкой складчатости па ладонной поверхности кисти вокруг ногтевых фаланг. Постепенно процесс переходит на тыльную поверхность кисти, частично захватывая предплечье. Мацерация усиливается — кожа становится молочно-белой, а складчатость грубой. Набухание нарастает, эпидермис теряет связь с собственно кожей, появляются пузыри, наполненные жидкостью.
Затем эпидермис отторгается и может сходить с кисти в виде «перчаток смерти». Обнажившаяся собственно кожа представляется гладкой, бледной. То же происходит и с кожей стоп. В других местах тела эпидермис отделяется участками в виде лоскутов.
Начало и окончание процесса мацерации зависят от температуры среды и в некоторой степени от возраста. В теплой воде процесс идет быстрее, чем в холодной. У пожилых людей, когда функция сальных желез снижена и кожа сухая и морщинистая, мацерация наступает раньше. У новорожденных детей при наличии первородной смазки процесс мацерации замедляется.
Признаки и степень мацерации используют при решении вопроса о продолжительности пребывания трупа в воде.
Первые признаки мацерации выражаются набуханием эпидермиса и увеличением размеров клеток. Прежде всего это относится к клеткам рогового слоя, сначала поверхностных, затем глубоких его отделов. Роговые чешуйки не контурируются. В отпечатках с поверхности такой кожи обнаруживают клетки, изменившие свою ромбовидную форму на овальную. Блестящий, зернистый и шиповатый слой кожи пальцев не определяются. Клеточные ядра окрашиваются слабо.
По мере усиления набухания эпидермиса на его поверхности образуются небольшие дефекты за счет отторжения конгломератов из роговых чешуек, а в толще рогового слоя — полости. Местами роговой слой приобретает ячеистую структуру. Набухшие ядра клеток зернистого и шиповатого слоев становятся светлыми с подоболочечным расположением хроматина. Контуры клеток базального слоя нечеткие, в цитоплазме появляются «вакуоли».
Далее на поверхности эпидермиса образуются большие дефекты с неровными краями, а разрыхление, расщепление и ячеистость рогового слоя сочетается с трещинами и полостями в других слоях эпидермиса. Зернистый и шиповатый слон лишены ядер, в базальном — они выявляются, но окрашиваются слабо. Затем эпидермис начинает отторгаться от собственно кожи, обнажая ее поверхность. Отторгнутый эпидермис превращается в глыбчатую мутную массу, окрашивающуюся базофильно.
Изменения в собственно коже заключаются в набухании коллагеновых волокон и исчезновении ядер в производных кожи и в соединительнотканных клетках. Волосы в мацерированной коже отсутствуют—-они выпадают при разрыхлении эпидермиса и набухании коллагеновых структур. После отпадения эпидермиса наружный рельеф кожи утрачивает типичные сосочковые выступы и оказывается представленным слегка волнистой линией.
Ориентировочные сроки набухания и отделения эпидермиса для взрослых, определяемые микроскопически: при температуре воды 20—22°С — набухание через 1 — 17г ч, отделение на 4—5-е сутки; при 14—16°С — набухание через 2—3 ч, отделение на 8— 10-е сутки; при 8—10°С — соответственно через 4—6 ч и на 18— 20-е сутки; при 2—4°С — через 10—12 ч и на 30—35-е сутки.
Кожу в состоянии мацерации для гистологического исследования надлежит заливать в плотные среды, лучше всего в целлоидин; способ замораживания не пригоден.
Мацерация кости
Мацерацией называется обработка кости сильными кислотами с целью ее деминерализации. Кость, предназначенную для производства желатина, мацерируют обычно слабым раствором соляной кислоты. Под действием соляной кислоты происходит полная деминерализация кости, так как соляная кислота растворяет углекислые и фосфорнокислые соли кальция, составляющие ее минеральную основу. Одновременно происходит кислотное набухание коллагена, органические ткани существенно не разрушаются.
Повышение температуры и увеличение концентрации кислоты ускоряет мацерацию. В определенных границах эти факторы сами по себе мало влияют на выход и качество желатина (например, повышение температуры до 25° С при концентрации кислоты до 5% не увеличивает потерь коллагена во время мацерации). Однако меняющиеся в связи с этим условия последующей золки сказываются на выходе и качестве желатина. Оптимальными условиями являются: начальная концентрация кислоты около 5% и температура около 15° С. Слишком низкая концентрация кислоты, замедляя процесс мацерации, приводит к уменьшению выхода желатина. Продолжительность мацерации зависит от сорта и калибра кости, от температуры и от концентрации кислоты. Она колеблется от 5 до 15 суток. Кость молодых животных и пористая кость мацерируется быстрее. Плохое обезжиривание замедляет мацерацию. Особенно большое значение имеет степень дробления кости: кость размером 1 мм мацерируется в 5 раз быстрее кости размером 8 мм. Значительного сокращения продолжительности мацерации можно достигнуть барботированием жидкости сжатым воздухом. Мацерацию считают законченной, если кость просвечивает, легко режется ножом, упруга при сгибании.
Жидкость, образующаяся после мацерации (мацерационный щелок), содержит до 4% фосфорного ангидрида и используется для производства удобрения — преципитата.
Щелочная и кислотная обработка сырья
Даже в деминерализованной кости (оссеине), не говоря уже о мягких необработанных тканях, коллагеновые волокна более или менее прочно связаны с другими составными частями кости, образуя сложные морфологические структурные элементы тканей. Следовательно, выделение коллагена из тканей сопряжено с необходимостью разрушения этих морфологических структур и удалением из сырья тех составных частей, которые являются балластными или вредными.
Большинство неклейдающих веществ, содержащихся в сырье (белки, жиры, пигменты и т.д.), не только затрудняют извлечение желатина и клея, но, попадая в бульон, обусловливают ухудшение качества готовой продукции: темный цвет, мутность, пенистость, неприятный запах, снижение вязкости и желатинизации. Поэтому перед вываркой желатина эти вещества необходимо удалить.
Сами коллагеновые волокна являются сложными морфологическими образованиями, в которых коллагеновые фибриллы связаны в пучки тончайшими оболочками и тяжами иного происхождения. Коллагеновые фибриллы представляют собою систему двух белков (проколлагена и колластромина) и углевода. Выделению из этой системы продуктов белкового распада должно предшествовать разрушение связей в системе. Естественно, чем меньше разрушены эти многочисленные и разнообразные структурные связи перед извлечением желатина, тем более жесткий режим требуется для извлечения.
Степень набухания коллагена, а отсюда и степень ослабления его элементарной структуры, которые достигаются простым обводнением сырья, не приводят к существенному снижению температуры сваривания коллагена и достаточному ослаблению связей между полипептидньши цепочками в структуре.
Разрушения морфологических структурных элементов, разложения вредных и балластных примесей и дополнительного расшатывания связей в структуре коллагеновых фибрилл и самого коллагена можно добиться длительной обработкой сырья сильными основаниями и кислотами. Продолжительность обработки должна быть достаточной для полного насыщения щелочной (0,25—0,34 мэкв/г) и кислотной (0,82—0,92 маке/г) емкости коллагена. При этом условии достигается максимум набухания коллагена.
Обработка щелочью (золение). Щелочью обрабатывают оссеин и все виды мягкого сырья, за исключением свиной шкуры. Щелочь более энергично, чем кислота, разрушает ткани и их составные части (включая жиры и кератин), но зато вызывает и более глубокую деструкцию коллагена.
В принципе золение можно производить любой щелочью. Однако в промышленной практике употребляют двухосновные щелочи, обычно гидроокись кальция, имеющую ряд преимуществ. Она меньше разрушает коллаген и лучше обезволашивает сырье. Гидроокись кальция обладает сравнительно небольшой растворимостью. При потреблении для золки суспензии извести в воде можно поддерживать постоянную небольшую концентрацию щелочи за счет растворения взвешенного в растворе ее избытка, когда устанавливается равновесие
Действие щелочи носит постепенный характер. В течение первой недели (при температуре не выше 20° С) разрушается эпидермис, межуточное вещество и белки, связанные с коллагеном. Растворение белковых веществ увеличивает проницаемость тканей и способствует миграции щелочи внутрь сырья. С течением времени все большее значение приобретает разрыхление коллагеновых волокон. При обработке сырья, покрытого волосом, известь разрыхляет волосяные сумки и этим способствует удалению волоса.
В результате разрушения альбуминов, глобулинов, муцинов, мукоидов, содержащихся в сырье, в раствор переходят продукты их распада. В зольной жидкости обнаружены полипептиды, аминокислоты, амины, мочевина, аммиак и т.д. Большинство из них обладает стабилизирующим действием на суспензию извести и этим самым способствует гидролизу коллагена. Большие количества аммиака могут накапливаться и вследствие развития гнилостных процессов.
Под действием извести часть жиров омыляется, образуя нерастворимые кальциевые мыла. Часть этих мыл уносятся зольной жидкостью, часть удаляется при последующей промывке.
Известь уменьшает прочность оболочек коллагеновых пучков и волокон и частично разрушает их. Диаметр коллагеновых пучков сильно увеличивается, а межпучковые щелевидные пространства исчезают. Мембраны и перетяжки, стягивающие волокна в пучках и ограничивающие их набухание, ослабляются и частично размываются. При длительной обработке контуры коллагеновых волокон расплываются, сами волокна расщепляются на нити (фибриллы). Вследствие разрыва в фибриллах мукопротеидных связей, исчезает поперечная исчерченность.
Величина рН зольной жидкости доходит до 12,0—13,0. В этих условиях коллаген сильно набухает. Сырье при этом поглощает значительное количество воды и сильно разрыхляется. При длительном воздействии щелочи вследствие необратимых изменений коллагена степень набухания сырья сохраняется и после его последующей нейтрализации и промывки.
Под действием извести и в результате набухания коллагена расшатываются и частично разрываются связи между полипептидными цепями в его структуре. В отличие от кислоты щелочь ослабляет и солевые мостики. Это ведет к снижению температуры сваривания коллагена и способствует его пептизации и образованию глютина. Максимум набухания совпадает с максимумом поглощения щелочи.
Наряду с этим коллаген претерпевает и более глубокие химические изменения: происходит гидролиз полипептидных цепей, отщепление аммиака от амидов (глютамина и аспарагина), почти полностью исчезает тирозин и уменьшается количество серина. Вследствие гидролиза и разрушения амидных групп изоэлектрическая точка коллагена после золения сдвигается до рН 4,6—5,0. В результате всех этих изменений часть коллагена (около 0,6% его азота к общему) теряется.
Таким образом, в результате золки возрастает не только величина выплавляемости желатина, но растет также и величина распада коллагена.
Скорость процесса золения зависит от температуры. Но повышение температуры одновременно и в большей степени ускоряет распад коллагена. Понижение температуры замедляет процесс золки. Обычно золку производят при температуре 12-20° С. Оптимальной следует считать температуру около 15°С. Общая продолжительность золения 25-35 суток, для сухожилий до 50-60 суток.
Обеззоливание. После золения в сырье остается до 4- 6% окиси кальция. Из этого количества около 0,6% прочно связано с сырьем, остальное удерживается за счет адсорбции, капиллярности и механически в порах и на поверхности. Кроме извести, в сырье остается некоторое количество продуктов распада белков, кальциевых мыл и других примесей и загрязнений. Эти механические примеси и загрязнения, а также известь легко удаляются при промывке сырья водой. Капиллярно связанная известь требует очень тщательной промывки. Адсорбированную известь и химически связанный кальций можно удалить лишь обработкой сырья сильной кислотой.
Процесс обеззоливания складывается из трех операций: промывки сырья для удаления части извести и загрязнений, нейтрализации оставшейся извести соляной кислотой, промывки сырья с целью удаления из него избытка кислоты.
Продолжительность промывки проточной водой колеблется от 24 до 34 ч. Промывка считается законченной если рН жидкости, отжимаемой от сырья, не превышает 8,5 (при пробе фенолфталеином не должно быть покраснения).
Остаток извести в сырье нейтрализуют соляной кислотой. Преимущества соляной кислоты перед другими кислотами не только в том, что она дает с кальцием хорошо растворимые соли, но также и в том, что при нейтрализации этой кислотой потери коллагена наименьшие. Количество соляной кислоты берется из расчета 3-5% кислоты плотностью 1,14 к массе сырья. Концентрация добавляемой кислоты имеет существенное значение для набухаемости сырья. Поэтому рН раствора в процессе нейтрализации должен быть больше изоэлектрической точки коллагена, иначе произойдет резкое отбухание. Чтобы этого избежать, к сырью вначале добавляют свежую воду, а затем небольшими порциями кислоту в виде 0,5%-ного раствора с таким расчетом, чтобы концентрация хлористого водорода в растворе не превышала 0,25%. Продолжительность нейтрализации при непрерывной работе мешалки около 4-6 ч.
По окончании нейтрализации подкисленную воду спускают и сырье промывают проточной водой, не содержащей примесей соединений железа, аммиака и сероводорода. Вода, применяемая для промывки, во избежание падения набухания должна быть с общим низким содержанием солей и особенно щелочных и с минимальной микробиальной загрязненностью. Продолжительность промывки 6—8 ч.
Общая продолжительность производственного цикла изготовления желатина с применением кислотной обработки свиной шкуры не превышает 3 суток. Желатин получается высокого качества.
Для кислотной обработки сырья применяют водный раствор соляной кислоты, содержащий 0,22—0,25% хлористого водорода. В ходе обработки большая часть кислоты связывается с коллагеном так, что ее концентрация в растворе снижается примерно в 10 раз, а рН среды приближается к 2,5. При этом значении рН среды коллаген набухает до содержания влаги около 400% к сухому белку (для консервированного солью лишь до 65% этого количества). Развитие микрофлоры при этом значении рН среды приостанавливается.
Химические изменения коллагена при кислотной обработке менее глубоки, чем при щелочной. В связи с этим аминокислотный состав желатина, полученного из свиной шкуры кислотным методом, мало отличается от аминокислотного состава исходного коллагена. Изоэлектрическая точка для такого желатина около рН 8,0.
Опытами ВНИИМПа показано, что кислоты с меньшей степенью диссоциации, чем соляная, дают лучший результат. Так, обработка сырья 0,5%-ной серной кислотой позволила получить желатин с несколько более высокой вязкостью и значительно более высокой крепостью студня. Применение 1,5%-ной ортофосфорной кислоты дало возможность получить желатин с вязкостью вдвое выше, чем вязкость желатина, выработанного с применением соляной кислоты.
Перед кислотной обработкой сырье промывают холодной проточной водой в течение 3—4 ч. После этого заливают раствором соляной кислоты при жидкостном коэффициенте 2,5— 3,0 и выдерживают в нем при 15—18° С в течение 8—10 ч, периодически перемешивая. После кислотной обработки сырье промывают проточной холодной водой до достижения рН среды 5,8—6,0.
Работами ВНИИМПа показано, что кислотный способ подготовки сырья пригоден для выработки клея и технического желатина из мягкого сырья, являющегося отходами пищевых производств: сухожилий, лобашей, репицы и пр. Выход товарной продукции выше, чем при щелочной подготовке.