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生物酶技术在纺织加工中的应用
来源:互联网 sk005 | 元英超,贺江平
【分  类】 化工与理学
【关 键 词】 生物酶;纺织加工;染整;应用
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  近来的研究表明, 用交联的转谷氨酰胺酶处理羊毛, 能获得防缩、柔软和抗起球效果而不会降低拉伸强力和顶破强力, 产品质量得到了明显改善。最近, Silva 等人的研究表明, 羊毛纤维用枯草溶菌素蛋白酶和聚乙二醇交联的枯草溶菌素蛋白酶预处理, 有利于染料的吸附和扩散。另外, 用酶配制的适用于羊毛织物的新洗涤剂配方也正在研究之中[10]。

  2.2.2 蚕丝的处理

  目前我国桑蚕丝的精练方法主要有皂碱法、酶解结合皂碱法和酶解结合洗涤剂法三种。酶解结合皂碱或洗涤剂法对丝绸织物进行精练后织物上茸毛少、手感柔软,采用该类工艺代替传统的皂碱法脱除丝胶, 其脱胶效率高、手感柔软、形态丰满,可节能节汽、减少污染,也是丝绸精练发展的一个方向[5]。

  蚕丝主要是由丝素和丝胶两种蛋白质组成。蛋白酶对真丝织物的砂洗整理砂洗整理中, 蛋白酶首先脱去丝胶, 生丝中的丝胶被溶失, 原来胶合在一起的丝素相互分离, 然后进一步使部分丝素膨化和水解,使织物具有弹性、柔软的手感。

  意大利和比利时的研究团体曾研究过蚕丝纤维的酶处理以期改善其功能性, 并获得了不同程度的成功。蚕丝纤维在漂白染整之前要求先脱胶, 酶脱胶能较好地克服目前工业中应用化学药剂引起的缺点[10]。

  2.3 淀粉酶在纺织加工中的应用

  淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称[4],淀粉酶对淀粉具有催化水解作用,用于织物退浆(淀粉浆),国内应用较多。淀粉分解酶之所以为越来越多的印染工作者所接受,并替代传统的碱退浆、酸退浆以及氧化退浆,以去除织物上的淀粉浆料,是由于淀粉酶的高效和专一性,酶退浆的退浆率高,退浆快,污染少,且不损伤纤维。

  酶退浆是应用淀粉酶(主要是α-淀粉酶)对淀粉的分解作用,迅速降低分子量,降低溶液的粘度,使浆料迅速洗脱。用酶进行织物退浆,不仅作用条件(温度、PH值)缓和,而且机械作用和常规退浆工艺相比也缓和的多,这都非常有利于高湿膨胀、高原纤化原料的退浆处理。淀粉酶退浆后的织物损伤小,手感柔软、丰满,光泽好,而且染色鲜艳,符合纺织技术发展的方向[11]。

  2.4 果胶酶在纺织加工中的应用

  果胶酶是一类能分解植物组织中果胶质的酶系,碱性果胶酶是指在碱性范围内具有较高活性的果胶酶[11],目前在纺织中主要用于棉(棉织物、棉麻织物等)精炼过程。传统的棉织物精练加工是在高温、强碱条件下进行的,既不利于环保,对织物损伤也较大。而通过碱性果胶酶精炼处理织物来去除纤维角质层中的蜡质、果胶和蛋白质,对次生层进行改性,去除纤维表面的杂质和有色物质,获得均匀染色,提高亲水性能和柔软性能、织物服用性能等[4]。由于酶的专一性且作用条件温和,具有对织物损伤小,对环境污染少的优点。

  2.5 脂肪酶在纺织加工中的应用

  脂肪酶是分解天然油脂的酶,其在纺织加工中主要用于洗涤剂的添加剂,绢纺原料的脱脂处理,羊毛洗毛处理,棉织物精炼处理等。

  脂肪酶作为洗涤剂的添加剂已经得到广泛应用,明显改善洗涤剂对服装粘附油脂的洗涤性能,如添加了脂肪酶的洗衣粉,对领口、袖口的油脂具有良好的洗涤去除性能。绢纺原料在储存和加工过程中常沾上蚕蛹油,影响纺纱和原料的外观,经脂肪酶在一定条件下处理后,可降低油脂含量,达到纺纱的要求,且不影响纤维的强度[11]。脂肪酶在羊毛洗毛中是较好的助洗剂,能去除羊毛附生杂质、脂蜡,使羊毛获得可纺性。脂肪酶对棉织物进行精炼处理,能有效的去除棉的脂蜡;对涤纶进行处理,可改善涤纶表面的亲水性[4]。

  2.6 过氧化氢酶在纺织加工中的应用

  过氧化氢酶是一种氧化还原酶,主要应用于氧漂的生物净化, 即在染色之前,去除氧漂后残留于纺织品及其工艺环境中的过氧化氢,其优点是:过氧化氢酶在冷水中作用,可节约大量能源;无需还原剂或水漂洗,可节约大量水;水解产物为水和氧气,可减少环境负荷;同时,染色可随后立即进行,从而节省了时间。过氧化氢酶只作用于双氧水,对染色没有干扰,因而有些产品,如诺维信的Terminox Ultra 可与染色同浴进行[1]。

  到目前为止,使用过氧化物酶尚未得到满意的漂白效果,这可能是由于这种酶在漂白过程中很快便失活的缘故,从而导致很快失效。过氧化氢酶的成功也仅是用在双氧水漂白之后的双氧水去除。

  2.7 漆酶

  漆酶是一种含铜的氧化还原酶,可以催化绝大部分燃料的氧化反应,并使染料脱色。采用漆酶进行靛蓝染料的脱色处理,氧化反应对染料具有专一性,对纤维素纤维没有作用,处理后用热水清洗即可使酶失活,达到处理要求。漆酶目前已经成为牛仔布返旧整理可选的工艺之一。Novozyme公司通过基因改性用黑曲漆酶经深层发酵值得的漆酶Denilite ⅡS,用于牛仔布靛蓝染料脱色,具有以下特点:织物强度损伤小;增强织物磨洗程度,处理时间短;工艺容易控制,重现型好;织物手感厚实,表面光洁、平整,色泽明快、淡雅[11]。

  近来已有文献报道了许多纺织物应用漆酶进行处理的方法, 如已取得专利的一种漆酶作为纤维素织物氧漂前的预处理, 可使纺织品达到较高的白度。据报道, 亚麻粗纱用漆酶作为生物精练剂, 处理后纱线的匀度要明显好于常规处理的纱线。

  漆酶在羊毛染色中的应用, 证明了其应用的多面性。羊毛在50 ℃和pH 为5 条件下染色时, 变动漆酶处理的时间和邻苯二酚和间苯二酚等辅酶剂的浓度, 就可以得到不同色光和色泽深度的制品[10]。

  2.8 葡萄糖氧化酶

  葡萄糖氧化酶( GOD) 被认为是最有可能被推广的酶漂白剂。葡萄糖氧化酶的漂白原理是β2D2葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下,生成葡萄糖酸内酯和双氧水,利用产物双氧水对织物进行漂白。葡萄糖酸内酯水解生成的葡萄糖酸,对金属离子具很强的螯合能力,因此漂白时无需加入双氧水稳定剂。在这种情况下,为避免酶失活,处理浴应调节至微酸性~中性,温度也应较低,这样处理条件下的织物黄度偏高,但白度与传统氧漂基本相同。此外,由于天然油脂成分的残留,织物手感柔软,有厚实感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可从酶退浆、酶精练的产物葡萄糖获得,使资源得以再利用[1]。

  葡萄糖氧化酶的主要原料是曲霉属和青霉属,它们用分子氧作为电子受体催化D - 葡糖氧化成D- 葡糖酸- 1,5 - 内酯和H2O2 ,研究在纺织物湿加工中用这些酶代替双氧水漂白的意义在于: 它们具有生物可降解性, 可减轻对环境的影响。其优点在于受控条件下产生H2O2 , 漂白性能不比氧漂差。近来Tzanov 等人的研究表明, 酶用高含量蛋白质固定, 用氧化铝和玻璃托架再生, 可以使酶在低浓度下处理, 并可以重复利用[10]。

  2.9 半纤维素酶、木质素酶在纺织加工中的应用

  天然的纤维素纤维中均含有半纤维素和木质素,尤其是麻类纤维含量较高,不去除半纤维素和木质素,极度影响纤维的可纺性能,通过半纤维素酶和木质素酶处理,可以大部分清除半纤维素和木质素,但半纤维素酶和木质素酶还没有在纺织工艺中单独使用,主要是和其他酶制剂(如果胶酶、纤维素酶等)配合进行纤维处理[4]。

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