2酶在羊毛染整加工中的应用
2.1蛋白酶与羊毛的作用原理
在酶与羊毛的反应体系中,酶是肽键遇水分解的催化剂,酶在适宜的条件下发挥其活性,从羊毛纤维表面鳞片层的亲水部分进入纤维内部,促使羊毛中的肽键水解,达到使部分蛋白质溶解的目的。其催化过程可分以下几步:酶在溶液中向纤维表面扩散;酶在纤维表面的吸附;酶向纤维内部扩散;酶催化水解反应。
生产加工中通常先对羊毛进行预处理,使二硫键断裂,亲水性增强,使酶解作用能够易于进行。常用的预处理剂有含氯化合物、过氧化合物、碱和还原剂。过于剧烈的预处理不仅使二硫键断裂,胱氨酸氧化为磺基丙氨酸,羊毛鳞片被明显破坏,还使得后续的酶处理很可能侵蚀到皮质层,严重损伤羊毛,出现减量率过大和强度急剧下降的情况。此外,不同种类的酶在与羊毛纤维作用时,所要求的工艺条件(pH值、温度等)均有所不同,使用时应选择最佳的工艺条件,使酶处理发挥出最大的效用。
2.2酶在羊毛前处理中的应用
2.2.1羊毛除杂
羊毛纤维的主要成分是蛋白质,草杂的主要成分是纤维素,由于二者的化学成分完全不同,在含有草杂的羊毛中加入一定量的纤维素酶,利用酶催化反应高度专一性的特点,加入的酶只对植物性杂质起作用,使植物性草杂理化性质发生变化,除去草杂。纤维素酶对蛋白质羊毛不起作用,加之处理时温度较低,对羊毛不会造成损伤。再者,酶本身是蛋白质,容易生物降解,可以减轻环境污染。纤维素酶、果胶酶和木质素酶的混合物处理羊毛,不损伤羊毛纤维。
原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、土杂、草屑污染物外,还存在另一种由细胞碎片和软角质蛋白原生质构成的蛋白质污染物(PCL),其与纤维间存在较强的氢键结合力。它的残存使洗净毛色泽黯沉,采用传统的洗毛方法很难完全去除。生物洗毛可以去除羊毛表面里层的这些蛋白质污染物。在洗毛工艺中采用蛋白酶、二步法洗毛,前2槽添加渗透剂和合成洗涤剂洗去羊毛脂、羊汗、土杂,第3槽添加蛋白酶进行生物洗毛,去除洗去蛋白质污染物,提高洗净毛的质量。
2.2.2羊毛漂白
漂白用酶制剂目前尚处于开发阶段,在羊毛漂白中引起关注的是采用氧化还原酶、蛋白酶。室温时,酶在酸性条件下可以有效地控制过氧化氢的分解,减少过氧化氢的损失,使漂白浴中过氧化氢漂白的有效成分保持一定浓度,因此,对羊毛纤维的损伤程度很低,漂白效果也好,纤维强力下降与其他漂白工艺相比要轻得多,而且该工艺节约能源、节省时间。
在蛋白酶BactosolSI存在下的过氧化氢漂白工艺,可以显著地提高羊毛的白度和亲水性。例如在偏亚硫酸氢钠和亚硫酸钠的混合物存在下,用木瓜蛋白酶处理羊毛,可以显著提高羊毛白度。酶Esperase8.0L(Sandoz公司)对过氧化氢漂白白度有所提高,但是伴随着重量和强力的损失,尤其在漂液剧烈搅动时,白度增加很多,但重量和强力损伤更严重。BactosolWO(Sandoz公司)、Durazyme16.0L(NOVO公司)对白度改进也很明显,酶的用量增加,白度增加,但纤维的损伤也加剧。Esperase8.0L也可用在二硫化合物的还原漂白,但pH值不能太高,中性较好。
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