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生物酶在天然纤维素纤维纺织品漂白中的应用研究迈展

来源:印染在线  发布时间:2012年04月10日

棉籽壳中的木素在碱退浆和煮练过程中难以彻底除去,仍会有部分残留在棉织物中,影响白度.利LMS体系同样可脱除这些木素,但棉织物中的天然色素则是影响白度的主要因素.Hedin和Ardon等人[18-19]通过研究发现黄酮类物质是导致织物泛黄的主要成分,这些化合物以类黄酮为骨架,含有多个酚羟基[6]67,对于漆酶的氧化作用抵抗力较差.从目前的研究来看,单一的漆酶作用并不能使棉织物的白度提高,反而有变黄的趋势;但是利用1/2平常用量的H202再对其漂白则可以达到平常用量的白度效果.对于漆酶的这种预漂增白效果机理目前还不清楚,可能是这些黄酮类物质在漆酶的催化作用下被氧化成另外的物质,它们相互之间或与其他酚类物质结合,转变成了一些易溶或易受HO影响的黄色物质.[5-6]

!.2.3木聚糖酶.

木聚糖(或半纤维素)是自然界中最丰富的非纤维素类多糖物质,是植物细胞壁的主要组分.在次生胞壁里,木聚糖与木质素及其他多糖类物质f如果胶、葡聚糖)等共价交联.而木聚糖酶通过协同增效作用可实现对木聚糖的催化水解.[2Ol"刀目前,木聚糖酶应用最多的是对纸浆的辅助漂白,以有效降解和吸附沉积在纤维表面的木聚糖,使漂白剂更好地接近残余木质素,还可降解掉与纸浆中残余木质素连接的半纤维素,破坏木质素碳水化合物(LCC),增大纤维间的孔隙,有利于已溶解木质素的脱除.12I在纺织领域主要用于苎麻、亚麻、黄麻等麻类织物的退浆和煮练,可以有效降解半纤维素类杂质,使之溶解.有研究表明l8145,利用聚糖酶结合纤维素酶在漂白之前对其进行预处理可以大幅提高织物白度,原因是木聚糖酶除去多糖类物质以后,增大了纤维内部的空隙,增加了漂白溶液在纤维中的含量,使得漂白剂更容易与木质素反应并将其去除.而对棉织物进行同样的预处理也可以在一定程度上增加白度,原因是木聚糖酶使棉籽壳发生了部分水解,有利于在后续漂白过程中漂白剂与色素杂质的充分接触,更好地进行漂白.

2生物酶的固定

生物酶用于棉织物的前处理可以节能降耗,减少对环境的污染.从实际生产来看,并没有完全取代化学试剂而得以广泛应用.主要原因是市场上提供的酶制剂价格昂贵,以游离酶居多.而游离酶在使用中稳定性差,且处理以后和杂质混在一起难以回收,即便还有活力也不能多次利用,造成使用成本增加.采用固定化技术可以克服游离酶的诸多使用不足,还可以实现活性酶的回收和重复利用.随着固定化技术的发展,还可实现对含酶菌体或活细胞的固定,但对酶本身的固定仍较常见.

传统的酶固定化方法大致可分为吸附法、交联法、包埋法、共价结合法.其中,吸附法和包埋法固定条件温和,对酶的催化活性影响较小,酶活回收率高,但是酶与载体之间结合较弱,在高温等剧烈条件下易于脱落;交联法和共价结合法则是通过交联剂(如戊二醛)或酶分子本身所具有的官能团与载体形成共价键实现不可逆结合,有良好的稳定性及重复使用性,也是目前研究最为活跃的一类酶固定化方法.㈣此外,采用新型载体提高固定化酶的性能也是关注的焦点.

2.1葡萄糖氧化酶的固定

科研工作者已经采用不同的方法尝试将葡萄糖氧化酶固定于多种不溶性的载体如硅胶[241、丝素膜、活性炭素等-26]上,但所得固定化葡萄糖氧化酶主要用于制备电化学生物传感器.笔者所了解到的最早将葡萄糖氧化酶进行固定并用于棉织物漂白的是K.0p—wis等人.[271349他们分2步将葡萄糖氧化酶固定于棉织物上:(1)将退浆棉织物置于三聚氯氰(2,4,6一三氯一1,3,5一三嗪)和1,4一重氮二环(2,2,2)辛烷(DABCO)的1,4一二氧杂环乙烷溶液中,于室温下搅拌3h,之后用l,4一二氧杂环乙烷反复冲洗,并用丙酮萃取6h,彻底除去三嗪和未溶解的DABCO;(2)将风干的棉织物浸没于葡萄糖氧化酶的硼酸/盐酸缓冲溶液中,于室温下搅拌1h,然后冷却、水洗、干燥,即得固定化酶.在漂白时将固定化酶和游离酶置于漂液中即可,但是由于所用试剂存在极大的安全隐患,因此有必要进一步研究.而T.Tzanov等人镐以疏松多孔的氧化铝和玻璃泡沫颗粒为载体,戊二醛为交联剂对葡萄糖氧化酶进行了固定:先将载体于45c(=置于4%一氨丙基三乙氧基硅烷的丙酮溶液中硅烷化,反应24h后水洗,干燥后,在室温下于2%戊二醛水溶液中浸没2h,最后将载体置于酶液中,室温下反应l6h,多次水洗后即得固定化酶.通过2种载体固定化酶产生HO的对比发现,玻璃泡沫载体比氧化铝载体好,但是对于后续漂白过程中的搅拌通风及碱性等条件抵抗力较差,不利于重复利用;而氧化铝载体虽然耐剧烈条件能力较强,但是重复利用5次之后,酶活急剧下降,因此固定效果也不是很理想,还有待进一步研究.

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