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.
2.2漆酶的固定
漆酶固定工艺对固定化酶的催化活性有很大的决定作用.采用何种工艺进行固定,除了酶的活力,还要考虑最终的催化效果、失活与再生能力、固定化试剂的毒性等因素,更重要的还取决于所使用的固定化载体材料.国内外对漆酶固定的研究在近些年有不少报道,所采用的载体有壳聚糖[281、海藻酸钠凝胶[291及PVAtol等,其中文献[31]还对近几十年来科研工作者利用不同支撑材料固定漆酶的研究成果进行了综述.
目前,固定化漆酶应用较为成熟的是在废水脱色[32-33]方面,因此对这方面研究中漆酶的固定做一简要介绍.8印染助剂27卷A.Kunamneni等人[3211∞利用环氧基活化的聚甲基丙烯酸酯基聚合物为载体,将漆酶进行共价固定的研究卓有成效,不但显著提高了漆酶对pH、温度、储藏时间的稳定性,而且重复利用17次之后酶活性仍保持在84%.他们将酶制剂DeniLiteIIS溶解于0.1mol/L醋酸钠缓冲溶液(pH=4.51中,通过离心和过滤使之最终质量浓度为5g/L,然后用1mol/L碳酸钠缓冲溶液将其pH值调至9.0,放人载体[m(漆酶):m(载体)=1:1O,]于室温下搅拌反应24h,然后过滤,用0.1mol/L醋酸钠缓冲溶液清洗,真空干燥即得.WANGPing等人[33]150先将漆酶包埋在与聚乙二醇混合的海藻酸钠/明胶颗粒中(挤入到2.0%的CaC1溶液中,迅速成形),在4℃下与交联剂戊二醛反应2h,然后用0.1mol/L(pH=7.0)磷酸盐缓冲溶液反复冲洗颗粒,干燥即得固定化酶.
2.3木聚糖酶的固定
朱启忠等人曾尝试采用壳聚糖、海藻酸钠为载体,结合微胶囊技术对木聚糖酶进行固定1,但是研究结果是酶固定率不太理想(39.4%).而采用共价结合法则可以进一步提高酶活回收率,但是共价法通常需要通过接枝反应在载体中引人具有可以与酶反应的基团.最近A.Sarbu等人[35]通过自由基过氧化物的激发将丙烯酰胺接枝到醋酸纤维薄膜上,引入能够与交联剂反应的一CONH,为获得高酶活回收率的固定化木聚糖酶提供了可能.到目前为止,对木聚糖酶的固定研究还不多,其在工业中的应用还有待研究.
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