酶类在织物后整理中应用的探讨

北京纺织科学研究所 薛迪庚

应用部分

我国自60年代开发耐温的BF7658酶应用于高效退浆后，酶类在纺织工业上的应用受到人们的重视。卅十多年来开发研究的酶类先后有蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、色素酶、过氧化物酶和还原酶等。除后两种酶外，都属于水解型酶类。因此用于前处理较多，相对于后处理的较少。

酶类属于后处理方面的主要有:

一、蛋白酶方面

1．羊毛地毯的后整理

2．毛织物防缩整理

3．羊毛衫 "机可洗"处理

4．丝织物后脱胶整理

二、纤维素酶方面

1．牛仔服的类石磨整理

2．棉、麻织物的柔软光洁整理

3．毛呢织物的除草籽处理

这些后处理分述如下；

（一）

蛋白酶方面

1．羊毛地毯织成后为了达到表面光洁和毛茸高耸。在使用中不产生缠结。传统的方法采用氢氧化钠和次氯酸钠的烈性工艺脱除毛纤维外层的鳞片。这种生产工艺流程为浸渍、堆置和涮洗。缺点是时问长、效率低而且氯的气息浓，腐蚀性强，不符合文明生产的要求。为此操作工人强烈要求改进生产方法。根据生产单位要求，我们到工厂实地观察，发现这种生产方法不仅有上述的种种缺点，而且为了承受氯硷工艺，毛线染色也必须用铬媒染科，不仅成本高和染色复杂、而且废水中含有大量铬盐，危害环境。为此我们建议改用蛋白酶脱除羊毛鳞片。

处理方法为；

地毯重量: 5kg/m2

(1)预处理

纯硷 0.4%

平平加0 0.l%

浴比 1:50～100

将地毯在上述处理浴中保持35℃左右，处理12～24小时。取出水洗除碱。

（2）酶处理

*复合蛋白酶A（137000单位） 2%

浴比 l:10

将地毯在上述处理浴中，保持55℃强力剧洗3小时，涮完水洗。

*复合蛋白酶A系巯基蛋白酶为主的复合酶剂。

以上酶处理的结果与传统的氯硷法相比存在微小的差别。即酶法处理尚存有少量鳞片残留，氯碱法对鳞片去除干净，但对毛扦维有损伤。

用类似的蛋白酶法处理毛织物

有些丝织物，织后需要脱胶，为了防止褪色，用蛋白酶处理比较理想，而且手感柔软，还可以同浴染色。

（二）

纤维素酶方面

应用纤维素酶进行牛籽布的类石磨整理是比较成功的，而且已大批量投入生广。这种处理即商业上的所谓“生物洗处理”。这种方法的原理是用纤维素酶水解部份纤维素，这样使仃留在纤维素无定形区的溴化靛兰也随之脱落，这样使牛仔布的表面效果和石磨一样。两者区别是石磨是全靠机械磨损纤雄，而酶法主要是依赖生物催化水解纤维。

在手感方面酶法比石磨法更柔软些，相对来说酶法对损伤程度容易控制些。田此比较安全一点。在工艺操作上，酶法不排放固体废物(碎石)，因此，没有堵塞下水道的隐患，根据实验，酶法处理效果的关键在于纤维的充分膨化，然后是机械作用。反之在静止状态和纤维永膨化的情况下，酶的作用很小。因此牛仔布(服)的酶法剂实际是纤维素与纤维膨化剂的复合制品。

牛仔布(服)酶洗实例:

退浆后在下列浴液中处理

**酶洗剂CBJ(600～800单位) 30～5Og/kg

浴比 1︰10

PH 4·5～5·0

温度 50～60℃

时间 45～90min

处理后用水清洗

注：* ** 均系北京纺织科学研究所生产

除牛仔布(服)酶处理外，纤维素酶可用于棉、麻、各类制品，可以获得洁净的织物表面、较好的光泽、柔软的手感。也可以提高吸水性能和改善麻织物的剌痒触感。酶法处理与化学法比较，优点是工艺条件温和，能耗低，化学废物少，有利于环境保护。另外织物上有

害物质少，有利于健康。这些优点都使这种酶法整理技术得到重视。

毛呢织物中由于羊毛原料中混有草籽，在加工过程中难以完全去除，传统的方法是用硫酸将它炭化。这种工艺对毛纤维有一

综合以上所述酶类在织物整理中有着广阔的前景。但是目前还存在一些问题需要探讨。

讨论部份

（一）

酶的专一性——安全问题

酶是一种生物催化剂。它的催化作用为人们推崇的特点是专一性，也就是说它只对某一个对象起作用，不会波及其它物质。因此十分安全，尤其使用水解酶类更为重要。例如用α—淀粉酶（BF-7658酶）退浆只对淀粉起作用，而且只把淀粉转化到糊精为止。它不象硷酸退浆，氧化退浆会波及纤维，用蛋白酶脱除丝胶主要是利用丝胶是球蛋白，丝素是角蛋白，前者作用较快，后者作用艰难，利用“时间差”达到安全。利用蛋白酶去除毛纤维上的鳞片，由于物理结构关系，也同样可以用“时间差”来控制。利用纤维素酶后整理，它既不象退浆不会波及纤维，又不象蛋白酶脱丝胶和去除羊毛鳞片那样可以利用“时阿差”控制，因此，纤维的安全问题显得十分突出。牛仔布是一种厚重织物，本身强度大。用浮石磨洗，属于损伤性的处理，现在利用酶法仿效，比较起来损伤问题并不明显。利用扦维素酶处理高支棉麻织物，达到光洁和柔软的效果，对纤维的损伤问题就比较严重，因此就有酶作用的安全性问题。如北京某厂用进口的纤维素酶处理高支纯棉织物，强力损失达30%以上。所以纤维素酶后处理除了去除毛呢织物中除草籽外，就没有酶作用专一性带来的安全保障，而必领加以控制。

（二）

酶的高效性问题

、 酶的催化作用有两个特点，除上述的专一性外还有一个高效性。对这一点常使印染工作者迷惑不解。这主要是印染工业经过长期发展在生产方面已达到很高效率。例如很多工序采取连续化作业，每分钟都能突破1米这样的生产速度。而我们接触到的酶作用要缓慢得多。这种差异主要是；（1）酶的高效性是和非酶的催化剂比较而言。（2）相对来说现

出路的关键是找寻耐温的酶种，从真菌中产生的酶类由于真菌的本身性质限制很难获得理想的酶种。例如从绿色木霉中提取的扦维素酶在75℃的水中就全部失活。因此应从细菌中找寻。BF-7658酶由细菌中耐温性高的芽孢杆菌中产生，因此在100℃水中沸煮5秒钟尚留有部份活力存在，凭籍这种可贵的性质，实施了连续化退浆作业。

（三）

蛋白酶作用的局限性问题

目前酶类在纺织工业上应用，主要有两个方面；（1）是对纤维以外的物质作用，如棉织物的退浆 由于酶的专一性很安全，使用的酶又耐高温，所以比较成功。（2）是作用纤维本身，安全性低，但可以控制。

但是由于纤维的结构如蛋白酶的脱除丝胶，丝胶虽然在丝素外部，但本身有4层结构，第3，4层的结晶度大，因此最终有残留部份无法去除。用蛋白酶去除羊毛鳞片，最终亦有残留问题。所以蛋白酶对蛋白纤维减量与化学方法比较，前者是稍慊不足，而后者是稍有过度，都存在一定不足。

（四）

纤维素酶的酶种问题

目前我们使用的纤维素酶，对象是饲料糖化，对我们用于织物后整理存在着隐患。这必须从纤维素酶与其它水解酶不同性质谈起。纤维素酶不是单一酶，而是若干种酶的复合酶。从降解纤维素作用来说，它主要存在着三种组成，各具特定的降解功能:

（1）C1酶(exo-酶)它是一种外切酶，作用于无取代基的还原端；

（2）Cx酶(endo-酶)它是一科内切酶，随机作用于任何位置；

（3）β-葡萄糖苷酶，它作用于低聚糖，产物是葡萄糖。

50年

C1酶 Cx酶

纤维素结晶体————→纤维素无定形体-————→可溶性低聚糖

60年代，人们进一步认识到β-葡萄糖苷酶能将可溶性低聚糖如纤维二糖及三糖分解成葡萄糖单体。

70年代初，人们获得了分离提纯出的C1酶和Cx酶，确认了C1酶只能作用于无取代基阻碍的还原端，对于CMC无活性；Cx酶能随机作用于葡萄糖任何位置，不受取代基的阻碍作用，对于CMC高活性。同时也认识了对天然纤维素，单独的C1作用无论如何也不能够得到可观的产糖率，同样单独的Cx酶作用也不能形成有效的降解作用。

此后的研究，进一步确认了协同作用是纤维素酶作用于天然纤维素降解的真实途径。协同作用强度(降解率)大于各单一酶作用强度的总和；而不是同一发酵酶产生的单一酶种，往往不能间单叠加以获得协同效果。

根据以上理论和认识，纤维素酶三种组合的作用可如下图所示:

由Cx酶作用产生的断片更容易受C1酶的作用，低糖断片被β-葡萄糖苷酶水解成单糖。

天然纤维素大分子聚集体由大量结晶区和维系其间的少量无定形区构成，由纤维素酶催化的水解作用查能如下图所示；

通过实验，凡含C1酶成份较少的纤维素酶对棉纤维损失较少，如下表所示

目前我们用纤维素酶加工织物，由于事前并不掌握组份，因此有根大的盲目性和风险性。另外，我们酶法后整理的目的只要去除表面纤维并不要求饲料那样糖化。所以分解达到可溶性的低聚糖就能满足要求(通过强力水洗去除)。这样不仅可以缩短反应，还可以防止纤维二糖和葡萄糖对酶的抑制。

根据以上所论，开发一种Cx酶合量高而C1酶组份少的纤维素酶最为理想。这种酶种在细菌类找寻可能性比较大，而且还可能有较好的耐温性。当然从技术难度上来讲，这类细菌大抵都是厌气性的，又是胞内酶，提取麻烦。但是随着科学技术的发展，这些困难并不是难以逾越的障碍。