生物酶在染整加工中的应用及其发展

色， 否则残余的过氧化氢将会使染料变色， 如果有
金属离子存在， 还会使织物产生破洞。如果漂后在
漂液中加入过氧化氢酶， 这样可直接在漂液中加入
染料进行染色， 而无需漂后的水洗。过氧化氢酶能
使残余的过氧化氢迅速而完全分解， 这样可节省前
处理用水和时间， 降低成本。
１．２ 整理
酸性和中性的纤维素酶广泛用于牛仔布的整
ｐＨ使用范围。
Ｄｅｍｉ Ｐｒｉｍｅ酶 可 实 现 牛 仔 布 退 浆 和 砂 洗 同 步
进行。传统的砂洗工艺中， 小的砂子与服装表面摩
擦使蓝色的粗纤维褪色， 去除部分染料。然而， 太多
的摩擦会造成纤维的损伤， 尤其是边缘处和腰带
处。相反， 酶对织物的影响比较缓和， 它通过使靛蓝
类染料与纤维松驰结合加速砂洗。少量的酶可替代
表１ 酸性及碱性果胶酶处理条件
酶
缓冲液
ｐＨ
Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ ０．０１ ｍｏｌ／Ｌ醋酸盐 ４．０
ＢｉｏＰｒｅｐ Ｌ
０．０１ ｍｏｌ／Ｌ磷酸盐
８．２
温 度 ／℃ ４０ ５５
未处理棉织物、酸性果胶酶Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ处理棉织
物及Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ酶－ 超声波处理的棉织物润湿性比较
如图１所示， 在同样条件下碱性果胶酶ＢｉｏＰｒｅｐ Ｌ及
适用于棉织物煮练的酶是纤维素酶、果胶酶、 蛋白酶和脂肪酶等。煮练效果最好的是纤维素酶， 因为它容易接近纤维素， 因而对纤维中疏水性的杂 质容易去除。其次是果胶酶、蛋白酶和脂肪酶。
纤维素酶主要有３种： 内切葡聚糖酶、外切葡聚 糖酶和β－ 葡萄糖苷酶。这些纤维素酶可同时作用， 相互间也可发生协同作用。常用的纤维素酶是 ＣｅｌｌｕｓｏｆｔＬ（ 纤 柔 酶Ｌ）〔２〕， 它 可 去 除 纤 维 素 纤 维 中 杂 质， 使纤维光洁、柔软。这种酶最佳使用条件是： 酶 用量３ ％（ ｏｗｆ） ， 作用温度５０ ℃， ｐＨ＝５， 时间６０ ｍｉｎ。 经２ ｇ／Ｌ的Ｋｅｍｙｌａｓｅ酶于６０ ℃退浆６０ ｍｉｎ的棉织物，
一清洗的麻再切成５ ｃｍ长的纤维进行棉形化， 然后 将这些纤维再进行分离、清洁。 ２．２ 麻纤维煮练
沤麻后， 纤维经混纺和机械处理， 加工成粗纱。 粗纱前处理时， 过去常用化学方法。先对粗纱进行 酸化， 去除矿物质； 水洗后再碱煮， 使非纤维素的杂 质降解； 最后再漂白。化学方法处理存在许多缺点， 如： 它可引起纤维降解， 使纤维强力下降； 反复水洗 消耗大量的水； ９５ ℃高温处理， 消耗大量的能源； 污 水处理成本高。麻煮练时， 可用酶法代替化学方法。
Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．１
１４
染整技术
Ｊａｎ．２００７
再经上述工艺酶煮练， 按ＡＡＴＣＣ测试方法估价润湿 性， 结果织物的润湿时间为２ ｓ。
胰 蛋 白 酶 、枯 草 杆 菌 蛋 白 酶 及 胰 凝 乳 蛋 白 酶 直 接用于棉坯布煮练。这三种酶在温和条件下 （ ４５～ ５５ ℃， ｐＨ＝７） 煮练效果与碱煮练的效果相当。
giulianofreddi等研究了四种不同类型的蛋白酶脱胶1h的情况四种不同蛋白酶脱胶情况比较酶代号主要成分ph脱胶温度脱胶率3374l肽链内切酶1060559mpug176gc897h细菌酶1065447gsuml243273c木瓜酶655835fccpug0119ec342318501umg6076由上表可见gc897h和3273c酶的脱胶效商品牌号为丹麦novonoldilk公司的alcalace25l是工业上常用的脱胶蛋白酶这种酶在脱胶前需要对织物进行预处理其预处理工艺及精练工艺参数分别如表3和表4所示经过上述精练脱胶后织物的脱胶率一般为2224精炼后如用松式烘干练缩率一般为254
关键词： 生物酶； 染整； 前处理； 后整理； 发展方向 中图分类号： ＴＳ１９０．２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００５－ ９３５０（ ２００７） ０１－ ００１３－ ０５
生物酶是一种天然的大分子物质， 能有效催化 化学反应的进程， 很小的用量就能发挥突出的效 能。同时生物酶作为一种生物制剂， 无毒无害， 能完 全生物降解。生物酶技术的开发应用顺应了绿色生 产加工和可持续发展的要求， 因而被越来越多地应 用于染整加工中， 如棉织物的退浆、煮练、漂白及整 理， 麻纤维沤麻， 真丝脱胶， 羊毛防缩等各方面。
沤麻方法： 麻纤维浸在酶液中， 在密闭容器中 旋转２ ｍｉｎ。浸渍过的麻然后放在隔离的烘房中， 上 面盖上粗麻布， 以保持一定的湿度， ４０ ℃保温２４ ｈ， 然后用自来水冲洗２次， 每次５ ｍｉｎ， ５０ ℃烘干。对种 子麻杆， 采用喷洒酶液的办法取代浸渍法。沤麻后， 用 包 含 压 碎 、除 杂 及 打 麻 等 装 置 的 设 备 进 行 统 一 清 洗。种子麻杆清洗一次， 因为这些纤维具有脆性。统
酶处理时， 必须用软水， 否则水中钙离子会使酶 的活性下降， 所以酶煮练的同时应加入螯合剂〔６〕。果胶 酶使用时， 最佳的ｐＨ在７～８之间， 温度５０～６０ ℃。一 般与表面活性剂 （ Ｂｉｏｒｏｌ ＯＷ／６０） 和螯合剂Ｃｈｅｌａｍ Ｎｅｘ同时使用， 螯合剂Ｃｈｅｌａｍ Ｎｅｘ主要成分是葡萄 糖 酸 钠 、聚 丙 烯 酸 酯 和 聚 膦 酸 脂 。 木 聚 糖 酶 和 半 乳 糖甘露聚糖酶使用的最佳ｐＨ为８、温度为５０～６０ ℃。 它们的活性都不受表面活性剂及螯合剂的影响。
第 ２９ 卷第 １ 期
２００７ 年 １ 月
李淑华等： 生物酶在染整加工中的应用及其发展
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生物酶在染整加工中的应用及其发展
李淑华， 顾晓梅 （ 南通纺织职业技术学院， 江苏南通 ２２６００７）
邱红摘要： 介绍了生物酶技术在棉、麻纤维的前处理和后整理、羊毛的防毡缩、真丝的脱胶和砂洗等染整 加工中的应用， 并讨论了生物酶技术将不断朝着复合化、协同作用、转基因技术等方向发展的趋势。
果胶酶煮练时间长、成本高， 结合使用超声波， 可克服这一缺点。超声波可提高酶的活性， 但不会 损伤织物的强 力。Ｖａｌ Ｇ．Ｙａｃｈｍｅｎｅｖ等分别用Ｎｏｖｏ Ｎｏｒｄｉｓｋ ＢｉｏＣｈｅｍ公司生产的酸性果胶酶（ Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ） 和碱性果胶酶（ ＢｉｏＰｒｅｐ Ｌ） 对棉织物进行处理， 比 较了酶处理、酶－ 超声波处理及没有处理的原布吸 水 性〔３〕。 酶 处 理 条 件 如 表 １所 示 。
理以产生砂洗效果和更好的手感， 还可用于纺织品
生物抛光。酸性纤维素酶砂洗， 用于深色牛仔布， 可
有效节约成本； 中性纤维素酶砂洗， 不损伤纤维的
强力。
ＩｎｄｉＡｇｅ ｓｕｐｅｒ酶是一种在低温也能有效地发挥
作 用 的 纤 维 素 酶〔２〕。它 使 牛 仔 布 低 温 表 面 处 理 变 得
可行。ＩｎｄｉＡｇｅ Ｎｅｕｔｒａ纤维素 酶具有更宽 的温度及
润 湿 时 间 ／ｓ
７００ ６００ ５００ ４００ ３００ ２００ １００
０ ０
图２
酶 酶＋超声波
５０ １００ １５０ ２００ ２５０ 处 理 时 间 ／ｍｉｎ
碱性果胶酶ＢｉｏＰｒｅｐ Ｌ处理润湿效果评价
１．１．３ 漂白
棉织物可用Ｄｅｎｉｌｉｔｅ酶加上Ｄｅｎｉｌｉｔｅ Ｐｌｕｓ进行 漂
白〔４〕。Ｄｅｎｉｌｉｔｅ酶的最佳使用条件为： 用量２ ％（ ｏｗｆ） ，
酶可在温和的条件下对麻纤维进行脱胶， 不同 的酶， 其脱胶效果不一样〔６〕。下列是不同 的酶煮练 时酶效顺序： 果胶酶＞木聚糖酶＞半乳糖甘露聚糖 酶＝蛋白酶＞脂肪酶≥虫漆酶。纱线经酶煮练比用化 学方法处理的纱支性能好， 酶法煮练后的麻纤维纱 线的强力好， 且加工的再现性好。
３ 羊毛及混纺织物酶处理
羊毛采用氯化－ 树脂两步法防毡缩工艺已相当 成熟， 该技术具有羊毛强 力损伤小、防 毡缩效果好 的特点。然而， 由于该工艺废水中存在大量的ＡＯＸ （ 即卤化有机物） 类物质， 造成严重的生态环境污 染。因此， 开发对环境污染小或无污染的整理工艺 已成为防缩工艺的一个主要方向。氯化处理通常用 于破坏羊毛的鳞片层， 赋予羊毛纤维防毡缩的性 能。从环保的角度考虑， 人们进行了许多尝试， 试图 以蛋白酶取代氯破坏鳞片层。羊毛纤维经酶处理 后， 可极大地改善羊毛纤维的染色性能， 因为酶使 羊毛表面疏水的鳞片层水解。
几千克的砂子， 砂子用得越少对服装的损伤越小。
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洗衣机中含砂石越少， 服装占有的面积就越大。无 砂石砂洗， 可免去去砂的工艺， 污水也容易排放。
ＤｅｎｉｌｉｔｅⅡ主要成分是漆酶 〔２〕， 用于 牛仔布剥 色。漆酶本身对靛蓝类染料的剥色性能并不好， 但 当它与低分子量的有机化合物同时使用时， 剥色迅 速进行。低分子的有机化合物可使不溶于水的靛蓝 类染料溶解， 漆酶则破坏染料结构中的羰基共轭双 键， 使染料褪色。这种酶性能稳定， 剥色性能再现性 好， 对织物损伤小， 且使用方便， 织物经喷射或浸染 后在空气中干燥或酸化处理即可。
轧蒸法： 织物先在含表面活性剂的热水中浸 渍， 使淀粉膜溶胀。然后将织物以６０～７０ ｍ／ｍｉｎ的速 度浸轧酶液， 浸轧液中酶的用量为６～１２ ｇ／Ｌ， 用醋酸 将ｐＨ调到６．２～６．４， 最后汽蒸３～５ ｍｉｎ， 随后用热水洗 涤。这种方法处理的织物退浆均匀。
轧堆法： 如织物在含２ ｇ／Ｌ Ｋｅｍｙｌａｓｅ酶的溶液中 浸 轧 后 ， ６０ ℃时 堆 置６０ ｍｉｎ， Ｋｅｍｙｌａｓｅ酶 可 将 淀 粉 水解为糊精和葡萄糖， 然后热水洗去淀粉水解的产 物。 １．１．２ 煮练
收稿日期： ２００６－ ０７－ ２１ 作者简介： 李淑华（ １９６６－ ） ， 女 ， 江 苏 南 通 人 ， 副 教 授 ， 从 事 化 学 、染 整 、高 分 子 材 料 的 教 学 和 科 研
的作用是去除重金属离子杂质， 使水 软化； Ｋｏｌｌａ－ ｓｏｌＭＣＥ用作洗涤剂和去泡剂， 增加浸渍时织物的带 液率； Ｂｅｉｓｏｌ Ｔ ２０９０中含高活性的α－ 淀粉酶， 可在比 较宽的温度和ｐＨ范围内进行退浆。工艺举例如下：
１ 棉织物的前处理和整理
１．１ 前处理 １．１．１ 退浆
酶退浆作为最早应用的生物酶技术， 工艺比较 成熟。酶退浆工艺可以分为三个阶段： 浸渍、保温处 理和水洗。
酶退浆常采用间歇式、半连续式（ 轧卷或轧堆） 和连续式（ Ｊ型箱或轧蒸） 方法。用于退浆的酶主要是 淀粉酶。如果淀粉浆料中含有甘油酸酯类物质， 退浆 时则在淀粉酶中再加入脂肪酶， 以提高退浆效率。用 葡糖淀粉酶退浆时， 同时加入葡糖氧化酶可显著提 高织物的光泽度， 使织物手感柔软。棉纤维退浆时一 般用含酶的复合退浆剂， 如退浆２０００主要成分包括： ＢｅｉｘｏｎＮＥ、ＫｏｌｌａｓｏｌＭＣＥ和Ｂｅｉｓｏｌ Ｔ ２０９０〔１〕。ＢｅｉｘｏｎＮＥ
温度６０ ℃， ｐＨ＝６， 漂白时间４５ ｍｉｎ。酶漂白的织物
白度指数没有用双氧水漂白的白度指数高， 但Ｄｅ－
ｎｉｌｉｔｅ酶 漂 白 后 织 物 保 留 更 好 的 拉 伸 强 力 、硬 挺 度 及
质量。无论是化学方法漂白还是用酶进行漂白， 最
终织物的染色深度相同。
过氧化氢漂白后， 织物要经过水洗才能进行染
Ｆｌａｘｚｙｍｅ酶由果胶酶和半纤维素酶、纤维素酶 组成， 在质量浓度为３ ｇ／Ｌ、浴比为１０∶１时进行沤麻， 纤 维 的 细 度 、强 力 、颜 色 及 柔 软 性 都 与 水 沤 麻 相 当 。 Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ酶是由曲霉菌族培育出的， 对类似果胶 的化合物具有活性， 它包含一系列糖酶（ 果胶酶、β－ 葡聚糖酶、半 纤维素酶、纤 维素酶和木 聚糖酶等） 。 其中活性最高的是果胶酶， 纤维素酶活性较低。
２ 麻纤维的前处理
２．１ 沤麻 沤麻就是从茎部非纤维组织中分离出韧皮纤
维的过程， 是亚麻处理过程中关键的一道工序。过 去都是用水进行沤麻， 所得的麻纤维质量好。考虑 到发酵会产生污染物质， 且烘干的成本也高， 目前 欧洲大部分国家的纺织厂都用雨露沤麻代替传统 的水沤麻的方法。与水沤麻相比， 雨露沤麻可降低 成本， 减小污染， 但雨露沤麻依赖于特定的气候条 件， 存在所得的麻纤维 质量粗糙、纤 维的性能不 恒 定等缺点。人们长期以来一直考虑用更好的方法进 行沤麻， 这种 方法便是用 酶进行沤麻 ， 欧洲２０世纪 ８０年代开始从事这一研究。目前用于沤麻的两种酶 是Ｎｏｖｏ Ｎｏｒｄｉｓｋ公司生产的Ｆｌａｘｚｙｍｅ酶（ 商业用混合 酶） 和Ｖｉｓｃｏｚｙｍｅ Ｌ酶〔５〕。
ＢｉｏＰｒｅｐ Ｌ－ 超声波处理的棉织物润湿性如图２所示：
润 湿 时 间 ／ｓ
１６００
１２００
８００
４００
０
１ｈ
６ｈ
未处理棉织物 酶 酶＋超声波 图１ 棉织物酸性果胶酶处理润湿效果评价
由图１、２可见： 未用酶处理的棉织物润湿时间 最长， 酶处理过的棉织物润湿时间明显减少。碱性 果胶酶处理的织物润湿时间明显小于酸性果胶酶， 而酶处理的同时用超声波加热， 则润湿性最好。
果胶酶在棉织物的煮练过程中起着重要的作 用。碱性果胶酶比酸性果胶酶煮练效果更好， 主要 体现在处理后棉织物的润湿性和白度更佳。碱性果 胶 酶Ｂｉｏ－ ｐｒｉｐ在６０ ℃， ｐＨ＝５， 时 间 ６０ ｍｉｎ， 用 量 为３ ％时， 煮练棉织物可获得最佳效果。经上述Ｋｅｍｙｌａｓｅ 酶轧堆法退浆后的棉织物在此条件下处理， 按 ＡＡＴＣＣ测试方法测试， 润湿时间只需１４ ｓ。