漆酶对蚕丝织物的生物染色_贾维妮

图 4 温度对显色效果的影响 Fig． 4 Influence of temperature on coloration effect
由图 4 可看出，当温度为 20℃ 时，酶的活性很 小，催化氧化能力较 弱，故 处 理 后 蚕 丝 织 物 的 K / S 值 较 小 ，随 着 温 度 逐 渐 升 高 ，漆 酶 处 理 蚕 丝 织 物 的 颜色深度逐渐增大，50℃ 时颜色深度达到最大，进 一步升高 温 度，蚕 丝 织 物 的 颜 色 反 而 变 浅。这 主 要是由于酶 的 活 性 受 温 度 影 响 较 大，当 温 度 高 于 或低于漆酶 的 最 佳 反 应 温 度 时，酶 的 活 性 都 会 下 降，直至完全遭到破坏［10］，且色 相 角 h 逐 渐 增 大， 红光减少，可 能 不 同 温 度 条 件 下 生 成 物 质 的 发 色 基团不 同。故 漆 酶 处 理 蚕 丝 织 物 的 最 佳 温 度 为50 ℃ 。
在漆酶用量为 50% （ o． w． f） ，温度为 50 ℃ ，pH 值为 5 的条件下，处理蚕丝织物 4 ～ 30 h，测试 K / S 值 和色相角 h 表征显色效果，结果如图 2 所示。
·68·
纺织学报
第 34 卷
液 pH 值高于或者低于酶的最佳 pH 值时，酶的活性 都会下降，甚至完全失活。由此可以确定反应的最 佳 pH 值为 4。 2． 1． 4 处理温度对显色效果的影响
由表3可知显色蚕丝织物的耐皂洗和摩擦牢度都较好可能是由于蚕丝织物的颜色是由酪氨酸结构发生变化而形成而传统的酸性染料主要是通表3显色蚕丝织物的耐皂洗摩擦及耐晒色牢度colorfastnesstosoapingrubbingandlightofcoloredsilk级耐晒色丝沾45牢度2耐皂洗色牢度褪色45棉沾5tab3耐摩擦色牢度干摩45湿摩45过范德华力和氢键作用与蚕丝结合所以耐皂洗及摩擦牢度较好
由图 2 可看出，随着处理时间的延长，漆酶处理 蚕丝织物的颜色逐渐加深，色相角 h 没有明显的变 化，在24 h 时颜色深度达到最大，继续延长反应时 间，颜色深度变化不再明显。故漆酶处理蚕丝织物 最佳时间为24 h。 2． 1． 3 缓冲液 pH 值对显色效果的影响
在漆酶用量为 50% （ o． w． f） ，温度为50 ℃ ，时 间为24 h，pH 值为 3 ～ 7 的条件下处理蚕丝织物，测 试 K / S 值 和 色 相 角 h 表 征 显 色 效 果，结 果 如 图 3 所示。
用，并以失活漆酶处理为对照样进行比较。漆酶失
活处理条件为沸煮10 min。
1． 2． 2 颜色特征值测试
在 COLOＲ-EYE3100 测色配色仪上测试显色蚕 丝织物的颜色特征值。 1． 2． 3 显色均匀性测试
在显色的蚕丝织物上任取 8 个点测试 K /S 值，
然后求出 K / S，计算各点 K / S 值对K / S 的标准偏差
蚕丝作为一种高档的纺织原料，一直以来主要 用酸性染料进行染色，随着人们环保意识的提高，化 学染料染色过程中大量废水排放对生态环境的污染 问题逐渐引起人们的关注，环保型生态染色工艺越 来越受到欢迎［1 － 2］。近年来，天然染料已用于纺织 品的染色，但仍存在一些问题，如染色重现性差，染 料稳定性及色牢度低等。生物染色是通过生物酶对 纺织品进行处理并使纺织品获得一定颜色，可以解 决合成染料在工业生产和染色过程中对环境造成的
图 1 漆酶用量对显色效果的影响 Fig． 1 Influence of amount of laccase on coloration effect
由图 1 可看出，随着漆酶用量的增加蚕丝织物的 K / S 值逐渐增大，当漆酶用量超过 50% （ o． w． f） 时，随 着漆酶用量的增加，蚕丝织物的颜色深度增加不再明 显，而蚕丝织物的色相角 h 随漆酶用量的的增加变化 不大。这可能是由于在蚕丝织物质量一定的情况下， 反应初期随着漆酶用量的增加，其对蚕丝织物中酪氨 酸残基的催化氧化作用越来越明显，K / S 值不断增 加，当漆酶用量达到一定值，酪氨酸残基氧化已较完 全，反应达到最大程度，再增加漆酶用量，氧化反应不 再进行。故漆酶最佳用量为 50% （ o． w． f） 。 2． 1． 2 处理时间对显色效果的影响
1 实验部分
1． 1 材料与仪器
1． 1． 1 实验材料
蚕丝织物（ 市售，11206 电力纺） ； 漆酶（ 诺维信
公司，46． 6 U / g） ； 乙酸，乙酸钠，磷酸，磷酸氢二钠， 均为分析纯； 醋酸，盐酸。 1． 1． 2 实验仪器
COLOＲ-EYE3100 型测色配色仪（ 理宝科学器材
有限公司） ； NICOLET NEXUS470 型傅里叶变换红外
光谱仪对未处理的蚕丝织物和显色后的蚕丝织物进
行红外光谱分析。
1． 2． 5 色牢度检测
按 GB / T 5715—1997《纺织品 色牢度试验 耐酸
斑色牢度》测试耐酸稳定性。按 GB / T 3920—1997
《纺 织 品 色 牢 度 试 验 耐 摩 擦 色 牢 度 》、
GB / T 3921． 1—1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢 度》和 GB / T 8427—1998《纺织品 色牢度试验 耐人 造光色牢度 氙弧灯》对显色后的蚕丝织物进行耐 摩擦色牢度、耐洗色牢度及耐光色牢度测试。
收稿日期： 2013 － 07 － 22
修回日期： 2013 － 10 － 07
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 21274055） ； 江苏省“六大人才高峰”资助项目（ 2012-XCL-008） ； 教育部长江学者和创
新团队发展计划 （ IＲT1135） ； 江苏高校优势学科建设工程资助项目（ 苏政办发 2011-137）
严重污染，从而实现纺织品清洁性染色。 漆酶是一种含铜的多酚氧化酶［3］，可以催化氧
化邻、对苯二酚等多元酚，α-萘酚、一元酚及其衍生 物［4 － 5］。在纺织品无染料显色方面，刘凇奇等［6］研 究了对羟基苯甲醛对柞蚕丝的无染料显色，且取得 了一定的效果。目前国内外有关生物酶在纺织品无 染料显色中的研究应用鲜有报道。酪氨酸由于结构 中含有酚羟基，因而可被漆酶催化氧化。蚕丝的化 学组成中，酪氨 国 尼 高 力 公 司） ； GYＲOWASH415 型 水
洗（ 干洗） 色牢度机（ 英国 James Heal 公司） ； Y571L
型染色摩擦色牢度仪（ 莱州市电子仪器有限公司） 。
1． 2 测试方法
1． 2． 1 漆酶处理蚕丝织物
将蚕丝织物浸入配制好的漆酶溶液中，置于震
荡水浴锅中处理一定时间，取出后充分水洗，晾干备
Sr（ λ） ，Sr（ λ） 表示织物的不匀性，偏差越小，表示显
色均匀性越好。根据下式计算 Sr（ λ） 。
1． 2． 4
[ ] ∑n （ K / S） iλ － 1 2
槡 Sr（ λ） = i = 1
K/S n －1
∑ K / S =
1 n
n
（ K /S）
i =1
iλ
FT-IＲ 测试
利用 NICOLET NEXUS470 型傅里叶变换红外
第 34 卷 第 12 期 2013 年 12 月
文章编号： 0253-9721（ 2013） 12-0066-05
纺织学报 Journal of Textile Ｒesearch
Vol． 34，No． 12 Dec． ，2013
漆酶对蚕丝织物的生物染色
贾维妮1，2 ，范雪荣1 ，王 强1
（ 1． 江南大学 纺织服装学院，江苏 无锡 214122； 2． 南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226019）
2 结果与讨论
2． 1 处理条件对蚕丝织物显色效果的影响
由于显色蚕丝织物的最大吸收波长在紫外范 围，故 K / S 均以360 nm处数值做比较。 2． 1． 1 漆酶用量对显色效果的影响
在温度为 50 ℃ ，时间为 24 h，pH 值为 5，漆酶 用量为 0 ～ 80% （ o． w． f） 的条件下处理蚕丝织物，通 过 K / S 值和色相角 h 值表征显色效果，结果如图 1 所示。
在漆酶用量为 50% （ o． w． f） ，时间为 24 h，pH 值为 4 的条件下，采用不同温度（ 20 ～ 60 ℃ ） 处理蚕 丝织物，测试 K / S 值和色相角 h 表征显色效果，结 果如图 4 所示。
图 2 时间对显色效果的影响 Fig． 2 Influence of time on coloration effect
作者简介： 贾维妮（ 1977—） ，女，讲师，博士生。研究方向为生态纺织品的开发。范雪荣，通信作者，E-mail： wxfxr@ 163． com。
第 12 期
贾维妮 等： 漆酶对蚕丝织物的生物染色
·67·
酶对蚕丝织物进行处理，蚕丝中的酪氨酸残基经漆 酶的催化氧化作用生成醌类物质而使蚕丝织物获得 颜色。
Abstract Based on the biological characteristics of laccase，silk fabric was colored after being treated by laccase． The influence of amount of laccase，temperature，time and pH on the coloring result was studied． Mealwhile various dyeing fastness and evenness were tested． The mechanism of silk fabric coloration was analysized by infrared spectrum． The result showed that the optimum dyeing process of laccase on silk fabric was obtained，the amount of laccase was 50% （ o． w． f） ，temperature was 50℃ ， time was 24 h，and pH was 4． And evenness，fastness of washing and rubbing of silk fabric were very good． Acid resistance stability of colored silk fabric was good，but color fastness to light was weak． Infrared spectral analysis showed that tyrosine of silk fabric was changed into quinone to obtain color． Key words laccase； silk fabric； dye-free； coloration
时间 24 h，pH 值为 4。显色蚕丝织物的颜色均匀性、耐皂洗和摩擦牢度都较好，耐酸稳定性较好，但耐晒牢度稍差。
红外分析结果表明，漆酶处理使蚕丝纤维中的酪氨酸残基转变为醌类有色物质而显色。
关键词 漆酶； 蚕丝织物； 无染料； 显色
中图分类号： TS 1
文献标志码： A
Biological dyeing of silk fabric based on laccase
摘 要 基于漆酶的生物特性，采用漆酶对蚕丝织物进行处理，达到无染料显色的目的，分析了漆酶用量、温度、时
间和 pH 值对显色效果的影响，同时对显色后的蚕丝织物进行各种色牢度和显色均匀性测试，并通过红外光谱初步
分析了蚕丝织物显色的机制。结果表明，漆酶对蚕丝织物显色的工艺条件为： 漆酶用量 50% （ o． w． f） ，温度 50℃ ，
图 3 pH 值对显色效果的影响 Fig． 3 Influence of pH on coloration effect
由图 3 可看出，当缓冲溶液酸性较强时，蚕丝织 物颜色较浅，当 pH 值达到 4 时颜色最深，之后随着 缓冲溶液 pH 值进一步升高，蚕丝织物的颜色逐渐 变浅，而蚕丝的色相角 h 变化不大。这主要是由于 酶的活性和稳定性受 pH 值影响较大，只有在其最 适 pH 值范围内才能表现出最大活性［8 － 9］。当缓冲
JIA Weini1，2 ，FAN Xuerong1 ，WANG Qiang1
（ 1． College of Textiles and Clothing，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu 214122，China； 2． College of Textiles and Clothing，Nantong University，Nantong，Jiangsu 226019，China）