生物酶在纺织工业中的应用_十_
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1, 4 糖苷键 , 因此水解产 物中除 了葡 萄糖、 麦芽 糖及 低聚糖 外 , 还残留一系列的极限糊精 ( 键的低聚糖 ) 。不 同来源 和特 性的 淀粉酶 , 极 限糊精 的结 构均
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染 ( 2011 N o . 4)
www. cdfn . com. cn
淀粉酶 根据热稳定 性不 同可 以分为 普通 型 ( 中温型 ) 和 热稳定型两类。在纺织应用过程中 , 较宽 的活性 域和活 性稳定 性对工艺控制有利。为了满足连续 化生产 的要求 , 还需 要能在 高温使用的 是获得广域 淀粉酶。通过复配虽然可以改善酶制剂的 pH 值 淀粉酶的有效手段。 淀粉 酶 ) 对 淀粉的 分解作 和热稳定性 , 但效果有 限。通过 基因改性 来培养 酶制剂 新品种 8. 3 纺织酶退浆处理 酶退浆是应用淀粉酶 ( 主 要是 用 , 迅速降低 分 子质 量和 溶 液 黏度 , 使浆 料 迅速 洗 脱的 工 艺。
嗜热脂肪芽胞杆菌 ( B. stearo therm ophilus ) 淀粉 酶在 85 胞杆菌 ( B. C oagulans) 在钙离子存在的 情况下 , 90 酶的耐热性略好于不 耐酸性 淀粉酶。
时 仍能 液化 淀粉 ; 凝结 芽 时的半 衰 淀粉
淀粉酶耐热 性较低 , 耐酸性
淀粉酶是 一种 金 属酶 , Ca2+ 能 使酶 分 子 保 持适 当 的 构 象 , 从而维持最大的 活性 与稳 定性。 因而 , 在 实际 应用 和储 藏 过程中 , 需要添加 C a2+ 以维持酶的活性与 稳定性。除极个 别的 淀粉酶外 , 一般 淀粉酶如地衣芽胞杆菌 ( B. lichen ifor m is) 的 淀粉酶 ( 图 4), 均需要 C a2+ 作为稳定剂。
8. 2. 2
淀粉酶 的水解特性 [ 1, 2] 淀粉酶 由于可以快速地将淀 粉分子 链切断 , 降低 淀粉的
黏度 , 是最重要和有效 的纺织淀粉辅 料的分 解酶。和其 它生物 酶类似 , 在工业化生产 条件下 , 细菌淀粉酶最为重要。 枯草杆菌 淀粉酶根据产物含糖组分的 多少 , 可 以分为糖 化型 ( BSA ) 和液化型 ( BLA ) 两类。前者的水解产物以葡萄糖 和 麦芽糖为主 , 比例可达 99 % ; 后者的水解产物 以糊精为主 , 葡萄 糖的比例少于 10% 。一般糖化型 草杆菌 淀粉 酶对淀 粉的极 限水解 淀粉 酶对淀粉 1, 6 率较高 ( 如黑曲 霉 ATCC 15475 的 水解率 可达 95% ~ 100 %, 枯 淀粉酶一般在 70% 左右 ); 而液化型 的水解率相对较低 , 但 对降低淀粉溶 液的黏 度更为 有效。由于 淀粉酶不能水解分 支点 的 糖苷键附近的 1, 6 糖 苷键 , 也不 能水 解 1, 4 糖苷键 , 但 能绕过分支点而水解内部 的 淀粉酶 不能水解 含有 1 , 6 糖苷
[1 , 2]
, 比较重要的是
淀 粉酶 和
淀 粉酶。前 者是 以糖 原或 1 , 4 糖 苷键 而 使底 物 水 解的
淀粉为底物 , 从分 子 内部 切 开 的
酶 ; 后者是从底物非 还原末端顺次水解每相隔一个葡萄糖剩基 1, 4 糖苷键的酶 , 切 下的 是麦芽 糖单 元。 淀 粉酶可 以完 1, 6 糖 苷键的 全水解直链淀粉 , 而对 支链淀粉的水 解因受到 阻隔 , 使淀粉的水解不 能继续。 和纤维素酶类似 , 淀粉酶在 催化水解 淀粉过 程中也 有协同 作用。 淀粉酶实 际上 是淀粉 水 解的 内切 酶 , 而 淀粉 酶是 淀粉水解的外切酶。在纺织应用中主要是 淀粉酶。
有明显的不同 ( 图 3) 。
图 3 几种
淀粉酶的极限糊精结构
酶退浆的退浆率可以达到 90% ~ 95% , 浆 料的去除不 需要剧烈 淀粉酶对 各类 的机械作用 , 用 水量少 , 可 以在 低温 条件 下达 到退 浆效 果。织 物用酶进行退浆 , 不 仅作 用的化 学条 件 ( 温度、pH 值 ) 缓和 , 而 且机械作用和常规退浆工艺相比也 缓和得 多 , 这 都非常 有利于 高湿膨胀、 高原 纤化原 料的 退浆 处理。 此外 , 淀 粉酶 退浆 对织 物的损伤小、 手感柔软 、 丰满 , 光 泽好 , 且染色鲜艳。 根据浆料组成的 不同 , 酶 退浆 除使 用淀 粉酶 外 , 其它 酶制 剂也可应用。如用蛋白酶实现蛋白 ( 皮 胶、 骨胶 和明胶等 ) 浆料 的退浆 , 纤维素酶进行 CM C 浆料的 退浆等 , 对多 元混合 浆料还 可以用复合酶 进行 退浆 [ 1, 2] 。目 前国 外已 经有 PVA 分解 酶筛 选成功的报道 , 若 获得 工业化 应用 , 无 疑是 纺织 退浆 工艺 的革 新。 8. 3. 1 淀粉酶 退浆工艺 淀粉酶 退浆工艺虽然会随着 酶制剂、 退浆 设备和 织物的 不同而有差异 , 但一般由 4 个 工艺过 程组成 , 即预 处理、 施加酶 制剂、 保温处理和水洗 等。 ( 1) 预处理 淀粉酶一般不易分解生淀粉或 硬化淀 粉皮膜 , 为了 使酶制 剂能在浆膜中较好 地渗透 , 提 高淀 粉酶 对淀 粉的 水解 效率 , 在 施加酶制剂前要 进行热 水洗 涤预处 理。预 处理 通常 在烧 毛后 进行 , 并首先在较高温 度 ( 在 80 ( 2) 施加酶制剂 施加酶制剂是通过工艺手段使 织物对 酶液吸 收的过 程 , 可 以通过浸轧、 喷酶或直 接在处理液中 加入酶 液的方 法进行。为 使酶液能够充分渗 透织物 , 一 般要 添加 非离 子型 的润 湿剂、 渗 透剂等。 ( 3) 保温处理 淀粉酶分解淀粉需要一定的时 间 , 保 温处理 可使酶 制剂对 织物上淀粉进行充分水解 , 使淀粉浆 易于洗 除。在酶制 剂活性 温度范围内 , 保温 时间 长、 温度 高 , 酶的 浓度 可以 适当 低一 些。 保温处理可以采用 堆置法 , 或 直接 进行 酶液 循环 处理 , 或 两者 结合的方式。若仅采用堆置法 , 保温时 间需较 长 ( 2~ 4 h) 。为 缩短保温时间 , 也有先 短时间堆置 ( 如 20 m in) 后 汽蒸 1~ 5 m in 的堆置 /汽蒸结合的方 法。对于 耐高温酶制剂 , 则可以 在 100 ~ 110 汽蒸 15~ 120 s, 以达到使淀粉充 分水解的 目的。实际处 理时 , 保温时间影 响因 素比较 复杂 , 通 常以 退浆 干净 为标 准来 确定时间。在卷染 机上退 浆时 , 实际 上是 堆置 和浸渍 ( 酶 液施 加 ) 交替进行 , 总处理时间取决于交替卷绕的次数。 以上 ) 下洗 涤 , 随后 用接近淀 粉酶最佳活性温度或保温温度的水进行水洗。 淀粉酶 活
图 4 地衣芽胞杆菌
淀粉酶的三维结构及结合的两个 C a 离子
2+
一旦失 去 C a2+ 酶 分 子 将失 去 活 性。但 失 活 的 酶 在 获 得 Ca2+ 后活性基本可以恢复 , 因而 在酶 溶液中 添加 一定的 C a2+ , 将有助于酶分子中 Ca 的维持 , 从而保持 酶的活性。在实 际应 用中 , 一般淀粉中的微量 Ca 已足够保持 活化。在纺织品 的湿 处理中 , 由于水中含有 液化型枯草杆菌 淀粉酶所需的活 化成分 , 因而 用于 淀粉 酶的热 稳定性 还因 N a 、 C l 和底 淀粉酶 的 淀粉酶均有活化作用。
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
印
染 ( 2011 N o . 4)
讲
座
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
周文龙
( 浙江理 工大学材料与纺织学院 , 浙江 杭州 310018)
关键词 : 染整工业 ; 酶 ; 应用 中图分类号 : TS190 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 4017( 2011) 04- 0043- 03 8. 2. 1 淀粉酶的种类 淀粉是生物利用 的主 要能量 物质 , 淀 粉酶的 种类 很多 ( 图 2)
[ 2]
8 淀粉酶及其在纺织中的应用
淀粉酶是水解淀粉和糖原 的酶类总 称 , 广泛存 在于动植 物 和微生物中。它是最早实现工 业化生产 的一种 酶制剂 , 也是 目 前用途广、 产量大 , 且应 用非 常成 功的 酶制 剂之 一。淀 粉酶 在 工业上主要用 于葡萄 糖及 由其 制造的 异构 糖浆 的 生产 中。淀 粉酶也 是 纺 织 工 业 中 最 早 进 行 工 业 化 应 用 的 酶 制 剂 之 一。 1905 年 , 日 本就开始采用米 曲霉 的淀粉 酶进 行织 物退浆 , 几 乎 在同时 欧洲 也 开 始 使用 麦 芽 淀 粉酶 进 行 织 物 退 浆处 理 1935 年 , 枯 草杆菌
+ 2+ 2+
淀粉酶进行淀粉退浆 处理或糊料分解处理的水不需软化 [ 1] 。 物淀粉 的存在 而提高 , N aC l与 C a2+ 共存时 对提高 活性尤其明显。一般 C l- 对动物 8. 2 . 4 纺织应用对淀粉 酶的活性要求
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生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
( 4) 水洗 淀粉浆经淀粉酶 水 解后 , 仍 然附 着在 织物 上 , 需要 通过 水 洗去除。水洗在尽可能高的温 度下进行 , 并 添加洗 涤剂以促 进 水解物的迅速去除。对于厚重 织物 , 还可以 添加一 定的碱剂 以 改善洗涤效果。 在某些工艺场合 , 可将 预处 理和 施加 酶制 剂合 二为 一 , 如 对牛仔服装的退浆前 处理即是如此。 8. 3 . 2 酶退浆工艺 织物采用的酶退 浆工艺 很多 , 不 同的设 备 ( 组合 ) 、 工艺 过 程、 工艺参数可能完全不同 , 归 纳起来有下列几种 : ( 1) 浸渍法 ( 2) 堆置法 洗 ( 3) 卷染法 酶液 坯布 热水处理 1道 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸 轧 冷水处理 1 道 酶液处理 汽蒸 加入 热 水洗 热水 处理 2~ 4 道 水洗 坯布 坯布 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸渍 ( 洗 ) 酶液处理 浸轧酶液 水洗 堆置 水
1 , 3 苷键连接 , 其分子结 构如图 1 所示。 和纤维素 分
子类似 , 淀粉分子一端有 C 1 半缩醛基存在 , 另一端有 C 4 醇羟 基存在 , 因而 , 淀粉分子也可以 分为还原 端和非 还原端 , 但都 不 显示还原性。 一般淀粉原料均 由 直链 淀粉 ( 约 占 20 % ) 和 支链 淀粉 ( 约 占 80 % ) 组成 , 不同的淀 粉品种含 量略 有不同。 直链 淀粉微 溶 于水 , 而支链淀粉则难溶于水 , 且对碱的 作用比 较稳定 , 但在 热 水和碱性溶液中会发生溶胀 [ 1, 2] 。淀 粉浆的上浆 性能取决 于淀 粉浆的浆液性能。淀 粉的分子 质量达 到 10 数量 级 , 因而天 然 淀粉浆具有黏度 高、 流动性 差和 浸透 能力 弱的 缺点 , 不 能满 足 上浆、 印花要求 , 在实际生产时 必须对它进行改性。 8. 2 淀粉酶及其对淀粉的作用
目前使用的淀粉类浆料主 要是变性淀粉 , 8. 2 . 3 一般 淀粉酶活性域与稳定性
变性淀粉都有水解能 力 , 但分解程度有一定的差异。 淀粉酶在 pH 值 5 . 5~ 8. 0 范 围内稳 定 , 最适 pH 值
通常为 5~ 6 , 在 pH 值 4 以下易失 活。不同来源 的 性 pH 值和稳定 pH 值略有差别 [ 1, 2] 。 纯化的 淀粉酶在 50
图 1 支链淀粉分子结构示意
图 2 各种淀粉酶及其作用形式
淀粉具有和纤维 素相同的分子式 [ ( C6 H 10 O5 ) n ], 但性 质和 纤维素截然不同。从结构上看 , 淀粉 可分为 直链淀 粉和支链 淀 粉。前者是由葡萄糖的 构比前者复 杂 , 除了通过 少量的 1, 4 苷 键连接 而成的 长链 ; 后者的 结 1, 4 苷键连接外 , 还有 1, 6 苷键和
。
淀粉酶的成功 开发标志着淀粉酶在纺织工
业中的应用进入一个 新阶段。虽然随着 合成浆 料的出 现 , 淀 粉 浆有所减少 , 但目前很 多经 纱上 浆仍采 用淀 粉浆料 ( 或与其 它 浆料复合 ) 。随着环 境问题 日益 被人们 重视 , 淀 粉浆的 应用 也 再度被人们看好。 8. 1 淀粉的结构与性能
以 上容易 失活 , 但 在大 量稳定 剂 淀粉 Fra Baidu bibliotek的热稳 定 稳定 ; 处理 淀 粉酶 的耐 热性较 强 , 嗜 淀 粉酶 可以在 65
如钙离子存在下 , 酶的热稳 定性明 显增加。 性和产酶菌种关系 密切 , 芽胞 杆菌 热菌热稳定更好。一般 枯草 杆菌 20 m in 仍保持 70% 的酶活 , 在 110 期长达 90 m in; 黑曲霉的
1, 4 糖苷键 , 因此水解产 物中除 了葡 萄糖、 麦芽 糖及 低聚糖 外 , 还残留一系列的极限糊精 ( 键的低聚糖 ) 。不 同来源 和特 性的 淀粉酶 , 极 限糊精 的结 构均
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印
染 ( 2011 N o . 4)
www. cdfn . com. cn
淀粉酶 根据热稳定 性不 同可 以分为 普通 型 ( 中温型 ) 和 热稳定型两类。在纺织应用过程中 , 较宽 的活性 域和活 性稳定 性对工艺控制有利。为了满足连续 化生产 的要求 , 还需 要能在 高温使用的 是获得广域 淀粉酶。通过复配虽然可以改善酶制剂的 pH 值 淀粉酶的有效手段。 淀粉 酶 ) 对 淀粉的 分解作 和热稳定性 , 但效果有 限。通过 基因改性 来培养 酶制剂 新品种 8. 3 纺织酶退浆处理 酶退浆是应用淀粉酶 ( 主 要是 用 , 迅速降低 分 子质 量和 溶 液 黏度 , 使浆 料 迅速 洗 脱的 工 艺。
嗜热脂肪芽胞杆菌 ( B. stearo therm ophilus ) 淀粉 酶在 85 胞杆菌 ( B. C oagulans) 在钙离子存在的 情况下 , 90 酶的耐热性略好于不 耐酸性 淀粉酶。
时 仍能 液化 淀粉 ; 凝结 芽 时的半 衰 淀粉
淀粉酶耐热 性较低 , 耐酸性
淀粉酶是 一种 金 属酶 , Ca2+ 能 使酶 分 子 保 持适 当 的 构 象 , 从而维持最大的 活性 与稳 定性。 因而 , 在 实际 应用 和储 藏 过程中 , 需要添加 C a2+ 以维持酶的活性与 稳定性。除极个 别的 淀粉酶外 , 一般 淀粉酶如地衣芽胞杆菌 ( B. lichen ifor m is) 的 淀粉酶 ( 图 4), 均需要 C a2+ 作为稳定剂。
8. 2. 2
淀粉酶 的水解特性 [ 1, 2] 淀粉酶 由于可以快速地将淀 粉分子 链切断 , 降低 淀粉的
黏度 , 是最重要和有效 的纺织淀粉辅 料的分 解酶。和其 它生物 酶类似 , 在工业化生产 条件下 , 细菌淀粉酶最为重要。 枯草杆菌 淀粉酶根据产物含糖组分的 多少 , 可 以分为糖 化型 ( BSA ) 和液化型 ( BLA ) 两类。前者的水解产物以葡萄糖 和 麦芽糖为主 , 比例可达 99 % ; 后者的水解产物 以糊精为主 , 葡萄 糖的比例少于 10% 。一般糖化型 草杆菌 淀粉 酶对淀 粉的极 限水解 淀粉 酶对淀粉 1, 6 率较高 ( 如黑曲 霉 ATCC 15475 的 水解率 可达 95% ~ 100 %, 枯 淀粉酶一般在 70% 左右 ); 而液化型 的水解率相对较低 , 但 对降低淀粉溶 液的黏 度更为 有效。由于 淀粉酶不能水解分 支点 的 糖苷键附近的 1, 6 糖 苷键 , 也不 能水 解 1, 4 糖苷键 , 但 能绕过分支点而水解内部 的 淀粉酶 不能水解 含有 1 , 6 糖苷
[1 , 2]
, 比较重要的是
淀 粉酶 和
淀 粉酶。前 者是 以糖 原或 1 , 4 糖 苷键 而 使底 物 水 解的
淀粉为底物 , 从分 子 内部 切 开 的
酶 ; 后者是从底物非 还原末端顺次水解每相隔一个葡萄糖剩基 1, 4 糖苷键的酶 , 切 下的 是麦芽 糖单 元。 淀 粉酶可 以完 1, 6 糖 苷键的 全水解直链淀粉 , 而对 支链淀粉的水 解因受到 阻隔 , 使淀粉的水解不 能继续。 和纤维素酶类似 , 淀粉酶在 催化水解 淀粉过 程中也 有协同 作用。 淀粉酶实 际上 是淀粉 水 解的 内切 酶 , 而 淀粉 酶是 淀粉水解的外切酶。在纺织应用中主要是 淀粉酶。
有明显的不同 ( 图 3) 。
图 3 几种
淀粉酶的极限糊精结构
酶退浆的退浆率可以达到 90% ~ 95% , 浆 料的去除不 需要剧烈 淀粉酶对 各类 的机械作用 , 用 水量少 , 可 以在 低温 条件 下达 到退 浆效 果。织 物用酶进行退浆 , 不 仅作 用的化 学条 件 ( 温度、pH 值 ) 缓和 , 而 且机械作用和常规退浆工艺相比也 缓和得 多 , 这 都非常 有利于 高湿膨胀、 高原 纤化原 料的 退浆 处理。 此外 , 淀 粉酶 退浆 对织 物的损伤小、 手感柔软 、 丰满 , 光 泽好 , 且染色鲜艳。 根据浆料组成的 不同 , 酶 退浆 除使 用淀 粉酶 外 , 其它 酶制 剂也可应用。如用蛋白酶实现蛋白 ( 皮 胶、 骨胶 和明胶等 ) 浆料 的退浆 , 纤维素酶进行 CM C 浆料的 退浆等 , 对多 元混合 浆料还 可以用复合酶 进行 退浆 [ 1, 2] 。目 前国 外已 经有 PVA 分解 酶筛 选成功的报道 , 若 获得 工业化 应用 , 无 疑是 纺织 退浆 工艺 的革 新。 8. 3. 1 淀粉酶 退浆工艺 淀粉酶 退浆工艺虽然会随着 酶制剂、 退浆 设备和 织物的 不同而有差异 , 但一般由 4 个 工艺过 程组成 , 即预 处理、 施加酶 制剂、 保温处理和水洗 等。 ( 1) 预处理 淀粉酶一般不易分解生淀粉或 硬化淀 粉皮膜 , 为了 使酶制 剂能在浆膜中较好 地渗透 , 提 高淀 粉酶 对淀 粉的 水解 效率 , 在 施加酶制剂前要 进行热 水洗 涤预处 理。预 处理 通常 在烧 毛后 进行 , 并首先在较高温 度 ( 在 80 ( 2) 施加酶制剂 施加酶制剂是通过工艺手段使 织物对 酶液吸 收的过 程 , 可 以通过浸轧、 喷酶或直 接在处理液中 加入酶 液的方 法进行。为 使酶液能够充分渗 透织物 , 一 般要 添加 非离 子型 的润 湿剂、 渗 透剂等。 ( 3) 保温处理 淀粉酶分解淀粉需要一定的时 间 , 保 温处理 可使酶 制剂对 织物上淀粉进行充分水解 , 使淀粉浆 易于洗 除。在酶制 剂活性 温度范围内 , 保温 时间 长、 温度 高 , 酶的 浓度 可以 适当 低一 些。 保温处理可以采用 堆置法 , 或 直接 进行 酶液 循环 处理 , 或 两者 结合的方式。若仅采用堆置法 , 保温时 间需较 长 ( 2~ 4 h) 。为 缩短保温时间 , 也有先 短时间堆置 ( 如 20 m in) 后 汽蒸 1~ 5 m in 的堆置 /汽蒸结合的方 法。对于 耐高温酶制剂 , 则可以 在 100 ~ 110 汽蒸 15~ 120 s, 以达到使淀粉充 分水解的 目的。实际处 理时 , 保温时间影 响因 素比较 复杂 , 通 常以 退浆 干净 为标 准来 确定时间。在卷染 机上退 浆时 , 实际 上是 堆置 和浸渍 ( 酶 液施 加 ) 交替进行 , 总处理时间取决于交替卷绕的次数。 以上 ) 下洗 涤 , 随后 用接近淀 粉酶最佳活性温度或保温温度的水进行水洗。 淀粉酶 活
图 4 地衣芽胞杆菌
淀粉酶的三维结构及结合的两个 C a 离子
2+
一旦失 去 C a2+ 酶 分 子 将失 去 活 性。但 失 活 的 酶 在 获 得 Ca2+ 后活性基本可以恢复 , 因而 在酶 溶液中 添加 一定的 C a2+ , 将有助于酶分子中 Ca 的维持 , 从而保持 酶的活性。在实 际应 用中 , 一般淀粉中的微量 Ca 已足够保持 活化。在纺织品 的湿 处理中 , 由于水中含有 液化型枯草杆菌 淀粉酶所需的活 化成分 , 因而 用于 淀粉 酶的热 稳定性 还因 N a 、 C l 和底 淀粉酶 的 淀粉酶均有活化作用。
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
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染 ( 2011 N o . 4)
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生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
周文龙
( 浙江理 工大学材料与纺织学院 , 浙江 杭州 310018)
关键词 : 染整工业 ; 酶 ; 应用 中图分类号 : TS190 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 4017( 2011) 04- 0043- 03 8. 2. 1 淀粉酶的种类 淀粉是生物利用 的主 要能量 物质 , 淀 粉酶的 种类 很多 ( 图 2)
[ 2]
8 淀粉酶及其在纺织中的应用
淀粉酶是水解淀粉和糖原 的酶类总 称 , 广泛存 在于动植 物 和微生物中。它是最早实现工 业化生产 的一种 酶制剂 , 也是 目 前用途广、 产量大 , 且应 用非 常成 功的 酶制 剂之 一。淀 粉酶 在 工业上主要用 于葡萄 糖及 由其 制造的 异构 糖浆 的 生产 中。淀 粉酶也 是 纺 织 工 业 中 最 早 进 行 工 业 化 应 用 的 酶 制 剂 之 一。 1905 年 , 日 本就开始采用米 曲霉 的淀粉 酶进 行织 物退浆 , 几 乎 在同时 欧洲 也 开 始 使用 麦 芽 淀 粉酶 进 行 织 物 退 浆处 理 1935 年 , 枯 草杆菌
+ 2+ 2+
淀粉酶进行淀粉退浆 处理或糊料分解处理的水不需软化 [ 1] 。 物淀粉 的存在 而提高 , N aC l与 C a2+ 共存时 对提高 活性尤其明显。一般 C l- 对动物 8. 2 . 4 纺织应用对淀粉 酶的活性要求
44
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
( 4) 水洗 淀粉浆经淀粉酶 水 解后 , 仍 然附 着在 织物 上 , 需要 通过 水 洗去除。水洗在尽可能高的温 度下进行 , 并 添加洗 涤剂以促 进 水解物的迅速去除。对于厚重 织物 , 还可以 添加一 定的碱剂 以 改善洗涤效果。 在某些工艺场合 , 可将 预处 理和 施加 酶制 剂合 二为 一 , 如 对牛仔服装的退浆前 处理即是如此。 8. 3 . 2 酶退浆工艺 织物采用的酶退 浆工艺 很多 , 不 同的设 备 ( 组合 ) 、 工艺 过 程、 工艺参数可能完全不同 , 归 纳起来有下列几种 : ( 1) 浸渍法 ( 2) 堆置法 洗 ( 3) 卷染法 酶液 坯布 热水处理 1道 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸 轧 冷水处理 1 道 酶液处理 汽蒸 加入 热 水洗 热水 处理 2~ 4 道 水洗 坯布 坯布 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸渍 ( 洗 ) 酶液处理 浸轧酶液 水洗 堆置 水
1 , 3 苷键连接 , 其分子结 构如图 1 所示。 和纤维素 分
子类似 , 淀粉分子一端有 C 1 半缩醛基存在 , 另一端有 C 4 醇羟 基存在 , 因而 , 淀粉分子也可以 分为还原 端和非 还原端 , 但都 不 显示还原性。 一般淀粉原料均 由 直链 淀粉 ( 约 占 20 % ) 和 支链 淀粉 ( 约 占 80 % ) 组成 , 不同的淀 粉品种含 量略 有不同。 直链 淀粉微 溶 于水 , 而支链淀粉则难溶于水 , 且对碱的 作用比 较稳定 , 但在 热 水和碱性溶液中会发生溶胀 [ 1, 2] 。淀 粉浆的上浆 性能取决 于淀 粉浆的浆液性能。淀 粉的分子 质量达 到 10 数量 级 , 因而天 然 淀粉浆具有黏度 高、 流动性 差和 浸透 能力 弱的 缺点 , 不 能满 足 上浆、 印花要求 , 在实际生产时 必须对它进行改性。 8. 2 淀粉酶及其对淀粉的作用
目前使用的淀粉类浆料主 要是变性淀粉 , 8. 2 . 3 一般 淀粉酶活性域与稳定性
变性淀粉都有水解能 力 , 但分解程度有一定的差异。 淀粉酶在 pH 值 5 . 5~ 8. 0 范 围内稳 定 , 最适 pH 值
通常为 5~ 6 , 在 pH 值 4 以下易失 活。不同来源 的 性 pH 值和稳定 pH 值略有差别 [ 1, 2] 。 纯化的 淀粉酶在 50
图 1 支链淀粉分子结构示意
图 2 各种淀粉酶及其作用形式
淀粉具有和纤维 素相同的分子式 [ ( C6 H 10 O5 ) n ], 但性 质和 纤维素截然不同。从结构上看 , 淀粉 可分为 直链淀 粉和支链 淀 粉。前者是由葡萄糖的 构比前者复 杂 , 除了通过 少量的 1, 4 苷 键连接 而成的 长链 ; 后者的 结 1, 4 苷键连接外 , 还有 1, 6 苷键和
。
淀粉酶的成功 开发标志着淀粉酶在纺织工
业中的应用进入一个 新阶段。虽然随着 合成浆 料的出 现 , 淀 粉 浆有所减少 , 但目前很 多经 纱上 浆仍采 用淀 粉浆料 ( 或与其 它 浆料复合 ) 。随着环 境问题 日益 被人们 重视 , 淀 粉浆的 应用 也 再度被人们看好。 8. 1 淀粉的结构与性能
以 上容易 失活 , 但 在大 量稳定 剂 淀粉 Fra Baidu bibliotek的热稳 定 稳定 ; 处理 淀 粉酶 的耐 热性较 强 , 嗜 淀 粉酶 可以在 65
如钙离子存在下 , 酶的热稳 定性明 显增加。 性和产酶菌种关系 密切 , 芽胞 杆菌 热菌热稳定更好。一般 枯草 杆菌 20 m in 仍保持 70% 的酶活 , 在 110 期长达 90 m in; 黑曲霉的