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    1、纖維素酶的作用原理和性質(zhì)

    纖維素酶是一種復(fù)合酶，可從多種微生物、植物和動(dòng)物中提取。據(jù)研究，纖維素酶至少含有3種成分的酶：可任意切斷纖維素分子中-1，4-糖苷鍵的內(nèi)切一葡聚糖酶（EG）；從沒有還原基末端開始切斷-1，4-糖苷鍵成纖維二糖�；�的外切一葡聚糖酶（CBH）；將纖維素二糖分解成葡萄糖的-葡萄糖苷酶（BG）。也有人將可以催化水解纖維素衍生物而很難單獨(dú)作用于結(jié)晶纖維素的酶稱為C酶，即上述的EG酶；將從纖維素的非還原端開始分解成纖維素二糖，與C，酶共存時(shí)能破壞纖維素結(jié)晶部分的酶稱為Cl酶，即上述的CHB酶；將可以使纖維素二糖分解成葡萄糖的酶稱為纖維素二糖酶，即BG酶。纖維素分子是由1，4--葡萄糖鍵連接而成的高分子化合物。纖維素纖維由結(jié)晶區(qū)（定形）和非結(jié)晶區(qū)（無定形）組成，水分子易進(jìn)入非結(jié)晶區(qū)形成氫鍵，使纖維素充分膨化，纖維素酶易通過細(xì)孑L并吸附在表面產(chǎn)生作用。結(jié)晶區(qū)的纖維素分子排列整齊，結(jié)構(gòu)緊密，纖維素酶不容易進(jìn)入內(nèi)部。纖維素酶的作用機(jī)制到目前都還沒有完全弄清楚，除了各組分的分解作用，有許多研究顯示各組分還有協(xié)同作用，日本的HirosukeTatsumi等人通過安培生物傳感器分析了纖維二糖酶水解結(jié)晶區(qū)纖維的動(dòng)力學(xué)，指出它可直接連續(xù)地觀察到水解情況，甚至是在濃的纖維素懸浮液中嘲，這為以后纖維素水解機(jī)理的研究提供了便利。

    纖維素酶水解作用大體可分為：

    （1）酶分子從水相轉(zhuǎn)移到纖維表面；

    （2）酶分子與纖維表面結(jié)合，形成E+S復(fù)合物；

    （3）把水分子轉(zhuǎn)移到酶與底物復(fù)合物的激活位點(diǎn)；

    （4）在酶與底物的復(fù)合物催化下，水與纖維的接觸表面發(fā)生反應(yīng)；

    （5）生成的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相中。纖維素酶根據(jù)最適pH值可分為中性纖維素酶和酸性纖維素酶，酸性纖維素酶的最適pH值為4.5~5.5，溫度為45~55℃；中性酶的最適pH值為5.5~8.0，溫度為50~60℃。酸性纖維素酶一般來自TrichodermaReesei，它包含2種CBH酶（CBH I和CBHⅡ），至少5種EG酶（EG I、EGⅡ、EGⅢ、EGⅣ、EG V）。研究顯示：CBH I酶蛋白含量為60%，CBHⅡ約為20%，作為最重要的內(nèi)切酶EGI和EGⅡ，它們的含量在酶蛋白中占10%.中性纖維素酶主要由Humicola insolens制得。工業(yè)上應(yīng)用的纖維素酶主要有液體、顆粒、粉末形式，固體酶比液體酶有更長的貨架期。

    2、纖維素酶在紡織品返舊整理中的應(yīng)用

    纖維素酶作為一種高效生物催化劑，因具有可降解性及對織物產(chǎn)生可控的整理而廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)其中，牛仔布的返舊整理最成功。

    直到1980年左右，所有提供給消費(fèi)者的勞動(dòng)布牛仔服都是傳統(tǒng)的深藍(lán)色外表，通過一定階段的穿著和反復(fù)水洗后，這種產(chǎn)品會(huì)褪色，看上去比原先的風(fēng)貌更具吸引力，這種磨損的效果主要是通過用浮石去除表面的靛藍(lán)染料獲得的。石洗的主要問題是消耗的浮石在廢水缸里沉積了大量污泥，這些污泥必須與廢水相分離，并且去除掉。

    纖維素酶取代或減少了石塊的使用，這種酶作用在棉紗上促使靛藍(lán)染料從紗線表面褪去。纖維素酶破壞紗線表面的纖維，同時(shí)使靛藍(lán)層疏松，比機(jī)械磨損更易去除染料。商用纖維素酶是內(nèi)切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和纖維二糖酶的混合物。內(nèi)切葡聚糖酶隨機(jī)破壞纖維素，并水解中間的糖苷鍵；而纖維二糖水解酶從纖維素酶鏈的兩端去除末端纖維二糖殘余物，水解纖維二糖成葡萄糖。因此，纖維素酶可改善纖維素纖維織物的表面特性，獲得良好的手感和外觀，同用纖維素酶代替石洗可減少對洗衣機(jī)和衣物的破壞，無石洗產(chǎn)生的廢棄物，改善了廢水質(zhì)量，也不需用大量水沖洗衣物表面的污物，減輕了廢水負(fù)荷。

    3、酶洗存在的問題及解決措施

    3.1返沾色

    纖維素酶洗過程中從織物表面去除的靛藍(lán)染料，會(huì)再次沉積到服裝背面、內(nèi)袋及織物白色部分，給出較淺的藍(lán)色背景，這種現(xiàn)象被稱為返沾色。資料顯示，纖維素酶蛋白的性質(zhì)是影響靛藍(lán)返沾色的真正原因，而纖維素酶洗過程中的pH值只是間接影響返沾色的程度。為了有效地減少返沾色，獲得希望色澤對比度，可分別采取以下措施：

    （1）纖維素酶方面，纖維素酶按功效可分為活性區(qū)域和結(jié)合區(qū)域（即CBD），活性區(qū)域是反應(yīng)區(qū)域，而CBD只起到纖維素酶與其他分子結(jié)合的作用。酶蛋白是否與纖維結(jié)合（游離與否），決定了纖維素酶蛋白與靛藍(lán)間的作用，進(jìn)而影響返染效果，若纖維結(jié)合的蛋白多，則返染程度深；若纖維結(jié)合的蛋白少，則返染程度淺。為了減輕纖維素酶蛋白在纖維素表面的吸附狀態(tài)，可考慮分離純化多組分酶系，提取專一組分酶，減少無效酶蛋白的吸附；將纖維素酶的CBD和酶的活性核分離，或改變纖維素酶的組成，利用基因工程技術(shù)，選育一些菌種，使之產(chǎn)生的纖維素酶中EG含量高，或者能生產(chǎn)一種纖維素酶，它既能保持水解纖維素的能力，又沒有CBD結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減少返沾色的目的。

    （2）染料分散方面，可加入一定量的靛藍(lán)染料分散劑，因其具有形成膠束的能力，能溶解靛藍(lán)染料，從而促進(jìn)返沾色的去除。而加入靛藍(lán)染料分解酶——漆酶，再配合特定的介質(zhì)ABTS、1一羥基苯并三唑（HOBT）或4-羥基苯磺酸（PHBS）等，可有效地將靛藍(lán)氧化成無色物質(zhì)，減少返沾色。

    3.2織物表面的條花

    牛仔布酶洗是為獲得不均勻的“雪花”效果，而非不規(guī)則的條痕。但在實(shí)際酶洗過程中（特別是處理厚重織物時(shí)），如果在退漿時(shí)厚重織物缺乏柔韌性已形成皺紋，在后續(xù)工藝中再經(jīng)過度磨蝕則易形成條花，因此，應(yīng)提高退漿處理效率，添加滲透劑，調(diào)節(jié)浴比，適當(dāng)提高工作液濃度或延長退漿時(shí)間，使織物在退漿時(shí)有效軟化。為減少條花，還需控制好酶洗時(shí)的浴比，以免織物與工作液不能充分接觸，部分織物暴露在處理液外部，與設(shè)備直接摩擦產(chǎn)生條痕，同理，要控制好一次酶洗服裝的負(fù)荷量和洗滌機(jī)轉(zhuǎn)速，使織物得到充分的酶洗，減少與機(jī)器磨損造成的織物表面條花。

    3.3重現(xiàn)性

    酶整理織物效果的重現(xiàn)性與酶處理液pH值有關(guān)，酸性纖維素酶處理pH值的適用范圍窄，pH值變化0.5就會(huì)引起20%~30%的酶活性變化。一般酶處理中，經(jīng)常使用醋酸一醋酸鈉作為酶處理的pH緩沖劑，因?yàn)樗�比較穩(wěn)定且使用方便。但據(jù)有關(guān)報(bào)道，在HAc-NaAc緩沖體系下，pH值的變動(dòng)會(huì)給纖維素酶的活力帶來較大的影響，而在酶洗激活劑RJ-6體系，pH值的變動(dòng)不會(huì)更大地影響纖維素酶的活力。因此，選用適合的pH緩沖劑是獲得良好重現(xiàn)性的一種途徑。另外，在試驗(yàn)過程中應(yīng)避免使用高濃度酶處理，且將溫度嚴(yán)格控制在酶的最適溫度范圍內(nèi)。在纖維素酶處理過程中，還易出現(xiàn)色光變化及過度的強(qiáng)力損失等問題。雖然目前的處理工藝中仍然存在一些問題，但通過對纖維素酶制劑的改進(jìn)以及服裝水洗工藝的優(yōu)化，一定會(huì)逐步解決上述問題。

    4、紡織品酶洗工藝的控制

    紡織品酶洗的一般步驟：退漿牛仔服裝投入水洗機(jī)-放水至適當(dāng)水位，加入浮石、膠球加防染劑一開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)升至適合溫度_+調(diào)整或檢查pH值-+加入酵素_磨洗一定時(shí)間，對照樣板÷放水至較高液面，升至60C以上（加純堿滅活）_次氯酸鈉或雙氧水輕漂洗÷水洗÷其他工藝（如套色等）過柔軟劑。牛仔服裝酶洗前要經(jīng)過退漿處理，處理不好會(huì)直接影響后整理。不同牛仔面料的退漿溫度要求不同，例如，彈力牛仔一般不能超過55℃，否則會(huì)造成彈力損失；非彈力牛仔則可以達(dá)到70℃。退漿的浴比一般控制在1:20，酶洗浴比1:20也較優(yōu)。浴比過高浪費(fèi)水資源、增加升溫能耗和水處理費(fèi)用；但浴比太低時(shí)水位過低，衣物潤濕不勻，容易引起水線，導(dǎo)致色花、色斑的產(chǎn)生，破壞整理效果，酶洗溫度一般控制在45~50℃，溫度太低，酶過于穩(wěn)定，不能充分發(fā)揮催化作用；溫度太高，酶的活力就高，織物強(qiáng)力損傷大，同時(shí)給工藝控制帶來難度。對返染要求不高的服裝可選用酸性纖維素酶，酸度控制在酶作用的最佳效果，即pH值4.5~5.5。如果要求淺色和起花更快，將pH值調(diào)至4.0~5.0，在適當(dāng)?shù)娜跛釛l件下，染料與棉纖維的親和力較低，而纖維素酶又能夠很好地發(fā)揮其活性，從而達(dá)到較快的效果。中性纖維素酶（pH值6~8）較酸性纖維素酶整理效果好，防沾色效果優(yōu)良，對織物損傷小，因此，進(jìn)行高檔棉織物整理時(shí)，選擇中性纖維素酶比較理想。

    胡葉碧等人通過長期與水洗廠的合作實(shí)踐，總結(jié)出根據(jù)不同面料和款式要求，采用不同種類纖維素酶處理的工藝（見表1）。

來源：互聯(lián)網(wǎng)