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2、酶具有很強的專一性，一般來說，一種酶只能分解一種或一類物質，而天然纖維除了纖維本身外，還含有多種雜質，只靠一種酶是不能將其全部分解的，必須要多種酶配合起來。但不同的酶的共適條件不同，這樣會影響酶的協(xié)同作用效果。

3、目前商品化的酶的品種還不多，纖維上的許多雜質還缺乏相應的商品酶對其進行分解，如分解聚乙烯醇的PVA酶、木質素酶、半纖維素酶都還沒有商品化。另外有些成分的雜質如棉蠟(主要成分是高碳數的碳氫化合物)到目前還沒有相應的酶能對其進行分解。

4、酶與纖維的作用屬于液-固相作用，另外酶也屬于高分子物質，分子量很高，很難滲透到纖維內，只能在纖維表面起作用，這樣會影響到其作用效率。

二、酶退漿

(一)淀粉酶

淀粉酶的種類按作用方式分為α－淀粉酶、β－淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支鏈淀粉酶和異淀粉酶等。

α-淀粉酶屬于內切型淀粉酶，它作用于淀粉時從淀粉分子內部以隨機的方式切斷α-1,4 苷鍵，最終水解產物為葡萄糖、麥芽糖和低聚糖，能快速降低淀粉的粘度，是最重要的一類淀粉酶。目前退漿用的淀粉酶都是α-淀粉酶。

不同來源的α-淀粉酶具有不同的熱穩(wěn)定性和最適反應溫度。目前市售的淀粉酶制劑可以分為四類：

1、耐高溫α-淀粉酶：以地衣芽抱桿菌所產的α-淀粉酶耐熱性最高，其最適反應溫度達95℃左右，瞬間可達105～110℃，因此該酶又稱耐高溫α-淀粉酶。

2、中溫淀粉酶：由枯草桿菌所產的α-淀粉酶，最適反應溫度為70℃，又稱中溫淀粉酶。

3、非耐熱性α-淀粉酶：來源于真菌的α-淀粉酶，最適反應溫度僅為55℃左右，屬非耐熱性α-淀粉酶。這類淀粉酶一般不

4、寬溫幅淀粉酶：通過基因重組技術開發(fā)的能在較寬溫度范圍內使用的酶，最佳使用溫度視產品而異，如Novozymes公司的Suhong Desizyme 2000L，其使用溫度范圍為20-95℃，石家莊聯(lián)邦科特化工有限公司的液體寬溫幅淀粉酶OPT-260的使用溫度范圍為40-110℃。

目前淀粉酶退漿已在向其它產品拓展，如彩棉織物、大豆蛋白纖維/聚乙烯醇復合纖維織物等。因為這類織物的耐堿、耐溫性較差。

另外也在研究超聲波在酶退漿中的應用。超聲波作用的特殊性主要是通過空穴效應的振蕩、分散作用，將漿料與織物的結合力變弱，可加強酶與漿料之間的反應，從而實現(xiàn)低溫、短時間加工。超聲波分別為40℃、50℃條件下退漿30min，相當于用常規(guī)方法分別在80℃、90℃條件下處理90 min。由此可見，應用超聲波技術可以明顯地節(jié)能、節(jié)時。

但超聲波的能量只能在水介質中傳播，所以超聲波淀粉酶退漿只適用于卷染機和匹染機的間歇退漿，不適用于連續(xù)軋蒸退漿工藝。、

目前使用的淀粉類漿料主要是變性淀粉，各類淀粉酶對各類變性淀粉的分解程度有所差異，其排列次序為：原淀粉＞非離子變性淀粉＞陰離子變性淀粉＞陽離子變性淀粉，如圖1所示(指分解為還原糖的量)。

淀粉酶退漿僅適用于純淀粉漿或以淀粉漿為主的、PVA含量較低的漿料上漿的織物。若混合漿中PVA含量較高或以PVA漿料為主上漿的織物，則必須采用其他退漿方法。

(二) PVA分解酶

PVA確實是可以生物降解的人工合成的乙烯聚合物。但是，在自然環(huán)境中，可降解PVA的微生物非常少，通常只出現(xiàn)在被PVA污染的環(huán)境中。

對PVA生物降解研究較多的是日本和意大利。日本1973年開始研究PVA的生物降解。

1、PV

目前已正式報道的PVA 降解酶主要有三種：PVA氧化酶(仲醇氧化酶)、PVA脫氫酶和氧化型PVA水解酶（β-雙酮水解酶）。

PVA須經兩步酶催化反應才能得以降解：

①PVA氧化酶在以 為電子受體的條件下，或由PVA 脫氫酶以吡咯并喹啉醌（PQQ）為電子受體的情況下，將PVA鏈上的羥基脫氫氧化成羰基，生成PVA β-雙酮結構類物質。

②隨后氧化型PVA水解酶對PVA β-雙酮結構類物質進行催化水解，生成以羧酸和甲基酮為端點的PVA斷鏈，使PVA長鏈斷裂，PVA 溶液粘度下降。也有觀點認為氧化型PVA的水解反應是自發(fā)進行的，水解反應自發(fā)進行主要是由于其分子結構不穩(wěn)定造成的，氧化型PVA 水解酶能加速這種水解反應。

圖2為PVA生物降解的可能途經。

2、PVA降解酶難以商業(yè)化的原因

到目前為止采用PVA降解酶對PVA進行降解還只停留在實驗室水平。諾維信、杰能科等大型酶制劑公司至今未推出PVA 降解酶的商品酶，該市場尚處于真空狀態(tài)。造成PVA降解酶難以商業(yè)化的原因主要有以下幾點：

①能夠降解PVA的微生物在自然界中的分布并不廣泛，一般僅存在于被PVA污染的環(huán)境中。在篩選過程中必須以PVA作為篩選培養(yǎng)基的唯一碳源，以形成一個PVA脅迫的環(huán)境，才能篩選到PVA降解微生物。

②靠單一微生物實現(xiàn)對PVA的徹底降解非常困難，經過長時間的培養(yǎng)仍難以達到徹底降解PVA的目的。只有通過馴化混合菌群才能實現(xiàn)對這種高聚物的徹底降解。

③PVA的不徹底降解會造成PVA降解酶的提取困難，因為在提取過程中PVA和蛋白質會形成一種乳白色的凝膠狀物質使PVA降解酶無法提取。

④共生細菌產生的PVA脫氫酶位于細胞膜上，提取不易，而且在其降解PVA

⑤PVA降解酶的酶活低。

三、酶精練

(一)目的

傳統(tǒng)的棉精練是在高溫和燒堿的共同作用下，去除棉纖維上的果膠、蠟質和蛋白質等非纖維素物質，使棉獲得良好的吸水性，便于后道的漂白及印染加工。

堿精練過程中大量使用了堿和表面活性劑，處理后又需要用大量的水清洗，因此，被處理的棉纖維減量大，強度損傷嚴重，處理廢液中COD值很高，而且工藝用水量大、能耗高、耗時長，是一種非綠色的加工工藝。(二)生物精練的優(yōu)點 1、全面提升棉制品的處理效果 (1)不損傷纖維，織物失重降低，可提高棉織物品質； (2)改善染色性能，勻染性提高、得色量上升，染色次品率大幅下降； (3)織物手感柔軟、豐滿，布面亮澤、紋理清晰；

(4)對特殊敏感型纖維的精練更具安全性和可靠性，如天然彩棉，棉/毛、棉/絲、棉/麻等。

2、對環(huán)境、操作人員及設備無害 (1)低能耗、低水耗，降低廢水中TDS、COD、BOD指數，減少環(huán)境污染； (2) 作業(yè)環(huán)境安全； (3) 減低對設備損傷。

3、縮短加工時間，降低綜合成本 (1)合并酶退漿工序，可縮短工藝時間，提高生產效率； (2)上染率提高，節(jié)省染料； (3) 減輕污水處理壓力，降低污水治理費用。

(三)原理

1、果膠酶：去除果膠質。同時，由于果膠質位于蠟質與纖維之間，因此有人將它稱為“膠水”，其作用相當于將蠟質粘合在纖維上，因此將果膠質去除后，蠟質與纖維的結合力降低，可在隨后的高溫浴中經乳化去除。另外，在果膠質去除的同時，也有部分棉蠟被去除。

(1)酸性果膠酶：對棉纖維有一定影響，而且效果不及傳統(tǒng)工藝。所以在棉精練中不使用酸性果膠酶。

(2)堿性果膠酶：是20世紀90年代由丹麥諾維信公司分離得到的，其最佳作用溫度55-60℃，最佳pH值8。目前用于棉精練的果膠酶就是這一種酶。

(3)原果膠酶：是催化不溶性原果膠分解出游離水溶性果膠

2、纖維素酶：使棉籽殼附著在織物上的微小纖維產生水解，使棉籽殼成為自由飄浮的殼屑，隨后再加以煮練或漂白，可使織物表面無棉籽殼存在。

3、淀粉酶：可將酶煮練與酶退漿同浴。

(四)存在問題

1、生物酶精練對棉蠟的去除效果沒有堿精練好。表2是純棉府綢分別經不同工序處理后的棉蠟含量及棉蠟去除率。

表2 純棉府綢經不同工序處理后的棉蠟含量及棉蠟去除率

由表可見，堿煮練對棉蠟的去除效果比酶精練好，酶精練時加入滲透劑有利于棉蠟的去除，漂白本身能去除一定的棉蠟。

表3是純棉棉毛織物經不同工序處理后的棉蠟去除率。

表3 純棉棉毛織物經不同工序處理后的棉蠟去除率

由表可見，果膠酶或與纖維素酶的混合對棉蠟的去除有一定效果，但沒有堿煮練的去除效果好。在酶精練或堿煮練時加入滲透劑都能比較明顯地提高棉蠟的去除效果。

正是由于酶精練對棉蠟的去除率較低，所以酶精練織物的手感優(yōu)于堿精練織物

2、酶精練

表4 果膠質去除率對潤濕性的影響(所有處理都不加任何表面活性劑)

所以，在酶精練時一定要加入高性能的

3、酶處理對纖維的表層結構基本無影響，而堿處理能破壞纖維的表皮結構

將纖維用銅氨溶液浸泡，溶脹后在生物顯微鏡下觀察，結果如圖3所示。

從圖3可見，果膠酶處理后的彩色棉纖維經銅氨溶液處理后，纖維的結構比較完整，僅是選擇性溶脹，而堿處理后的彩色棉纖維經銅氨溶液處理后，纖維次生層無限溶脹，說明堿處理后彩色棉纖維的表皮致密結構被破壞。

4、酶處理對棉籽殼基本無作用，而堿處理對棉籽殼有溶脹作用，有利于在漂白時將棉籽殼去除

由于酶處理對棉籽殼基本無作用，所以必須加強后道的漂白工藝，提高雙氧水用量。這一方法對棉籽殼含量少的精梳棉是有效的，但對棉籽殼含量較高的普梳棉或低級棉，在酶處理后還需增加一道低堿蒸工藝。

(五)工藝1. 針織、紗線及散纖 對于中深色針織、紗線及散纖，生物精練可以在間歇式設備如溢流機、散纖/紗線染色機中進行。諾維信精練酶Scourzyme® 301 L在50-60℃下，中性至弱堿性pH范圍，經過20-40分鐘即可完成精練工序。對于淺色亮色產品, 在酶精練后需進行常規(guī)漂白工藝。但對于針織物來說，一般都是采用煮漂一步法工藝的，這樣一來反而增加了工序。

2. 機織物 對于輕薄及高支棉織物，諾維信精練酶Scourzyme® 301 L退煮工序完成后只需做常規(guī)氧漂工序。對于厚重及低支棉織物，諾維信精練酶Scourzyme® 301 L處理后可添加一道低堿蒸工藝。這一工藝也有稱萃取的，其工藝為：100%NaOH

(六）非生物酶冒充生物酶

前幾年，國內出現(xiàn)了很多用于棉織物前處理的復合生物酶。這類復合酶制劑本身pH值較高，如有的品種1%水溶液的pH值就達到11-12，而且還能與雙氧水在高溫(98℃以上)、高pH值(pH=10.5-11)下對棉織物進行一浴法練漂前處理。另外，這類復合酶與雙氧水一浴法處理時，雙氧水的用量很高，100%雙氧水用量達到12-15g/L。

這類復合酶實際上都是假的，里面不含一點酶，實際上是由堿性物質和表面活性劑組成的。這類復合酶制劑如：

酶1#：軋蒸(酶1# 30g/L，100%雙氧水12-14g/L，精練劑2g/L，pH11-12，汽蒸溫度100℃，汽蒸時間60min)。

酶2#：浸軋工作液(酶2# 25g/L，100%雙氧水 15g/L，精練劑5g/L)。

酶3#：浸軋漂液(酶3# 30g/L，100%雙氧水14g/L，精練劑5g/L，汽蒸溫度100℃，汽蒸時間50min)。

某復合酶A的失活與否對府綢、卡其兩種織物處理效果的影響

表5 某復合酶A的失活與否對府綢、卡其兩種織物處理效果的影響

從表5看出，未失活的復合酶A對棉織物的煮練效果較好，其烘干毛效能達到6- 7cm/30min，果膠質的去除率達到70％以上，棉蠟的去除率也在60％以上。但復合酶 A經高溫高壓失活后，對棉織物的煮練效果依然較好，說明復合酶A失活與否對棉織物的處理效果影響不大。另外，25g/L的復合酶A

四、在漂白中的應用

(一)漂白：利用葡萄糖氧化酶(GOD)

1、原理

β-D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下，生成葡萄糖酸內酯和雙氧水，利用產物雙氧水對織物進行漂白。

葡萄糖酸內酯水解生成的葡萄糖酸對金屬離子具有很強的螯合能力，因此漂白時無需加入雙氧水穩(wěn)定劑。葡萄糖可從酶退漿的產物葡萄糖獲得，使資源得以再利用，或直接加入淀粉和葡萄糖淀粉酶，或者直接加入葡萄糖。

2、問題

(1) 生成的雙氧水的濃度很低

(2)為避免酶失活，處理浴應調節(jié)至微酸性-中性，溫度也應較低，這樣織物的白度較低(其工藝為：在pH為5的條件下加入葡萄糖淀粉酶和淀粉，在50℃下處理30min，獲得需要的葡萄糖，然后加入葡萄糖氧化酶，在50℃下處理60min，然后升溫到95℃處理120min)。但由于天然油脂成分的殘留，織物手感柔軟，有厚實感。

(3)成本高。因為生產的葡萄糖氧化酶通常還有過氧化氫酶存在，因而普通的葡萄糖氧化酶不能用于漂白處理，需要對葡萄糖氧化酶進行精制，去除其中的過氧化氫酶，這樣就大大增加了酶制劑的成本。

(二)去除氧漂后殘留的雙氧水：利用過氧化氫酶

1、優(yōu)點

表6 過氧化氫酶去除氧漂后殘留雙氧水的優(yōu)點

2、存在問題

(1) 僅適用于間歇工藝：因為過氧化氫酶對雙氧水的分解需要一定時間(工藝規(guī)定一般為15min)，所以只適用于間歇工藝，不適用于連續(xù)工藝。但實際上只要把連續(xù)工藝的設備稍作改造就能用過氧化氫酶去除氧漂后殘余雙氧水。

(2)酶的來源不同，酶學性質基本接近，但酶的貯存穩(wěn)定性有較大差異。

表7 過氧化氫酶的來源

五、酶在后整理中的應用(只討論牛仔布的酶洗)

(一)纖維素酶

1、原理：通過纖維素酶對織物表面纖維的剝蝕作用，使表面纖維被磨損，染料被剝離，產生水洗石磨的外觀。

2、酶的種類

(1)酸性纖維素酶：

對棉等纖維素纖維具有較高的減量特性，可以在較短的時間內獲得有效的返舊整理效果。處理成本低；對織物機械性能損傷大，而且容易引起返沾色。

(2)中性纖維素酶：

對棉等纖維素纖維的作用比酸性纖維素酶弱，要達到同等的返舊整理效果需要較長的處理時間或需要較高的酶濃度進行處理；對織物機械性能損傷小，如果工藝處置恰當，可以很少、甚至沒有返沾色。

(3)弱堿性纖維素酶(不常用)

3、存在問題

(1)返沾色：其中酸性纖維素酶處理的返沾色較嚴重，而中性纖維素酶處理的返沾色接近沒有纖維素酶處理的情況。

返沾色的原因：纖維素酶蛋白和靛藍染料具有親和性，當纖維素酶在織物表面吸附并進行催化反應時，靛藍染料隨之跟著吸附，使織物形成返沾色。

(二)漆酶

漆酶是一種多酚氧化酶,能降解多種芳香族染料。它們都能氧化不溶性的靛藍染料，生成靛紅(吲哚一2，3-二酮)，然后進一步降解為2一氨基苯甲酸。理論上漆酶可應用于牛仔服的水洗整理,利用漆酶對靛藍的脫色作用，不但可以減少染整廢水中的靛藍含量，降低環(huán)境污染，而且由于漆酶對纖維素纖維不起作用，因而不

1、存在問題

漆酶雖然能夠催化很多酚型化合物的氧化反應，但由于其氧化還原電勢較低，只能夠氧化酚型木素結構，而對非酚型類木素結構化合物如靛藍不能氧化降解。但若在某些氧化還原介質幫助下，漆酶能夠氧化非酚型的有機化合物。但現(xiàn)在使用的介質都存在效能和毒性方面的問題。這些介質如HBT溶液(1-羥基苯并三唑)、紫尿酸(VA)、對二甲氨基苯甲醛等。因此關鍵問題之一是找到合適的介質。另一個問題是降低應用成本。

2、漆酶對靛藍的脫色作用

(1)漆酶直接脫色靛藍：實驗中采用漆酶直接脫色靛藍，反應24h后仍末見溶液吸光度的變化，說明在沒有介質存在的情況下，漆酶不能單獨作用脫色降解靛藍。

(2)漆酶/HBT體系中pH=4.5-5.0時，對靛藍有很好的脫色效果，脫色率達到75%以上，當pH=4.5時，脫色率最高可達到82%。但需注意，在這種脫色體系中，靛藍溶液的濃度為0.05g/L。因此，濃度一提高，脫色效果就下降。

（2）其它體系，如漆酶/紫尿酸(脫色率20%)、漆酶/對二甲氨基苯甲醛(脫色1h，脫色率67%)。所以最關鍵是脫色率低。

(三)酸性纖維素酶/漆酶混合體系對漆酶的脫色

當漆酶與酸性纖維素酶協(xié)同作用時,既可使牛仔服在除毛、剝色等方面保持酸性纖維素酶的處理效果，又可顯著減少返沾色，提高服裝色澤對比度，獲得獨特的“雪花”效果。

1、酸性纖維素酶和中性纖維素酶對牛仔布的水洗效果

分別采用酸性纖維素酶和中性纖維素酶對牛仔布進行水洗，其結果如表8所示。酸性纖維素酶對牛仔布的除毛效果好、剝色率高，但在酶洗過程中去除的靛藍染料會再次吸附到牛仔布表面，影響服裝的檔次和質量。廢水中靛藍質量濃度比較高，達到74.4 mg/L。采用中性纖維素酶對牛仔布進行水洗，可以減少返沾色的出現(xiàn)，但除毛效果差，剝色率僅為6.5 %。通過延長水洗整理時間，可以提高除毛和剝色效果。

表8 纖維素酶對牛仔

2、漆酶和酸性纖維素酶的協(xié)同水洗效果

在酸性纖維素酶(20g/kg牛仔布) 添加量相同的情況下，考察漆酶添加量對牛仔布水洗效果的影響,結果見表9。

表9 漆酶和酸性纖維素酶的協(xié)同水洗效果

由表9可見，隨著漆酶用量從0增加到5.0 g/kg牛仔布，白布上藍色相對值急劇下降，減少了83 %，有效地減弱了牛仔布上的返沾色程度，同時剝色率從12.5%增加到14.6%；

但效果均不顯著。

因此，漆酶和酸性纖維素酶協(xié)同整理牛仔布，既可以保持酸性纖維素酶剝色速度快，除毛效果好的優(yōu)點，又能在很大程度上減少返沾色。

六、結論

1、生物酶具有高效性、專一性、處理條件的溫和性和無毒性等特點，在染整加工中對于節(jié)約能源和水資源，提高紡織品的加工效率和加工品質，保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義，是紡織品染整加工的一種理想方法。

2、生物酶在染整加工中的應用發(fā)展很快，應用范圍不斷擴大，很多工藝也非常成熟，如酶退漿工藝，牛仔服酶洗返舊整理、過氧化氫酶去除雙氧水等，現(xiàn)在又在精練、漂白、染色后去浮色等應用領域發(fā)展。

3、但由于酶的品種不足、加工成本偏高、某些酶的使用溫度和使用pH范圍較窄，以及天然纖維上雜質的多樣性等原因，在許多方面的應用還不很成熟，還需要做大量的工作。這些工作需要紡織印染行業(yè)與生化部門的通力合作。