生物拋光是用纖維素酶去除織物表面的絨毛，得到織物表面光潔、抗起毛起球、手感柔軟、蓬松等獨(dú)特性能的一種整理手段。生物拋光能賦予織物持久性的整理效果，所使用的酶制劑是天然蛋白質(zhì)，可完全生物降解，使用量也相對(duì)較低，對(duì)排污的負(fù)擔(dān)很輕。因此生物光潔整理較相應(yīng)的化學(xué)品整理更具吸引力。本實(shí)驗(yàn)利用纖維素酶對(duì)純棉織物進(jìn)行生物拋光處理，通過改變酶用量、溫度、pH值、處理時(shí)間和浴比等5個(gè)影響因子參數(shù)值來確定最優(yōu)工藝條件，并對(duì)棉織物的減量率、經(jīng)向強(qiáng)降率、毛細(xì)效應(yīng)和懸垂系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試與評(píng)價(jià)。
1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)試劑與材料：JP一1纖維素酶(上海君恒生物)，醋酸，醋酸鈉(分析純)，純棉布。實(shí)驗(yàn)儀器：FA2004電子天平，HHS電熱恒溫水浴鍋，DZF一6050真空干燥箱，PHSJ一4A實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，YG026斷裂強(qiáng)度測(cè)試儀，YG811型懸垂測(cè)試儀。生物拋光工藝：配制纖維素酶溶液一調(diào)節(jié)pH值一升溫至所需溫度，加入織物一處理一定時(shí)間一取出織物一8O℃熱水洗1Omin一105℃烘至恒重一測(cè)定織物性能指標(biāo)。性能測(cè)定：將纖維素酶處理前后的試樣在烘箱中于105℃烘干至恒重。按式：減量率=(M處理前一M處理后)／M處理前×100計(jì)算。斷裂強(qiáng)力的測(cè)定在YG026斷裂強(qiáng)度測(cè)試儀上進(jìn)行，按式：降強(qiáng)率一(處理前斷裂強(qiáng)力一處理后斷裂強(qiáng)力)／處理前斷裂強(qiáng)力×100計(jì)算。毛細(xì)效應(yīng)的測(cè)定為：測(cè)蒸餾水(含0．5%重鉻酸鉀)在30min內(nèi)沿織物(經(jīng)25cm，緯4cm)上升的高度值；懸垂系數(shù)測(cè)定在YG811懸垂測(cè)試儀上測(cè)定。
2結(jié)果與討論
2.1單因素實(shí)驗(yàn)
2．1．1酶用量的影響
棉織物在溫度50℃，pH值5．0，時(shí)間50min，浴比1：15條件下，改變酶的用量(相對(duì)于織物重量的百分比)進(jìn)行生物拋光整理，測(cè)得處理后織物性能如表1。
由表1可看出，隨著酶用量的增加，減量率和經(jīng)向降強(qiáng)率也依次增大，毛效也明顯改善。而生物拋光整理棉織物時(shí)
2．1．2溫度的影響
溫度對(duì)酶催化反應(yīng)的影響包含兩方面的影響，即溫度對(duì)酶失活的影響和對(duì)反應(yīng)速度提高的影響。只有在最適溫度下，酶催化反映才表現(xiàn)出最大的反應(yīng)速度。
棉織物在酶用量2%，pH5．0，時(shí)間50min，浴比1：15條件下，通過改變溫度進(jìn)行生物拋光整理，測(cè)得處理后織物性能變化見表2。從表2可以看出，在40~55℃，減量率和降強(qiáng)率隨溫度的升高而增大，原因是隨著溫度的升高，反應(yīng)活化分子數(shù)增加，有利于棉纖維水解反應(yīng)的進(jìn)行。但繼續(xù)升溫時(shí)，減量率和降強(qiáng)率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明纖維素酶已經(jīng)開始部分失活。整理后織物的毛效有所改善。綜合考慮以上因素，生物拋光整理溫度以45～55。C為宜
2．1．3pH值的影響
纖維素酶有一個(gè)最適pH域，在此條件下酶催化有最大的速度。本實(shí)驗(yàn)在酶用量2%，溫度5O℃，時(shí)間50min，浴比1：15條件下，通過改變pH值(醋酸一醋酸鈉緩沖液調(diào)節(jié))進(jìn)行生物拋光處理，結(jié)果如表3所示。
由表3可知，減量率和降強(qiáng)率隨pH的變化呈左右對(duì)稱的鐘罩型，毛效也隨減量率的變化而變化。pH值對(duì)酶及其反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生兩種影響，一是破壞酶的空間構(gòu)象，使酶變性失活；二是改變了反應(yīng)系統(tǒng)的組成成分，從而影響了酶催化反應(yīng)的速度。
不同的pH值將改變和影響酶的解離狀態(tài)、底物的解離狀態(tài)及酶一底物絡(luò)合物的解離。在pH4．5～5．5時(shí)，織物的減量率和經(jīng)向降強(qiáng)率大，且毛效有一定的改善。所以酶處理棉布的最適pH域在4．5～5．5為宜。
2．1．4處理時(shí)間的影響
由表4可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，棉織物的減量率依次增大，經(jīng)向降強(qiáng)率也隨著增加。這是由于酶在進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)，首先作用于纖維的表面和無定形區(qū)，然后作用于結(jié)晶區(qū)的邊緣，使結(jié)
2．1．5浴比的影響
表5數(shù)據(jù)說明，對(duì)試驗(yàn)織物處理浴比為1：15時(shí)效果最好，此時(shí)織物的毛效最好，減量率最大，強(qiáng)降率較大，但不影響織物的服用性能。當(dāng)浴比小于1：15時(shí)，織物和酶液接觸不充分，易造成織物減量不均勻。當(dāng)浴比大于1：15時(shí)，相當(dāng)于酶濃度減少，減量率下降，沒有達(dá)到處理的最佳效果，同時(shí)也造成了不必要的浪費(fèi)。故宜選浴比為1：15。
2.2生物拋光工藝優(yōu)化
在單因素影響實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)確定了酶處理的浴比為1：15，所以只考慮酶用量、溫度、pH值、時(shí)間4個(gè)因素的影響。按(3)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)單因素分析選擇每個(gè)因子的最佳范圍進(jìn)行研究，整理效果用減量率、經(jīng)向降強(qiáng)率、毛細(xì)效應(yīng)和懸垂系數(shù)衡量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。
對(duì)表6采用綜合平衡法，極差大者是主要因素，說明這個(gè)因素的水平改變對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響大。按極差值大小決定的主次順序?yàn)椋?1)以減量率為指標(biāo)酶2%，時(shí)間60min，溫度5O℃，pH5．5；(2)以降強(qiáng)率為指標(biāo)酶2%，時(shí)間50min，溫度55℃，pH5．0；(3)以懸垂系數(shù)為指標(biāo)溫度5O℃，時(shí)間50min，pH5．5，酶1%；(4)以毛細(xì)現(xiàn)象為指標(biāo)pH5．0，時(shí)間50min，酶2%溫度45℃。
根據(jù)以上結(jié)果利用綜合平衡法，得到優(yōu)化工藝為：酶用量2(owf)，溫度5O℃，pH值5．0，時(shí)間50min，浴比1：15。
3結(jié)論
(1)通過單因素分析實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，得出的棉織物生物拋光優(yōu)化工藝為：酶用量2%(owf)，溫度5O℃，pH值5．0，時(shí)間50min，浴比1：15。
(2)生物拋光整理能改善棉織物的外觀、手感、懸垂性和毛細(xì)效應(yīng)，從而提高了棉織物的服用性能及附加值。
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