隨著現代生物技術的發展,纖維素酶在紡織工業上的應用已受到紡織染整和生物工程界人士的高度關注。同時生物酶對環境污染小,有利于生態環保,符合國家工業發展政策和方向。纖維素纖維織物通過纖維素酶處理,可以達到去除表面纖維、抗起毛起球、生物拋光、石磨水洗、手感柔軟等特征。由于原料趨于多元化發展的方向,織物可以由不同類別的原料組成,也可以由同種類別不同品種的原料組成,如多種纖維素纖維通過混紡、交織的方式生產織物;同時不同來源的酶制劑各酶組分對纖維聚集結構的特異性,從而使酶對不同纖維素纖維的作用特性不同。因而對纖維素酶減量特征的了解,對實際生產具有現實意義。本實驗比較兩種底物的酶活測定方法的結果,分析了影響生物拋光整理減量率的各種因素,為纖維素酶的正確使用提供依據。
1實驗
1.1實驗試劑與材料
DNS試劑(自配),冰醋酸,醋酸鈉為分析純,羧甲基纖維素鈉(CMC)為試劑級,新華定性濾紙,纖維素酶Suh0ngCellishL(諾維信),纖維素酶MEGAJ2(上海盛星助劑),纖維素酶DH-1(自配),原酶Cellus0ftJZ(上海君恒生物),純棉布,苧麻半漂布,亞麻半漂布(雅戈爾印染)。
1.2實驗儀器
電子天平,HHS電熱恒溫水浴鍋,UV-7504紫外可見光光度計,6050真空干燥箱,PHSJ-4A實驗室pH計,XH—KG55C振蕩水浴鍋。
1.3生物拋光工藝
纖維素酶(視要求而定),溫度50℃,浴比15:1,pH5.0(醋酸緩沖液調節),處理時間50min,然后80℃熱水洗滌10min失活。
1.4酶活的測定
采用CMC酶活和濾紙酶活法測定。酶活定義:在反應條件下,每分鐘底物產生1m0l葡萄糖的酶量為1單位(IU)的酶活。
1.5減量率
將纖維素酶處理前后的試樣在烘箱中于105℃烘干至恒重。
減量率=(M處理前一M處理后)/M處理前X100
2實驗結果與討論
2.1纖維素酶酶活的測定實驗選擇Suh0n
從表1結果可知:CMCase和FPase的大小順序是:Cellus0fiJZ>CellishL>DH一1>MEGAJ2。其中CMCase主要表征纖維素酶系統中內切酶(EG、Cx)的活力,FPase表征纖維素酶系統中總纖維素酶活力。因為反應底物不一樣,兩種測試方法得到酶活力沒有顯著對應關系和可比性。復配纖維素酶中原酶含量一般不超過20%,所以原酶的酶活一般比復配酶酶活要大得多。
2.2物理減量和化學減量的影響
從目前纖維素處理纖維素織物形成的減量看,減量可以分為化學減量和物理減量,化學減量是纖維素酶催化水解纖維素成為葡萄糖而使織物達到減量,而物理減量是非化學催化水解(表面纖維剝離)造成的減量。由圖1可知,從減量率來看,以振蕩水浴鍋加玻璃珠獲得的機械作用的效果最好,玻璃棒加玻璃珠攪拌次之,而無機械作用的減量率非常小。因為酶整理的減量是由化學催化水解和機械攪拌協同形成的,化學減量促進了物理減量的形成,而物理減量又使新的纖維素酶的催化位置形成。添加攪拌介質后,因其無規則的運動致使織物表面的動力邊界層和擴散邊界層變薄,酶分子容易接近和吸附在纖維的表面,同時水解產物也加快溶解。玻璃棒攪拌的減量率小于水浴振蕩鍋減量率的原因主要是人工攪拌沒有連續性和持續性(隔5min攪拌lmin)。所以以下研究都是以水浴振蕩鍋加玻璃珠作為機械攪拌裝置。
2.3酶用量對減量率的影響
選取CellishL、MEGAJ2、DH一1對棉織物進行生物拋光整理,不同酶的用量及減量率的關系如圖2。當酶用量分別為1~5時,對應減量率的平均值為,CellishL:MEGAJ2:DH-1=1:0.82:0.86,這與不同酶的CMCase的比值(Cel
2.4纖維素酶活對減量率的影響
將CellishL、DH-1、Cellus0ft酶活稀釋至與MEGAJ2酶活大致相等。然后用2酶量處理棉織物,其減量率如圖3。在相同的機械作用下,前三種復配酶的減量效果基本相同,說明CMC酶活決定了織物的減量率,纖維素內切酶起著主要作用。未添加化學助劑的原酶,其減量率要低于復配酶,添加化學的試劑主要包含了穩定劑、表面活性劑和抗菌劑。在進行整理時,這些化學試劑(如NaCL)能明顯提高酶的活性;同時竺坌竺使酶較容易地解吸并移動到其他結合部位,提高織物的減量效果。所以在復配酶處理織物中,是纖維素酶和化學試劑綜合作用的結果。
2.5不同纖維素纖維織物的減量特征分別用2DH一1酶處理棉、亞麻、苧麻織物,處理后減量特征如圖4。由圖4可知,亞麻減量率最高,主要是亞麻織物表面有較多的絨毛,酶處理使其容易斷落;苧麻要低于其他纖維,這和其纖維在結構上具有較高的結晶度、取向度和低的孔隙率有關。在實際工藝處理時,短時間處的減量具有實際參考價值,這些織物品種的減量次序是:亞麻>棉>苧麻。
3結論
3.1纖維素酶整理的減量是由化學催化水解和機械攪拌協同形成的,是物理減量和化學減量的綜合結果。
3.2在機械作用方式相同條件下,纖維素纖維織物減量率與CMCase顯著相關,EG酶在織物的生物拋光整理中起著決定作用。
3.3不同的纖維素纖維織物的減量特征與其纖維的結構、性能以及織物紡織方式有關。棉、亞麻和苧麻在短時間處理的減量次序為:亞麻>棉>苧麻。
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