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生物酶方法應用于棉織物的抗起毛起球整理，生產能耗低，廢液易生物降解，符合生態要求。由于紡織加工所用游離酶反應都是在生物體外進行，周圍環境因素極易影響到酶的活力，從而對加工過程工藝條件要求非常嚴格[1,2]。固定化酶則能克服游離酶的不足，并呈現出貯存穩定性高、分離回收容易、可多次重復使用[3-5]，操作連續可控，工藝簡便等一系列優點。但目前酶的固定化技術[3-5]在印染行業中的應用主要集中于固定化漆酶對染料廢水的處理[6-11]的研究，在其他印染整理中的應用卻鮮為報道，由此可見，研究固定化酶劑在印染處理中的應用具有重要的理論和實際意義。

本論文以磁性殼聚糖為載體，制備紡織用固定化纖維素酶，探討了纖維素酶的最佳固定化條件及其酸堿穩定性、熱穩定性和儲存穩定性，將其應用于全棉針織物抗起毛起球整理，評定其效果。

1 實驗材料與方法

1.1 材料與儀器

全面白色針織物 171g/m2 (廣州溢達集團)。

藥品 纖維素酶(諾維信(中國)投資有限公司)；EDC(乙基[3-(二甲胺基)丙基]碳二亞胺鹽酸鹽，國藥集團化學試劑有限公司)；殼聚糖(生化試劑，脫乙酰度>90%，國藥集團化學試劑有限公司)；戊二醛(25%，分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；四氧化三鐵(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；其他試劑均為分析純。

儀器 紫外可見分光光度計(UNICO UV-2000型)；高分辨率顯微鏡(Nikon ECLIPSE E400POL)；真空干燥箱(DZG-6021型，上海森信實驗儀器有限公司)。

1.2 磁性殼聚糖微球的制備

取0.05g/mL殼聚糖乙酸溶液20mL置于250mL燒杯中，加入0.5g四氧化三鐵粉沫，低速攪拌至混合均勻。加入2mL Span-80、4mL正丁醇、50mL液體石蠟，攪拌混合。60℃滴加2mL甲醛，反應1h，升溫至80℃，再滴加1.5mL戊二醛，繼續反應1h，冷卻，分別用石油醚

1.3 磁性固定化纖維素酶的制備

取0.5g磁性殼聚糖微球加入到10mL EDC溶液中，在一定溫度和pH值下，置于搖床中反應30min后取出，除去上清液加入定量的纖維素酶緩沖液和10mL一定濃度的戊二醛溶液，繼續在上述條件下，進行振蕩反應120min，取出，除去上清液，用蒸餾水洗滌至無紫外吸收，于4℃冰箱中保存，備用。

1.4 纖維素酶活力的測定

游離纖維素酶活力檢測采用紫外分光光度法[13]；固定化蛋白酶活力測定方法同游離酶，將1ml游離酶換成1g固定化酶即可。

纖維素酶活力單位的定義：50℃，最適pH值條件下，單位纖維素酶每分鐘水解CMC-Na生成1μg葡萄糖定義為1個纖維素酶活(CMC酶活)單位。相關的酶活計算公式如下：

1.5 棉織物的抗起毛起球整理

取2

1.6 整理性能測試

起毛起球性能 參照GB/T 4802.2-1997，采用Nu-Martindale 864型耐磨及起毛起球試驗儀(英國JAMES H. HEAL公司)測試。

織物頂破強力 參照GB 3923－97在HD026N電子織物強力儀上測試，測試前于恒溫恒濕室平衡24h。

2 結果與討論

2.1 固定化纖維素酶制備條件的優化

2.1.1 反應溫度的影響

按照方法1.3，在不同溫度下進行酶的固定化反應，測試其酶活并計算酶活回收率，得到反應溫度與酶活回收率之間的關系曲線如圖1所示。

在50℃時固定化纖維素酶的酶活回收率最高，溫度過高或過低，酶活回收率均呈現減小趨勢。這是因為纖維素酶在固定化過程中，如果溫度太低，纖維素酶與載體的交聯反應不充分；溫度過高則會導致纖維素酶的熱失活。綜合比較，確定纖維素酶的最佳固定化溫度為50℃。

2.1.2 介質pH值的影響

按照方法1.3，分別研究pH值在5.5-8.5的范圍內，纖維素酶的固定化反應，圖2表明了pH值對固定化纖維素酶的相對活力的影響。當pH值為7.0時，制備的固定化纖維素酶的酶活回收率最高，pH值過高或過低，酶活回收率均有所降低。這是因為在固定化過程中反應介質的pH值直接影響到載體和酶的游離狀態，從而影響酶的結合量，造成酶活回收率的差異。因此，確定纖維素酶的固定化pH值為7.0。

2.1

按照方法1.3 分別取5份0.5g載體，在不同濃度EDC的條件下，進行固定化反應制備固定化纖維素酶，測定酶活力，結果如圖3所示。由圖可知，固定化纖維素酶活力隨著 EDC濃度增加而增加，當EDC濃度達到0.25%后，酶活回收率趨于平衡。EDC是一種羥基活化劑，能夠對殼聚糖微球表面的大量羥基進行活化，提高磁性殼聚糖微球表面對纖維素酶的固載量。由于殼聚糖微球表面的羥基數目有限，當EDC濃度達到0.25%時，殼聚糖表面羥基已被完全活化，再增大EDC濃度，酶活回收率不再增加，酶活回收率趨于平衡。

2.1.4 戊二醛濃度的影響

按照方法1.3，分別研究戊二醛濃度對固定化纖維素酶活力的影響，結果如圖4所示。隨著戊二醛濃度的增加，固定化纖維素酶的酶活回收率逐漸增大，當戊二醛的濃度達到 2.5%時，固定化纖維素酶的酶活回收率達到最高值為65%，再增加戊二醛的濃度，其酶活呈現逐漸降低的趨勢。究其原因，戊二醛的濃度增加，提供的固定化結合位點增多，與游離纖維素酶結合的機率增加，有利于纖維素酶的固定；但當戊二醛的濃度增加到一定程度，過多的活性位點使酶分子產生過度交聯，空間位阻增大、酶活性位點受到限制，使得固定化纖維素酶的酶活回收率下降。因此，確定加入戊二醛的濃度為2.5%。

2.1.5 給酶量的影響

按照方法1.3，其他條件固定，分別加入體積為30mL、35mL、40mL、45mL、50mL的游離酶緩沖液進行固化反應。制備的固定化纖維素酶酶活回收率與給酶量之間的關系曲線如圖5所示。當給酶量低于40m

通過上述實驗，確定最佳磁性固定化纖維素酶的制備條件：pH值為7.0，反應溫度為50℃，EDC濃度為0.25%，戊二醛濃度為2.5%，酶與載體質量比為80mg/g。在此條件下制備的固定化酶的固載率為91%，酶活回收率可達65%。

2.2 固定化纖維素酶的穩定性能

2.2.1 pH值穩定性

分別取適量游離纖維素酶和固定化纖維素酶于不同pH 值緩沖溶液中保溫2h后調pH值至7.0，測其活力并計算酶活剩余百分比，結果如圖6所示。固定化纖維素酶活力曲線變化比較平緩，酶活受pH值影響較小，相比較而言，游離纖維素酶活力在不同pH值緩沖溶液中變化顯著，這表明固定化纖維素酶具有較好的酸堿穩定性。此外，固定化纖維素酶最佳pH值為7.0，游離纖維素酶最佳pH值為6.0，固定化纖維素酶較游離酶的最佳pH值向堿性范圍移動了1個單位。

2.2.2 儲存穩定性

分別取適量磁性固定化纖維素酶和游離纖維素酶于常溫放置5d、 10d、15d、20d、25d、30d測其酶活，結果如圖7所示。在室溫下，隨著儲存時間的增加，固定化纖維素酶和游離的纖維素酶的活力均有一定程度的降低，儲存3

2.3 固定化纖維素酶的重復使用性

取0.5g磁性固定化纖維素酶，與底物重復反應12次，重復使用次數與酶活剩余百分比的關系如圖8所示。固定化纖維素酶的活力隨著循環次數的增加而逐漸下降，在循環12次后仍保留原酶活力的75%，這表明固定化纖維素酶具有良好的重復使用性。

2.4 固定化纖維素酶對棉織物抗起毛起球整理效果的影響

將預處理的全棉針織物平衡水分后進行稱重，記下初始質量。按照方法1.5，分別采用游離纖維素酶和固定化纖維素酶酶對其進行抗起毛起球整理，按照方法1.6對整理后的織物進行整理效果的評定，結果如表1所示。

表1 全棉針織物整理后性能的測定

由表1 可知，在相同用酶量的情況下，固定化酶和游離酶處理的織物與原布相比，抗起毛起球等級分別提高1.5級和2級，游離酶處理后的織物抗起毛起球效果略優于固定化酶處理的織物。這是因為一方面酶在固定化過程中，酶的活性會有所損失，另一方面，載體、酶之間的傳質阻力也將影響到固定化酶對纖維的作用效果。圖9織物抗毛起球整理效果照片可驗證該結論。但由織物處理前后減量率和頂破強力保留率兩項指標可知，固定化酶對織物纖維產生的損傷較游離酶處理小，而且固定化酶具有可重復使用性，這些正是游離酶處理所無法比擬的。

(a)原布；(b)游離酶處理的織物起毛起球效果；(c)固定化酶處理的織物起毛起球效果

3 結論

(1)磁性固定化纖維素酶的最佳制備條件：pH值為7.0，溫度為50℃，EDC濃度為0.25%，戊二醛濃度為2.5%，酶與載體質量比為80mg/g。在此條件下制備的磁性固定化纖維素酶固載率為91%，酶活回收率可達65%。

(2)與游離纖維素酶相比，磁性固定化纖維素酶可在較寬的pH值范圍內保持較高的活力，呈現出更好的pH值穩定性和儲存穩定性。磁性固定化纖維素酶具有優良的重復使用性能，循環使用12次，其活力仍保留原酶活力的75%。

(3)與原布相比，全棉織物經游離纖維素酶和磁性固定化