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酶類在織物后整理中應用的探討

北京紡織科學研究所 薛迪庚

應用部分

我國自60年代開發耐溫的BF7658酶應用于高效退漿后，酶類在紡織工業上的應用受到人們的重視。卅十多年來開發研究的酶類先后有蛋白酶、果膠酶、纖維素酶、色素酶、過氧化物酶和還原酶等。除后兩種酶外，都屬于水解型酶類。因此用于前處理較多，相對于后處理的較少。

酶類屬于后處理方面的主要有:

一、蛋白酶方面

1．羊毛地毯的后整理

2．毛織物防縮整理

3．羊毛衫 "機可洗"處理

4．絲織物后脫膠整理

二、纖維素酶方面

1．牛仔服的類石磨整理

2．棉、麻織物的柔軟光潔整理

3．毛呢織物的除草籽處理

這些后處理分述如下；

（一）

蛋白酶方面

1．羊毛地毯織成后為了達到表面光潔和毛茸高聳。在使用中不產生纏結。傳統的方法采用氫氧化鈉和次氯酸鈉的烈性工藝脫除毛纖維外層的鱗片。這種生產工藝流程為浸漬、堆置和涮洗。缺點是時問長、效率低而且氯的氣息濃，腐蝕性強，不符合文明生產的要求。為此操作工人強烈要求改進生產方法。根據生產單位要求，我們到工廠實地觀察，發現這種生產方法不僅有上述的種種缺點，而且為了承受氯鹼工藝，毛線染色也必須用鉻媒染科，不僅成本高和染色復雜、而且廢水中含有大量鉻鹽，危害環境。為此我們建議改用蛋白酶脫除羊毛鱗片。

處理方法為；

地毯重量: 5kg/m2

(1)預處理

純鹼 0.4%

平平加0 0.l%

浴比 1:50～100

將地毯在上述處理浴中保持35℃左右，處理12～24小時。取出水洗除堿。

（2）酶處理

*復合蛋白酶A（137000單位） 2%

浴比 l:10

將地毯在上述處理浴中，保持55℃強力劇洗3小時，涮完水洗。

*復合蛋白酶A系巰基蛋白酶為主的復合酶劑。

以上酶處理的結果與傳統的氯鹼法相比存在微小的差別。即酶法處理尚存有少量鱗片殘留，氯堿法對鱗片去除干凈，但對毛扦維有損傷。

用類似的蛋白酶法處理毛織物

有些絲織物，織后需要脫膠，為了防止褪色，用蛋白酶處理比較理想，而且手感柔軟，還可以同浴染色。

（二）

纖維素酶方面

應用纖維素酶進行牛籽布的類石磨整理是比較成功的，而且已大批量投入生廣。這種處理即商業上的所謂“生物洗處理”。這種方法的原理是用纖維素酶水解部份纖維素，這樣使仃留在纖維素無定形區的溴化靛蘭也隨之脫落，這樣使牛仔布的表面效果和石磨一樣。兩者區別是石磨是全靠機械磨損纖雄，而酶法主要是依賴生物催化水解纖維。

在手感方面酶法比石磨法更柔軟些，相對來說酶法對損傷程度容易控制些。田此比較安全一點。在工藝操作上，酶法不排放固體廢物(碎石)，因此，沒有堵塞下水道的隱患，根據實驗，酶法處理效果的關鍵在于纖維的充分膨化，然后是機械作用。反之在靜止狀態和纖維永膨化的情況下，酶的作用很小。因此牛仔布(服)的酶法劑實際是纖維素與纖維膨化劑的復合制品。

牛仔布(服)酶洗實例:

退漿后在下列浴液中處理

**酶洗劑CBJ(600～800單位) 30～5Og/kg

浴比 1︰10

PH 4·5～5·0

溫度 50～60℃

時間 45～90min

處理后用水清洗

注：* ** 均系北京紡織科學研究所生產

除牛仔布(服)酶處理外，纖維素酶可用于棉、麻、各類制品，可以獲得潔凈的織物表面、較好的光澤、柔軟的手感。也可以提高吸水性能和改善麻織物的剌癢觸感。酶法處理與化學法比較，優點是工藝條件溫和，能耗低，化學廢物少，有利于環境保護。另外織物上有

害物質少，有利于健康。這些優點都使這種酶法整理技術得到重視。

毛呢織物中由于羊毛原料中混有草籽，在加工過程中難以完全去除，傳統的方法是用硫酸將它炭化。這種工藝對毛纖維有一

綜合以上所述酶類在織物整理中有著廣闊的前景。但是目前還存在一些問題需要探討。

討論部份

（一）

酶的專一性——安全問題

酶是一種生物催化劑。它的催化作用為人們推崇的特點是專一性，也就是說它只對某一個對象起作用，不會波及其它物質。因此十分安全，尤其使用水解酶類更為重要。例如用α—淀粉酶（BF-7658酶）退漿只對淀粉起作用，而且只把淀粉轉化到糊精為止。它不象鹼酸退漿，氧化退漿會波及纖維，用蛋白酶脫除絲膠主要是利用絲膠是球蛋白，絲素是角蛋白，前者作用較快，后者作用艱難，利用“時間差”達到安全。利用蛋白酶去除毛纖維上的鱗片，由于物理結構關系，也同樣可以用“時間差”來控制。利用纖維素酶后整理，它既不象退漿不會波及纖維，又不象蛋白酶脫絲膠和去除羊毛鱗片那樣可以利用“時阿差”控制，因此，纖維的安全問題顯得十分突出。牛仔布是一種厚重織物，本身強度大。用浮石磨洗，屬于損傷性的處理，現在利用酶法仿效，比較起來損傷問題并不明顯。利用扦維素酶處理高支棉麻織物，達到光潔和柔軟的效果，對纖維的損傷問題就比較嚴重，因此就有酶作用的安全性問題。如北京某廠用進口的纖維素酶處理高支純棉織物，強力損失達30%以上。所以纖維素酶后處理除了去除毛呢織物中除草籽外，就沒有酶作用專一性帶來的安全保障，而必領加以控制。

（二）

酶的高效性問題

、 酶的催化作用有兩個特點，除上述的專一性外還有一個高效性。對這一點常使印染工作者迷惑不解。這主要是印染工業經過長期發展在生產方面已達到很高效率。例如很多工序采取連續化作業，每分鐘都能突破1米這樣的生產速度。而我們接觸到的酶作用要緩慢得多。這種差異主要是；（1）酶的高效性是和非酶的催化劑比較而言。（2）相對來說現

出路的關鍵是找尋耐溫的酶種，從真菌中產生的酶類由于真菌的本身性質限制很難獲得理想的酶種。例如從綠色木霉中提取的扦維素酶在75℃的水中就全部失活。因此應從細菌中找尋。BF-7658酶由細菌中耐溫性高的芽孢桿菌中產生，因此在100℃水中沸煮5秒鐘尚留有部份活力存在，憑籍這種可貴的性質，實施了連續化退漿作業。

（三）

蛋白酶作用的局限性問題

目前酶類在紡織工業上應用，主要有兩個方面；（1）是對纖維以外的物質作用，如棉織物的退漿 由于酶的專一性很安全，使用的酶又耐高溫，所以比較成功。（2）是作用纖維本身，安全性低，但可以控制。

但是由于纖維的結構如蛋白酶的脫除絲膠，絲膠雖然在絲素外部，但本身有4層結構，第3，4層的結晶度大，因此最終有殘留部份無法去除。用蛋白酶去除羊毛鱗片，最終亦有殘留問題。所以蛋白酶對蛋白纖維減量與化學方法比較，前者是稍慊不足，而后者是稍有過度，都存在一定不足。

（四）

纖維素酶的酶種問題

目前我們使用的纖維素酶，對象是飼料糖化，對我們用于織物后整理存在著隱患。這必須從纖維素酶與其它水解酶不同性質談起。纖維素酶不是單一酶，而是若干種酶的復合酶。從降解纖維素作用來說，它主要存在著三種組成，各具特定的降解功能:

（1）C1酶(exo-酶)它是一種外切酶，作用于無取代基的還原端；

（2）Cx酶(endo-酶)它是一科內切酶，隨機作用于任何位置；

（3）β-葡萄糖苷酶，它作用于低聚糖，產物是葡萄糖。

50年

C1酶 Cx酶

纖維素結晶體————→纖維素無定形體-————→可溶性低聚糖

60年代，人們進一步認識到β-葡萄糖苷酶能將可溶性低聚糖如纖維二糖及三糖分解成葡萄糖單體。

70年代初，人們獲得了分離提純出的C1酶和Cx酶，確認了C1酶只能作用于無取代基阻礙的還原端，對于CMC無活性；Cx酶能隨機作用于葡萄糖任何位置，不受取代基的阻礙作用，對于CMC高活性。同時也認識了對天然纖維素，單獨的C1作用無論如何也不能夠得到可觀的產糖率，同樣單獨的Cx酶作用也不能形成有效的降解作用。

此后的研究，進一步確認了協同作用是纖維素酶作用于天然纖維素降解的真實途徑。協同作用強度(降解率)大于各單一酶作用強度的總和；而不是同一發酵酶產生的單一酶種，往往不能間單疊加以獲得協同效果。

根據以上理論和認識，纖維素酶三種組合的作用可如下圖所示:

由Cx酶作用產生的斷片更容易受C1酶的作用，低糖斷片被β-葡萄糖苷酶水解成單糖。

天然纖維素大分子聚集體由大量結晶區和維系其間的少量無定形區構成，由纖維素酶催化的水解作用查能如下圖所示；

通過實驗，凡含C1酶成份較少的纖維素酶對棉纖維損失較少，如下表所示

目前我們用纖維素酶加工織物，由于事前并不掌握組份，因此有根大的盲目性和風險性。另外，我們酶法后整理的目的只要去除表面纖維并不要求飼料那樣糖化。所以分解達到可溶性的低聚糖就能滿足要求(通過強力水洗去除)。這樣不僅可以縮短反應，還可以防止纖維二糖和葡萄糖對酶的抑制。

根據以上所論，開發一種Cx酶合量高而C1酶組份少的纖維素酶最為理想。這種酶種在細菌類找尋可能性比較大，而且還可能有較好的耐溫性。當然從技術難度上來講，這類細菌大抵都是厭氣性的，又是胞內酶，提取麻煩。但是隨著科學技術的發展，這些困難并不是難以逾越的障礙。