隨著人類對(duì)紡織產(chǎn)品性能要求的不斷提高和環(huán)境意識(shí)的日益加強(qiáng),綠色紡織品這一新的概念誕生了。開發(fā)和應(yīng)用無污染的對(duì)人體有益無害的新型紡織品原料,采用不會(huì)帶來環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝,發(fā)展綠色紡織品是今后進(jìn)行國際貿(mào)易的重要前提[1],也是今后的發(fā)展趨勢。作為紡織行業(yè)重要組成部分的麻紡織業(yè),尤其是以出口創(chuàng)匯為主的麻紡織品,找到與生物技術(shù)的交叉點(diǎn)是其可持續(xù)良好發(fā)展的保障。生物酶是由無毒微生物發(fā)酵、提取、精制而成的生物催化劑,無任何毒副作用,在工藝上使用方便,不需高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑,易生物降解而不會(huì)帶來環(huán)境污染,以及其具有酶的專一性,這些獨(dú)特的優(yōu)勢贏得了麻紡織行業(yè)中的一席之地,而且是今后行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
1、生物酶概述
酶是生物體中活細(xì)胞產(chǎn)生的一種具有催化作用的物質(zhì),與酸、堿等無機(jī)或有機(jī)的催化劑相比,酶是具有高的專一性的高效催化劑,且其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),這說明酶是一種特殊的生命催化劑。
1.1、影響酶反應(yīng)的主要因素
1.1.1、抑制劑的影響
抑制劑是對(duì)酶反應(yīng)速度有十分重要的影響。抑制可分為不可逆抑制和可逆抑制。常用的抑制劑中不可逆抑制劑有2種,一種是專一地和特定(側(cè)鏈氨基酸)基團(tuán)反應(yīng)的試劑;另一種是根據(jù)酶的作用機(jī)制修飾酶的特定位點(diǎn)的專一性試劑。
1.1.2、ｐＨ值的影響
酶反應(yīng)是在一定的條件下進(jìn)行的,酸、堿既能影響酶的穩(wěn)定性,也能直接影響酶的催化活性。酶都有一定的酸堿穩(wěn)定性范圍,超出這個(gè)范圍后,酶就會(huì)變性失效。
1.1.3、溫度的影響
溫度既能改變酶反應(yīng)本身的速度,也能導(dǎo)致酶蛋白變性失效,酶反應(yīng)速度隨溫度升高而增大,但超過最適溫度后,反應(yīng)速度隨溫度升高而下降。而且,由于溫度使蛋白質(zhì)變形是隨時(shí)間累加的,導(dǎo)致不同的反應(yīng)時(shí)間測得的最適溫度往往不同。
1.2、酶的穩(wěn)定型與保存
1.2.1、酶的劑型
酶制劑常以4種劑型供應(yīng),即液體酶制劑、固體酶制劑、純酶制劑、固定化酶制劑。由于酶的特性使得如何提高酶的穩(wěn)定性,延長其有效期是各行業(yè)需解決的問題。
1.2.2、影響酶的穩(wěn)定性因素
①溫度
大多數(shù)酶可在低溫條件下(0～4℃)使用、處理和保存。但有些酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與疏水鍵有關(guān);許多酶可在液氮或-80℃中凍結(jié)保存;冰凍干燥也是一種好的有效方法。
②ｐＨ值和緩沖液
大多數(shù)酶僅在各自特定ｐＨ值范圍內(nèi)穩(wěn)定,超出此范圍則迅速失效,緩沖液的種類有時(shí)也會(huì)影響酶的穩(wěn)定性。
③酶蛋白濃度
酶的穩(wěn)定性因酶性質(zhì)和純度而異,一般情況下,酶蛋白在高濃度時(shí)較為穩(wěn)定,而在低濃度時(shí)則易于解離、吸附,甚至易發(fā)生表面變形而失效。
④氧化
某些酶為巰基酶,可能由于巰基氧化而在空氣中逐漸失活,這種情況下加入1ｍｍｏｌ/Ｌ的ＥＤＴＡ或ＤＴＴ等有助于增加穩(wěn)定性。
1.2.3、穩(wěn)定酶的方法
目前,穩(wěn)定酶的方法有如下幾種:添加底物抑制劑和輔酶,添加—ＳＨ保護(hù)劑,添加表面活性劑,添加某些低分子無機(jī)離子,作成固定化酶。
2、生物酶在麻紡織行業(yè)中的應(yīng)用
2.1、應(yīng)用歷史
生物用于麻類脫膠可追溯到公元前6世紀(jì)“東門之池,可以漚麻”,也就是把苧麻直接浸入水中,利用水和麻皮上網(wǎng)絡(luò)的微生物大量生長繁殖的同時(shí),分解除去麻纖維上膠質(zhì)物以達(dá)到脫膠的目的。
到上世紀(jì)50年代,對(duì)麻類浸解作用的研究主要集中在分離具有脫膠能力的微生物及其酶。1958年ＡＥ.Ｍ.Ｍ提出利用果膠酶進(jìn)行麻類(如亞麻、大麻、苧麻)的脫膠;60年代以后,對(duì)于果膠酶的研究逐漸深入;1972年第1次報(bào)道產(chǎn)生果膠酶的微生物或果膠酶制劑在脫膠工業(yè)中加以利用;1973年根據(jù)果膠酶的作用機(jī)理將果膠酶分為兩大類,即果膠酯酶和解聚酶;1990年,分離到一株產(chǎn)果膠裂解酶的芽孢桿菌,對(duì)苧麻脫膠作出了很大貢獻(xiàn)[1]。與此同時(shí),隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)麻類織物性能的進(jìn)一步追求,應(yīng)運(yùn)而生了麻類織物生物整理技術(shù),如酶洗、酶退漿、精練、漂白、廢液處理、生物軟麻、改性。
2.2、可應(yīng)用的酶
麻類纖維主要成分為纖維素,與棉纖維同屬于天然纖維素纖維,所不同的是麻纖維的非纖維素成分(統(tǒng)稱膠質(zhì))含量高。膠質(zhì)內(nèi)又含有半纖維素、果膠、木質(zhì)素等多種物質(zhì),紡織用麻纖維即是指從原麻中脫去部分或幾乎全部膠質(zhì)而分離出纖維。因此,決定在麻紡織品加工過程中目前可以利用的生物酶有果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶、木質(zhì)素酶、過氧化氫酶、淀粉酶以及漆酶等。
1、生物酶概述
酶是生物體中活細(xì)胞產(chǎn)生的一種具有催化作用的物質(zhì),與酸、堿等無機(jī)或有機(jī)的催化劑相比,酶是具有高的專一性的高效催化劑,且其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),這說明酶是一種特殊的生命催化劑。
1.1、影響酶反應(yīng)的主要因素
1.1.1、抑制劑的影響
抑制劑是對(duì)酶反應(yīng)速度有十分重要的影響。抑制可分為不可逆抑制和可逆抑制。常用的抑制劑中不可逆抑制劑有2種,一種是專一地和特定(側(cè)鏈氨基酸)基團(tuán)反應(yīng)的試劑;另一種是根據(jù)酶的作用機(jī)制修飾酶的特定位點(diǎn)的專一性試劑。
1.1.2、ｐＨ值的影響
酶反應(yīng)是在一定的條件下進(jìn)行的,酸、堿既能影響酶的穩(wěn)定性,也能直接影響酶的催化活性。酶都有一定的酸堿穩(wěn)定性范圍,超出這個(gè)范圍后,酶就會(huì)變性失效。
1.1.3、溫度的影響
溫度既能改變酶反應(yīng)本身的速度,也能導(dǎo)致酶蛋白變性失效,酶反應(yīng)速度隨溫度升高而增大,但超過最適溫度后,反應(yīng)速度隨溫度升高而下降。而且,由于溫度使蛋白質(zhì)變形是隨時(shí)間累加的,導(dǎo)致不同的反應(yīng)時(shí)間測得的最適溫度往往不同。
1.2、酶的穩(wěn)定型與保存
1.2.1、酶的劑型
酶制劑常以4種劑型供應(yīng),即液體酶制劑、固體酶制劑、純酶制劑、固定化酶制劑。由于酶的特性使得如何提高酶的穩(wěn)定性,延長其有效期是各行業(yè)需解決的問題。
1.2.2、影響酶的穩(wěn)定性因素
①溫度
大多數(shù)酶可在低溫條件下(0～4℃)使用、處理和保存。但有些酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與疏水鍵有關(guān);許多酶可在液氮或-80℃中凍結(jié)保存;冰凍干燥也是一種好的有效方法。
②ｐＨ值和緩沖液
大多數(shù)酶僅在各自特定ｐＨ值范圍內(nèi)穩(wěn)定,超出此范圍則迅速失效,緩沖液的種類有時(shí)也會(huì)影響酶的穩(wěn)定性。
③酶蛋白濃度
酶的穩(wěn)定性因酶性質(zhì)和純度而異,一般情況下,酶蛋白在高濃度時(shí)較為穩(wěn)定,而在低濃度時(shí)則易于解離、吸附,甚至易發(fā)生表面變形而失效。
④氧化
某些酶為巰基酶,可能由于巰基氧化而在空氣中逐漸失活,這種情況下加入1ｍｍｏｌ/Ｌ的ＥＤＴＡ或ＤＴＴ等有助于增加穩(wěn)定性。
1.2.3、穩(wěn)定酶的方法
目前,穩(wěn)定酶的方法有如下幾種:添加底物抑制劑和輔酶,添加—ＳＨ保護(hù)劑,添加表面活性劑,添加某些低分子無機(jī)離子,作成固定化酶。
2、生物酶在麻紡織行業(yè)中的應(yīng)用
2.1、應(yīng)用歷史
生物用于麻類脫膠可追溯到公元前6世紀(jì)“東門之池,可以漚麻”,也就是把苧麻直接浸入水中,利用水和麻皮上網(wǎng)絡(luò)的微生物大量生長繁殖的同時(shí),分解除去麻纖維上膠質(zhì)物以達(dá)到脫膠的目的。
到上世紀(jì)50年代,對(duì)麻類浸解作用的研究主要集中在分離具有脫膠能力的微生物及其酶。1958年ＡＥ.Ｍ.Ｍ提出利用果膠酶進(jìn)行麻類(如亞麻、大麻、苧麻)的脫膠;60年代以后,對(duì)于果膠酶的研究逐漸深入;1972年第1次報(bào)道產(chǎn)生果膠酶的微生物或果膠酶制劑在脫膠工業(yè)中加以利用;1973年根據(jù)果膠酶的作用機(jī)理將果膠酶分為兩大類,即果膠酯酶和解聚酶;1990年,分離到一株產(chǎn)果膠裂解酶的芽孢桿菌,對(duì)苧麻脫膠作出了很大貢獻(xiàn)[1]。與此同時(shí),隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)麻類織物性能的進(jìn)一步追求,應(yīng)運(yùn)而生了麻類織物生物整理技術(shù),如酶洗、酶退漿、精練、漂白、廢液處理、生物軟麻、改性。
2.2、可應(yīng)用的酶
麻類纖維主要成分為纖維素,與棉纖維同屬于天然纖維素纖維,所不同的是麻纖維的非纖維素成分(統(tǒng)稱膠質(zhì))含量高。膠質(zhì)內(nèi)又含有半纖維素、果膠、木質(zhì)素等多種物質(zhì),紡織用麻纖維即是指從原麻中脫去部分或幾乎全部膠質(zhì)而分離出纖維。因此,決定在麻紡織品加工過程中目前可以利用的生物酶有果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶、木質(zhì)素酶、過氧化氫酶、淀粉酶以及漆酶等。
