隨著人類對紡織產(chǎn)品性能要求的不斷提高和環(huán)境意識的日益加強,綠色紡織品這一新的概念誕生了。開發(fā)和應(yīng)用無污染的對人體有益無害的新型紡織品原料,采用不會帶來環(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、強酸、強堿、強氧化劑,易生物降解而不會帶來環(huán)境污染,以及其具有酶的專一性,這些獨特的優(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
酶是生物體中活細胞產(chǎn)生的一種具有催化作用的物質(zhì),與酸、堿等無機或有機的催化劑相比,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)基團反應(yīng)的試劑;另一種是根據(jù)酶的作用機制修飾酶的特定位點的專一性試劑。
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,超出這個范圍后,酶就會變性失效。
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)變形是隨時間累加的,導(dǎo)致不同的反應(yīng)時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,緩沖液的種類有時也會影響酶的穩(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,酶蛋白在高濃度時較為穩(wěn)定,而在低濃度時則易于解離、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保護劑,添加表面活性劑,添加某些低分子無機離子,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“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,分解除去麻纖維上膠質(zhì)物以達到脫膠的目的。
到上世紀50年代,對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提出利用果膠酶進行麻類(如亞麻、大麻、苧麻)的脫膠;60年代以后,對于果膠酶的研究逐漸深入;1972年第1次報道產(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,對苧麻脫膠作出了很大貢獻[1]。與此同時,隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對麻類織物性能的進一步追求,應(yīng)運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
酶是生物體中活細胞產(chǎn)生的一種具有催化作用的物質(zhì),與酸、堿等無機或有機的催化劑相比,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)基團反應(yīng)的試劑;另一種是根據(jù)酶的作用機制修飾酶的特定位點的專一性試劑。
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,超出這個范圍后,酶就會變性失效。
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)變形是隨時間累加的,導(dǎo)致不同的反應(yīng)時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,緩沖液的種類有時也會影響酶的穩(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,酶蛋白在高濃度時較為穩(wěn)定,而在低濃度時則易于解離、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保護劑,添加表面活性劑,添加某些低分子無機離子,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“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,分解除去麻纖維上膠質(zhì)物以達到脫膠的目的。
到上世紀50年代,對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提出利用果膠酶進行麻類(如亞麻、大麻、苧麻)的脫膠;60年代以后,對于果膠酶的研究逐漸深入;1972年第1次報道產(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,對苧麻脫膠作出了很大貢獻[1]。與此同時,隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對麻類織物性能的進一步追求,應(yīng)運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。
