紡織品生物酶加工結(jié)課作業(yè)

1、 紡織品生物酶加工結(jié)課作業(yè) 題 目: 纖維素酶在生物拋光中的應(yīng)用研究學(xué) 院: 紡織與材料學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 輕化工程2013級(jí)班 學(xué)生姓名: 李 朝 龍 學(xué) 號(hào): 41301030205 一、纖維素酶的來(lái)源及分類1.纖維素酶的來(lái)源1.1.來(lái)源于微生物的纖維素酶（1）真菌類分解纖維素的真菌主要來(lái)自絲狀真菌，其菌絲穿透能力強(qiáng)，降解速率快。如木霉屬、青霉屬、根霉屬、漆斑霉屬、毛殼霉屬等，還有后期研究發(fā)現(xiàn)的一些其他類型的真菌類纖維素酶。（2）細(xì)菌類細(xì)菌產(chǎn)生的纖維素酶一般需要在最適PH為中性至偏堿性環(huán)境下發(fā)揮作用。細(xì)菌中產(chǎn)纖維素酶活力較強(qiáng)的菌種，大致分為發(fā)酵厭氧型、好氧型和好氧滑動(dòng)菌型三大類。（3）放線菌

2、類對(duì)于放線菌研究者們關(guān)注度并不高，其繁殖緩慢，降解纖維素能力均弱于真菌和細(xì)菌。但放線菌具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其分泌的胞外酶多數(shù)具有一定的耐堿低性，能夠在強(qiáng)堿性條件下仍保持較高活性，其單細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于遺傳分析等。目前研究較多的是高溫放線菌，主要包括纖維放線菌，諾卡氏菌屬和鏈霉菌等一些菌種。1.2.來(lái)源于動(dòng)物的纖維素酶動(dòng)物性纖維素酶是指動(dòng)物內(nèi)源性纖維素酶。自然界中，某些動(dòng)物如草食性動(dòng)物白蟻、食木蟑螂、蝸牛、天牛和線蟲等也可以產(chǎn)生纖維素酶。1.3.來(lái)源于植物的纖維素酶植物的細(xì)胞壁主要由纖維素組成，纖維素能抵抗植物高滲透壓，發(fā)揮支撐作用，并且在植物發(fā)育的不同階段起到水解細(xì)胞壁的作用，如，果實(shí)成熟蒂柄的脫

3、落等過(guò)程，會(huì)伴隨著細(xì)胞壁降解的發(fā)生，所以纖維素酶同樣廣泛存在于植物中H1。但現(xiàn)今植物中提取纖維素酶的方法尚不成熟，提取的酶含量和純度都不理想，因此植物不作為纖維素酶的主要來(lái)源。1.4.來(lái)源于其他的纖維素酶 主要是一些食用菌類，以及一些組織培養(yǎng)基等。2.纖維素酶的分類 纖維素酶一般可以分為以下三類：（1）葡聚糖內(nèi)切酶：能在纖維素酶分子內(nèi)部任意斷裂-1，4糖苷鍵。（2）葡聚糖外切酶或纖維二糖酶：能從纖維分子的非還原端依次裂解1，4糖苷鍵釋放出纖維二糖分子。（3）葡萄糖苷酶：能將纖維二糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。 二、纖維素酶的作用機(jī)理纖維素酶的作用機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，到目前為止依舊沒(méi)有完全弄清。

4、除了各個(gè)組分對(duì)纖維素分子的分解作用外，現(xiàn)在越來(lái)越多的研究表明纖維素酶的各種組分之間存在著協(xié)同作用。不過(guò)，纖維素酶的水解作用，大體上可以分為以下幾步：(1) 酶分子從水相轉(zhuǎn)移到纖維的表面；(2) 酶分子與纖維表面結(jié)合，形成E+S的復(fù)合物；(3) 把水分子轉(zhuǎn)移到酶與底物復(fù)合物的激活位點(diǎn)；(4) 在酶與底物的復(fù)合物催化下，水與纖維在接觸表面發(fā)生反應(yīng)；(5) 產(chǎn)生的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相中。三、纖維素酶在染整加工中的應(yīng)用纖維素酶能作用于多種天然或再生纖維素纖維，包括棉、麻、竹纖維、構(gòu)木纖維、粘膠纖維、銅氨纖維、滌綸纖維等，纖維素酶在不同的工藝條件作用于不同纖維，可以產(chǎn)生不同的作用效果，在染整加工中有廣泛的應(yīng)用

5、前景。主要有以下幾點(diǎn)：（1）水洗返舊處理纖維素酶可用于牛仔服裝的返舊水洗處理工藝。傳統(tǒng)浮石法對(duì)設(shè)備要求高，能耗大，浮石清理步驟浪費(fèi)人力。酶的返舊處理主要是依靠纖維素酶在機(jī)械攪拌的輔助下對(duì)牛仔織物表面進(jìn)行水解腐蝕，與表面纖維結(jié)合的染料跟隨脫落，從而達(dá)到“穿舊”的效果。但在這一工藝中酶制劑的選擇會(huì)強(qiáng)烈影響返染情況，應(yīng)考慮添加表面活性劑、蛋白酶、改變纖維素酶結(jié)構(gòu)等方法降低返染情況。織物的退漿工藝也會(huì)影響酶剝蝕效果，酶洗對(duì)織物強(qiáng)度的影響也不容忽視，應(yīng)綜合考慮選擇工藝流程。這一作用應(yīng)用于時(shí)下的牛仔布返舊整理，效果很好。（2）減量處理纖維素纖維織物用纖維素酶處理都伴隨著纖維的減量或失重，并引起許多性能變化

6、。減量處理主要是改善織物的柔軟、彈性和懸垂性。大量研究表明在織物的外感和手感被改善的同時(shí)，劇烈的機(jī)械攪拌和摩擦作用會(huì)加劇織物的強(qiáng)力損失。纖維素酶減量處理可以在保證處理效果的同時(shí)，避免織物強(qiáng)力過(guò)度損失。（3）織物的生物拋光處理為了防止及除去織物表面的毛球，運(yùn)用纖維素酶對(duì)織物進(jìn)行生物拋光顯得格外必要。用纖維素酶處理在織物表面改性方面開(kāi)辟出了新領(lǐng)域。在酶洗過(guò)程中，因纖維素酶分子比水分子要大1千倍以上，不能透入棉纖維的內(nèi)部?？椢锉砻娴睦w細(xì)纖維在生物降解和機(jī)械力作用的影響下脫落，得到了平滑的纖維表面?？椢锝?jīng)纖維素酶處理后，大大降低了起毛起球的趨勢(shì)；而且手感柔軟，懸垂性好；吸水性也得到了改善。接下來(lái)著重介

7、紹一下其生物拋光處理：1.原理酶洗時(shí)，纖維素酶首先接觸織物或紗線表面的纖維，還有織物運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生較大位移的紗線交織處的纖維以及突出在織物或紗線上的茸毛，然后才進(jìn)入到紗線內(nèi)部的纖維。也就是說(shuō)纖維素酶的分子在這些突出于織物或紗線表面的茸毛根部和紗線交織處的纖維根部擴(kuò)散得最快，受酶的作用最強(qiáng)，這些部位在織物運(yùn)動(dòng)中的受力也最強(qiáng)，因而此處的纖維也最容易發(fā)生斷裂。棉織物經(jīng)前處理后，纖維發(fā)生一定程度上的膨化，從而有利于纖維素酶的擴(kuò)散及作用，酶對(duì)纖維表面接觸產(chǎn)生的剝蝕作用，也侵蝕到纖維的孔隙和毛細(xì)管中，經(jīng)水解使得微纖之間的連結(jié)松懈，無(wú)定形區(qū)域增加，纖維變得疏松，因而酶處理時(shí)，除了要達(dá)到改善織物的外觀風(fēng)格和手感的

8、效果外，還要注意保持織物或紗線的強(qiáng)力。生物酶拋光的實(shí)現(xiàn)，不僅需要纖維素酶對(duì)纖維素進(jìn)行水解，而且一般都還需要一定的機(jī)械作用力。一是為了促進(jìn)酶分子與纖維的吸附和解吸的速度；二是使酶水解產(chǎn)生的產(chǎn)物盡快分散到液相中。因?yàn)闄C(jī)械攪動(dòng)有助于被酶水解的茸毛易于從織物表面脫落，使織物表面變得光潔，這是纖維素酶工業(yè)化應(yīng)用中不可或缺的條件。除此，機(jī)械攪動(dòng)還增加了酶分子與織物接觸的頻率，從而達(dá)到相對(duì)理想的生物拋光處理效果。2.影響纖維素酶生物拋光效果的主要因素(1) 酶用量對(duì)酶處理效果的影響。由于各種纖維素酶的酶活是不一樣的，所以在確定用量時(shí)，要考慮其酶活以及待處理織物的種類和具體工藝要求。酶活高的，其用量相對(duì)少些，

9、而酶活低的，其用量則相對(duì)多點(diǎn)。(2) 溫度對(duì)酶處理效果的影響。處理液的溫度對(duì)纖維素酶的酶活也有很大的影響。溫度太低，會(huì)使酶的活性無(wú)法充分發(fā)揮出來(lái)；溫度過(guò)高，同樣也會(huì)導(dǎo)致酶失去其活性，從而達(dá)不到預(yù)想中的處理效果。處理液的溫度一般控制在 50 左右。(3) 染色對(duì)酶處理效果的影響?？椢锝?jīng)染色后進(jìn)行酶處理，其失重率較染色前進(jìn)行酶處理的失重率要低?？梢?jiàn)經(jīng)不同染料處理后的織物，其失重率所受到的影響也是不一致的。(4) 添加劑對(duì)酶處理效果的影響。處理液中的某些添加劑能成為酶的激活物，如非離子表面活性劑AEO，它與酶的結(jié)合弱，對(duì)酶的構(gòu)象影響較小。(5) 時(shí)間對(duì)酶處理效果的影響。酶對(duì)織物的處理時(shí)間越長(zhǎng)，織物的

10、失重率就越大，而失重率同時(shí)又與處理時(shí)的攪拌條件有關(guān)。在能夠充分?jǐn)嚢璧脑O(shè)備中，對(duì)織物的酶處理時(shí)間就可以較短些；在攪拌條件不夠充分的設(shè)備中，處理時(shí)間就可以相對(duì)長(zhǎng)一點(diǎn)。以耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)為例，酶處理的時(shí)間一般控制在4060min。(6) pH值對(duì)酶處理效果的影響。酸性酶、中性酶都各有其適宜的pH值范圍。若pH值過(guò)低，則酶的理化性質(zhì)過(guò)于穩(wěn)定，從而發(fā)揮不了其有效的催化作用。但同樣，pH值過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)致酶失活，也即失去了自身的催化作用。對(duì)于酸l生纖維素酶而言，pH值應(yīng)在4.45.5為佳，而中性纖維素酶的pH值，則應(yīng)該在67范圍內(nèi)最為適合。3.工藝配制處理溶液，投入純棉織物 升溫至所需的溫度 緩沖液調(diào)節(jié)pH

11、值 添加纖維素酶，進(jìn)行生物拋光整理 80以上熱水洗10 min失活 水洗數(shù)次 烘干。4.纖維素酶拋光的展望與愿景纖維素酶經(jīng)過(guò)多年的研究，已經(jīng)在紡織行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。它的高效性，專一性，以及處理?xiàng)l件的溫和性和無(wú)毒性等特點(diǎn)，在染整加工中對(duì)于節(jié)約能源，提高紡織品的加工效率和加工品質(zhì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有極其重要的意義，是紡織品加工的一種理想方法。酶的研究始終在路上，盡管纖維素酶生物拋光加工工藝日趨成熟，但其成本比傳統(tǒng)工藝高出許多。此外，纖維素酶在使用過(guò)程中有一定的不可控性。原因是纖維素酶是混合酶，并且酶制劑的敏感程度較高，很容易受到外界環(huán)境條件影響。因此，生產(chǎn)價(jià)廉易得且穩(wěn)定高效的酶是今后發(fā)展的

12、一個(gè)方向。除此之外，目前生產(chǎn)的生物酶尚不能重復(fù)利用，而提高酶的利用率，將其固定化，對(duì)其加以復(fù)配修飾，試圖將其制成微膠囊，這樣的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。四、參考文獻(xiàn)1 王紫薇, 張騰飛. 淺談纖維素酶在紡織行業(yè)的應(yīng)用J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2011(31):73-73.2 王朋. 纖維素酶在紡織品染整中的應(yīng)用J. 濟(jì)南紡織化纖科技, 2009, 39(2):39-40.3 呂景春, 杜麗萍. 纖維素酶在棉織物拋光工藝中的應(yīng)用J. 紡織科技進(jìn)展, 2008(4):40-42.4 劉磊, 陸必泰. 纖維素酶在棉織物生物拋光中的應(yīng)用J. 武漢紡織大學(xué)學(xué)報(bào), 2011(6):34-36.5 周秀梅, 夏黎明. 纖維素酶在織物整理中的應(yīng)用J. 紡織學(xué)報(bào), 2004, 25(3):114-115.6 田呈呈, 章玉銘, 尚志剛,等. 纖維素生物拋光酶在降低毛巾脫毛率中的應(yīng)用J. 印染助劑, 2014(7):33-35.五、課程學(xué)習(xí)的感想通過(guò)對(duì)酶制劑課程的學(xué)習(xí)，我基本了解了多種酶制劑的基本特性，適用范圍及條件，以及其生產(chǎn)應(yīng)用的加工工藝方法。認(rèn)識(shí)到酶在紡織印染加工中的突出優(yōu)勢(shì)，酶的清潔與高效是眾多化學(xué)助劑所無(wú)法比擬的。而紡織工業(yè)是傳統(tǒng)意義上的高污染行業(yè)，在追求人與環(huán)境和諧相處的今天，尋找高效率、低污染的新型紡織技術(shù)成為了