随着人类对纺织产品性能要求的不断提高和环境意识的日益加强,绿色纺织品这一新的概念诞生了。开发和应用无污染的对人体有益无害的新型纺织品原料,采用不会带来环境污染的生产工艺,发展绿色纺织品是今后进行国际贸易的重要前提[1],也是今后的发展趋势。作为纺织行业重要组成部分的麻纺织业,尤其是以出口创汇为主的麻纺织品,找到与生物技术的交叉点是其可持续良好发展的保障。生物酶是由无毒微生物发酵、提取、精制而成的生物催化剂,无任何毒副作用,在工艺上使用方便,不需高温、高压、强酸、强碱、强氧化剂,易生物降解而不会带来环境污染,以及其具有酶的专一性,这些独特的优势赢得了麻纺织行业中的一席之地,而且是今后行业发展的必然趋势。
1、生物酶概述
酶是生物体中活细胞产生的一种具有催化作用的物质,与酸、碱等无机或有机的催化剂相比,酶是具有高的专一性的高效催化剂,且其化学本质是蛋白质,这说明酶是一种特殊的生命催化剂。
1.1、影响酶反应的主要因素
1.1.1、抑制剂的影响
抑制剂是对酶反应速度有十分重要的影响。抑制可分为不可逆抑制和可逆抑制。常用的抑制剂中不可逆抑制剂有2种,一种是专一地和特定(侧链氨基酸)基团反应的试剂;另一种是根据酶的作用机制修饰酶的特定位点的专一性试剂。
1.1.2、ｐＨ值的影响
酶反应是在一定的条件下进行的,酸、碱既能影响酶的稳定性,也能直接影响酶的催化活性。酶都有一定的酸碱稳定性范围,超出这个范围后,酶就会变性失效。
1.1.3、温度的影响
温度既能改变酶反应本身的速度,也能导致酶蛋白变性失效,酶反应速度随温度升高而增大,但超过最适温度后,反应速度随温度升高而下降。而且,由于温度使蛋白质变形是随时间累加的,导致不同的反应时间测得的最适温度往往不同。
1.2、酶的稳定型与保存
1.2.1、酶的剂型
酶制剂常以4种剂型供应,即液体酶制剂、固体酶制剂、纯酶制剂、固定化酶制剂。由于酶的特性使得如何提高酶的稳定性,延长其有效期是各行业需解决的问题。
1.2.2、影响酶的稳定性因素
①温度
大多数酶可在低温条件下(0～4℃)使用、处理和保存。但有些酶的高级结构的稳定性与疏水键有关;许多酶可在液氮或-80℃中冻结保存;冰冻干燥也是一种好的有效方法。
②ｐＨ值和缓冲液
大多数酶仅在各自特定ｐＨ值范围内稳定,超出此范围则迅速失效,缓冲液的种类有时也会影响酶的稳定性。
③酶蛋白浓度
酶的稳定性因酶性质和纯度而异,一般情况下,酶蛋白在高浓度时较为稳定,而在低浓度时则易于解离、吸附,甚至易发生表面变形而失效。
④氧化
某些酶为巯基酶,可能由于巯基氧化而在空气中逐渐失活,这种情况下加入1ｍｍｏｌ/Ｌ的ＥＤＴＡ或ＤＴＴ等有助于增加稳定性。
1.2.3、稳定酶的方法
目前,稳定酶的方法有如下几种:添加底物抑制剂和辅酶,添加—ＳＨ保护剂,添加表面活性剂,添加某些低分子无机离子,作成固定化酶。
2、生物酶在麻纺织行业中的应用
2.1、应用历史
生物用于麻类脱胶可追溯到公元前6世纪“东门之池,可以沤麻”,也就是把苎麻直接浸入水中,利用水和麻皮上网络的微生物大量生长繁殖的同时,分解除去麻纤维上胶质物以达到脱胶的目的。
到上世纪50年代,对麻类浸解作用的研究主要集中在分离具有脱胶能力的微生物及其酶。1958年ＡＥ.Ｍ.Ｍ提出利用果胶酶进行麻类(如亚麻、大麻、苎麻)的脱胶;60年代以后,对于果胶酶的研究逐渐深入;1972年第1次报道产生果胶酶的微生物或果胶酶制剂在脱胶工业中加以利用;1973年根据果胶酶的作用机理将果胶酶分为两大类,即果胶酯酶和解聚酶;1990年,分离到一株产果胶裂解酶的芽孢杆菌,对苎麻脱胶作出了很大贡献[1]。与此同时,随着生物技术的不断发展和人们对麻类织物性能的进一步追求,应运而生了麻类织物生物整理技术,如酶洗、酶退浆、精练、漂白、废液处理、生物软麻、改性。
2.2、可应用的酶
麻类纤维主要成分为纤维素,与棉纤维同属于天然纤维素纤维,所不同的是麻纤维的非纤维素成分(统称胶质)含量高。胶质内又含有半纤维素、果胶、木质素等多种物质,纺织用麻纤维即是指从原麻中脱去部分或几乎全部胶质而分离出纤维。因此,决定在麻纺织品加工过程中目前可以利用的生物酶有果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶、木质素酶、过氧化氢酶、淀粉酶以及漆酶等。
1、生物酶概述
酶是生物体中活细胞产生的一种具有催化作用的物质,与酸、碱等无机或有机的催化剂相比,酶是具有高的专一性的高效催化剂,且其化学本质是蛋白质,这说明酶是一种特殊的生命催化剂。
1.1、影响酶反应的主要因素
1.1.1、抑制剂的影响
抑制剂是对酶反应速度有十分重要的影响。抑制可分为不可逆抑制和可逆抑制。常用的抑制剂中不可逆抑制剂有2种,一种是专一地和特定(侧链氨基酸)基团反应的试剂;另一种是根据酶的作用机制修饰酶的特定位点的专一性试剂。
1.1.2、ｐＨ值的影响
酶反应是在一定的条件下进行的,酸、碱既能影响酶的稳定性,也能直接影响酶的催化活性。酶都有一定的酸碱稳定性范围,超出这个范围后,酶就会变性失效。
1.1.3、温度的影响
温度既能改变酶反应本身的速度,也能导致酶蛋白变性失效,酶反应速度随温度升高而增大,但超过最适温度后,反应速度随温度升高而下降。而且,由于温度使蛋白质变形是随时间累加的,导致不同的反应时间测得的最适温度往往不同。
1.2、酶的稳定型与保存
1.2.1、酶的剂型
酶制剂常以4种剂型供应,即液体酶制剂、固体酶制剂、纯酶制剂、固定化酶制剂。由于酶的特性使得如何提高酶的稳定性,延长其有效期是各行业需解决的问题。
1.2.2、影响酶的稳定性因素
①温度
大多数酶可在低温条件下(0～4℃)使用、处理和保存。但有些酶的高级结构的稳定性与疏水键有关;许多酶可在液氮或-80℃中冻结保存;冰冻干燥也是一种好的有效方法。
②ｐＨ值和缓冲液
大多数酶仅在各自特定ｐＨ值范围内稳定,超出此范围则迅速失效,缓冲液的种类有时也会影响酶的稳定性。
③酶蛋白浓度
酶的稳定性因酶性质和纯度而异,一般情况下,酶蛋白在高浓度时较为稳定,而在低浓度时则易于解离、吸附,甚至易发生表面变形而失效。
④氧化
某些酶为巯基酶,可能由于巯基氧化而在空气中逐渐失活,这种情况下加入1ｍｍｏｌ/Ｌ的ＥＤＴＡ或ＤＴＴ等有助于增加稳定性。
1.2.3、稳定酶的方法
目前,稳定酶的方法有如下几种:添加底物抑制剂和辅酶,添加—ＳＨ保护剂,添加表面活性剂,添加某些低分子无机离子,作成固定化酶。
2、生物酶在麻纺织行业中的应用
2.1、应用历史
生物用于麻类脱胶可追溯到公元前6世纪“东门之池,可以沤麻”,也就是把苎麻直接浸入水中,利用水和麻皮上网络的微生物大量生长繁殖的同时,分解除去麻纤维上胶质物以达到脱胶的目的。
到上世纪50年代,对麻类浸解作用的研究主要集中在分离具有脱胶能力的微生物及其酶。1958年ＡＥ.Ｍ.Ｍ提出利用果胶酶进行麻类(如亚麻、大麻、苎麻)的脱胶;60年代以后,对于果胶酶的研究逐渐深入;1972年第1次报道产生果胶酶的微生物或果胶酶制剂在脱胶工业中加以利用;1973年根据果胶酶的作用机理将果胶酶分为两大类,即果胶酯酶和解聚酶;1990年,分离到一株产果胶裂解酶的芽孢杆菌,对苎麻脱胶作出了很大贡献[1]。与此同时,随着生物技术的不断发展和人们对麻类织物性能的进一步追求,应运而生了麻类织物生物整理技术,如酶洗、酶退浆、精练、漂白、废液处理、生物软麻、改性。
2.2、可应用的酶
麻类纤维主要成分为纤维素,与棉纤维同属于天然纤维素纤维,所不同的是麻纤维的非纤维素成分(统称胶质)含量高。胶质内又含有半纤维素、果胶、木质素等多种物质,纺织用麻纤维即是指从原麻中脱去部分或几乎全部胶质而分离出纤维。因此,决定在麻纺织品加工过程中目前可以利用的生物酶有果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶、木质素酶、过氧化氢酶、淀粉酶以及漆酶等。
