羊毛表面生物酶改性及機(jī)制研究.pdf

1、傳統(tǒng)羊毛防氈縮加工多采用氯化一樹(shù)脂法,加工中產(chǎn)生的可吸收有機(jī)鹵化物(AOX)毒性高,環(huán)境污染大。本文首先在反膠束體系和水相體系中,應(yīng)用重組T.fusca角質(zhì)酶對(duì)羊毛織物進(jìn)行預(yù)處理;比較了Savinase蛋白酶與木瓜蛋白酶在羊毛防氈縮整理效果上的差異;考察了Bacillus subtilis菌產(chǎn)角蛋白酶、脂肪酶L3126和Lipex100L預(yù)處理對(duì)羊毛蛋白酶改性加工的影響。在低濃度H2O2氧化預(yù)處理的基礎(chǔ)上,結(jié)合角質(zhì)酶、蛋白酶處理,對(duì)羊毛

2、表面酶法改性效果與機(jī)理進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.考察了反膠束體系中表面活性劑、角質(zhì)酶濃度與含水量對(duì)羊毛后續(xù)蛋白酶加工的影響。結(jié)果表明,當(dāng)角質(zhì)酶濃度為2％(o.w.f),環(huán)己烷、正丁醇與Tween-80體積比為5∶1∶1,含水量(水與Tween-80摩爾比)為25時(shí),角質(zhì)酶/蛋白酶處理后羊毛織物潤(rùn)濕性改善,纖維表面Allw(o)rden反應(yīng)特征減弱。角質(zhì)酶反膠束體系預(yù)處理對(duì)羊毛蛋白酶加工有促進(jìn)作用,處理后羊毛失重率

3、增加,堿溶解度僅蛋白酶處理樣相當(dāng)。僅角質(zhì)酶反膠束體系處理,羊毛表面類(lèi)脂去除程度有限,織物表面接觸角大于氫氧化鉀/甲醇處理樣。在角質(zhì)酶反膠束體系處理中,受含水量、表面活性劑與角質(zhì)酶濃度、纖維表面可及度等因素影響,羊毛角質(zhì)酶處理效果有待提高。
　　 2.在水相體系角質(zhì)酶預(yù)處理的基礎(chǔ)上,比較了不同蛋白酶對(duì)羊毛織物的整理效果。羊毛經(jīng)水相體系角質(zhì)酶預(yù)處理,潤(rùn)濕性好于角質(zhì)酶反膠束體系處理樣,進(jìn)一步結(jié)合蛋白酶處理,潤(rùn)濕性明顯改善。羊毛蛋白酶處

4、理中,Savinase蛋白酶(絲氨酸蛋白酶)較木瓜蛋白酶(巰基蛋白酶)具有更高的酶解效率,相同酶濃度條件下Savinase處理樣失重率較高。角質(zhì)酶預(yù)處理對(duì)Savinase蛋白酶處理有明顯促進(jìn)作用,處理后織物強(qiáng)力與角質(zhì)酶/木瓜蛋白酶處理樣相當(dāng),織物水洗后的氈縮率較低。僅Savinase蛋白酶處理,羊毛氈縮性改善較少,原因是Savinase蛋白酶對(duì)纖維鱗片角蛋白水解效率較低。
　　 3.研究了脂肪酶、角蛋白酶與角質(zhì)酶組合預(yù)處理對(duì)羊毛

5、蛋白酶加工的影響。(1)脂肪酶預(yù)處理對(duì)羊毛織物潤(rùn)濕性與后續(xù)蛋白酶加工影響較小,試樣失重率與水洗氈縮率變化不明顯。(2)單一角蛋白酶處理對(duì)鱗片作用效果較小,羊毛織物潤(rùn)濕性改善較少,水洗氈縮率與原樣相當(dāng):角蛋白酶/蛋白酶處理后,羊毛潤(rùn)濕性、失重率較僅蛋白酶處理樣增加,織物氈縮率有所下降,但不及角質(zhì)酶/蛋白酶處理樣。(3)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶組合處理進(jìn)一步改善了羊毛織物表面的潤(rùn)濕性,試樣水洗后的氈縮率低于角質(zhì)酶/蛋白酶和角蛋白酶/蛋白酶處

6、理樣。羊毛經(jīng)角質(zhì)酶/角蛋白酶/蛋白酶處理后,酶解殘液中半胱氨酸含量高于角質(zhì)酶/蛋白酶處理殘液,原因可能與角蛋白酶對(duì)羊毛纖維中胱氨酸二硫鍵有水解作用相關(guān)。
　　 4.考察了H2O2氧化預(yù)處理對(duì)羊毛蛋白酶加工的影響。單獨(dú)H2O2處理對(duì)羊毛纖維表面類(lèi)脂物結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯影響,織物表面潤(rùn)濕性改善較少,試樣失重率較低,羊毛防氈縮性能較原樣下降。隨著H2O2濃度增加,H2O2/蛋白酶組合處理后羊毛織物失重率增加,斷裂強(qiáng)力明顯下降,但防氈縮性能提

7、高較少,這可能與蛋白酶處理中高深度、低廣度的酶解模式相關(guān)。H2O2/蛋白酶處理中,羊毛纖維鱗片細(xì)胞間質(zhì)和皮質(zhì)層蛋白水解較多,鱗片去除以剝離方式為主,羊毛失重率與防氈縮性能之間的相關(guān)性不強(qiáng),防氈縮整理效果不理想。
　　 5.考察了低濃度H2O2、角質(zhì)酶組合預(yù)處理對(duì)羊毛蛋白酶加工的影響。H2O2弱氧化、角質(zhì)酶和蛋白酶組合處理后,羊毛表面潤(rùn)濕性明顯改善,失重率增加,織物水洗后的氈縮率下降,纖維表面Allw(o)rden反應(yīng)特征減弱。2

8、 g/L H2O2(30％)、4％(o.w.f)角質(zhì)酶和2％(o.w.f) Savinase蛋白酶處理后,羊毛織物3次水洗后的氈縮率降低至3～5％,強(qiáng)力保留率約為84％,優(yōu)于角質(zhì)酶/蛋白酶或H2O2/蛋白酶處理樣,試樣染色性能與彈性回復(fù)能力、柔軟度等織物風(fēng)格也有明顯改善。低濃度H2O2預(yù)處理增加了角質(zhì)酶對(duì)羊毛纖維表面類(lèi)脂的作用效果,使得蛋白酶處理中纖維鱗片角蛋白的水解效率增加,纖維損傷低于H2O2/蛋白酶處理樣。弱氧化、角質(zhì)酶和蛋白酶組

9、合處理中,羊毛鱗片去除以水解模式為主,試樣表面的潤(rùn)濕性與防氈縮性之間存在較好的正相關(guān)性,即潤(rùn)濕性越好,織物水洗后的氈縮率越低;失重率與防氈縮性之間的相關(guān)性也較H2O2/蛋白酶處理樣顯著。
　　 6.研究了角質(zhì)酶、角蛋白酶、氧化預(yù)處理與蛋白酶處理對(duì)羊毛纖維結(jié)構(gòu)組成與外觀形態(tài)的影響。角質(zhì)酶處理后羊毛紅外光譜特征吸收峰與原樣沒(méi)有明顯變化,飽和脂肪酸酯C=O特征吸收峰的強(qiáng)度降低,C元素含量與C/N比下降,表明羊毛纖維表面類(lèi)脂物得到去除。