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　　高能耗、重污染是染整加工中普遍存在的頑疾，是嚴重制約染整行業可持續發展的瓶頸，已引起全社會日益廣泛的關注。近年來染整工作者在染整設備、染整助劑、加工工藝等方面作出了不懈的努力，取得了一定成效，但高能耗、重污染的問題并沒有從根本上解決。隨著能源的日趨緊張，環境的日益惡化，以及人們生態保護意識的加強，今后在相當長的一

　　段時間內低能耗、低污染仍將是人們關注的焦點，是染整工作者努力的方向。羊毛纖維是天然的蛋白質纖維，常用于制作高檔服裝面料。利用生物酶技術改造和提升羊毛纖維的性能，可以實現紡織產品的高檔化和生產的清潔化，不僅是人們提高生活質量的需要，而且關系到社會的可持續發展。

　　1 酶的催化作用原理

　　在催化反應過程中酶的催化作用是通過降低體系中分子的活化能(即活波態與常態之間的能量差)來實現的。目前，對于酶如何使反應的活化能降低作出較為完滿解釋的是中間產物學說，即設有一反應

　　S底物→P產物 (1)

　　酶在催化此反應時首先與底物結合生成一個不穩定的中間產物Es，中問絡合物再分解成產物和原來的酶，反應式如下：

　　E+S→ES→E+P (2)

　　由于酶催化反應(2)比(1)要低，所以反應速度加快。

　　2酶在羊毛染整加工中的應用

　　2.1蛋白酶與羊毛的作用原理

　　在酶與羊毛的反應體系中，酶是肽鍵遇水分解的催化劑，酶在適宜的條件下發揮其活性，從羊毛纖維表面鱗片層的親水部分進入纖維內部，促使羊毛中的肽鍵水解，達到使部分蛋白質溶解的目的。其催化過程可分以下幾步：酶在溶液中向纖維表面擴散;酶在纖維表面的吸附;酶向纖維內部擴散;酶催化水解反應。

　　生產加工中通常先對羊毛進行預處理，使二硫鍵斷裂，親水性增強，使酶解作用能夠易于進行。常用的預處理劑有含氯化合物、過氧化合物、堿和還原劑。過于劇烈的預處理不僅使二硫鍵斷裂，胱氨酸氧化為磺基丙氨酸，羊毛鱗片被明顯破壞，還使得后續的酶處理很可能侵蝕到皮質層，嚴重損傷羊毛，出現減量率過大和強度急劇下降的情況。此外，不同種類的酶在與羊毛纖維作用時，所要求的工藝條件(pH值、溫度等)均有所不同，使用時應選擇最佳的工藝條件，使酶處理發揮出最大的效用。

　　2.2酶在羊毛前處理中的應用

　　2.2.1羊毛除雜

　　羊毛纖維的主要成分是蛋白質，草雜的主要成分是纖維素，由于二者的化學成分完全不同，在含有草雜的羊毛中加入一定量的纖維素酶，利用酶催化反應高度專一性的特點，加入的酶只對植物性雜質起作用，使植物性草雜理化性質發生變化，除去草雜。纖維素酶對蛋白質羊毛不起作用，加之處理時溫度較低，對羊毛不會造成損傷。再者，酶本身是蛋白質，容易生物降解，可以減輕環境污染。纖維素酶、果膠酶和木質素酶的混合物處理羊毛，不損傷羊毛纖維。

　　原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、土雜、草屑污染物外，還存在另一種由細胞碎片和軟角質蛋白原生質構成的蛋白質污染物(PCL)，其與纖維間存在較強的氫鍵結合力。它的殘存使洗凈毛色澤黯沉，采用傳統的洗毛方法很難完全去除。生物洗毛可以去除羊毛表面里層的這些蛋白質污染物。在洗毛工藝中采用蛋白酶、二步法洗毛，前2槽添加滲透劑和合成洗滌劑洗去羊毛脂、羊汗、土雜，第3槽添加蛋白酶進行生物洗毛，去除洗去蛋白質污染物，提高洗凈毛的質量。

　　2.2.2羊毛漂白

　　漂白用酶制劑目前尚處于開發階段，在羊毛漂白中引起關注的是采用氧化還原酶、蛋白酶。室溫時，酶在酸性條件下可以有效地控制過氧化氫的分解，減少過氧化氫的損失，使漂白浴中過氧化氫漂白的有效成分保持一定濃度，因此，對羊毛纖維的損傷程度很低，漂白效果也好，纖維強力下降與其他漂白工藝相比要輕得多，而且該工藝節約能源、節省時間。

　　在蛋白酶BactosolSI存在下的過氧化氫漂白工藝，可以顯著地提高羊毛的白度和親水性。例如在偏亞硫酸氫鈉和亞硫酸鈉的混合物存在下，用木瓜蛋白酶處理羊毛，可以顯著提高羊毛白度。酶Esperase8.0L(Sandoz公司)對過氧化氫漂白白度有所提高，但是伴隨著重量和強力的損失，尤其在漂液劇烈攪動時，白度增加很多，但重量和強力損傷更嚴重。BactosolWO(Sandoz公司)、Durazyme16.0L(NOVO公司)對白度改進也很明顯，酶的用量增加，白度增加，但纖維的損傷也加劇。Esperase8.0L也可用在二硫化合物的還原漂白，但pH值不能太高，中性較好。

　　對于酶漂白有2種思路，一是直接攻擊天然色素的酶(如過氧化物酶和漆酶等)，通過分解天然色素，達到漂白目的。酶能在氧氣存在下，催化酚式羥基形成苯氧自由基和水，從而引起自由基反應。漆酶用于木漿漂白已獲成功。漆酶屬于無基質特異性酶，能被它氧化的化合物范圍很廣，像漆酶這樣的氧化還原酶需要某種介質在反應中起傳送電子的作用。這種介質類似于催化劑，但由于在反應中會被消耗，因而并非真正的催化劑，現在使用的介質都存在效能和毒性方面的問題。因而將漆酶用于漂白的關鍵問題是找到合適的介質。另一種是采用氧化酶，用葡萄糖氧化酶處理產生過氧化氫，通過過氧化氫漂白。

　　2.3酶在羊毛染色中的應用

　　酶在羊毛染色中的應用目前主要集中在羊毛低溫染色和作為羊毛染色助劑使用2個方面。

　　2.3.1羊毛低溫染色

　　2.3.1.1生物蛋白酶低溫染色機理羊毛纖維由鱗片層、皮質層和髓質層組成。覆蓋在毛干最外面的鱗片層是由角質化的扁平狀細胞通過細胞間質黏連而成。鱗片層又分為鱗片表層、鱗片外層和鱗片內層。鱗片表層呈現脂類結構，非極性基團外露，具有極強的疏水性;鱗片外層主要由角質化蛋白質組成，胱氨酸含量較高，結構堅硬難以被膨化。由于這2層的存在，阻礙了染料向纖維內部擴散和上染，致使羊毛常規染色必須在較高的溫度(100℃)下進行。因為只有溫度達到80℃以上，羊毛的鱗片才開始張開，染料才能迅速滲透上染。

　　蛋白酶是生物催化劑，能使鱗片層中角質化的蛋白質氨基酸中的肽鍵水解，使鱗片層龜裂或部分破壞，從而使羊毛纖維上染料擴散的孔道擴大，使染料迅速上染，在較低的溫度(80℃以下)下，就能達到較高的上染百分率。

　　2.3.1.2酶在羊毛低溫染色中的應用

　　目前羊毛紡織品染色仍然采用傳統的沸染工藝，此工藝不但能耗大，而且常常使羊毛在高溫和化學藥劑的作用下泛黃、強力損傷，致使天然風格遭到破壞，嚴重影響產品的手感和鮮艷度。針對這一現象，采用生物酶做促染劑，可在40～50℃下使羊毛的鱗片層部分水解，使染料在較低的溫度下就能滲透上染，減少了羊毛強力的損傷，保留羊毛制品的天然風格，同時節約了能源。朱俊萍等選用了5種蛋白酶作為促染劑用于羊毛一浴法低溫染色工藝，通過對生物蛋白酶進行優選，以及酶處理條件的優選，制定了最佳低溫染色工藝為：酶濃度5%(owf)，45～50℃，保溫15—30min，然后逐漸升溫到80℃，保溫30～60min。

　　環保型生物酶作促染劑對羊毛低溫染色工藝，不僅能改善傳統沸染工藝能耗大，染品易泛黃、強力損傷大、手感粗糙等缺陷，而且有利于環保、節能，因此，該工藝有較好的發展前景。

　　2.3.2作為羊毛染色的助劑

　　對在含有羊毛和c.I.酸性藍8O的耐縮絨酸性染料的染浴中，將3種酶(蛋白酶SFP，BactoS,O1WO液，ALcalase210T)作為助劑的作用進行了對比研究。染色過程中，任何一種酶都能提高染料吸附量。ALcalase210T最為有效，其次為蛋白酶SFP。在染色溫度較低時，酶提高染料吸附量作用較為明顯，當染色溫度接近于酶最大活性溫度時最為明顯，此溫度通常在50℃附近。盡管酶能顯著提高染料吸附，但得色量仍不足。酶存在時，在低溫染色(85℃)時就可達到常規染色時(100℃)的上染率。染浴中酶存在不影響織物的染色牢度。這些酶不但提高染料的吸附，而且還促進染料在纖維中的擴散。這些結論使得在溫和條件下酶作為助劑的新型羊毛染色成為可能。

　　2.4酶在羊毛防氈縮中的應用

　　2.4.1羊毛酶法防氈縮存在的問題酶處理的技術難點在于準確控制酶性能的穩定性和處理程序。由于羊毛纖維結構上的原因，酶處理作用很難只控制在鱗片層。對酶而言，分解覆蓋在毛纖維表面最外層的胱氨酸及疏水性外層角質細胞，要比分解內層及細胞膜復合體(CMC)困難得多。酶處理不僅使表層蛋白質發生水解，也作用于纖維內部。不同廠家生產的蛋白酶對不同批次的羊毛織物處理效果也不盡相同，程度難以掌握。深入研究酶分解機理、羊毛損傷機理以及酶處理與羊毛損傷程度之間的變化規律，是解決酶處理穩定性和準確性的關鍵問題。

　　2.4.2羊毛酶法防氈縮研究方向

　　羊毛作為一種復雜的天然纖維，其鱗片層是羊毛纖維氈化的重要原因。傳統的氯化一樹脂方法破壞了角質層分子中的雙硫鍵，使鱗片失去其嵌制性。這種方法雖具有防氈縮效果好的特點，然而該工藝廢水中存在大量的AOX(可吸收的有機氯化物)類物質，對環境污染大。用酶法對羊毛進行防氈縮的處理，已成為防縮工藝發展的主要方向。由于鱗片層的外部存在一層類脂層，使蛋白酶無法直接與鱗片層反應，因此一般應先采用氧化劑去除類脂層，如此會加重羊毛的損傷程度。迄今為止，尚未出現一種各方面都能令人滿意的羊毛改性方法，目前對羊毛酶法防氈縮研究主要集中在以下幾個方面。

　　2.4.2.1常壓等離子體與酶結合處理

　　等離子體作為一種表面處理技術在紡織品加工中的應用已有很多研究。通過表面刻蝕和氧化，就象氯化處理一樣對羊毛表面進行改性，結合樹脂處理，為羊毛無氯防氈縮整理提供了另一種可能。將等離子體和酶共同作用，可適度地剝除羊毛表面的鱗片，使羊毛織物的防氈縮性能明顯改善，而且低溫等離子體只作用于羊毛的表面，其處理方式在一定程度上彌補了酶對羊毛纖維的強力損傷，因此羊毛的優良性能幾乎不變。

　　2.4.2.2多種酶復配

　　要想較好地降低羊毛的氈縮率，必須在蛋白酶處理的基礎上或在前處理工序中增加其他種類的酶。李影將蛋白酶和轉移酶E2進行復配，應用于羊毛織物防氈縮整理，得出氈縮率最低的最佳酶復配方案，較好地達到了預期目標，即氈縮率控制在3%以下的機可洗目標。張瑞萍等選用一種新型生物酶TG，與傳統的氧化、蛋白酶處理結合共同處理羊毛織物，使蛋白質改性，達到防氈縮的同時，還可減少織物強力損失。李慧等。。用不同的蛋白酶復配進行羊毛的抗氈縮整理，也達到了減少纖維損傷的效果。近年，美國專利和歐洲專利介紹了使用非蛋白酶的其他酶種或蛋白酶復合進行羊毛防氈縮整理，并保持較高的纖維強度保持力的報道。

　　2.4.2.3超聲波技術用于羊毛酶處理

　　將超聲波技術用于蛋白酶處理羊毛和羊毛織物，具有以下優點：①縮短工藝流程、節約染化料、節能降耗;②經超聲波/酶處理后，羊毛纖維表面的鱗片被明顯地破壞，氈縮率降低，手感也較單獨用酶處理的柔軟，上染百分率高;③超聲波/酶處理賦予羊毛織物防氈縮作用，織物的強力未見顯著下降。

　　2.4.2.4生物酶防氈縮冷軋堆工藝

　　與常規羊毛防氈縮水浴浸漬工藝相比，冷軋堆處理具有能耗低、織物強力損傷小，設備要求低、排污少、廢水處理簡單等諸多優點，是一種“綠色”的處理工藝。王菊花等將羊毛織物經氧化預處理后，再進行生物酶冷軋堆處理，能大幅降低氈縮率。生物酶濃度、pH值和添加劑是影響羊毛生物酶冷軋堆防氈縮工藝的主要因素。控制一定的工藝條件，羊毛織物的氈縮率可以達到6%左右。

　　2.5酶在羊毛柔軟改性方面的應用

　　在紡織品的應用中，柔軟度是一個重要的品質因素。眾所周知，就是因為毛織物有刺癢感，限制了其在內衣上的應用。為改變此種狀況，同防縮加工一樣，通過適當的減量加工去除羊毛纖維表面的鱗片，使纖維表面變得光滑，直徑降低，手感改善。然而由于種種原因(如處理的均勻性等)，實際的結果是手感較原來更為粗糙，因此還需結合有機硅等整理，才能最終實現手感改善。在提高毛織物的白度和光澤方面，特別是當需要淺色的織物時，單獨用蛋白酶或者與過氧化氫結合使用，比起單獨用氧化法處理，羊毛纖維的自度和親水性都有增加。

　　2.6酶在其他方面的應用

　　采用蛋白酶對羊毛進行絲光處理，可使羊毛表面光滑平整，對光線呈有規則的反射，從而呈現較好的光澤。采用琉基乙酸銨預處理，復合酶處理的工藝。使毛織物的光澤得到明顯提高。粗絨毛光澤提高了25%，細絨毛由于光澤本身較好，只提高了15%。用蛋白酶對羊毛進行處理，角質層硬的部分被水解，所以纖維間的摩擦起球被抑制，顯示了抗起球的特點。羊毛的鱗片被部分剝除，其機械性能受到一定的損傷。因而受到摩擦作用時毛絨容易脫落，可提高毛織物的抗起毛球等級。

　　3結語

　　盡管用生物酶對羊毛進行處理還存在許多問題，但是處理時溫度比較低、能耗少、不會引起環境污染，屬綠色技術。而且處理后的羊毛手感柔軟，不易泛黃，隨著生物技術的發展和染整工作者的不斷探索，這一技術必將會獲得工業應用，無疑是今后的發展方向，有著更為廣闊的市場前景。

　　來源：中國印染網

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