《纺织品生物酶加工》结课作业.doc

纺织品生物酶加工结课作业 题 目: 纤维素酶在生物抛光中的应用研究学 院: 纺织与材料学院 专业班级: 轻化工程2013级班 学生姓名: 李 朝 龙 学 号: 41301030205 一、纤维素酶的来源及分类1.纤维素酶的来源1.1.来源于微生物的纤维素酶（1）真菌类分解纤维素的真菌主要来自丝状真菌，其菌丝穿透能力强，降解速率快。如木霉属、青霉属、根霉属、漆斑霉属、毛壳霉属等，还有后期研究发现的一些其他类型的真菌类纤维素酶。（2）细菌类细菌产生的纤维素酶一般需要在最适PH为中性至偏碱性环境下发挥作用。细菌中产纤维素酶活力较强的菌种，大致分为发酵厌氧型、好氧型和好氧滑动菌型三大类。（3）放线菌类对于放线菌研究者们关注度并不高，其繁殖缓慢，降解纤维素能力均弱于真菌和细菌。但放线菌具有独特的优势，其分泌的胞外酶多数具有一定的耐碱低性，能够在强碱性条件下仍保持较高活性，其单细胞结构简单，便于遗传分析等。目前研究较多的是高温放线菌，主要包括纤维放线菌，诺卡氏菌属和链霉菌等一些菌种。1.2.来源于动物的纤维素酶动物性纤维素酶是指动物内源性纤维素酶。自然界中，某些动物如草食性动物白蚁、食木蟑螂、蜗牛、天牛和线虫等也可以产生纤维素酶。1.3.来源于植物的纤维素酶植物的细胞壁主要由纤维素组成，纤维素能抵抗植物高渗透压，发挥支撑作用，并且在植物发育的不同阶段起到水解细胞壁的作用，如，果实成熟蒂柄的脱落等过程，会伴随着细胞壁降解的发生，所以纤维素酶同样广泛存在于植物中H1。但现今植物中提取纤维素酶的方法尚不成熟，提取的酶含量和纯度都不理想，因此植物不作为纤维素酶的主要来源。1.4.来源于其他的纤维素酶 主要是一些食用菌类，以及一些组织培养基等。2.纤维素酶的分类 纤维素酶一般可以分为以下三类：（1）葡聚糖内切酶：能在纤维素酶分子内部任意断裂-1，4糖苷键。（2）葡聚糖外切酶或纤维二糖酶：能从纤维分子的非还原端依次裂解1，4糖苷键释放出纤维二糖分子。（3）葡萄糖苷酶：能将纤维二糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。 二、纤维素酶的作用机理纤维素酶的作用机制相对复杂，到目前为止依旧没有完全弄清。除了各个组分对纤维素分子的分解作用外，现在越来越多的研究表明纤维素酶的各种组分之间存在着协同作用。不过，纤维素酶的水解作用，大体上可以分为以下几步：(1) 酶分子从水相转移到纤维的表面；(2) 酶分子与纤维表面结合，形成E+S的复合物；(3) 把水分子转移到酶与底物复合物的激活位点；(4) 在酶与底物的复合物催化下，水与纤维在接触表面发生反应；(5) 产生的产物转移到水相中。三、纤维素酶在染整加工中的应用纤维素酶能作用于多种天然或再生纤维素纤维，包括棉、麻、竹纤维、构木纤维、粘胶纤维、铜氨纤维、涤纶纤维等，纤维素酶在不同的工艺条件作用于不同纤维，可以产生不同的作用效果，在染整加工中有广泛的应用前景。主要有以下几点：（1）水洗返旧处理纤维素酶可用于牛仔服装的返旧水洗处理工艺。传统浮石法对设备要求高，能耗大，浮石清理步骤浪费人力。酶的返旧处理主要是依靠纤维素酶在机械搅拌的辅助下对牛仔织物表面进行水解腐蚀，与表面纤维结合的染料跟随脱落，从而达到“穿旧”的效果。但在这一工艺中酶制剂的选择会强烈影响返染情况，应考虑添加表面活性剂、蛋白酶、改变纤维素酶结构等方法降低返染情况。织物的退浆工艺也会影响酶剥蚀效果，酶洗对织物强度的影响也不容忽视，应综合考虑选择工艺流程。这一作用应用于时下的牛仔布返旧整理，效果很好。（2）减量处理纤维素纤维织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重，并引起许多性能变化。减量处理主要是改善织物的柔软、弹性和悬垂性。大量研究表明在织物的外感和手感被改善的同时，剧烈的机械搅拌和摩擦作用会加剧织物的强力损失。纤维素酶减量处理可以在保证处理效果的同时，避免织物强力过度损失。（3）织物的生物抛光处理为了防止及除去织物表面的毛球，运用纤维素酶对织物进行生物抛光显得格外必要。用纤维素酶处理在织物表面改性方面开辟出了新领域。在酶洗过程中，因纤维素酶分子比水分子要大1千倍以上，不能透入棉纤维的内部。织物表面的纤细纤维在生物降解和机械力作用的影响下脱落，得到了平滑的纤维表面。织物经纤维素酶处理后，大大降低了起毛起球的趋势；而且手感柔软，悬垂性好；吸水性也得到了改善。接下来着重介绍一下其生物抛光处理：1.原理酶洗时，纤维素酶首先接触织物或纱线表面的纤维，还有织物运转时发生较大位移的纱线交织处的纤维以及突出在织物或纱线上的茸毛，然后才进入到纱线内部的纤维。也就是说纤维素酶的分子在这些突出于织物或纱线表面的茸毛根部和纱线交织处的纤维根部扩散得最快，受酶的作用最强，这些部位在织物运动中的受力也最强，因而此处的纤维也最容易发生断裂。棉织物经前处理后，纤维发生一定程度上的膨化，从而有利于纤维素酶的扩散及作用，酶对纤维表面接触产生的剥蚀作用，也侵蚀到纤维的孔隙和毛细管中，经水解使得微纤之间的连结松懈，无定形区域增加，纤维变得疏松，因而酶处理时，除了要达到改善织物的外观风格和手感的效果外，还要注意保持织物或纱线的强力。生物酶抛光的实现，不仅需要纤维素酶对纤维素进行水解，而且一般都还需要一定的机械作用力。一是为了促进酶分子与纤维的吸附和解吸的速度；二是使酶水解产生的产物尽快分散到液相中。因为机械搅动有助于被酶水解的茸毛易于从织物表面脱落，使织物表面变得光洁，这是纤维素酶工业化应用中不可或缺的条件。除此，机械搅动还增加了酶分子与织物接触的频率，从而达到相对理想的生物抛光处理效果。2.影响纤维素酶生物抛光效果的主要因素(1) 酶用量对酶处理效果的影响。由于各种纤维素酶的酶活是不一样的，所以在确定用量时，要考虑其酶活以及待处理织物的种类和具体工艺要求。酶活高的，其用量相对少些，而酶活低的，其用量则相对多点。(2) 温度对酶处理效果的影响。处理液的温度对纤维素酶的酶活也有很大的影响。温度太低，会使酶的活性无法充分发挥出来；温度过高，同样也会导致酶失去其活性，从而达不到预想中的处理效果。处理液的温度一般控制在 50 左右。(3) 染色对酶处理效果的影响。织物经染色后进行酶处理，其失重率较染色前进行酶处理的失重率要低。可见经不同染料处理后的织物，其失重率所受到的影响也是不一致的。(4) 添加剂对酶处理效果的影响。处理液中的某些添加剂能成为酶的激活物，如非离子表面活性剂AEO，它与酶的结合弱，对酶的构象影响较小。(5) 时间对酶处理效果的影响。酶对织物的处理时间越长，织物的失重率就越大，而失重率同时又与处理时的搅拌条件有关。在能够充分搅拌的设备中，对织物的酶处理时间就可以较短些；在搅拌条件不够充分的设备中，处理时间就可以相对长一点。以耐洗色牢度试验机为例，酶处理的时间一般控制在4060min。(6) pH值对酶处理效果的影响。酸性酶、中性酶都各有其适宜的pH值范围。若pH值过低，则酶的理化性质过于稳定，从而发挥不了其有效的催化作用。但同样，pH值过高，也会导致酶失活，也即失去了自身的催化作用。对于酸l生纤维素酶而言，pH值应在4.45.5为佳，而中性纤维素酶的pH值，则应该在67范围内最为适合。3.工艺配制处理溶液，投入纯棉织物 升温至所需的温度 缓冲液调节pH值 添加纤维素酶，进行生物抛光整理 80以上热水洗10 min失活 水洗数次 烘干。4.纤维素酶抛光的展望与愿景纤维素酶经过多年的研究，已经在纺织行业得到了广泛的应用。它的高效性，专一性，以及处理条件的温和性和无毒性等特点，在染整加工中对于节约能源，提高纺织品的加工效率和加工品质，保护生态环境等方面具有极其重要的意义，是纺织品加工的一种理想方法。酶的研究始终在路上，尽管纤维素酶生物抛光加工工艺日趋成熟，但其成本比传统工艺高出许多。此外，纤维素酶在使用过程中有一定的不可控性。原因是纤维素酶是混合酶，并且酶制剂的敏感程度较高，很容易受到外界环境条件影响。因此，生产价廉易得且稳定高效的酶是今后发展的一个方向。除此之外，目前生产的生物酶尚不能重复利用，而提高酶的利用率，将其固定化，对其加以复配修饰，试图将其制成微胶囊，这样的研究具有很强的现实意义。四、参考文献1 王紫薇, 张腾飞. 浅谈纤维素酶在纺织行业的应用J. 科技创新导报, 2011(31):73-73.2 王朋. 纤维素酶在纺织品染整中的应用J. 济南纺织化纤科技, 2009, 39(2):39-40.3 吕景春, 杜丽萍. 纤维素酶在棉织物抛光工艺中的应用J. 纺织科技进展, 2008(4):40-42.4 刘磊, 陆必泰. 纤维素酶在棉织物生物抛光中的应用J. 武汉纺织大学学报, 2011(6):34-36.5 周秀梅, 夏黎明. 纤维素酶在织物整理中的应用J. 纺织学报, 2004, 25(3):114-115.6 田呈呈, 章玉铭, 尚志刚,等. 纤维素生物抛光酶在降低毛巾脱毛率中的应用J. 印染助剂, 2014(7):33-35.五、课程学习的感想通过对酶制剂课程的学习，我基本了解了多种酶制剂的基本特性，适用范围及条件，以及其生产应用的加工工艺方法。认识到酶在纺织印染加工中的突出优势，酶的清洁与高效是众多化学助剂所无法比拟的。而纺织工业是传统意义上的高污染行业，在追求人与环境和谐相处的今天，寻找高效率、低污染的新型纺织技术成为了一