近年來,蛋白酶在羊毛纖維中的應(yīng)用頗受重視。
據(jù)《中國紡織報(bào)》報(bào)道,羊毛防縮、絲光、抗起球、增加服用性等加工一般是用氯化法處理,防縮羊毛經(jīng)氯化處理后,可吸附鹵化物達(dá)5-6ppm之多,比限值超過10倍,在排放液中也有此類物質(zhì),存在著嚴(yán)重的有機(jī)鹵化物Aox和環(huán)境荷爾蒙等問題,因此,在上述各類加工中,羊毛蛋白酶減量加工整理顯得日益重要。
蛋白酶是一種生物催化劑,能在常溫、常壓,近乎中性pH值等溫和的反應(yīng)條件下發(fā)揮作用。羊毛是蛋白酶的理想底物,蛋白酶催化效率要比無機(jī)催化劑高105-107倍。催化反應(yīng)的專一性是酶重要的特性之一,不同的蛋白酶具有不同的專一性,實(shí)際上,單一的蛋白酶對不同底物(羊毛)的活性作用也不相同?;谘蛎鷳B(tài)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,有人開發(fā)了至少包括三種基本的酶,即蛋白酶、脂肪酶和脂肪-蛋白酶組成的酶制劑。蛋白酶主要在角質(zhì)層發(fā)生作用,脂肪酶主要在類脂物和脂肪區(qū)域發(fā)生作用,脂肪一蛋白酶主要在酯鍵區(qū)域發(fā)生作用。
我國科技工作人員篩選以芽孢桿菌酶、黑曲霉菌酶為主,選擇pH穩(wěn)定或相近,多種功能的蛋白酶制劑進(jìn)行配制,添加穩(wěn)定劑、激活劑和pH值調(diào)節(jié)劑組成復(fù)合蛋白酶,在相同溫度條件下同浴處理,充分發(fā)揮多種蛋白酶的協(xié)同效應(yīng)。目前,復(fù)合蛋白酶已經(jīng)在許多地區(qū)得到推廣應(yīng)用,效果甚好。
一般情況下,羊毛經(jīng)過預(yù)處理,蛋白酶才能對羊毛具有較大減量活性,這種減量活性不以酶的濃度提高而提高。復(fù)合蛋白酶處理羊毛的預(yù)處理通常是指用氯化、雙氧水和過硫酸鹽前處理,提高酶對羊毛的減量活性,高效催化胱氨酸肽鍵分解,使羊毛表層結(jié)構(gòu)中一部分蛋白質(zhì)溶解,鱗片受到一定的破壞,達(dá)到減量目的。目前國外采用的是先氯化再酶處理或先氧化再酶處理兩種方法。
氯酶法是以氯化防縮為基礎(chǔ),對羊毛纖維表面深度氯化,繼而用復(fù)合蛋白酶進(jìn)行減量處理,但不同的羊毛品種,減量影響是有差異的。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)不同羊毛品種,對工藝參數(shù)進(jìn)行針對性調(diào)整??偟膩碚f,一些較粗的毛紗能夠變細(xì),具有蠶絲般的光澤和超柔軟的手感,不氈縮的特性能達(dá)到“可機(jī)洗”水平,羊毛抗起毛起球等級可以從3級提高到4-5級,效果十分明顯。
雙氧水預(yù)處理使羊毛蛋白中的二硫鍵(又稱胱氨酸鍵)被打開,從而使蛋白分子更易變形,并有利于復(fù)合蛋白酶的酶減量增加,同時(shí)有利于羊毛纖維表面的改性,親水性明顯增加,酶減量可達(dá)到5%-7%。一般認(rèn)為羊毛鱗片為羊毛總量的10%,如果減量達(dá)到6.5%-7%,相當(dāng)于羊毛鱗片的2/3被水解,這是鱗片減量的黃金分割比例,防氈縮性能達(dá)到“機(jī)可洗”水平。但雙氧水濃度不宜過高,否則不但不能增加減率,反而使羊毛纖維氧化損傷。由雙氧水預(yù)處理后的生態(tài)環(huán)境良好,可用過氧化氫酶完全分解,因此被稱為“雙綠色產(chǎn)品”,即綠色工藝及綠色羊毛制品。
目前應(yīng)用的復(fù)合蛋白酶主要是多種微生物蛋白酶的復(fù)合體,由于蛋白酶有高度的專一性,一種酶只能催化一種或一類結(jié)構(gòu)相似的底物,復(fù)合蛋白酶之間存在著協(xié)同效應(yīng),處理后織物白度增加,兼有抗起球效果、超柔軟手感及明顯改善羊毛低溫染色等多種功能。復(fù)合蛋白酶去除了羊毛鱗片表面附著物,使羊毛鱗片更為光潔,完全能達(dá)到生物絲光效果。有人對處理后的光澤測定表明,粗絨毛線光澤提高25%,細(xì)絨毛線由于本身光澤較好,但仍可提高15%。
毛織物經(jīng)氯酶化或生物絲光工藝處理,后都要經(jīng)過柔軟處理,柔軟劑的質(zhì)量和風(fēng)格會直接影響單毛纖維的手感。目前,使用比較多的平滑柔軟劑是以超高分子量、高粘度的氨基硅乳液為主,該液外觀乳白色,呈弱陽離子性,不會分層,水溶性極好。羊毛纖維經(jīng)過不同程度的減量,使鱗片剝蝕或鱗片邊緣平蝕,手感粗糙,缺乏彈性,用絲光羊毛平滑劑SWF處理,使超高分子量的氨基硅乳液迅速進(jìn)入羊毛鱗片層,先將凹陷不平處填平,然后在纖維表面鋪層成膜,使光集中反射,絲光效果十分明顯,手感特別柔軟,且有極其爽滑的感覺。
復(fù)合蛋白酶在羊毛纖維減量工藝中逐漸得到推廣應(yīng)用,主要是在環(huán)保、節(jié)能、提高產(chǎn)品附加值和開發(fā)新型原料方面有著明顯優(yōu)勢。微生物酶的應(yīng)用已和超臨界二氧化碳染色、低溫等離子處理和數(shù)碼噴印技術(shù)并稱為目前紡織工藝應(yīng)用的四大發(fā)展方向,復(fù)合蛋白酶完全有可能在毛紡行業(yè)中成為得到廣泛應(yīng)用的工藝手段。
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