1、纤维素酶的作用原理和性质

    纤维素酶是一种复合酶，可从多种微生物、植物和动物中提取。据研究，纤维素酶至少含有3种成分的酶：可任意切断纤维素分子中-1，4-糖苷键的内切一葡聚糖酶（EG）；从没有还原基末端开始切断-1，4-糖苷键成纤维二糖剩基的外切一葡聚糖酶（CBH）；将纤维素二糖分解成葡萄糖的-葡萄糖苷酶（BG）。也有人将可以催化水解纤维素衍生物而很难单独作用于结晶纤维素的酶称为C酶，即上述的EG酶；将从纤维素的非还原端开始分解成纤维素二糖，与C，酶共存时能破坏纤维素结晶部分的酶称为Cl酶，即上述的CHB酶；将可以使纤维素二糖分解成葡萄糖的酶称为纤维素二糖酶，即BG酶。纤维素分子是由1，4--葡萄糖键连接而成的高分子化合物。纤维素纤维由结晶区（定形）和非结晶区（无定形）组成，水分子易进入非结晶区形成氢键，使纤维素充分膨化，纤维素酶易通过细孑L并吸附在表面产生作用。结晶区的纤维素分子排列整齐，结构紧密，纤维素酶不容易进入内部。纤维素酶的作用机制到目前都还没有完全弄清楚，除了各组分的分解作用，有许多研究显示各组分还有协同作用，日本的HirosukeTatsumi等人通过安培生物传感器分析了纤维二糖酶水解结晶区纤维的动力学，指出它可直接连续地观察到水解情况，甚至是在浓的纤维素悬浮液中嘲，这为以后纤维素水解机理的研究提供了便利。

    纤维素酶水解作用大体可分为：

    （1）酶分子从水相转移到纤维表面；

    （2）酶分子与纤维表面结合，形成E+S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，水与纤维的接触表面发生反应；

    （5）生成的产物转移到水相中。纤维素酶根据最适pH值可分为中性纤维素酶和酸性纤维素酶，酸性纤维素酶的最适pH值为4.5~5.5，温度为45~55℃；中性酶的最适pH值为5.5~8.0，温度为50~60℃。酸性纤维素酶一般来自TrichodermaReesei，它包含2种CBH酶（CBH I和CBHⅡ），至少5种EG酶（EG I、EGⅡ、EGⅢ、EGⅣ、EG V）。研究显示：CBH I酶蛋白含量为60%，CBHⅡ约为20%，作为最重要的内切酶EGI和EGⅡ，它们的含量在酶蛋白中占10%.中性纤维素酶主要由Humicola insolens制得。工业上应用的纤维素酶主要有液体、颗粒、粉末形式，固体酶比液体酶有更长的货架期。

    2、纤维素酶在纺织品返旧整理中的应用

    纤维素酶作为一种高效生物催化剂，因具有可降解性及对织物产生可控的整理而广泛应用于纺织行业其中，牛仔布的返旧整理最成功。

    直到1980年左右，所有提供给消费者的劳动布牛仔服都是传统的深蓝色外表，通过一定阶段的穿着和反复水洗后，这种产品会褪色，看上去比原先的风貌更具吸引力，这种磨损的效果主要是通过用浮石去除表面的靛蓝染料获得的。石洗的主要问题是消耗的浮石在废水缸里沉积了大量污泥，这些污泥必须与废水相分离，并且去除掉。

    纤维素酶取代或减少了石块的使用，这种酶作用在棉纱上促使靛蓝染料从纱线表面褪去。纤维素酶破坏纱线表面的纤维，同时使靛蓝层疏松，比机械磨损更易去除染料。商用纤维素酶是内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和纤维二糖酶的混合物。内切葡聚糖酶随机破坏纤维素，并水解中间的糖苷键；而纤维二糖水解酶从纤维素酶链的两端去除末端纤维二糖残余物，水解纤维二糖成葡萄糖。因此，纤维素酶可改善纤维素纤维织物的表面特性，获得良好的手感和外观，同用纤维素酶代替石洗可减少对洗衣机和衣物的破坏，无石洗产生的废弃物，改善了废水质量，也不需用大量水冲洗衣物表面的污物，减轻了废水负荷。

    3、酶洗存在的问题及解决措施

    3.1返沾色

    纤维素酶洗过程中从织物表面去除的靛蓝染料，会再次沉积到服装背面、内袋及织物白色部分，给出较浅的蓝色背景，这种现象被称为返沾色。资料显示，纤维素酶蛋白的性质是影响靛蓝返沾色的真正原因，而纤维素酶洗过程中的pH值只是间接影响返沾色的程度。为了有效地减少返沾色，获得希望色泽对比度，可分别采取以下措施：

    （1）纤维素酶方面，纤维素酶按功效可分为活性区域和结合区域（即CBD），活性区域是反应区域，而CBD只起到纤维素酶与其他分子结合的作用。酶蛋白是否与纤维结合（游离与否），决定了纤维素酶蛋白与靛蓝间的作用，进而影响返染效果，若纤维结合的蛋白多，则返染程度深；若纤维结合的蛋白少，则返染程度浅。为了减轻纤维素酶蛋白在纤维素表面的吸附状态，可考虑分离纯化多组分酶系，提取专一组分酶，减少无效酶蛋白的吸附；将纤维素酶的CBD和酶的活性核分离，或改变纤维素酶的组成，利用基因工程技术，选育一些菌种，使之产生的纤维素酶中EG含量高，或者能生产一种纤维素酶，它既能保持水解纤维素的能力，又没有CBD结构，以达到减少返沾色的目的。

    （2）染料分散方面，可加入一定量的靛蓝染料分散剂，因其具有形成胶束的能力，能溶解靛蓝染料，从而促进返沾色的去除。而加入靛蓝染料分解酶——漆酶，再配合特定的介质ABTS、1一羟基苯并三唑（HOBT）或4-羟基苯磺酸（PHBS）等，可有效地将靛蓝氧化成无色物质，减少返沾色。

    3.2织物表面的条花

    牛仔布酶洗是为获得不均匀的“雪花”效果，而非不规则的条痕。但在实际酶洗过程中（特别是处理厚重织物时），如果在退浆时厚重织物缺乏柔韧性已形成皱纹，在后续工艺中再经过度磨蚀则易形成条花，因此，应提高退浆处理效率，添加渗透剂，调节浴比，适当提高工作液浓度或延长退浆时间，使织物在退浆时有效软化。为减少条花，还需控制好酶洗时的浴比，以免织物与工作液不能充分接触，部分织物暴露在处理液外部，与设备直接摩擦产生条痕，同理，要控制好一次酶洗服装的负荷量和洗涤机转速，使织物得到充分的酶洗，减少与机器磨损造成的织物表面条花。

    3.3重现性

    酶整理织物效果的重现性与酶处理液pH值有关，酸性纤维素酶处理pH值的适用范围窄，pH值变化0.5就会引起20%~30%的酶活性变化。一般酶处理中，经常使用醋酸一醋酸钠作为酶处理的pH缓冲剂，因为它比较稳定且使用方便。但据有关报道，在HAc-NaAc缓冲体系下，pH值的变动会给纤维素酶的活力带来较大的影响，而在酶洗激活剂RJ-6体系，pH值的变动不会更大地影响纤维素酶的活力。因此，选用适合的pH缓冲剂是获得良好重现性的一种途径。另外，在试验过程中应避免使用高浓度酶处理，且将温度严格控制在酶的最适温度范围内。在纤维素酶处理过程中，还易出现色光变化及过度的强力损失等问题。虽然目前的处理工艺中仍然存在一些问题，但通过对纤维素酶制剂的改进以及服装水洗工艺的优化，一定会逐步解决上述问题。

    4、纺织品酶洗工艺的控制

    纺织品酶洗的一般步骤：退浆牛仔服装投入水洗机-放水至适当水位，加入浮石、胶球加防染剂一开机运转升至适合温度_+调整或检查pH值-+加入酵素_磨洗一定时间，对照样板÷放水至较高液面，升至60C以上（加纯碱灭活）_次氯酸钠或双氧水轻漂洗÷水洗÷其他工艺（如套色等）过柔软剂。牛仔服装酶洗前要经过退浆处理，处理不好会直接影响后整理。不同牛仔面料的退浆温度要求不同，例如，弹力牛仔一般不能超过55℃，否则会造成弹力损失；非弹力牛仔则可以达到70℃。退浆的浴比一般控制在1:20，酶洗浴比1:20也较优。浴比过高浪费水资源、增加升温能耗和水处理费用；但浴比太低时水位过低，衣物润湿不匀，容易引起水线，导致色花、色斑的产生，破坏整理效果，酶洗温度一般控制在45~50℃，温度太低，酶过于稳定，不能充分发挥催化作用；温度太高，酶的活力就高，织物强力损伤大，同时给工艺控制带来难度。对返染要求不高的服装可选用酸性纤维素酶，酸度控制在酶作用的最佳效果，即pH值4.5~5.5。如果要求浅色和起花更快，将pH值调至4.0~5.0，在适当的弱酸条件下，染料与棉纤维的亲和力较低，而纤维素酶又能够很好地发挥其活性，从而达到较快的效果。中性纤维素酶（pH值6~8）较酸性纤维素酶整理效果好，防沾色效果优良，对织物损伤小，因此，进行高档棉织物整理时，选择中性纤维素酶比较理想。

    胡叶碧等人通过长期与水洗厂的合作实践，总结出根据不同面料和款式要求，采用不同种类纤维素酶处理的工艺（见表1）。

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