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酶的固定化及其在纺织染整工业中的应用
集萃印花网  2011-03-19

  3.4漆酶

  漆酶是一种含多个铜离子的多酚氧化酶,可分为漆树漆酶和真菌漆酶.漆酶能催化许多芳香族化合物的降解[19],根据漆酶对染料降解的原理,在纺织染整方面主要用于印染废水的脱色、染色织物上浮色的生物酶洗、牛仔服装的仿旧整理和棉织物的生物漂白.近年来,为提高酶的重复使用性,国内外对漆酶的固定化进行了深入研究.张寒飞、ReyesP、PatricioPZ等[20-22]以磁性聚苯乙烯微球、活化的琼脂糖、金属铝及IRA-400离子交换树脂为载体制备固定化漆酶,分别处理含不同染料(直接、酸性、活性染料)的印染废水,结果发现:固定化漆酶对染料的降解速率比游离酶快,而且废水中染料的毒性也降低了80%,处理后的废水还可以重复利用,大大降低了水的消耗量.王平等[23]用海藻酸钙、明胶及聚乙二醇进行漆酶包埋,经氯化钙固化和戊二醛交联后得到固定化漆酶,并用于全棉针织物直接、活性、还原染料的染色后处理,结果表明:固定化漆酶酶洗工艺可替代传统皂洗工艺,可有效去除全棉针织染色物表面的浮色,提高织物的湿处理牢度,还能降低后处理残液的色度,减轻了印染废水处理的负担,有利于生态环境保护.

  3.5脂肪酶

  脂肪酶(Lipase)又称甘油酯水解酶(Glyeerolesterhydrolase),能催化天然底物油脂(甘油三酯)水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯.[24]脂肪酶具有很重要的工业应用价值,目前在纺织工业中主要用于羊毛、丝绸纤维上的油脂和棉纤维蜡质的去除以及涤纶纤维性能的改善等.固定化脂肪酶在纺织行业中的应用报道不多,主要是以纺织纤维为载体进行固定化,提高其稳定性和重复使用率.曹国民[25]和刘新喜[26]等分别以对-β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)活化的天然蚕丝、棉纤维为载体,用共价交联法固定脂肪酶,重复使用率高达6~10次.文献[27]以丝光棉、氨乙基化棉、谷酰胺醛与氨乙基化棉反应生成的戊二醛化棉等作为基质物固定脂肪酶,开发具有生物抗油污功能的织物,但洗涤后,酶活易丧失,表明在非衣料领域用脂肪酶固定化的织物也有应用前景.

  3.6纤维素酶

  纤维素酶(cellulase)是一类降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称,可用多种微生物、植物和动物制取.根据其作用方式可分为外切β-1,4-葡聚糖苷酶(简称CBH)、内切β-1,4-葡聚糖苷酶(简称EG)和β-1,4-葡萄糖苷酶(简称BG).在3种酶的协同作用下,纤维素最终被降解成葡萄糖.近年来,纤维素酶在纺织行业中应用取得了可喜的进展,如利用纤维素酶去除织物表面的绒毛、光洁织物表面抗起毛起球、使织物柔软膨松、提高织物的悬垂度、改善光泽及进行牛仔服装水洗等加工.[28]但纤维素酶易失活,为提高使用效率,国内外进行了其固定化研究.郑连英等[29-30]利用几丁质和多孔淀粉接枝聚合物作载体固定纤维素酶,提高其稳定性及专一性.另外,纤维素酶会侵蚀到纤维内部水解纤维素,使其强度明显降低,而固定化酶分子只吸附在纤维表面,很难进入纤维内部,保证纤维素酶对纤维的减量反应控制在其表面进行,不会明显降低纤维的强度.[31]

  3.7蛋白酶

  蛋白酶(protease)是水解肽键的一类酶,用于对羊毛进行生物防毡缩机可洗整理,同时使整理后的羊毛制品产生超柔软、高光泽度的抛光效果和抗起毛起球、低温染色、仿山羊绒等功能,是使羊毛制品高档化、高附加值的有效途径之一[32];蛋白酶还可用于生丝脱胶与丝织物水洗整理.由于游离蛋白酶不稳定,反应条件难以控制,将酶进行固定化是解决问题的主要途径之一,目前,研究较多的是木瓜蛋白酶固定化.另外,通过固定化技术还可以阻止生物防缩加工中蛋白酶对羊毛蛋白纤维内部的侵蚀.SilvaC等[33]用聚乙二醇对蛋白酶改性固定,防止和减少了蛋白酶对纤维的损伤.StanescuM.D[34]用固定化蛋白酶处理后羊毛的质量损失较小.

  4·结语

  近年来,酶在纺织印染方面的固定化及应用研究已取得了很大的进展,主要是以纺织纤维材料为载体制备固定化酶,提高了其稳定性和重复使用率;与游离酶相比,固定化酶能更高效地用于漂染废水处理;利用固定化酶技术进行纤维的改性和功能及产业用纺织品的开发.今后的研究工作应侧重于:(1)建立多酶固定化系统,可节省酶分离纯化的时间和费用,进行多酶反应;(2)开发新型固定化技术、改进传统固定化方法,挖掘和探究新型载体材料,使固定化酶朝着活力保持率高、使用寿命长、易于分离和可再生等方向发展;(3)应用生物酶固定化技术开发更多的产业用纺织品和功能纺织品及相关生物染整化学品.随着新技术新材料在酶固定化中的应用,载体性质和固定化方法与固定化酶性能之间关系研究的深入,固定化酶在纺织印染行业的研究一定会取得更大的成果,其应用范围也会不断扩大.

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