從表1可看出:單獨使用角蛋白酶處理后,織物強力相比未處理樣降低了3.9%;單獨使用蛋白酶處理后,織物強力下降到358N,強力損失為21.8%;使用2種酶一浴法處理后強力下降較多,強力損失率達到34.7%,纖維直徑變化也較為明顯。
分析原因可能為:單獨使用角蛋白酶處理只對鱗片的二硫鍵產生破壞,作用不到鱗片內層的細胞間復合物,內部皮質層未受損傷,因此強力下降不多,鱗片未降解,纖維直徑變化較小;角蛋白酶+蛋白酶的協同作用對鱗片的內外層以及細胞間復合物均有破壞,纖維內部的無定形區與交聯較少的區域也可能被蛋白酶水解,損傷觸及到了內部皮質層,因此織物強力損傷嚴重,羊毛纖維也由于鱗片的降解而變細,直徑減小。這也是一浴法存在的最大問題,需進一步優化2種酶的比例和用量,以期降低強力損傷,并獲得理想的氈縮率。
2.4不同處理工藝對蛋白多肽釋放速率影響
測試了不同酶處理工藝對羊毛纖維和羊毛角蛋白溶液的降解作用,水解液中蛋白多肽含量隨處理時間的變化如圖2、3所示。
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從圖2可看出,羊毛酶解液中蛋白多肽含量隨處理時間的延長而逐漸增加。單獨使用蛋白酶處理和角蛋白酶+蛋白酶一浴法處理水解液的初始蛋白多肽含量相同,且高于單獨使用角蛋白酶處理的水解液,但一浴法處理的水解液中蛋白多肽增長速率明顯更快。這表明角蛋白酶對蛋白酶的水解有促進作用,能使蛋白酶酶解效率提高,對羊毛的降解效果更好。
為進一步探討2種酶一浴法的協同作用,采用羊毛角蛋白溶液作為底物進行酶解測試。因為角蛋白為角蛋白酶的特異性降解底物,而蛋白酶因為角蛋白中高含量的二硫鍵結構,對其沒有降解作用。
由圖3可知:蛋白酶對羊毛角蛋白溶液的降解效果很差,多肽的釋放速率非常慢;角蛋白酶對角蛋白溶液有較高的降解速率;二者一浴后,角蛋白多肽的釋放速率相比單獨使用角蛋白酶的明顯更快。由此推測一浴法的協同效應其實就是角蛋白酶對角蛋白二硫鍵斷裂的變性作用,使得角蛋白高級結構解體,變性成為能被蛋白酶降解的底物,所以盡管單獨使用蛋白酶對角蛋白底物沒有降解作用,但在角蛋白酶存在的水溶液中,蛋白酶可降解變性后的角蛋白,使一浴法中蛋白多肽的釋放速率提高。這同時也可證明蛋白酶對角蛋白酶的結構穩定性沒有明顯的影響,因為如果角蛋白酶被蛋白酶破壞或降解,那么2種酶一浴法的多肽釋放速率曲線應與單獨使用蛋白酶的相似,不可能出現角蛋白多肽釋放速率反而提高的現象。
2.5不同工藝處理后羊毛的溴AllwOrden現象
當羊毛纖維浸入飽和溴水中時,纖維表面會出現很多囊泡,這種現象被稱為溴Allwtirden反應。如果羊毛的外表皮嚴重損傷或被去除,或者角質層蛋白質預先被降解成低分子質量的物質,在纖維溶脹前就會擴散出來,則囊泡會延遲出現或根本不會發生,因此溴Allw0rden反應是羊毛表面分析的有利手段。
由圖4可看出,未處理羊毛纖維四周的液泡大而密。這是因為滴加飽和溴水以后,由于羊毛鱗片表層的限制,引起內外壓差而產生大量液泡。單獨使用角蛋白酶處理只對羊毛鱗片外層的部分二硫鍵進行破壞,對蛋白質的水解程度極低,對溴Allw0rden反應沒有什么影響,因此和空白樣的現象類似。單獨使用蛋白酶處理后,羊毛的溴Allw0rden反應囊泡仍然存在,但部分區域囊泡變小,形狀變得扁平。這主要是由于蛋白酶的酶解作用使CMC中的部分蛋白質水解流出,使外表皮膜和纖維本體的結合力減弱或產生某種“缺陷”,當進行溴Allw0rden反應時,水分子易從這些地方逸出,因此囊泡不能充分鼓起或出現不規則的形狀-.,但鱗片表層的類脂結構并沒有因為酶處理而產生太大的變化,大量鱗片仍保持完整性,所以溴Alw0rden反應現象依舊明顯。經角蛋白酶+蛋白酶一浴法處理后的羊毛纖維沒有產生溴Allw0rden囊泡,證明在2種酶的協同作用下,鱗片類脂層和酰胺鍵均受到破壞,鱗片蛋白水解較完全。
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