核心提示:對酶制劑的發展、作用原理和催化機理作了詳細闡述,并介紹了通過基因工程和DNA編碼技術生產新的第三代酶制劑的情況.從原理上分析了酶在染整中的新應用領域,如酶洗滌、酶的還原染料隱色體氧化、漆酶的棉漂白和新果膠裂解酶的棉煮練與漂白.
目前,印染助劑的研究發展方向是無毒性、低成本、高效、節能節水、易生化處理、縮短印染加工時間以及提高染色牢度。通過助劑的使用以符合人們環保意識提高的要求和保健的需要,由于國外標準的不斷提高,促使了印染助劑的發展。
酶制劑是一種蛋白質,它是生物催化劑,因其結構及立體構型的獨特性而具有反應專一性的特點,具有高效、反應快、成本低、高質量等的優點。廣泛用于食品、醫學、農業、工業和洗滌中。在印染工業中使用酶制劑由退漿逐步發展到纖維素和羊毛織物的拋光柔軟、牛仔布的石磨、麻的脫膠、絲的精練、羊毛的防氈縮、纖維素纖維的煮練、漂白和浮色的去除、防沾污洗滌等等,其應用范圍日益擴大,受到印染業界的青睞。本文對酶制劑國內外研發情況作了介紹。
1酶制劑發展為印染工藝的改革創造了條件
酶制劑與化學藥劑進行印染加工的區別:⑴酶制劑反應的專一性,只能對特定的一種物質進行水解、裂解或特定的化學反應,從某些物質中去除某一種特定成分。例如用蛋白酶進行蠶絲的脫膠,能使絲膠水解,而絲素不水解,雖然絲膠和絲素都是蛋白質,但蛋白酶脫膠時不會損傷絲素;⑵可以在常溫壓下和弱酸弱堿介質中使用,對設備要求低,不會損壞設備,勞動條件較好;⑶酶制劑的生物催化反應速度快,可以從事快速反應。比如,退漿可以通過數十秒汽蒸來完成,這主要是因為酶制劑的催化活化能極低,催化效率比化學催化劑快得多。例如,過氧化氫的分解,在沒有催化劑存在時,其活化能約75360.4J/mol,若在鈀催化劑存在下,其活化能48985.6J/mol,降低了近一半,但用酶作催化劑時,其活化能7117.6J/mol,僅為無催化劑的過氧化氫活化能的1/10左右,反應速度大大加快,快十億倍之多。由如1gα-淀粉酶晶體可在65℃、15min內將2t淀粉轉化為糊狀,若用酸將淀粉水解成糊狀,則要在140~150℃條件下進行。⑷酶本身是蛋白質,無毒,對酸堿和溫度敏感,因此,可利用pH調節或溫度來抑制酶制劑的反應;⑸酶的來源很廣,動物、植物和微生物都可用作酶的原料,特別是微生物,不受季節、地域和氣候的限制,而且微生物品種多,容易培養,繁殖較快,產量又高,可以在短時間內廉價地大量生產。尤其最近使用基因工程進行DNA順序重組和編排,使酶的性能能按人們的需要而生產出新穎的酶制劑,使酶制劑發生突破性的進展;⑹酶制劑的生物催化反應速度快,一般能在50~60℃反應,可大量節約能源;⑺用防沾污洗滌劑染色物,在洗滌中的色度極高,而用酶洗滌其洗液色度較低,酶本身易生物降解,為環保型助劑。
在20世紀90年代,氧化還原酶(以過氧化氫酶、漆酶和過氧化物酶為代表)、裂解酶以果膠酶中特殊的果膠酸裂解酶為代表)加入到紡織工業應用領域中,近20年來,各類新型紡織用酶制劑的增長非常顯著:老品種有新的應用;市場上出現了完全嶄新的酶制劑,并且發展了新的應用領域;近幾年來,新專利的數量大增,酶對天然纖維的應用工藝基礎已經基本確立,而下一個里程碑將是針對和成纖維及其紡織品,對PVA的分解也是工作的目標。在這種情況下,印染工作者要密切關注酶制劑的發展,了解和熟悉新品種的使用,還要學習有關酶生物化學,以便使用好的酶制劑來提高印染成品質量和降低印染加工成本。
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