張瑞萍（南通大學化學與化工學院 ）
1 前言
隨著人們生活水平的提高，對衣著更加要求舒適、自然和柔軟。纖維素酶對處理纖維素纖維及其混紡織物的應用主要集中在兩個方面[1]：一是纖維素纖維及其混紡織物（包括針織、機織物）的光潔（生物拋光，Bio-polishing）、柔軟整理(生物柔軟，Bio-softening)；二是牛仔服的酶洗整理(Bio-washing)。
纖維素酶的應用與服裝和織物的染色加工是分不開的。一般織物大多需要染色和印花，纖維素酶對染料的作用及對染色織物色光的影響是應用纖維素酶時必須考慮的問題。本文從纖維素酶對幾種活性、直接染料最大吸收波長和吸收強度的變化，分析了纖維素酶對染料的作用；以未經酶整理的染色織物為標樣，以酶整理后染色或染色后酶整理的織物為試樣，分析染色前后的纖維素酶處理對染色織物色光的影響，為合理運用纖維素酶，保證產品品質提供參考。
2 實驗
2.1 主要實驗材料和化學藥品
全棉紗卡29.5tex×19.5tex 425根/
直接黃棕D
還原藍RSN（工業級）上海染料公司，纖維素酶Cellulase A （Novo Nordisk公司）
2.2 纖維素酶對染料的作用實驗
配制不同濃度纖維素酶的染料溶液，在
2.3 酶處理工藝
纖維素酶x%（o.w.f），pH值4-5，溫度
2.4 染色工藝
分別按常規染色工藝進行[2]。
2.5 染色織物色度學指標的測定
在思維士測色配色儀上進行。以未經酶整理的染色織物為標樣，以酶整理后染色或染色后酶整理的織物為試樣，測標樣與試樣的△E（總色差）、△L（明度差）、△C
3 結果與討論
3.1 纖維素酶對染料的作用
為了探討纖維素酶對染料的作用，采用不同濃度的纖維素酶與棉織物的常用染料（如直接、活性染料）分別作用15min和45min，測試這些染料在紫外-可見光范圍內的吸收情況，結果如圖1至圖7所示。圖中曲線從上到下染液中酶濃度依次為0、4、8、12ml/l。
從圖1至圖7可見，直接棕D
表1 染料-酶溶液在不同條件下的最大吸收波長（nm）
| 酶用量（ml/l） | 0 | 4 | 8 | 12 | ||||
| 染料 | 15min | 45min | 15min | 45min | 15min | 45min | 15min | 45min |
| 直接棕D | 447.3 | 446.0 | 446.4 | 445.9 | 446.1 | 445.0 | 446.6 | 445.9 |
| 活性紅X-3B | 523.2 | 523.2 | 522.1 | 523.1 | 522.0 | 524.2 | 522.7 | 524.3 |
| 活性蘭KGL | 602.7 | 603.0 | 603.8 | 603.6 | 605.8 | 604.4 | 607.2 | 605.3 |
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染料在加入酶溶液后，吸收光譜的變化原因可分析如下：
① 由于酶溶液的吸收造成了透過峰的下降。我們為此作了純酶溶液的紫外吸收光譜如圖8所示，所用的酶濃度為8ml/l。從圖7中可見，酶溶液在330-800nm之間的透光率隨波長的增加而增
② 另一個原因是由于酶與染料可能發生了反應。有研究者[3]推測它們之間可能發生了絡合反應，生成了一個比酶不活潑的絡合物，這種絡合物的形成會改變染料溶液的吸收光譜，同時也會改變染料的最大吸收波長。但我們在幾種不同酶濃度的染料的吸收曲線上未發現染料最大吸收波長的顯著改變(如表1所示)，而且，從圖1至圖7可見，這幾種染料-酶溶液的吸收光譜曲線，隨作用時間從15min延長至45min幾乎無變化。
所以，我們推測第一種原因的可能性大，即是由于酶溶液的吸收，造成了染料-酶溶液吸收光譜的變化；從吸收光譜上看，沒有染料與酶生成絡合物的跡象。
3.2 纖維素酶整理對織物染色色度的影響
以未經酶整理的染色織物為標樣，以酶整理后染色或染色后酶整理的織物為試樣，測試標樣與試樣的△E（總色差）、△L（明度差）、△C（艷度差）、△H（色相差）、△（K/S）（表面深度差）,確定染色前后的纖維素酶處理對染色織
染色織物的表面深度用表面深度值K/S來表示。K/S值越大，表示顏色越深。K/S是波長的函數，在不同的吸收波長有不同的值，在一般的計算中，取最大吸收波長下的K/S值為染色的色深值。
從表2的數據可以看出：將酶整理后再染色的工藝與未經酶整理的常規染色工藝相比，除活性紅X-3B在染料用量為1%時染色織物的△（K/S）>0外，其余染料染色織物的△（K/S）值均小于0，這說明酶處理后染色色光變淺。一般認為[4]，結晶區由于排列規整，結構致密，酶分子很難可及，纖維素酶進攻纖維素基質的無定形區，促使無定型區纖維素的水解，染料的上染是在棉的無定形區，所以棉織物在酶處理后色深值下降；另一種可能是，與滌綸的堿減量結果相似[5 ]，棉織物經纖維素酶處理后，纖維變細，比表面增加，織物對光的漫反射增加，所以，染料的視覺濃度變小。
將染色后酶整理的工藝與只進行染色的常規工藝相比，在最大吸收波長處，除直接黃RS、活性艷紅M-8B、活性藍KGR、還原藍RSN在染料用量為4%時染色織物的△（K/S）>0外，其余染料染色織物的△（K/S）值均小于0。這說明染色后再進行酶處理會使大部分染色織物的色光變淺。常用染料染色的棉織物，對纖維素酶的催化水解有一定的阻滯作用，且隨染料結構、上染的染料量的不同而異[3]。所以，以上四種染料在用量為4%時，纖維素酶對其染色織物作用不大，表現為色深值變化出現例外情況。而其余染色織物的色深值△（K/S）小于0，其原因如前所述，棉織物經纖維素酶處理后，纖維變細，比表面增加，織物對光的漫反射增加，所以，染料的視覺濃度變小；另一原因，酶處理對染色織物會產生剝色作用。
表2 酶整理對染色色度的影響
| | △（K/S） | △E | △L | △C | △H | ||
| 染 色 后 酶 處 理 | 直接黃棕 | (4%) | -0.635 | 4.4591 | -0.3721 | -4.3431 | 0.9398 |
| (1%) | -0.331 | 4.0563 | -0.2306 | -3.9102 | 1.0536 | ||
| 直接黃RS | (4%) | 0.002 | 0.8558 | -0.2245 | -0.0827 | -0.8217 | |
| 活性紅X-3B | (4%) | -0.515 | 0.9399 | 0.6609 | -0.6521 | 0.1469 | |
| (1%) | -0.074 | 1.6223 | 0.2470 | -1.1885 | 1.0762 | ||
| 活性紅M-8B | (4%) | 0.081 | 1.9766 | 0.6041 | 0.9723 | 1.6113 | |
| (1%) | -0.734 | 1.8340 | 1.6168 | -0.0986 | 0.8600 | ||
| 活性藍KGR | (4%) | 0.338 | 1.0982 | -0.9157 | -0.4688 | -0.3843 | |
| (1%) | -0.008 | 0.8895 | -0.1463 | -0.7805 | -0.4009 | ||
| 活性黑KN-R | (4%) | -0.060 | 0.2256 | 0.1575 | 0.1241 | -0.1035 | |
| (1%) | -0.411 | 0.7856 | 0.7299 | -0.2709 | 0.1051 | ||
| 還原蘭RSN | (4%) | 0.801 | 1.3744 | -1.0539 | -0.6976 | 0.5410 | |
| 酶 處 理 后 再 染 色 | 直接黃棕 | (4%) | -0.523 | 1.8727 | 1.7671 | -0.2184 | 0.5800 |
| (1%) | -0.179 | 1.3894 | 0.4569 | -1.1954 | -0.5411 | ||
| 直接黃RS | (4%) | -0.391 | 3.1740 | 0.0170 | -3.0886 | 0.7310 | |
| (1%) | -0.182 | 1.5103 | 0.4524 | -1.1557 | 0.8607 | ||
| 活性紅X-3B | (4%) | -0.319 | 1.6342 | 0.7070 | -1.4047 | -0.4443 | |
| (1%) | 0.004 | 0.4943 | -0.1310 | -0.2194 | 0.4231 | 活性紅M-8B | (4%) | -0.384 | 1.0058 | 0.5277 | 0.3053 | -0.8000 |
| (1%) | -0.631 | 1.0206 | 0.6353 | -0.7046 | -0.3762 | ||
| 活性藍KGR | (4%) | -0.291 | 1.8718 | 1.6450 | -0.8593 | -0.2438 | |
| (1%) | -0.094 | 1.0826 | 0.9259 | -0.5220 | -0.2057 | ||
| 活性黑KN-R | (4%) | -1.298 | 1.2708 | 1.2359 | 0.0098 | -0.2963 | |
| (1%) | -0.499 | 1.7317 | 1.6314 | -0.4513 | -0.3656 | ||
| 還原蘭RSN | (4%) | -2.751 | 2.3651 | 1.9393 | -0.6996 | -1.1589 | |
| (1%) | -0.885 | 2.4549 | 2.4138 | -0.4320 | -0.1149 |
注：表中“染色+酶”表示織物先進行染色再進行纖維素酶整理
“酶+染色”表示織物先進行纖維素酶整理再進行染色
1%和4%表示染料的用量對織物重的百分比
①明度L
彩色物體表面的光反射率越高，則明度越高。反之，則明度越低。由上表可知，將酶處理后染色工藝與常規染色工藝相比，上述各種染料的染色織物，除活性紅X-3B的△L為-0.131外，其余均大于0。說明經纖維素酶整理后再染色的織物明度增加，即對光的反射率增加。這是由于經酶處理后，去除了織物表面的絨毛，光潔了織物的表面；另
將染色后再進行酶處理工藝與只進行染色的常規工藝相比，用活性紅X-3B、艷紅M-8B、黑KN-R 染料染色織物的明度增加；而直接、活性藍KGR、還原染料染色織物的明度降低。這些不同的結果一方面與酶的作用有關，另一方面，也與所選染料在弱酸性環境下的穩定性有關。
②艷度C
艷度C即飽和度，表示顏色的鮮艷程度，也就是對光吸收的選擇性。C值越高，則吸收曲線有高的選擇性，顏色就越鮮艷，反之，則顏色灰暗。
由上表可知，無論是染色后再酶處理，還是酶處理后再染色，與常規染色工藝相比，染色織物的顏色鮮艷度基本上是下降的；對直接染料，特別是原來鮮艷度較高的直接黃RS影響較大（△C為3-4），對其他染料的鮮艷度影響不大，△C在1左右。這一方面與染料在弱酸性環境下的穩定性有關；另一方面，也與酶處理后的堿性高溫殺酶工藝有關。
③色相角H
由上表可知，對于先染色后酶處理和先酶處理后染色這兩工藝，與常規染色工藝相比，色相角在同一象限，而且，大多數染料的△H小于1度，最大不超過1.6,這說明它們色相相近。
根據色差公式，△E=（△L2+△C2+△H2）1/2，總色差△E與染色織物的明度L、艷度C、色相角H的變化有關[61]。由上表可知，與常規工藝相比,大多數染料染色織物的△L、△H和△C都小于1，個別在3左右，故上述各染料除還原、直接染料的△E在2-4.5之間，其余染色織物的△E均在1左右。
4 結論
4.1 從活性紅X-3B、藍KGL、直接棕D
4.2 對于酶整理后再染色的工藝，與原工藝相比，活性紅X-3B在染料用量為1%時織物得色變深外，其余染料的染色織物得色變淺；明度增加；顏色鮮艷度稍下降；色相角在同一象限，色相相近。
4.3
4.4 無論是染色后再酶處理工藝，還是酶處理后再染色工藝，試驗用還原、直接染料的△E在2-4.5之間，其余活性染料染色織物的△E均在1左右。
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