蛋白酶在羊毛整理中的應(yīng)用
羊毛織物和羊毛混紡織物不僅可經(jīng)染整得到一系列流行色，而且具有優(yōu)異的穿著舒適性能和懸垂性，因而深受消費(fèi)者喜愛(ài)。但在家庭洗燙過(guò)程中的起氈問(wèn)題，衣物貯存過(guò)程中被蛀蟲(chóng)和甲蟲(chóng)侵害，以及應(yīng)用一些新化學(xué)品的侵害。
近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，酶種不斷增加，利用生物酶技術(shù)來(lái)改善羊毛織物的品質(zhì)作為一項(xiàng)無(wú)污染的“綠色”技術(shù)，越來(lái)越受到人們的重視。用蛋白酶進(jìn)行羊毛防氈縮整理及改性處理，與傳統(tǒng)的氯化工藝相比，其特點(diǎn)是：條件緩和，能耗低，不會(huì)引起環(huán)境污染；處理后的羊毛質(zhì)感柔軟，白度和光澤好。目前，用于羊毛處理的蛋白酶大多數(shù)是中性和堿性蛋白酶，但應(yīng)用中性和堿性蛋白酶處理，如控制不好則對(duì)羊毛纖維是損傷較大，導(dǎo)致羊毛纖維的強(qiáng)度下降較大，降低羊毛服飾的服用性能。本文選用UlT進(jìn)行處理，通過(guò)測(cè)定酶活，確定此蛋白酶處理的最佳條件，并將之用于羊毛的處理，在比較溫和的條件下，獲得了較好的處理效果。
羊毛纖維表面的鱗片層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的單向運(yùn)動(dòng)特性，使毛類制品有易氈縮和起毛起球現(xiàn)象，鱗片層的存在還使纖維剛性較強(qiáng)有毛刺感，并使纖維表面形成漫反射而缺乏光澤。
羊毛生物絲光：工藝使用Ul T(酸性蛋白酶)和相應(yīng)的氧化預(yù)處理，有效地去除鱗片層的突起部分，使制品有光澤好、防氈縮、手感柔軟、色澤鮮艷、不易起球等特點(diǎn)。由此可滿足“機(jī)可洗”易護(hù)理整理和仿羊絨整理的需求。
1工藝探討
1.1 試驗(yàn)材料
UlT酸性蛋白酶，（由基因改性的芽孢桿菌微生物經(jīng)深層發(fā)酵而制得的蛋白酶，微棕色微粒態(tài)，與非離子、大多數(shù)陰離子表面活性劑及大多數(shù)緩沖鹽類相容。與染料、染色助劑相容性也很高。）
羊毛纖維及羊毛織物。
1.2 處理工藝
過(guò)氧化氫預(yù)處理→蛋白酶處理→染色。
工藝流程簡(jiǎn)要說(shuō)明：
過(guò)氧化氫預(yù)處理：羊毛纖維本身為相對(duì)耐酸不耐堿，用雙氧水處理似乎不合常規(guī)邏輯。但采
蛋白酶處理：Ul T的效用與它所包覆的蛋白質(zhì)芯的接近程度有關(guān)。前處理的好壞決定了酶制劑的使用量。目前工業(yè)上采用氯化，雙氧水氧化和過(guò)硫酸鹽等前處理法，會(huì)破壞羊毛角質(zhì)層。但是，即使是輕微的前處理，也能使酶很容易地接近蛋白質(zhì)芯；不同程度上控制前處理和酶處理之條件，可賦予羊毛不同的整理效果，并提高懸垂性，改善起毛起球性。
過(guò)氧化氫預(yù)處理處方：
30%H2O2 50 mL/L
焦磷酸鈉
滲透劑JFC
浴比 1：20
溫度
時(shí)間 60min
蛋白酶處理處方：
UlT 5%（o.w.f）
滲透劑JFC
浴比 1:20
pH 3
溫度
時(shí)間 60min
pH值用0.1mol/L乳酸-乳酸鈉緩沖液調(diào)節(jié)。
染色處理處方：
利用毛用活性染料進(jìn)行染色。
A．Ul FTS 1%（o.w.f）
80%乙酸 1%（o.w.f）
硫酸銨 4%（o.w.f）
B．Lanasol Blue
C．25%氨水 4%（o.w.f）
過(guò)氧化氫預(yù)處理和UlT處理曲線：
JFC Ultralan T
焦磷酸鈉
JFC 90min
H2O2
5min
圖1 雙氧水預(yù)處理和Ultralan T處理曲線
染色處理曲線：
 |
A B 20min
5min 5min
圖2 羊毛染色工作曲線
1.3 影響因素分析
UlT是一種活性蛋白酶。因此，一切對(duì)蛋白質(zhì)活性有影響的因素都影響酶的活性。酶與底物作用的活性，受溫度、pH值、酶液濃度、底物濃度、酶的激活劑或抑制劑等許多因素的影響。
生物表面光潔整理效果測(cè)試方法是多方面的，首先是減量率，減量率隨酶用量的增加而增大。減量率太小達(dá)不到整理目的；減量率太大對(duì)織物的強(qiáng)力損傷大。故減量率通常控制在3%-5%之間，能得到比較好的效果。酶處理減量率用下式計(jì)算：
處理前織物重—處理后織物重
減量率 = × 100%
處理前織物重
隨著蛋白酶用量增加，處理時(shí)間的延長(zhǎng)，羊毛纖維的減量率也隨之增大。但是，減量率的增大必然引起羊毛纖維強(qiáng)力的下降，強(qiáng)力下降過(guò)大會(huì)影響纖維的性能；另外酶用量增大，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)增加生產(chǎn)成本。
減量率，%
2.0
1.5
1.0
0.5
0 1 2 3 4 5 6 7 酶用量，%（o.w.f）
圖3 減量率與酶用量的關(guān)系
在Ul T的最佳活力范圍內(nèi)，隨著蛋白酶用量增加，處理時(shí)間的延長(zhǎng)，羊毛纖維的減量率也隨之增大。但是，減量率的增大必然引起羊毛纖維強(qiáng)力的下降，強(qiáng)力下降過(guò)大會(huì)影響纖維的性能；另外酶用量增大，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)增加生產(chǎn)成本。因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較，確定酶用量為5%（o.w.f）,處理時(shí)間為90min。
PH值的變化主要影響分子活動(dòng)中心有關(guān)基團(tuán)的解離，從而影響酶與底物的反應(yīng)；同時(shí)。酶分子是蛋白質(zhì)大分子，只有在一定的pH值下才能穩(wěn)定發(fā)揮作用。
以2%的酪蛋白為底物，分別在pH為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0時(shí)測(cè)定酶活力（結(jié)果如圖4所示）；
相對(duì)酶活,%
100
80
60
40
20
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 pH值
圖4 pH值對(duì)UlT 活性的影響
溫度的升高，一方面可使活化分子數(shù)增加，但另一方面，也會(huì)逐漸使酶變性失活。
將酶液pH值調(diào)至3.0分別在
相對(duì)酶活,%
120
100
80
60
40
20
0
20 30 50 60 70 80 溫度，℃
圖5 溫度對(duì)酶活力的影響
圖4表明，最適合UlT反應(yīng)的pH值為2.5~4.0。pH值的變化主要影響分子活動(dòng)中心有關(guān)基團(tuán)的解離，從而影響酶與底物的反應(yīng)；同時(shí)。酶分子是蛋白質(zhì)大分子，只有在一定的pH值下才能穩(wěn)定發(fā)揮作用。由圖5可知，最適合該蛋白酶的反應(yīng)溫度為45~
在UlT的最佳活力范圍內(nèi)，隨著蛋白酶處理時(shí)間的延長(zhǎng)，羊毛纖維的減量率也隨之增大，必然引起羊毛纖維強(qiáng)力的下降，強(qiáng)力下降過(guò)大會(huì)影響纖維的性能。另外，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)影響生產(chǎn)效率。
減量率，%
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0 30 60 90 120 150 時(shí)間，min
圖6 減量率與酶處理時(shí)間的關(guān)系
由圖可以看出，結(jié)合以上數(shù)據(jù)，處理時(shí)間為90min比較合適。
染色浴比 各染廠對(duì)染色配方相當(dāng)重視，但往往是一碰到色差先想到調(diào)整配方，其實(shí)浴比影響也較大。絕大部分染料染色結(jié)束時(shí)，染料在水中和纖維上達(dá)到濃度平衡。若浴比過(guò)大，水量多，特別是用活性染料、直接染料等染色時(shí)，雖然殘余在染浴里濃度變化不大，但留在水中染料的總量卻較多，導(dǎo)致織物
浴比主要取決于織物的種類和機(jī)器設(shè)備。在羊毛染色前處理中，浴比不僅會(huì)影響防氈縮處理效果，而且也影響原料的消耗。總之，生產(chǎn)時(shí)采用的浴比以洗液浸沒(méi)織物運(yùn)轉(zhuǎn)順暢為宜，羊毛屬于精紡毛織物，手感柔軟，富有彈性，浴比要大些，一般為1：20。
2 常見(jiàn)問(wèn)題與解決辦法
2.1 常見(jiàn)問(wèn)題
在工藝生產(chǎn)過(guò)程中加滲透劑、酸等是必不可少的，如何控制pH是非常關(guān)鍵的；酶以及相關(guān)助劑的加入也要規(guī)范操作；由于毛纖維鱗片層部分被撥除，染料我用量問(wèn)題也非常關(guān)鍵，這里還涉及到水洗等問(wèn)題。
2.2 解決辦法
在加入滲透劑以及用酸酸調(diào)節(jié)pH時(shí)，要把pH控制在3.0左右。一般前處理過(guò)程中都涉及到雙氧水等用堿問(wèn)題，所以在酶處理過(guò)程中要隨時(shí)注意pH的變化情況，并且要保持工作液pH均勻一致；為確保工作液均勻一致，在加入輔助用劑時(shí)最好先用熱水稀釋，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹尤牍ぷ饕褐校豢芍苯拥谷牍ぷ饕簝?nèi)，否則會(huì)氧化不均勻；氧化完成后要放空工作液再進(jìn)行酶處理操作，可適量加點(diǎn)雙氧水分解酶，確保布面沒(méi)有殘液。
經(jīng)過(guò)防縮處理后的毛織物，由于消除了羊毛表面的鱗片加之處理過(guò)程中施加柔軟劑的綜合作用，可以使處理后羊毛的手感得到大大的提高，還減少了毛制品貼身服用時(shí)所產(chǎn)生的刺癢感，這就為羊毛衫內(nèi)衣化，羊毛制品作襯衫奠定了基礎(chǔ)。毛織物經(jīng)防縮后，羊毛纖維表面的鱗片被剝蝕，雙向摩擦系數(shù)差異降低，消除了羊毛織物發(fā)生氈縮的內(nèi)因，其成品尺寸穩(wěn)定，服用性能更好。特別是對(duì)毛色較差的羊毛，如低檔的烏拉圭羊毛(細(xì)度等級(jí)低于64支)和國(guó)毛，往往這一色澤不能通過(guò)洗毛工藝來(lái)提高白度，經(jīng)防縮處理后，毛纖維外表的深色沾污即隨毛纖維表面的蛋白質(zhì)剝蝕而去除，再加上氯化工序中對(duì)毛纖維的漂白作用，處理后的毛纖維完全可以達(dá)到與澳毛同樣的白度、光澤和手感，且纖維細(xì)度有所降低，提高了可紡支數(shù)，制成的面料具有良好的手感、光澤、抗起球及染色性能，并可達(dá)到防縮、可機(jī)洗要求，從而加工出高檔
3 總結(jié)
羊毛纖維表面的鱗片層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的單向運(yùn)動(dòng)特性，使毛類制品有易氈縮和起毛起球現(xiàn)象，鱗片層的存在還使纖維剛性較強(qiáng)有毛刺感，并使纖維表面形成漫反射而缺乏光澤。
“羊毛生物絲光工藝”使用Ul T(酸性蛋白酶)和相應(yīng)的氧化預(yù)處理，有效地去除鱗片層的突起部分，使制品有光澤好、防氈縮、手感柔軟、色澤鮮艷、不易起球等特點(diǎn)。由此可滿足“機(jī)可洗”易護(hù)理整理和仿羊絨整理的需求。
此項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于紗線、成衣、散纖和毛條等多種加工形式。
羊毛生物絲光工藝與氯化法相比較有下列優(yōu)點(diǎn)：
1 減少氯化劑的用量
一般可減少一半的氯化劑用量
2 毛制品處理后無(wú)泛黃現(xiàn)象
一方面，UlT自然地生物降解羊毛鱗片層，而不像氯化劑那樣在羊毛表面發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，使纖維泛黃。另一方面，酶制劑可以有效地清除氯化前處理所產(chǎn)生的泛黃。因此染色時(shí)可得到鮮艷的光澤。
3 保有羊毛自然風(fēng)格
“生物絲光”的羊毛制品在具有光澤好、防氈縮、色澤鮮艷、不易起球等特點(diǎn)的同時(shí)，能更好地保有羊毛的自然風(fēng)格。如適當(dāng)調(diào)整工藝，還可做仿羊絨整理。
4 可不使用氯化劑
因?yàn)轭A(yù)處理的作用是是緊閉的鱗片層有松動(dòng)，以利于酶劑大分子發(fā)揮效能。因此如不過(guò)分追求滑度，可采用雙氧水或高錳酸鉀進(jìn)行預(yù)處理，這樣就完全避免了由氯化劑所帶來(lái)的負(fù)面影響。
5 綠色羊毛制品，環(huán)境友好的工藝
羊毛生物絲光防氈縮整理工藝可避免或消除殘留在制品上的對(duì)人有潛在危害的有機(jī)氯化物。同時(shí)降低排液中的AOX（可吸附有機(jī)鹵化物）。
總之，“羊毛生物絲光工藝”的最大優(yōu)點(diǎn)就是能大幅度提高織物的手感、光澤，織物手感非常柔滑，有如羊絨織品，而光澤如絲綢一般，非常符合現(xiàn)代人的審美情趣。防縮織物所具有的優(yōu)異性大大提高了羊毛制品的檔次，市場(chǎng)前景看好。而且處理工藝成本低，設(shè)備與正常生產(chǎn)的設(shè)備相同，無(wú)需新增設(shè)備，但生產(chǎn)中對(duì)其工藝過(guò)程
H2O2 50 mL/L
預(yù)處理時(shí)間為 60min
Ultralan T 5%（o.w.f）
Time 90min
L:R 1:20
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