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纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用(1)

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-02  来源:江南大学纺织服装学院  浏览次数:346
核心提示:纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用,包括织物精练加工、柔软整理、抛光整理、返旧整理、Lyocell纤维去原纤化处理,指出纤维
 纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用,包括织物精练加工、柔软整理、抛光整理、返旧整理、Lyocell纤维去原纤化处理,指出纤维素酶在纺织加工应用中存在的问题。
纤维素酶介绍:

生物酶制剂以其高效性、专一性、作用条件温和以及环保的加工过程等特点被广泛应用于纺织染整加工,其中纤维素酶是应用最广、最成功的一种酶制剂。

纤维素酶是一组催化水解纤维素,生成葡萄糖的酶系总称。目前,商品化纤维素酶主要由木霉(Trichodermaspp)和黑曲霉(Aspergillusniger)2个属的菌株发酵生产制得。

纤维素酶系各组分根据其性质和功能,主要可以分为3大类: 

(1) 内切葡聚糖酶(endo-l,4-D-vlucanase,EC3.2.1.4,来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen)。该酶可以随机水解纤维素大分子链中的p-l,4-糖苷键,形成新的还原末端; 
 (2) 外切葡聚糖酶(exo-l,4-p-D-jucanase,EC3.2.1.91,来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex)。该酶沿纤维素链末端水解,依次释放纤维二糖; 

(3) p-葡萄糖苷酶(3-D-~lucosidase,EC3.2.1.2l,简称BG),又称纤维二糖酶。该酶主要将由内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶水解产生的纤维二糖、寡糖以及低聚糖继续水解,生成葡萄糖。 

20世纪80年代,美国科学家首先将纤维素酶应用于棉织物整理,随后各国的研究者对纤维素酶在纺织加工中的应用进行了许多研研。目前,纤维素酶已成功应用于纤维素纤维织物的精练前处理、柔软整理、抛光整理和牛仔织物返旧整理等。
纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用:
 

1.纤维素酶在棉织物精练加工中的应用 

棉织物退浆后仍有大部分的天然杂质(棉籽壳、果胶、蜡状物质、蛋白质等)、浆料和油剂残留,导致织物润湿性差、色泽发黄,影响了织物的外观、手感和后续加工。因此,棉织物退浆后需要进行精练加工,去除天然杂质。棉织物的传统碱精练工艺存在能耗高、废水排放量大、纤维损伤严重等缺点,已经不符合现代绿色纺织加工的要求。 

用纤维素酶进行精练加工是各国科学家研究的一个重要方向。纤维素酶可以水解纤维素,使附着有杂质的微小纤维水解弱化,在机械作用下从织物上脱落,达到去杂的目的,并且纤维素酶还可以降解棉纤维上的棉籽壳。

胡映清对纤维素酶降解棉籽壳进行研究发现,纤维素酶处理纯的棉籽壳屑时,降解率高达80%,为纤维素酶去除棉织物中残留棉籽壳提供了理论支持。Csiszfir等自1998年起开始研究纤维素酶在棉织物精练中的应用,发现对棉织物进行纤维素酶预处理可以提高碱精练的效果,联合处理后,棉籽壳的失重率达到80%左右。该团队还对商品化的纤维素酶降解棉籽壳进行了研究,发现商品化的纤维素酶可以直接降解棉织物表面的棉籽,还发现螯合剂EDTA可以增加纤维素酶降解棉籽壳的能力。    

虽然纤维素酶处理棉织物可以在一定程度上达到去杂的目的,但效果并不十分理想。为了进一步提高酶精练的效果,越来越多的研究利用纤维素酶与其他酶制剂(果胶酶、蛋白酶、脂肪酶、木聚糖酶、角质酶等)复配,用于棉织物精练。在复合酶制剂中,各种酶组分之间协同作用,使杂质能够被更多、更快地水解。

目前,棉织物的酶法精练尚未实现大规模推广应用,主要是因为酶精练在处理效果上,特别是在棉籽壳去除方面不能达到传统碱精练的效果,从而无法替代碱精练。

造成酶法精练效果差的原因有很多,首先,棉织物上杂质成分很复杂,这导致单一的酶组分很难将其降解,需要多种酶的协同作用;其次,在多酶协同作用时,由于各种酶催化反应的最适条件不一致,很难保证各组分酶都能发挥较好的催化水解作用;最后,一些酶制剂尚未出现商品化产品,例如果胶酶、角质酶等,实验室工程酶的酶活还不高,限制了酶法精练的研究。总之,酶法精练还需要科学家进一步的研究探索。

2.纤维素酶在纤维素纤维织物柔软整理中的应用    

生物柔软整理是利用纤维素酶对纤维素纤维的水解作用,使纤维刚度下降,提高织物柔软性能。 

Yanv等研究表明,利用纤维素酶处理耐久压烫整理后的棉织物可以改善织物的手感,但是会造成织物强力和耐磨性下降。吴赞敏在其博士论文中研究采用生物-化学联合的方法,实现棉织物的超柔软整理。在该研究中,棉织物先经过纤维素酶的减量处理,再用化学柔软剂对其进行增量整理。经纤维素酶处理后的棉织物能吸附更多的化学柔软剂,并且更多的柔软剂可以从纤维素酶水解产生的孔隙中进入纤维内部,提高了柔软效果的耐久性。CSlszaF等采用纤维素酶结合物理机械作用和有机硅柔软剂对亚麻及含亚麻织物进行整理,发现酶整理能显著削弱亚麻纤维的刚性,有效改善麻织物的手感。王革辉等对纤维素酶T225处理高支纯苎麻织物的服用性能进行了研究,结果表明,经纤维素酶T225处理后,织物抗皱性略有提高,手感更柔软,刺痒感得到改善。

(未完待续)

 
 
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