【文章內容簡介】 加工中的應用 （ 1） 退漿 淀粉分解酶之所以為越來越多的印染工作者所接受 ,并替代傳統(tǒng)的堿退漿、酸退漿以及氧化退漿 ,以去除織物上的淀粉漿料 ,是因為酶退漿不會造成纖維損傷 ,而且環(huán)境負荷小。淀粉酶的種類按作用方式分 ,有α 淀粉酶、β 淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支鏈淀粉酶和異淀粉酶 等。其中 ,α 淀粉酶由于可以快速切斷淀粉分子鏈 ,降低淀粉的粘度 ,是最重要的一類淀粉酶。 （ 2） 酶精練 酶精練較酶退漿而言起步較晚。傳統(tǒng)的棉精練是在熱堿液中進行的 ,效果非常顯著 ,缺點是要耗用大量的酸來中和 ,并用大量的水沖洗。一方面造成纖維損傷 ,強度下降 。另一方面又耗用了大量的化學品和水資源 ,造成廢液中高ＢＯＤ、ＣＯＤ值和鹽含量高 ,污染環(huán)境 (有人統(tǒng)計印染廢水 70%來自前處理中的煮練 )。為了改變這一情況 ,近年來發(fā)展了操作安全的酶精練 ,可在溫和的溫度和ｐＨ值條件下進行 ,且對纖維的結構和強力沒有損傷。生物酶精練代替?zhèn)?統(tǒng)的堿精練成為流行趨勢 ,除了環(huán)保這一因素 ,還有經濟上的因素。從經濟的角度看 ,酶精練的實際成本并不高于傳統(tǒng)的堿精練 ,考慮到所節(jié)約的能源和水 ,有時可能更經濟。 棉織物精練的目的是去除果膠質、含氮物質、蠟質等非纖維素類天然雜質 ,提高棉的吸濕性以利于后道加工。因此 ,棉織物的酶精練可使用果膠酶、脂肪酶、蛋白酶等 ,也有將這些酶制劑配合使用 ,利用其相互協(xié)同作用改善精練效果。果膠質位于蠟質與纖維之間 ,因此有人 14 將它稱為“膠水” ,其作用相當于將蠟質粘合在纖維上 ,因此將果膠質去除后 ,蠟質暴露出來 ,可在隨后的高溫浴中經乳化去除。 （ 3） 漂白 棉織物漂白現較常用的方法是過氧化氫法 ,存在的最大問題是對漂白反應起促進作用的金屬離子與纖維間的自由基反應而引起纖維損傷。生物酶漂白尚處于開發(fā)階段 ,目前較為關注的是采用氧化還原酶 ,研究最多的有三種 ,即漆酶、過氧化物酶和葡萄糖氧化酶。 漆酶用于木漿漂白已獲成功。漆酶屬無基質特異性酶 ,能被它氧化的化合物范圍很廣。像漆酶這樣的氧化還原酶需要某種介質(mediator)在反應中起傳送電子的作用。這種介質類似于催化劑 ,但由于在反應的過程中會被消耗 ,因而并非真正的催化劑?，F在使用的介質都存在效能和毒性方面的問 題。因此將漆酶用于漂白的關鍵問題是找到合適的介質 ,而且要積極地開發(fā)研究該酶的實用化問題 ,降低應用成本。 過氧化物酶能促進某些氧化劑的水解反應?，F研究最多的是過氧化氫酶 ,利用它來去除雙氧水漂白后剩余的過氧化氫 ,這就是所謂的Bleach CleanupＢ (氧漂生物凈化工藝 ,由諾維信公司提出 ),過氧化氫酶催化雙氧水分解如下式 : 過氧化氫酶 2Ｈ 2Ｏ 2 2Ｈ 2Ｏ +Ｏ 2↑ 該工藝的優(yōu)點是 :過氧化氫酶在冷水中作用 ,可節(jié)約大量能源 。無需還原劑或水漂洗 ,可節(jié)約大量水 。水解產物為水和氧氣 ,可減少環(huán)境負荷 。同時 ,染色可隨后立即進行 ,從而節(jié)省了時間。過氧化氫酶只作用于雙氧水 ,對染色沒有干擾 ,因而有 些產品 ,如諾維信的 Terminox Ultra 可與染色同浴進行。 到目前為止 ,使用過氧化物酶尚未得到滿意的漂白效果 ,這可能 15 是由于這種酶在漂白過程中很快便失活的緣故 ,從而導致很快失效。過氧化氫酶的成功也僅是用在雙氧水漂白之后的雙氧水去除。 葡萄糖氧化酶 (GOD)被認為是最有可能被推廣的酶漂白劑。葡萄糖氧化酶的漂白原理是β Ｄ 葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下 ,生成葡萄糖酸內酯和雙氧水 ,利用產物雙氧水對織物進行漂白。催化的反應式為 : 葡萄糖酸內酯水解生成的葡萄糖酸 ,對金屬離子具很強的螯合能力 ,因此漂白時無需加入雙氧水穩(wěn)定劑。在這種情況下 ,為避免酶失活 ,處理浴應調節(jié)至微酸性～中性 ,溫度也應較低 ,這樣處理條件下的織物黃度偏高 ,但白度與傳統(tǒng)氧漂基本相同。此外 ,由于天然油脂成分的殘留 ,織物手感柔軟 ,有厚實感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可從酶退漿、酶精練的產物葡萄糖獲得 ,使資源得以再利用。 退漿、精練、漂白一步法生物酶處 理 生物酶漂白時，葡萄糖氧化酶可將退漿和精練中產生的葡萄糖轉化為過氧化氫，對織物進行漂白 ，前兩步產生的廢水得以有效利用，使得利用生物酶進行一步法處理成為可行，這也是本項目研究的重中之重。 一般，退漿可用葡萄糖淀粉酶，以產生對漂白有作用的葡萄糖產物。但單獨使用果膠酶效果不夠理想。所以還需加入脂肪酶來提高織物的吸水性，加入纖維素酶改善織物的柔軟性等。研究表明，由于原棉中的蛋白質對未經精練處理織物的影響甚小，所以，不必作為處理對象。 16 由于復合酶體系使用量很小，且能在 50～ 60℃甚至更低的溫度下工作，所以對織物的處 理與傳統(tǒng)工藝相比，更顯節(jié)能特點。與此同時，處理完畢后只需簡單地通過提高溫度或 PH 值就可以使復合酶體系失活，很容易與以后的工藝連接。 關鍵技術 項目利用生物酶復配技術，將不同作用的生物酶復配，制得具有退、煮、漂作用的復合酶，用于棉織物的退、煮、漂一浴加工。 用所制得到復合生物酶處理棉織物，處理效果要達到目前的化學法處理的效果，但時間、工序、能耗、污水等指標大大降低。 其關鍵技術包括： 1） 適合酶處理的生物酶相容性技術研究； 2） 生物酶的復配技術研究； 3） 棉織物的退、煮、漂一浴加工適用生物復配酶的配套工藝技術的 研究； 4） 生物酶活性檢測以及在連續(xù)動態(tài)處理工序中生物酶含量和活性的檢測等技術的研究。 5） 適用一浴處理設備或專用設備的技術要求的確定。 其主要創(chuàng)新點： 1） 應用生物酶處理技術將棉織物的退、煮、漂三道工序合并，采用一浴加工，大大縮短加工作業(yè)時間，降低能耗，減少環(huán)境污染； 2） 利用生物酶專一性原理，解決其相容性問題，探索在相同工藝條件下，多種生物酶的專一性不受影響等技術難題； 3） 選擇、復配具有相容性和具有協(xié)同作用的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等生物酶，根據試驗情況，研究改進相關工藝并開發(fā) 17 相關助劑。 4） 酶在動態(tài)連續(xù)處理過程中的活性監(jiān)控或 檢測技術的研究，讓生物酶處理連續(xù)流水線作業(yè)的處理質 量得到保證。 技術路線 項目與東華大學合作，研制生物酶一步法處理技術，采用的技術路線是： 1） 建立不同生物酶活力的測試方法。 2） 收集目前市場上提供的可以用于棉織物退漿、煮練和漂白加工的所有的生物酶。用它們分別對棉織物進行退漿、煮練和漂白處理，測試它們的處理效果，并與傳統(tǒng)的化學法的處理效果進行比較，選擇具有較好處理效果的酶。 3） 將效果較好的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等混合使用，研究不同酶混合后的效果，選擇具有協(xié)同作用的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等復配。 4） 復配生物酶的最佳使用溫度在 60℃左右，處理時間少于 2小時，處理效果要達到并超過目前的化學法處理效果。 5） 使用復配的生物酶對棉織物進行退、煮、漂一浴處理，無需添加其它漂白劑，總體加成本（包括酶制劑、能耗等）與目前化學法相比，成本降低。 項目進度安排 本項目的實施分為以下階段完成。 18 表 61 項目進度安排表 階段 時 間 任 務 第一階段 － 項目可行性研究，進行市場研究，生物酶處理技術研究、實驗室完善。 第二階段 － 進行項目試驗車間、實驗室等改造的設計，制定工程實施方案。進行生物酶復合技術研究、生物酶培養(yǎng)、選育。 第三階段 － 進行試驗車間環(huán)境建設與科研設備購置，輔助設備購置。處理工藝研