高能耗、重污染是染整加工中普遍存在的顽疾，是严重制约染整行业可持续发展的瓶颈，已引起全社会日益广泛的关注。近年来染整工作者在染整设备、染整助剂、加工工艺等方面作出了不懈的努力，取得了一定成效，但高能耗、重污染的问题并没有从根本上解决。随着能源的日趋紧张，环境的日益恶化，以及人们生态保护意识的加强，今后在相当长的一

　　段时间内低能耗、低污染仍将是人们关注的焦点，是染整工作者努力的方向。羊毛纤维是天然的蛋白质纤维，常用于制作高档服装面料。利用生物酶技术改造和提升羊毛纤维的性能，可以实现纺织产品的高档化和生产的清洁化，不仅是人们提高生活质量的需要，而且关系到社会的可持续发展。

　　1 酶的催化作用原理

　　在催化反应过程中酶的催化作用是通过降低体系中分子的活化能(即活波态与常态之间的能量差)来实现的。目前，对于酶如何使反应的活化能降低作出较为完满解释的是中间产物学说，即设有一反应

　　S底物→P产物 (1)

　　酶在催化此反应时首先与底物结合生成一个不稳定的中间产物Es，中问络合物再分解成产物和原来的酶，反应式如下：

　　E+S→ES→E+P (2)

　　由于酶催化反应(2)比(1)要低，所以反应速度加快。

　　2酶在羊毛染整加工中的应用

　　2.1蛋白酶与羊毛的作用原理

　　在酶与羊毛的反应体系中，酶是肽键遇水分解的催化剂，酶在适宜的条件下发挥其活性，从羊毛纤维表面鳞片层的亲水部分进入纤维内部，促使羊毛中的肽键水解，达到使部分蛋白质溶解的目的。其催化过程可分以下几步：酶在溶液中向纤维表面扩散;酶在纤维表面的吸附;酶向纤维内部扩散;酶催化水解反应。

　　生产加工中通常先对羊毛进行预处理，使二硫键断裂，亲水性增强，使酶解作用能够易于进行。常用的预处理剂有含氯化合物、过氧化合物、碱和还原剂。过于剧烈的预处理不仅使二硫键断裂，胱氨酸氧化为磺基丙氨酸，羊毛鳞片被明显破坏，还使得后续的酶处理很可能侵蚀到皮质层，严重损伤羊毛，出现减量率过大和强度急剧下降的情况。此外，不同种类的酶在与羊毛纤维作用时，所要求的工艺条件(pH值、温度等)均有所不同，使用时应选择最佳的工艺条件，使酶处理发挥出最大的效用。

　　2.2酶在羊毛前处理中的应用

　　2.2.1羊毛除杂

　　羊毛纤维的主要成分是蛋白质，草杂的主要成分是纤维素，由于二者的化学成分完全不同，在含有草杂的羊毛中加入一定量的纤维素酶，利用酶催化反应高度专一性的特点，加入的酶只对植物性杂质起作用，使植物性草杂理化性质发生变化，除去草杂。纤维素酶对蛋白质羊毛不起作用，加之处理时温度较低，对羊毛不会造成损伤。再者，酶本身是蛋白质，容易生物降解，可以减轻环境污染。纤维素酶、果胶酶和木质素酶的混合物处理羊毛，不损伤羊毛纤维。

　　原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、土杂、草屑污染物外，还存在另一种由细胞碎片和软角质蛋白原生质构成的蛋白质污染物(PCL)，其与纤维间存在较强的氢键结合力。它的残存使洗净毛色泽黯沉，采用传统的洗毛方法很难完全去除。生物洗毛可以去除羊毛表面里层的这些蛋白质污染物。在洗毛工艺中采用蛋白酶、二步法洗毛，前2槽添加渗透剂和合成洗涤剂洗去羊毛脂、羊汗、土杂，第3槽添加蛋白酶进行生物洗毛，去除洗去蛋白质污染物，提高洗净毛的质量。

　　2.2.2羊毛漂白

　　漂白用酶制剂目前尚处于开发阶段，在羊毛漂白中引起关注的是采用氧化还原酶、蛋白酶。室温时，酶在酸性条件下可以有效地控制过氧化氢的分解，减少过氧化氢的损失，使漂白浴中过氧化氢漂白的有效成分保持一定浓度，因此，对羊毛纤维的损伤程度很低，漂白效果也好，纤维强力下降与其他漂白工艺相比要轻得多，而且该工艺节约能源、节省时间。

　　在蛋白酶BactosolSI存在下的过氧化氢漂白工艺，可以显著地提高羊毛的白度和亲水性。例如在偏亚硫酸氢钠和亚硫酸钠的混合物存在下，用木瓜蛋白酶处理羊毛，可以显著提高羊毛白度。酶Esperase8.0L(Sandoz公司)对过氧化氢漂白白度有所提高，但是伴随着重量和强力的损失，尤其在漂液剧烈搅动时，白度增加很多，但重量和强力损伤更严重。BactosolWO(Sandoz公司)、Durazyme16.0L(NOVO公司)对白度改进也很明显，酶的用量增加，白度增加，但纤维的损伤也加剧。Esperase8.0L也可用在二硫化合物的还原漂白，但pH值不能太高，中性较好。

　　对于酶漂白有2种思路，一是直接攻击天然色素的酶(如过氧化物酶和漆酶等)，通过分解天然色素，达到漂白目的。酶能在氧气存在下，催化酚式羟基形成苯氧自由基和水，从而引起自由基反应。漆酶用于木浆漂白已获成功。漆酶属于无基质特异性酶，能被它氧化的化合物范围很广，像漆酶这样的氧化还原酶需要某种介质在反应中起传送电子的作用。这种介质类似于催化剂，但由于在反应中会被消耗，因而并非真正的催化剂，现在使用的介质都存在效能和毒性方面的问题。因而将漆酶用于漂白的关键问题是找到合适的介质。另一种是采用氧化酶，用葡萄糖氧化酶处理产生过氧化氢，通过过氧化氢漂白。

　　2.3酶在羊毛染色中的应用

　　酶在羊毛染色中的应用目前主要集中在羊毛低温染色和作为羊毛染色助剂使用2个方面。

　　2.3.1羊毛低温染色

　　2.3.1.1生物蛋白酶低温染色机理羊毛纤维由鳞片层、皮质层和髓质层组成。覆盖在毛干最外面的鳞片层是由角质化的扁平状细胞通过细胞间质黏连而成。鳞片层又分为鳞片表层、鳞片外层和鳞片内层。鳞片表层呈现脂类结构，非极性基团外露，具有极强的疏水性;鳞片外层主要由角质化蛋白质组成，胱氨酸含量较高，结构坚硬难以被膨化。由于这2层的存在，阻碍了染料向纤维内部扩散和上染，致使羊毛常规染色必须在较高的温度(100℃)下进行。因为只有温度达到80℃以上，羊毛的鳞片才开始张开，染料才能迅速渗透上染。

　　蛋白酶是生物催化剂，能使鳞片层中角质化的蛋白质氨基酸中的肽键水解，使鳞片层龟裂或部分破坏，从而使羊毛纤维上染料扩散的孔道扩大，使染料迅速上染，在较低的温度(80℃以下)下，就能达到较高的上染百分率。

　　2.3.1.2酶在羊毛低温染色中的应用

　　目前羊毛纺织品染色仍然采用传统的沸染工艺，此工艺不但能耗大，而且常常使羊毛在高温和化学药剂的作用下泛黄、强力损伤，致使天然风格遭到破坏，严重影响产品的手感和鲜艳度。针对这一现象，采用生物酶做促染剂，可在40～50℃下使羊毛的鳞片层部分水解，使染料在较低的温度下就能渗透上染，减少了羊毛强力的损伤，保留羊毛制品的天然风格，同时节约了能源。朱俊萍等选用了5种蛋白酶作为促染剂用于羊毛一浴法低温染色工艺，通过对生物蛋白酶进行优选，以及酶处理条件的优选，制定了最佳低温染色工艺为：酶浓度5%(owf)，45～50℃，保温15—30min，然后逐渐升温到80℃，保温30～60min。

　　环保型生物酶作促染剂对羊毛低温染色工艺，不仅能改善传统沸染工艺能耗大，染品易泛黄、强力损伤大、手感粗糙等缺陷，而且有利于环保、节能，因此，该工艺有较好的发展前景。

　　2.3.2作为羊毛染色的助剂

　　对在含有羊毛和c.I.酸性蓝8O的耐缩绒酸性染料的染浴中，将3种酶(蛋白酶SFP，BactoS,O1WO液，ALcalase210T)作为助剂的作用进行了对比研究。染色过程中，任何一种酶都能提高染料吸附量。ALcalase210T最为有效，其次为蛋白酶SFP。在染色温度较低时，酶提高染料吸附量作用较为明显，当染色温度接近于酶最大活性温度时最为明显，此温度通常在50℃附近。尽管酶能显著提高染料吸附，但得色量仍不足。酶存在时，在低温染色(85℃)时就可达到常规染色时(100℃)的上染率。染浴中酶存在不影响织物的染色牢度。这些酶不但提高染料的吸附，而且还促进染料在纤维中的扩散。这些结论使得在温和条件下酶作为助剂的新型羊毛染色成为可能。

　　2.4酶在羊毛防毡缩中的应用

　　2.4.1羊毛酶法防毡缩存在的问题酶处理的技术难点在于准确控制酶性能的稳定性和处理程序。由于羊毛纤维结构上的原因，酶处理作用很难只控制在鳞片层。对酶而言，分解覆盖在毛纤维表面最外层的胱氨酸及疏水性外层角质细胞，要比分解内层及细胞膜复合体(CMC)困难得多。酶处理不仅使表层蛋白质发生水解，也作用于纤维内部。不同厂家生产的蛋白酶对不同批次的羊毛织物处理效果也不尽相同，程度难以掌握。深入研究酶分解机理、羊毛损伤机理以及酶处理与羊毛损伤程度之间的变化规律，是解决酶处理稳定性和准确性的关键问题。

　　2.4.2羊毛酶法防毡缩研究方向

　　羊毛作为一种复杂的天然纤维，其鳞片层是羊毛纤维毡化的重要原因。传统的氯化一树脂方法破坏了角质层分子中的双硫键，使鳞片失去其嵌制性。这种方法虽具有防毡缩效果好的特点，然而该工艺废水中存在大量的AOX(可吸收的有机氯化物)类物质，对环境污染大。用酶法对羊毛进行防毡缩的处理，已成为防缩工艺发展的主要方向。由于鳞片层的外部存在一层类脂层，使蛋白酶无法直接与鳞片层反应，因此一般应先采用氧化剂去除类脂层，如此会加重羊毛的损伤程度。迄今为止，尚未出现一种各方面都能令人满意的羊毛改性方法，目前对羊毛酶法防毡缩研究主要集中在以下几个方面。

　　2.4.2.1常压等离子体与酶结合处理

　　等离子体作为一种表面处理技术在纺织品加工中的应用已有很多研究。通过表面刻蚀和氧化，就象氯化处理一样对羊毛表面进行改性，结合树脂处理，为羊毛无氯防毡缩整理提供了另一种可能。将等离子体和酶共同作用，可适度地剥除羊毛表面的鳞片，使羊毛织物的防毡缩性能明显改善，而且低温等离子体只作用于羊毛的表面，其处理方式在一定程度上弥补了酶对羊毛纤维的强力损伤，因此羊毛的优良性能几乎不变。

　　2.4.2.2多种酶复配

　　要想较好地降低羊毛的毡缩率，必须在蛋白酶处理的基础上或在前处理工序中增加其他种类的酶。李影将蛋白酶和转移酶E2进行复配，应用于羊毛织物防毡缩整理，得出毡缩率最低的最佳酶复配方案，较好地达到了预期目标，即毡缩率控制在3%以下的机可洗目标。张瑞萍等选用一种新型生物酶TG，与传统的氧化、蛋白酶处理结合共同处理羊毛织物，使蛋白质改性，达到防毡缩的同时，还可减少织物强力损失。李慧等。。用不同的蛋白酶复配进行羊毛的抗毡缩整理，也达到了减少纤维损伤的效果。近年，美国专利和欧洲专利介绍了使用非蛋白酶的其他酶种或蛋白酶复合进行羊毛防毡缩整理，并保持较高的纤维强度保持力的报道。

　　2.4.2.3超声波技术用于羊毛酶处理

　　将超声波技术用于蛋白酶处理羊毛和羊毛织物，具有以下优点：①缩短工艺流程、节约染化料、节能降耗;②经超声波/酶处理后，羊毛纤维表面的鳞片被明显地破坏，毡缩率降低，手感也较单独用酶处理的柔软，上染百分率高;③超声波/酶处理赋予羊毛织物防毡缩作用，织物的强力未见显著下降。

　　2.4.2.4生物酶防毡缩冷轧堆工艺

　　与常规羊毛防毡缩水浴浸渍工艺相比，冷轧堆处理具有能耗低、织物强力损伤小，设备要求低、排污少、废水处理简单等诸多优点，是一种“绿色”的处理工艺。王菊花等将羊毛织物经氧化预处理后，再进行生物酶冷轧堆处理，能大幅降低毡缩率。生物酶浓度、pH值和添加剂是影响羊毛生物酶冷轧堆防毡缩工艺的主要因素。控制一定的工艺条件，羊毛织物的毡缩率可以达到6%左右。

　　2.5酶在羊毛柔软改性方面的应用

　　在纺织品的应用中，柔软度是一个重要的品质因素。众所周知，就是因为毛织物有刺痒感，限制了其在内衣上的应用。为改变此种状况，同防缩加工一样，通过适当的减量加工去除羊毛纤维表面的鳞片，使纤维表面变得光滑，直径降低，手感改善。然而由于种种原因(如处理的均匀性等)，实际的结果是手感较原来更为粗糙，因此还需结合有机硅等整理，才能最终实现手感改善。在提高毛织物的白度和光泽方面，特别是当需要浅色的织物时，单独用蛋白酶或者与过氧化氢结合使用，比起单独用氧化法处理，羊毛纤维的自度和亲水性都有增加。

　　2.6酶在其他方面的应用

　　采用蛋白酶对羊毛进行丝光处理，可使羊毛表面光滑平整，对光线呈有规则的反射，从而呈现较好的光泽。采用琉基乙酸铵预处理，复合酶处理的工艺。使毛织物的光泽得到明显提高。粗绒毛光泽提高了25%，细绒毛由于光泽本身较好，只提高了15%。用蛋白酶对羊毛进行处理，角质层硬的部分被水解，所以纤维间的摩擦起球被抑制，显示了抗起球的特点。羊毛的鳞片被部分剥除，其机械性能受到一定的损伤。因而受到摩擦作用时毛绒容易脱落，可提高毛织物的抗起毛球等级。

　　3结语

　　尽管用生物酶对羊毛进行处理还存在许多问题，但是处理时温度比较低、能耗少、不会引起环境污染，属绿色技术。而且处理后的羊毛手感柔软，不易泛黄，随着生物技术的发展和染整工作者的不断探索，这一技术必将会获得工业应用，无疑是今后的发展方向，有着更为广阔的市场前景。

　　来源：中国印染网

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