LOGO 蛋白酶在纺织材料的研究进展 LOGO 主要内容 Text Text Text Text Text LOGO 简 介 定义：又称蛋白水解酶，指能催化蛋白质中肽键水解的酶。 分类： 水解多肽的方式 外肽酶：从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个 将肽键水解 内肽酶：从蛋白质分子内部切断，形成分子量较小的 肽和胨 活性中心起催化 作用的基团属性 丝氨酸/苏氨酸蛋白酶 巯基蛋白酶 金属蛋白酶 天冬氨酸蛋白酶 最适pH 酸性蛋白酶 中性蛋白酶 碱性蛋白酶 用途：在纺织工业中,使用蛋白酶可以去掉原蚕丝纤维中丝胶僵硬灰暗的 胶质层，以获得更好的光泽及柔软度；利用蛋白酶处理能改善羊 毛鳞片层表面，防止其缩绒等。 LOGO 羊毛预处理蛋白酶防毡缩整理 羊毛鳞片表层及角质层中含有大量疏水性 类脂层，且肽链间胱氨酸二硫键的交联增 加了纤维的紧密度，降低了酶分子在纤维 表面的吸附，导致蛋白酶分子对羊毛鳞片 的实际水解效率较低；而通过预处理，可 以破坏羊毛纤维表面类脂层的连续分布状 态，切断部分二硫键，增加羊毛纤维表面 的亲水性，从而使蛋白酶充分作用，去除 表面鳞片。 作用机理： LOGO 研究进展 氧化-蛋白酶处理 氧化-蛋白酶-树 脂整理 氧化-蛋白酶-谷 氨酰胺转胺酶 脂肪酶预处理 角质酶预处理 角蛋白酶预处理 电离辐射 低温等离子体 物理法化学法酶 法 预处理法分类： LOGO 等离子体（物理法）预处理+蛋白酶法 早期：氯化 法,破坏二硫键 及蛋白质肽键 。 羊毛纤维 泛黄，有机卤 化物，环境污 染。 低温等离子体 蛋白酶联合处理 等离子体（物理 手段）+蛋白酶 （生物制剂）， 联合处理。 LTP-低温等离子体 P-酶 LOGO 氧化（化学法）预处理+蛋白酶法 KMnO4 -木瓜蛋白酶（山羊绒防毡缩 ） KMnO4预处理的山羊绒纤维，再 采用木瓜蛋白酶进行防缩处理。纤维 毡缩球体积提升 26.47% 。 山羊绒防缩处理-Savinase单独，防缩 效果不十分明显。 分子量大，二硫键，结构坚固。 LOGO 氯化-树脂整 理防毡缩 问题：产生有 机卤化物，污 染环境，织物 泛黄，色泽暗 淡。 角蛋白酶/蛋白酶 协同作用防毡缩 角蛋白酶/蛋 白酶防毡缩 优点：有效去 除羊毛鳞片， 毡缩率明显下 降，达到机可 洗要求。 羊毛溴 Allworden 现象 SEM 观察 结果 结论：角蛋白酶能促进蛋白酶对羊毛鳞片的降解 ，二者协同作用能有效去除羊毛鳞片。 角蛋白酶（酶法）预处理+蛋白酶法 LOGO 丝的酶法脱胶 作用机理： 蛋白酶能先与丝胶生成中间物，然后再经水解放出原来的 酶，使丝胶中肽键断裂而水解。适当的蛋白酶可促使丝胶 迅速水解，不仅可以在较低的温度下进行, 还可具有丝素 不易损伤、不起毛丝和蓬松性好的效果。 工艺流程分为前处理、预碱处理和浸酶脱胶、后处理三个 阶段。预碱处理使丝胶膨化和稍有溶解，再经低温浸酶脱 胶，达到内外脱胶均匀。 LOGO 研究进展 肥皂脱胶 缺点：处理后 纤维强力下降 较多（主要缺 点），肥皂耗 费量大，损害 生态环境。 混合蛋白水解酶在 蚕丝脱胶中的应用 Alcalase碱性蛋白 酶/Savinase蛋白 酶混合脱胶 优点：高效，处 理后蚕丝重量损 失较少，强度和 伸长率都比较高 。 不同酶以及肥皂处理随时间增加，蚕丝强度的变化 处理前的蚕丝表面处理后的蚕丝表面 LOGO 作用机理： 通过丝氨酸蛋白酶的作用，可降解纤维结构中的酰胺键 从而回复部分损失的强力，且不破坏其抗皱性能；且丝 氨酸蛋白酶是既便宜又耐用的生物催化剂，并可以实施 可控制的生物催化降解。 N羟甲基试剂是一种传统的交联剂，广泛用于纺织行 业来生产抗皱棉织物，但由于酸性催化解聚和纤维束分 子的交联，织物的拉伸强力下降明显。传统碱或酸水解 很难控制，不仅会破坏抗皱效果，甚至会破坏织物本身 。 蛋白酶对耐久压烫整理棉织物力学性能的改善 LOGO 蛋白酶对耐久压烫整理棉织物力学性能的改善 交联棉织物在50 下与NaOH反应30分 钟并不能提供良好 的机械回复，相比 酶处理，还能引起 两倍的耐久压烫效 力的损失。 将经酶处理后的 织物与没有被水 解的织物进行比 较，可看到前者 K/S值明显提高 。 LOGO 蛋白酶用于棉织物的精练 背景实验测定与结果 传统的碱法精练存 在着污染环境、损 伤纤维和作业环境 差等缺陷。而蛋白 酶对棉织物进行处 理，棉织物润湿性 能改善，毛效有所 提高，且纤维损伤 不大 材料：蛋白酶 Novo Lan L 纯棉 府绸 主要工艺：酶液处 理 (50，30 min ，浴比 20：1) 酶失活 (90，l0 min)水洗烘干 润湿性测定：将织物沿 经向裁成5 cm 35 cm布条，一端固定，一 端竖直浸在蒸馏水中， 测量30 min内 水沿经 向上升的高度。 用蛋白酶对棉织 物进行处理，随着酶用 量增大，织物毛效有所 提高，但用量超 过2 (o后，毛效趋于恒定。 LOGO 润湿性能测试结果 毛效10.2 毛效9.8 毛效8.3 毛效7.0 蛋白酶用量5% 蛋白酶用量3% 蛋白酶用量1% 蛋白酶用量0% LOGO 展望 寻求不同种类的生物酶组合应用； 筛选对鳞片层具有高度专一性蛋白酶/改性蛋白酶； 适度环保型、反应可控型氧化预处理。 提高酶分子量，增大酶分子体积，使酶解作用集中于羊毛 纤维表面，从而提高酶的应用性能。 LOGO 参考文献 1杨喜爱.生物酶在纺织 工业上的应用J.中国麻业,2003,25(4)：202-204. 2杨建民,王强,纪惠军等.羊毛预处 理-蛋白酶防毡缩整理机制J.纺织 学 报,2009,30(9):71-76. 3王平,王强,范雪荣等.羊毛蛋白酶防毡缩加工综述J.印染,2010,36(5):46-49. 4王生,张瑞萍.低温等离子体和蛋白酶联合处理对羊毛织物性能的影响J. 毛纺科技,2012,40(6):21-25. 5郑秋生,李龙等. KMn04一Savinase蛋白酶对山羊绒纤维 毡缩性能的影响 J.毛纺科技,2012,40(1):31-35. 6周雯,纪惠军等.角蛋白酶对羊毛蛋白酶防毡缩整理的促进作用J.纺织 学 报,2011,32(1):82-87. 7纪惠军,周雯等.角蛋白酶与蛋白酶一浴法羊毛防缩研究及机理分析J.印染 助剂,2011,28(8):26-30. LOGO 8姜利利,王祥荣.天然彩丝的精练方法研究J. 国外丝绸 ,2008,23(2):10- 12:10-12. 9Degumming of Silk with Mixed Proteolytic EnzymesJ. Mokhtar Arami, Sharam Rahimi et. Journal of Applied Polymer Science, 2007, 106:267-275. 10王华锋 .蛋白酶对耐久压烫 整理棉织物力学性能的改善J. 国外丝绸 ,2004,1:16-18. 11吕如,樊增禄.酶处理对棉织物性能的影响J.印染,2004,30(1):18- 19,25. 12郑秋生,李龙,贾桂芹等.高锰酸钾-木瓜蛋白酶用于山羊绒纤维防毡缩 整理研究J.毛纺科技,2012,40(3):33-37. LOGO