生物酶技术在服装印染品中的应用 杜秋实16307130298 【技术原理】 1、生物醇:生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物,大部分为蛋白质, 也有极少部分为RNA。生物酶的制造和应用领域逐渐扩大,生物酶在纺织工业中 的应用也日臻成熟,由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶,至现在在纺织 染整的各领域的广泛应用,体现了生物酶在染整工业中的优越性。 结构特性: 生物酶是具有催化功能的蛋白质。像其他蛋白质一样,酶分子由氨基酸长链 组成。其中一部分链成螺旋状,一部分成折叠的薄片结构,而这两部分由不折叠 的氨基酸链连接起来,而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体 中产生的,它具有特殊的催化功能,其特性如下: (1)高效性:用酶作催化剂,酶的催化效率是一般无机催化剂的10^71013 倍 (2)专一性:一种酶只能催化一类物质的化学反应,即酶是仅能促进特定化合 物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。 (3)低反应条件:酶催化反应不象一般催化剂需要髙温、髙压、强酸、强碱等 剧烈条件,而可在较温和的常温、常压下进行,另外,一些特殊的酶在特 定条件下催化效率达最大值,如胃蛋白酶在胃液酸性条件下发生作用 (4)易变性失活:在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强 碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时,酶蛋白的二级、三级 结构有所改变。所以在大生产时,如有条件酶还可以回收利用。 (5)可降低生化反应的反应活化能:酶作为一种催化剂,能提高化学反应的速 率,主要原因是降低了反应的活化能,使反应更易进行。而且酶在反应前 后理论上是不被消耗的,所以还可回收利用。 若心吸附、到湿 油藏改善 进一步提高组织流 能力,提高渗流效率 【生物酶解堵剂作用原理示意图】
生物酶技术在服装印染品中的应用 杜秋实 16307130298 【技术原理】 1、生物酶：生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质， 也有极少部分为 RNA。生物酶的制造和应用领域逐渐扩大，生物酶在纺织工业中 的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织 染整的各领域的广泛应用，体现了生物酶在染整工业中的优越性。 结构特性： 生物酶是具有催化功能的蛋白质。像其他蛋白质一样，酶分子由氨基酸长链 组成。其中一部分链成螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，而这两部分由不折叠 的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体 中产生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下： （1） 高效性：用酶作催化剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的 10^7~10^13 倍。 （2） 专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反应，即酶是仅能促进特定化合 物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。 （3） 低反应条件：酶催化反应不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等 剧烈条件，而可在较温和的常温、常压下进行，另外，一些特殊的酶在特 定条件下催化效率达最大值，如胃蛋白酶在胃液酸性条件下发生作用。 （4） 易变性失活：在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强 碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级 结构有所改变。所以在大生产时，如有条件酶还可以回收利用。 （5） 可降低生化反应的反应活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反应的速 率，主要原因是降低了反应的活化能，使反应更易进行。而且酶在反应前 后理论上是不被消耗的，所以还可回收利用。 【生物酶解堵剂作用原理示意图 】
HIS 54 Inhib ASN 12 Oxygene Ba百 【过氧化氢酶】 武子的结构彩图 【蛋白酶分子】 作用机理 酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结 构:一级结构是氨基酸的排列顺序;二级结构是肽链的平面空间构象;三级结构 是肽链的立体空间构象;四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质 分子。真正起决定作用的是酶的一级结构,它的改变将改变酶的性质(失活或变 性)。酶的作用机理比较被认同的是 Koshland的“诱导契合”学说,其主要内容 是:当底物结合到酶的活性部位时,酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向 对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化,导致催化基团的正确定位 与底物结合到酶的活性部位上去,重金属离子会与活性部位结合使酶失活 2、生物酶技术:酶是具有催化作用的物质,有少数酶具有催化活性。生物酶制 剂中,主要就是以酶为基础,根据工业化应用的要求,加入适量无机或有机化合 物,经过复配、造型以及干燥工序,就可加工制成生物酶。在服装印染中应用的 生物酶多属于水解酶,包括纤维素酶、脂肪酶、果胶酶、蛋白酶以及过氧化氢酶, 也包括漆酶和葡萄糖氧化酶;在服装印染中运用这些生物酶,不仅能够发挥催化 降解能力,同样能使聚合物分子降解成小分子物质,使服装面料品质得到提升。 【技术应用】
【过氧化氢酶】 【蛋白酶分子】 作用机理： 酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结 构：一级结构是氨基酸的排列顺序；二级结构是肽链的平面空间构象；三级结构 是肽链的立体空间构象；四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质 分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质(失活或变 性)。酶的作用机理比较被认同的是 Koshland 的“诱导契合”学说，其主要内容 是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向 对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位 与底物结合到酶的活性部位上去，重金属离子会与活性部位结合使酶失活。 2、生物酶技术：酶是具有催化作用的物质，有少数酶具有催化活性。生物酶制 剂中，主要就是以酶为基础，根据工业化应用的要求，加入适量无机或有机化合 物，经过复配、造型以及干燥工序，就可加工制成生物酶。在服装印染中应用的 生物酶多属于水解酶，包括纤维素酶、脂肪酶、果胶酶、蛋白酶以及过氧化氢酶， 也包括漆酶和葡萄糖氧化酶；在服装印染中运用这些生物酶，不仅能够发挥催化 降解能力，同样能使聚合物分子降解成小分子物质，使服装面料品质得到提升。 【技术应用】
纺织领域应用 1、漆酶在纺织加工中的应用:漆酶是一种氧化还原酶,诺和信公司的 Denilit IⅠS就是通过基因改性的黑曲霉漆酶,可以进行牛仔服装仿旧整理工艺,获得 的织物手感厚实,表面光洁、平整、色泽明快、淡雅。 2、葡萄糖氧化酶在纺织加工的应用:葡萄糖氧化酶主要进行织物的漂白整理, 这种酶处理对双氧水的产生非常有效,处理使不需添加双氧水稳定剂,处理后织 物手感柔软、丰满。 3、半纤维素酶、木质素酶在纺织加工中的应用:天然的纤维素纤维中均含有半 纤维素和木质素,尤其是麻类纤维含量较高,不去除半纤维素和木质素,极度影 响纤维的可纺性能,通过半纤维素酶和木质素酶处理,可以大部分清除半纤维素 和木质素,但半纤维素酶和木质素酶还没有在纺织工艺中单独使用,主要是和其 他酶制剂(如果胶酶、纤维素酶等)配合进行纤维处理, 新型酶在纺织加工中的应用:化学合成纤维和浆料在纺织中的地位是明显 的,这些髙分子聚合物不能进行生物分解和降解,造成环境的污染,目前研究人 员正在研究新的酶种,通过筛选具有某种功能的菌种,进行基因改性成为高性能 酶剂或通过克隆、转基因或的基因工程菌,制出新酶种,或根据化学生物结构和 酶学原理定向合成新型酶剂等。这些新型酶剂成为仿酶,目前较成功的酶包括 PVA分解酶、涤纶分解酶、分解锦纶寡聚物的基因工程菌、合成酶等 化学法 单价(元 成本差(元 6000T 14000T 600T 2000T 54KG 600-9 0.15T 汽 工资 40人天 吨 26388 1369生物酶在麻类纤维脱胶中的应用】 【在服装印染品中应用生物酶技术的优势】 1、改善品质 生物酶反应具有专一性,仅对特定的物质起作用,对纤维损伤小或无损伤。 由于生物酶的专一性与高效性,在服装印染加工中应用生物酶技术具有独特的优 点,可以显著改善服装印染品外观和手感,提升服装印染品品质。应用生物酶制 剂对服装印染品的风格进行整理能够使棉布类印染品变得像天鹅绒,使棉麻印染 品手感柔软,使粘胶布类印染品像真丝,在提升品质的同时,也可以使整理后的 服装印染品呈现出独特的风格。 满足环保要求 应用生物酶技术进行服装印染符合当前服装印染加工对环保的要求。可通过
纺织领域应用： 1、 漆酶在纺织加工中的应用：漆酶是一种氧化还原酶，诺和信公司的 Denilit II S 就是通过基因改性的黑曲霉漆酶，可以进行牛仔服装仿旧整理工艺，获得 的织物手感厚实，表面光洁、平整、色泽明快、淡雅。 2、 葡萄糖氧化酶在纺织加工的应用：葡萄糖氧化酶主要进行织物的漂白整理， 这种酶处理对双氧水的产生非常有效，处理使不需添加双氧水稳定剂，处理后织 物手感柔软、丰满。 3、 半纤维素酶、木质素酶在纺织加工中的应用：天然的纤维素纤维中均含有半 纤维素和木质素，尤其是麻类纤维含量较高，不去除半纤维素和木质素，极度影 响纤维的可纺性能，通过半纤维素酶和木质素酶处理，可以大部分清除半纤维素 和木质素，但半纤维素酶和木质素酶还没有在纺织工艺中单独使用，主要是和其 他酶制剂（如果胶酶、纤维素酶等）配合进行纤维处理。 新型酶在纺织加工中的应用：化学合成纤维和浆料在纺织中的地位是明显 的，这些高分子聚合物不能进行生物分解和降解，造成环境的污染，目前研究人 员正在研究新的酶种，通过筛选具有某种功能的菌种，进行基因改性成为高性能 酶剂或通过克隆、转基因或的基因工程菌，制出新酶种，或根据化学生物结构和 酶学原理定向合成新型酶剂等。这些新型酶剂成为仿酶，目前较成功的酶包括 PVA 分解酶、涤纶分解酶、分解锦纶寡聚物的基因工程菌、合成酶等。 【生物酶在麻类纤维脱胶中的应用】 【在服装印染品中应用生物酶技术的优势】 1、改善品质 生物酶反应具有专一性，仅对特定的物质起作用，对纤维损伤小或无损伤。 由于生物酶的专一性与高效性，在服装印染加工中应用生物酶技术具有独特的优 点，可以显著改善服装印染品外观和手感，提升服装印染品品质。应用生物酶制 剂对服装印染品的风格进行整理能够使棉布类印染品变得像天鹅绒，使棉麻印染 品手感柔软，使粘胶布类印染品像真丝，在提升品质的同时，也可以使整理后的 服装印染品呈现出独特的风格。 2、满足环保要求 应用生物酶技术进行服装印染符合当前服装印染加工对环保的要求。可通过
调节服装印染过程中的p、车间温度来有效控制生物酶制剂的反应,满足服装 印染品的加工需求。在服装印染中运用生物酶技术可以取代在服装印染中使用 酸、氯、碱以及磷化合物等化工原料用量;生物酶属于环保型助剂,能够生物降 解,减少生产加工服装印染品对周围环境的污染,对环保有利。 3、提升加工效率 应用生物酶制剂有着较宽活性域,可以从酸性到碱性、从中温到髙温等宽域 范围内保持髙活性,有利于提髙加工效率和加工质量。在服装印染品生产中应用 生物酶技术可以节省时间,提高生产效率。 【服装印染工艺中应用生物酶技术的弊端】 1、成本较高 实际生产制备生物酶中,为得到性能稳定的酶产品,对菌种的来源、培养 工艺以及纯化方法的要求较高,无形中增加了生物酶的制备成本。以服装印染 品的煮练工序为例,在传统的服装印染品煮练中,运用煮练剂碱煮练或烧碱就 可以完成,煮练剂的价格较为低廉;而运用生物酶技术,由于果胶酶以及其他 复合煮练酶的价格相较于传统的煮练剂要髙,因此,也限制了生物酶制剂处理 工艺的推广。对此,采取加强生物酶技术管理部门与生化部门之间的合作,合 理设计生产酶制备设备,严格控制生产酶生产条件,设计出能够连续批量、大 量生产酶产品的技术,促进推广生物酶技术的应用范围,并适当降低生物酶的 生产成本。 2、稳定性较低 在服装印染中,需要控制好生物酶的使用温度,不然会降低生物酶的活性, 降低服装印染品的印染品质。在室温条件下,有不少生物酶制剂可以存放较长 的时间,而在服装印染品生产的高温高湿车间条件下,随生物酶存放时间的变 化,有些生物酶制剂的活性也会产生变化。对此,研究不同类型酶处理工艺, 能够改善生物酶制备工艺,提髙生物酶产品质量,从而提升生物酶活性,生产 出高质量的纺织产品。 3、生产条件的限制 由于生物酶的反应条件较为温和,在印染中应用生物酶技术对服装印染品
调节服装印染过程中的 pH、车间温度来有效控制生物酶制剂的反应，满足服装 印染品的加工需求。在服装印染中运用生物酶技术可以取代在服装印染中使用 酸、氯、碱以及磷化合物等化工原料用量；生物酶属于环保型助剂，能够生物降 解，减少生产加工服装印染品对周围环境的污染，对环保有利。 3、提升加工效率 应用生物酶制剂有着较宽活性域，可以从酸性到碱性、从中温到高温等宽域 范围内保持高活性，有利于提高加工效率和加工质量。在服装印染品生产中应用 生物酶技术可以节省时间，提高生产效率。 【服装印染工艺中应用生物酶技术的弊端】 1、成本较高 实际生产制备生物酶中，为得到性能稳定的酶产品，对菌种的来源、培养 工艺以及纯化方法的要求较高，无形中增加了生物酶的制备成本。以服装印染 品的煮练工序为例，在传统的服装印染品煮练中，运用煮练剂碱煮练或烧碱就 可以完成，煮练剂的价格较为低廉；而运用生物酶技术，由于果胶酶以及其他 复合煮练酶的价格相较于传统的煮练剂要高，因此，也限制了生物酶制剂处理 工艺的推广。对此，采取加强生物酶技术管理部门与生化部门之间的合作，合 理设计生产酶制备设备，严格控制生产酶生产条件，设计出能够连续批量、大 量生产酶产品的技术，促进推广生物酶技术的应用范围，并适当降低生物酶的 生产成本。 2、稳定性较低 在服装印染中，需要控制好生物酶的使用温度，不然会降低生物酶的活性， 降低服装印染品的印染品质。在室温条件下，有不少生物酶制剂可以存放较长 的时间，而在服装印染品生产的高温高湿车间条件下，随生物酶存放时间的变 化，有些生物酶制剂的活性也会产生变化。对此，研究不同类型酶处理工艺， 能够改善生物酶制备工艺，提高生物酶产品质量，从而提升生物酶活性，生产 出高质量的纺织产品。 3、生产条件的限制 由于生物酶的反应条件较为温和，在印染中应用生物酶技术对服装印染品
进行浸渍加工,能获得更好的服装印染品前处理效果。然而,在现有的服装印 染品前处理过程中,多使用连续轧蒸式加工设备,加工车速较快,使用生物酶 技术受到限制。因此,需对现有的连续轧蒸式加工设备作出适当的改进才可以 确保运用生物酶连续化前处理加工服装印染品。 【在服装印染品中应用生物酶技术的优化决策】 1、酶退浆 应用生物酶进行退浆避免了化学药剂退浆对纤维造成的损伤和对环境的污 染,工艺流程:浸渍→汽蒸→水洗。应用液状细菌性酶制剂,包括BF7658酶、 耐温型酶(如中温型酶和髙温型酶)、宽温酶(如诺维信公司的宽温酶)等对服 装印染品进行了高温轧蒸酶退浆,不仅可以提高退浆率,还可以提升印染品生产 效率。 2、酶精练 采用生物酶进行服装精练加工能够有效去除在印染品纤维上存在的共生物, 还可以减少对服装纤维的损伤。运用果胶酶以及添加表面活性剂的方式进行精练 加工,可以去除棉纤维表面的果胶物质,有利于提髙精练效果。结合氧漂工艺, 加入生物酶中的纤维素酶,利于去除服装印染品中的棉籽壳,也可以避免对服装 印染品纤维的损伤,提升酶精练服装印染品的手感,获得较好的服装印染品前处 理效果。 3、酶染色 在服装印染品中运用生物酶染色并联合BERP去除浮色工艺,可减少水洗 次数,具有节水、节能的效果。过氧化氢酶应用到服装印染品加工中,可在常温 和短时间内减少水洗次数,避免后续染色时出现染斑和染花,显著降低水、电、 汽的消耗,具有节水和节能的效果。 4、酶洗整理 在酶洗整理过程之中,应用中性纤维素酶能够使服装上的染料产生氧化反 应,从而使服装印染品的表面获得光洁的效果;中性纤维素酶处理液是无色的, 有利于解决酶洗整理中的再沾色问题;手感更加柔软,提升了服装印染品质量
进行浸渍加工，能获得更好的服装印染品前处理效果。然而，在现有的服装印 染品前处理过程中，多使用连续轧蒸式加工设备，加工车速较快，使用生物酶 技术受到限制。因此，需对现有的连续轧蒸式加工设备作出适当的改进才可以 确保运用生物酶连续化前处理加工服装印染品。 【在服装印染品中应用生物酶技术的优化决策】 1、酶退浆 应用生物酶进行退浆避免了化学药剂退浆对纤维造成的损伤和对环境的污 染，工艺流程：浸渍→汽蒸→水洗。应用液状细菌性酶制剂，包括 BF7658 酶、 耐温型酶（如中温型酶和高温型酶）、宽温酶（如诺维信公司的宽温酶）等对服 装印染品进行了高温轧蒸酶退浆，不仅可以提高退浆率，还可以提升印染品生产 效率。 2、 酶精练 采用生物酶进行服装精练加工能够有效去除在印染品纤维上存在的共生物， 还可以减少对服装纤维的损伤。运用果胶酶以及添加表面活性剂的方式进行精练 加工，可以去除棉纤维表面的果胶物质，有利于提高精练效果。结合氧漂工艺， 加入生物酶中的纤维素酶，利于去除服装印染品中的棉籽壳，也可以避免对服装 印染品纤维的损伤，提升酶精练服装印染品的手感，获得较好的服装印染品前处 理效果。 3、酶染色 在服装印染品中运用生物酶染色并联合 BERRP 去除浮色工艺，可减少水洗 次数，具有节水、节能的效果。过氧化氢酶应用到服装印染品加工中，可在常温 和短时间内减少水洗次数，避免后续染色时出现染斑和染花，显著降低水、电、 汽的消耗，具有节水和节能的效果。 4、酶洗整理 在酶洗整理过程之中，应用中性纤维素酶能够使服装上的染料产生氧化反 应，从而使服装印染品的表面获得光洁的效果；中性纤维素酶处理液是无色的， 有利于解决酶洗整理中的再沾色问题；手感更加柔软，提升了服装印染品质量
5、抛光整理 在服装印染品染后的酶处理中,纤维素酶或内切纤维素酶可以去除服装印染品表 面绒毛,工艺参数见下表 表1染后酶处理工艺参数 生物拋光酶 醋酸 温度 时间 (g·L) g·L) C /min 浴比 1.5 LO 30 1:2 在实际生产中,可以将酶抛光以及服装染料上染工艺同时操作,在服装印 染品抛光结束之后就加入碱剂,不仅可以使酶失活,也可以对印染品中的染料 进行固色处理。运用生物酶技术,不仅可达到常规的两浴法抛光效果,也可以 有效缩短服装印染品印染抛光的时间,减少服装印染过程中对电、水以及蒸汽 等资源的消耗量,有效地降低服装印染品的生产成本。 6、柔软整理 应用纤维素酶处理后,纤维的纤度变细,服装印染品的结构变松,获得了 柔软整理的效果。采用纤维素酶柔软整理之后的服装印染品不会使纤维表面产 生化学变化,不会降低服装印染品的润湿性,还可以改善服装印染品的吸湿性 能,使服装印染品的柔软效果更加持久。 【结论】 在服装印染品中应用生物酶技术可代替传统印染工艺中的部分化学品,减少 环境污染,发挥环保效益:可以明显减少服装印染品表面绒毛,改善服装印染品 的光泽,提高服装印染品的悬垂性
5、抛光整理 在服装印染品染后的酶处理中，纤维素酶或内切纤维素酶可以去除服装印染品表 面绒毛，工艺参数见下表。 在实际生产中，可以将酶抛光以及服装染料上染工艺同时操作，在服装印 染品抛光结束之后就加入碱剂，不仅可以使酶失活，也可以对印染品中的染料 进行固色处理。运用生物酶技术，不仅可达到常规的两浴法抛光效果，也可以 有效缩短服装印染品印染抛光的时间，减少服装印染过程中对电、水以及蒸汽 等资源的消耗量，有效地降低服装印染品的生产成本。 6、柔软整理 应用纤维素酶处理后，纤维的纤度变细，服装印染品的结构变松，获得了 柔软整理的效果。采用纤维素酶柔软整理之后的服装印染品不会使纤维表面产 生化学变化，不会降低服装印染品的润湿性，还可以改善服装印染品的吸湿性 能，使服装印染品的柔软效果更加持久。 【结论】 在服装印染品中应用生物酶技术可代替传统印染工艺中的部分化学品，减少 环境污染，发挥环保效益；可以明显减少服装印染品表面绒毛，改善服装印染品 的光泽，提高服装印染品的悬垂性