《纺织品生物酶加工》结课作业
题 目： 蛋白酶对羊毛纤维的作用
学 院： 纺织与材料学院 专业班级： 轻化工程2013级 01班 学生姓名： 张欣
学 号： 41301030129
一、蛋白酶的来源及分类
蛋白酶是水解肽键的一类酶，蛋白质在蛋白酶的作用下，能迅速水解为胨、肽等，最后成为氨基酸。蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、植物果实和微生物中,但发展迅速并在工业生产中得到广泛应用的主要是微生物蛋白酶。
蛋白酶根据催化水解的位置不同可以分为内 切酶和外切酶，可以根据来源分为动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶；根据活性温度的高低可分为高温蛋白酶、中温蛋白酶和低温蛋白酶；还可以根据蛋白酶的作用的最适ｐＨ值分为酸性、中性和碱性蛋白酶，这也是微生物蛋白酶的主要分类方法。值得注意的是，１９６０年提出了根据蛋白酶的活性中心结构和最适ｐＨ的蛋白酶分类方法，该法将蛋白酶分为丝氨酸蛋白酶、硫基蛋白酶、金属蛋白酶和酸性蛋白酶。根据蛋白酶的结构进行分类，是目前比较流行的一种分类方法。
二、蛋白酶的作用机理
蛋白酶催化的最普通反应是水解蛋白质中的 肽键，还可以催化某些酯和酰胺键的水解、肽的合成、氨基酸的转移。目前的工业应用中，蛋白酶主要作肽键水解的催化剂使用。蛋白酶是专一性程度较低的酶制剂，但对肽键羧基侧基和氨基侧基具有一定的特异性要求。
分析蛋白酶对羊毛的作用
羊毛是一种复杂的天然纤维，主要包括蛋白质 （９７℅）和类脂类（１℅），是几种酶的理想基质物，如蛋白酶和脂肪酶。羊毛由鳞片细胞、皮质细胞和细胞膜复合物（ＣＭＣ）组成，每一部分又有极其复杂的微细结构。CＭＣ结构存在于羊毛细胞（包括鳞片细胞和皮质细胞）之间，在整个羊毛结构中成网状分布，是羊毛细胞连接的桥梁，因而对羊毛的机械性能起着至关重要的作用。
蛋白酶对羊毛的减量机理
蛋白酶对羊毛处理首先通过酶在溶液中向纤 维表面扩散，然后再吸附在纤维上起作用。由于羊毛纤维的降解和水解，使织物减量，减量机理如下： 酶减量剥离模式是指羊毛在蛋白酶的作用下，通过蛋白酶对羊毛ＣＭＣ球状蛋白的水解，使羊毛表层（包括鳞片细胞和皮质细胞）剥离纤维主体的减量形式。剥离形式是蛋白酶对羊毛水解的一种主要模式，在这种水解模式的作用下，化学减量只是其中很小的一部分，物理减量是主要的，其表现形式为处理液中含有大量的羊毛细胞（包括鳞片细胞和皮质细胞），造成这种减量模式的实质是蛋白酶对羊毛ＣＭＣ中球状蛋白和羊毛细胞的不同减量特征，即蛋白酶对羊毛角质细胞的水解速度大大低于对球状蛋白的水解速度或蛋白酶根本不能水解羊毛角质细胞造成的。
Ｅ．Ｈ．Ｍｅｒｃｅｒ在研究角质纤维的微细结构时，用化学方法辅以胰蛋白酶水解处理，发现蛋白酶对羊毛的鳞片细胞可以从鳞片内层向鳞片外层水解，最后剩下鳞片表层。从目前的研究看，动物蛋白酶和微生物蛋白酶是主要采用剥离模式对羊毛进行减量的。由于蛋白酶可以沿着羊毛的ＣＭＣ结构对羊毛内部进行水解，因而有“ 烂芯”现象。而一旦羊毛的鳞片细胞被剥离，羊毛内部也已经受到蛋白酶的较大损伤，并使羊毛结构迅速瓦解。 酶减量的水解模式是指蛋白酶对羊毛的减量主要通过化学水解达到，即减量（或主要）是化学减量。和剥离模式相比，水解模式要求蛋白酶对通常的化学惰性结构——鳞片表层蛋白或细胞膜蛋白能够以较快的速度水解，也可以用和球状蛋白基本相近的速度水解。从目前的研究结果来看，植物蛋白酶存在水解模式的减量形式。ＳＺ植物蛋白酶即是以水解模式对羊毛进行水解的。ＳＺ蛋白酶对羊毛以水解模式减量，可以对羊毛的鳞片表层进行水解，在减量过程中，表面的（剩余）类脂同时被去除。水解模式将使蛋白酶的作用集中在羊毛表面，不存在“ 烂芯”现象，因而羊毛的机械性能损伤较小
三、蛋白酶在羊毛织物的蛋白酶改性整理的应用 3.1羊毛织物的蛋白酶防毡缩整理
随着人们生活水平的提高，人们对高质量的毛 织物的需求也日益增高，尤其对毛织物机可洗性能有很高的要求。羊毛织物由于纤维表面鳞片存在定向摩擦效应，容易产生毡缩现象，不能达到机可洗 要求〔４￣５〕。 氯化作用常用于羊毛纤维鳞片改性，为了防止羊毛毡缩，人们尝试用蛋白酶取代氯，同样也会使 羊毛鳞片降解〔６〕。 蛋白酶处理主要有二步法和三步法，二步法防毡缩处理主要是氧化－酶处理法，用氧化剂或还原剂对毛织物进行预处理，再经蛋白酶处理，可获得良好的防毡缩性能。 3.２羊毛仿山羊绒蛋白酶改性整理
山羊绒纤维具有轻、软、柔、滑的特点，可以贴 身穿着而无刺痒感，我国虽然是山羊绒的主要生产国，但仍不能满足人们的需求，加之山羊对植被的破坏，人们不能大量放养，使山羊绒的价格愈加昂贵。山羊绒因其优异的特性和昂贵的价格被誉为“软黄金”。吴坚，魏菊将羊毛纤维采用氯化预处理，采用枯草杆蛋白酶对细羊毛进行改性整理，使整理后羊毛织物具有类似山羊绒织物的手感和风格，这样既可以利用我国的羊毛资源，提高羊毛产品的附加值，满足人们服用舒适性能的要求，又符合２１世 纪人类对保护生态环境的健康理念。 3．３羊毛丝光超柔软整理
传统的羊毛丝光柔软整理采用氯化处理技术， 由于此技术使用大量含氯物质，
造成严重环境污染。酶作为一种生物催化剂，处理工艺温和，没有污染，腐蚀性小，有广泛的应用前景。 樊增禄等人用蛋白酶处理毛织物，单独使用蛋白酶处理，织物的柔软度与未处理前接近，采用预处理－蛋白酶联合处理，毛纤维的刚度降低，柔软度增加。 田志荣用蛋白酶与有机硅相结合，应用于羊毛柔软整理，处理后羊毛绒线手感滑腻，弹性好，有特 殊的光泽，是绒线高档化的有效途径之一。
3．４洗毛工艺中蛋白酶的应用
生产中经常会发现，洗净毛色泽暗沉，影响后加 工的质量和成品的色光。国内外学者研究发现，原毛表面除了含有羊毛脂、羊汗、
土杂、草屑污染物外，还存在另一种蛋白质污染物ＰＧＬ，它的残存使洗净毛色泽暗沉，采用传统的洗毛方法很难完全去除。为洗除羊毛表面的蛋白质污染物，在洗毛工艺中应用ＡＳ１３９８中性枯草杆菌蛋白酶，采用二步法洗毛。先使用合成洗涤剂６０１洗去羊毛脂、羊汗、土杂，再利用蛋 白酶洗去蛋白质污染物，提高洗净毛的质量。
3．５蛋白酶对羊毛漂白的促进作用
羊毛中天然色素存在于纤维层内，将它去除又 不伤及纤维颇为困难，生产中通常采用过氧化氢氧化漂白、二氧化硫脲等还原漂白，
或先氧漂再还原漂白的双漂法。人们企图开发一种价廉、安全和快速的羊毛漂白方法，使其白度接近棉的白度水平。通过对酶类的多年研究，我们发现蛋白酶对羊毛漂 白有促进作用，可以显著提高羊毛白度。 3．６羊毛细化改性整理
用蛋白酶对羊毛进行处理，可以剥除纤维表面的鳞片，从而减小纤维的直径，提高羊毛的品质。羊毛经蛋白酶改性处理后，在强力影响不大的前提下，纤维细度可降低２μｍ左右，恰好使其品质支数提高１的等级，从而提高产品品质，增加企业经济效益。 用蛋白酶对羊毛细化处理可以避免氯化处理带来的环境问题，但此法细化对羊毛的损伤比较严重，还有待成熟的工艺整理，加之酶的成本比较高， 此法还未推广使用。
3．７羊毛织物的低温染色蛋白酶整理
羊毛染色时，鳞片对染料的扩散具有阻碍作 用，在低温情况下，
由于羊毛的溶胀程度较低，染料的扩散动能较小，这样染料的扩散速率小，难以达到较高的上染率，所以通常采用高温染色。经蛋白酶处理后，蛋白酶优先催化水解纤维细胞间粘合物，增加了染料扩散的通道，即使在低温条件下，染色速率也很快。 洪志贵探讨了美利奴羊毛经中性蛋白酶处理后，在显微镜下观察纤维的表面结构变化，与未处理羊毛比较，羊毛经蛋白酶处理２ｈ，其鳞片细胞间的
结构张驰，染色速度加快，而纤维几乎没有损伤 。 3．８开发高光泽毛纱
北野等使用蛋白酶ＮＬ和属于酶系的蛋白酶 Ｐ３，用前后处理相结合的方式开发柔软而高光泽的 毛纱。这种加工旨在去除鳞片，方法是在前处理后用酶脱落浮物随即用后处理去除鳞片。酶处理后毛纱表面触感干爽，如使用氨基变性硅酮，则手感更 为柔软，可获得良好的光泽。 四、课程学习的感想
对于《酶在纺织品中的应用》的课堂学习中，师老师采用引用文献教学，让我们接触除了课本的知识以外的内容，我觉的很受用。在不同的文献中搜索到与本课程相关的内容，在不同的文献信息中了解相同内容的不同之处，及创新之处。同时也在师老师的带领下，逐渐加强我们独自阅读浏览文献的能力。
参考文献：
[1]周文龙，孙铠.SZ蛋白酶对羊毛的减量和防毡缩性能的影响[M]．北京：印染, 2000(5):5-8.
[2]樊增禄，戴瑾瑾，朱泉.羊毛针织物蛋白酶防毡缩整理的工艺研究[J].《针织工业》, 2002(1):68-71.
[3]王菊花. 羊毛织物的生物酶防毡缩整理的研究[D]. 东华大学, 2007.
[4]周文龙. 生物酶在纺织工业中的应用(二)[D]. 中国纺织大学 东华大学, 2010(20):44-46.
[5]袁久刚. 离子液体-蛋白酶处理对羊毛表面性能的影响[D]. 江南大学, 2010.
引用文献内容; 第一篇：
蛋白酶对羊毛的处理
樊增禄等采用蛋白酶Maxacal L、Novozyme680T(均为碱性蛋白酶)对羊毛处理后用Sandolan MF蓝染料95℃染色，速率显著增大，氧化剂前处理利于蛋白酶向羊毛内扩散和作用，氧化剂和蛋白酶联合处理羊毛，染色速率会进一步增大。
袁辉等进行了Novol Lan L蛋白酶处理羊毛的低温染色实验。也证实处理后上染速率和上染百分率都比未处理羊毛显著增加，皂洗牢度、色差都可达到常规沸染的水平。原因是Novol Lan L蛋白酶能够对羊毛鳞片层CMC中的胞间粘合物降解或去除，孔道扩大，提高了羊毛的低温染色性能。证明羊毛染色通道上的精细结构的变化，会引起羊毛染色性能的显著变化。
ARiva等对在含有羊毛、弱酸性染料的染浴中SFP蛋白酶与Alcalase 2.0T蛋白酶的作用进行了研究。在85℃低温染色与100℃常规沸染下，2种酶都能提高羊毛对染料的吸附量。酶存在时85℃就达到常规沸染100℃时的上染率。其次，无酶常规沸染与有酶低温染色进行测试对比，结果显示，常规沸染与低温染色牢度接近，2种酶均能提高染料的吸附，促进染料在纤维中的扩散。
ARiva等分析了蛋白酶Novolan T处理羊毛的染色动力学。用酸性染料与1∶2金属络合染料。85℃下热染色测定吸附动力，酶处理后羊毛染色有更快的染色动力，但对最终尽染无明显影响；对比未处理羊毛，所有的温度下染色，经酶处理后有更高的染色吸附速度常数，且染色温度越低，处理与未处理羊毛的染色速度相差越大；对2种染料，酶处理后表观活化能是未处理羊毛的1/2。
酶成本高，易失活，必须控制处理条件，尤其是氧化前处理对羊毛有损伤作用。羊毛酶处理再低温染色，比其它低温染色可使织物手感、悬垂性更好。 第二篇:
《酶在纺织品中的应用》教程的P201—P233
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