生物酶制劑以其高效性、專一性、作用條件溫和以及環(huán)保的加工過程等特點被廣泛應(yīng)用于紡織染整加工,其中纖維素酶是應(yīng)用最廣、最成功的一種酶制劑。纖維素酶是一組催化水解纖維素,生成葡萄糖的酶系總稱。目前,商品化纖維素酶主要由木霉(Trichodermaspp)和黑曲霉(Aspergillusniger)2個屬的菌株發(fā)酵生產(chǎn)制得。本文將介紹纖維素酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用與局限。
應(yīng)用
棉織物精練加工
利用纖維素酶進行精練加工是各國科學家研究的一個重要方向。纖維素酶可以水解纖維素,使附著有雜質(zhì)的微小纖維水解弱化,在機械作用下從織物上脫落,達到去雜的目的,并且纖維素酶還可以降解棉纖維上的棉籽殼。
目前,棉織物的酶法精練尚未實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用,主要是因為酶精練在處理效果上,特別是在棉籽殼去除方面不能達到傳統(tǒng)堿精練的效果,從而無法替代堿精練。
纖維素織物拋光整理
纖維素纖維的表面有很多突出的微原纖,導致織物在受到外力和外界摩擦作用下很容易起毛起球,影響織物表面的光潔度和手感。生物拋光是一種利用纖維素酶改善纖維素纖維織物表面光潔度和柔軟性的整理,利用纖維素酶水解織物表面的絨毛和微原纖,使其變得脆弱,從而可以在織物與織物或者織物與設(shè)備之間的摩擦作用下從織物表面脫落。該整理可以應(yīng)用于機織和針織的纖維素纖維織物(棉、麻),并可以在紡織品濕加工的任何一個階段進行,大多數(shù)情況下在漂白后進行。
牛仔織物返舊整理
纖維素酶已經(jīng)成功應(yīng)用于牛仔織物的返舊整理。通過纖維素酶對牛仔織物表面棉纖維的水解作用,在機械外力的作用下,使得織物表面的靛藍染料隨著纖維一起從織物上去除,產(chǎn)生類似石磨水洗的效果。纖維素酶水洗基本可以避免石磨水洗中存在的問題,并且可以獲得一些其他的優(yōu)點。例如,經(jīng)纖維素酶水洗后的牛仔織物可以獲得更加均一、立體感強的花紋,色澤鮮艷,還可以從本質(zhì)上改善織物的手感。但是,由于纖維素酶易與脫落下的靛藍染料結(jié)合,重新吸附到織物表面,在纖維素酶的牛仔織物返舊整理中會發(fā)生返沾色現(xiàn)象,使纖維素酶的水洗效果降低。
局限
雖然纖維素酶在紡織加工應(yīng)用中具有很多優(yōu)點,但仍存在一些問題,制約了其進一步大規(guī)模的應(yīng)用。
處理后織物強力損失大
纖維素酶中含有三種不同的酶組分,內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、纖維二糖酶。在三種酶組分的協(xié)同作用下,纖維素纖維的無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)可以被水解。當三種酶組分同時存在時,三者習慣聚集在一起作用于纖維上同一位置。因此,纖維經(jīng)纖維素酶水解后,纖維上局部區(qū)域會出現(xiàn)“坑洞”、部分開裂。另外,纖維素酶分子可以擴散到纖維內(nèi)部,對纖維內(nèi)部造成損傷。由于纖維素酶水解作用會不受限制的破壞組成織物的纖維素纖維,導致酶處理后織物強力損失過大。
酶制劑成本高
與傳統(tǒng)化學處理的成本相比較,酶制劑的價格相對過高。紡織行業(yè)利潤本就不高,酶制劑的高價格影響了其廣泛應(yīng)用。
酶的穩(wěn)定性差、工藝重現(xiàn)性差
由于纖維素酶酶活很難保持穩(wěn)定,儲存條件的變化、儲存時間的長短等都會對其造成影響。另外,纖維素酶酶活對處理溫度和pH很敏感,稍微的波動都會對其產(chǎn)生影響。在紡織加工中,雖保持每批次酶處理加工的條件一樣,但是加工后織物的品質(zhì)卻很難保持一致。