生物酶在大麻织物精练中的应用yd15125
魏玉娟，单巨川，刘东亮 河北科技大学纺织服装学院， 河北石家庄050018
收稿日期：2011-08-12
作者简介：魏玉娟(1966-)，女，河北辛集人，教授，主要从事染整新技术方面的研究
原载:印染助剂2012/4;46-48
【摘要】分别采用精练酶、果胶酶和纤维素酶对大麻织物进行精练处理，通过分析酶用量、处理温度、日寸间以及pH对处理后织物毛效和抗弯刚度的影响，得出3种酶较优的处理工艺.对比3种酶单独处理和两两复配处理对大麻织物毛效和抗弯刚度的影响，结果为：纤维素酶与果胶酶复配处理的综合效果较好，毛效为16.8 cm，抗弯刚度为213 mg-Film.
【关键词】 果胶酶；精练酶；纤维素酶；精练；大麻织物
【中图分类号】TQ352.62 文献标识码：B 文章编号：1004-0439(2012)04-0046-03
大麻纺织品具有吸湿透气性、抗菌保健功能、抗紫外线辐射功能和消音吸波性,但大麻纤维的纤维素含量低，果胶、木质素和半纤维素等杂质含量较高[1]，这些杂质对织物加工存在着严重的不良影响，必须去除。另外，大麻纤维外表平直粗硬，弹性差，断裂伸长低，延伸性小，面料易起毛起皱，纱线以及布面绒毛多而刚硬且受力时不易弯曲，当纤维与皮肤接触时有刺痒感[2]，制约了其服用性能的提高.大麻织物传统精练工
艺为碱煮工艺，此工艺消耗大量的能源和水，对纤维的损伤大，而且排放的污水碱性大，污染严重.本文优选酸性果胶酶、精练酶和纤维素酶对大麻织物进行煮练前处理.
1 试验
1.1 材料和仪器
织物：10N／2x5N／34X20／63”大麻帆布，16N／2x8 N ／53×32／63”大麻牛仔；试剂：纤维素酶BTM-80(青岛盛益酶制剂厂)，精练酶、酸性果胶酶(山东枣庄杰诺生物酶制剂厂)，碳酸钠，盐酸，氯化钠，蒸馏水，硫酸，双氧水，氢氧
化钠.仪器：YG(B)022D型自动硬挺度试验仪，721型分光光度计(上海第三分析仪器厂)，YHG-40×45远红外快速恒温干燥箱，FA2004 Max200 g上皿电子天平，自制织物毛效仪.
1.2 酶精练工艺流程
织物预处理→酶精练→酶失活→水洗→烘干.
1.3 测试
毛效：在毛效测试仪上测定，记录在30 min内水在织物上上升的高度(cm)[3]
硬挺度：将布样裁剪成20 cm×2.5 cm的布条，用自动硬挺度试验仪按照ZB W04003-87《纺织硬挺度试验方法斜面悬臂法》进行测定，压板推进速度为5mm／s，仪器测试角度为41.5°,读出织物抗弯长度和抗弯刚度(mg·mm)即硬挺度]。
2 结果及分析
2.1 影响大麻织物处理效果的因素
2.1.1 酶用量
精练酶的主要成分是碱性果胶酶，另外复配了淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、木聚糖酶等，和酸性果胶酶处理大麻织物类似，主要去除纤维上的果胶，同时还可以去除与果胶连接的木质素等杂质，纤维素酶可以通过水解纤维表层的纤维素，破坏其表层结构，释放出纤维表面的其他非纤维素成分[4]。
酶用量对酶反应速度的影响在于低用量下，增加酶用量会使反应速度增加 ，用量增加到一定值后，再增加酶用量对反应速度影响不大.由图1可以看出，在浴比一定的条件下，增加酶的用量可以提高反应速率，加快酶和大麻表层非晶区杂质的反应速度，提高杂质的去除量，从而增加织物的毛效，降低织物的抗弯刚度，使大麻织物的穿着舒适性提高.当酶用量增加到一定值后，再增加酶用量对大麻织物的毛效和抗弯刚度的影响变小.考虑到经济成本和环保目的。3种酶的较佳用量分别是精练酶2％，酸性果胶酶4％，纤维素酶3％。
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图1 不同酶用量对大麻织物处理效果的影响 |
2.1.2 处理温度
温度主要影响酶的活性，进而影响酶处理大麻织物的效果.温度升高，活化分子数量增加，酶的活性增强，酶和纤维上杂质的反应速度加快，有利于杂质的去除，但是，当温度升到一定值时，继续升高温度，酶的活性开始降低，直到完全失活.所以，温度应该控制在酶能够保持较高活力的范围内.由图2可以看出，3种酶处理大麻织物时，织物的毛效均随着温度的升高先提高后降低，抗弯刚度均先降低后增加.因此，3种酶处理大麻织物的温度分别取精练酶50℃，酸性果胶酶50℃，纤维素酶60℃。
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图2 不同酶处理温度对大麻织物处理效果的影响 |
2.1.3 处理时间
在酶处理的开始阶段，活化分子数量较多，反应速率较快，随着时间延长，反应速率开始降低.由图3可以看出，在开始阶段，酶分解果胶、木质素等杂质的速率较高，织物的毛效随处理时间延长而提高，当时
间延长到一定值后，毛效趋于平衡；由于酶处理减少了纤维素纤维表面的毛羽，使纤维素纤维的表面变得光滑，同时，疏松的纤维可以在酶和机械力的共同作用下断开，使织物结构变得松弛。因此，织物的抗弯刚度随处理时间延长而降低，当延长到一定值后，趋于平衡.酶处理时间过长，会严重损伤织物强力，影响其服用性能，也不利于节约成本.综合考虑，3种酶处理大麻织物的时间分别为精练酶60 min，酸性果胶酶50 min，纤维素酶50 min。
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图3 不同酶处理时间对大麻织物处理效果的影响 |
2.1.4 处理液pH
pH是影响酶活力的另一个重要因素，只有在适当的pH范围内，酶才能够具有较高的活性，pH过低或过高，酶活性降低甚至“失活”，NIlLpH的选择尤其重要.图4表明，随着pH增加，大麻织物的抗弯刚度呈现出先降低后增加的趋势，毛效呈现出先增加后降低的趋势，因为当pH到一定值时，酶的活性最强，和纤维素上的果胶、木质素等杂质的作用能力最强，去除效果也最好-3种酶处理大麻织物的pH分别为精练酶6，酸性果胶酶5～6，纤维素酶5。
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图4 不同酶处理pH对大麻织物处理效果的影响 |
2.2 生物酶复配处理大麻织物
由表1可知，在两两复配的酶中，纤维素酶与果胶酶复配处理的效果最好，精练酶与果胶酶复配处理的大麻织物效果较差.可能是精练酶与果胶酶处理的杂质相同或相似，二者复配的效果不明显，而纤维素酶与果胶酶处理大麻织物的杂质可能相互补充，精练的效果较好.经酶处理后大麻织物的硬挺度均得到改善，用单一酶处理后织物硬挺度最小的是精练酶，用复合酶处理后织物硬挺度最小的是纤维素酶与果胶酶复配工艺。
表1 生物酶复配处理大麻织物的效果
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酶 |
毛效/cm |
伸出长度/mm |
抗弯长度/mm |
抗弯刚度/(mg·mm) |
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精练酶2% |
果胶酶2% |
16.1 |
67.8 |
33.0 |
359 |
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精练酶2% |
纤维素酶2% |
16. |
68.9 |
33.5 |
377 |
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果胶酶2% |
纤维素酶2% |
16.8 |
57.0 |
27.7 |
21.3 |
注：5O～60℃，pH 5~6，酶4％，1 h，浴比1:30；原布的毛效11.8 cm，伸出长度79.2 mm抗弯长度38.6 mm，抗弯刚度573 mg·mm.
3 结论
(1)精练酶处理大麻织物的较优工艺：精练酶2％，50℃，60 min，pH 6；酸性果胶酶的较优工艺：酸性果胶酶4％，50℃，50 min，pH 5～6；纤维素酶的较优工艺：纤维素酶3％，60℃，50 min，pH 5.
(2)纤维素酶和果胶酶的复配效果最佳，处理后大麻织物的毛效为16.8 cm，抗弯刚度为213 mg·mm.
参考文献：
[1] 温桂清，孙小寅，郝凤呜.大麻生物酶—— 化学联合脱胶工艺研究[J]北京纺织，2001(6)：36-38.
[2]张洪亭.大麻纤维刺痒感觉的研究[J].纺织科技进展，2009(5)：32-35.
[3] 金咸穰.染整工艺实验[M]北京：中国纺织出版社，1987：169-170
[4] 范雪荣，纪惠军，王 强，等.生物酶处理对亚麻／棉织物杂质的去除作用[J]纺织学报，2006(9)：71-74.
[5]吕如，樊增禄.酶处理对棉织物性能的影响IJ1.印染，2004(1)：18-19