隨全球?qū)Νh(huán)保的日益重視及人們對紡織品要求的提高，紡織染整工業(yè)受到很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的染整工藝需要耗用大量的水和化學(xué)物質(zhì)：如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑、還原劑等，不僅消耗資源，損傷纖維材料，而且產(chǎn)生嚴(yán)重污染。解決這一問題的根本途徑在于尋找對纖維和環(huán)保不具有侵犯性的工業(yè)過程，即發(fā)展環(huán)境友好型染整工藝，實(shí)施綠色染整加工。
生物酶是一種無毒、對環(huán)境友好的生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。酶的生產(chǎn)和應(yīng)用，在國內(nèi)外已具有80多年歷史，進(jìn)入20世紀(jì)80年代，生物工程作為一門新興高新術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，酶的制造和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用也日臻成熟，由過去主要用于棉織物的退漿和蠶絲的脫膠，至現(xiàn)在在紡織染整的各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了生物酶在染整工業(yè)中的優(yōu)越性�，F(xiàn)在酶處理工藝已被公認(rèn)為是一種符合環(huán)保要求的綠色生產(chǎn)工藝，它不僅使紡織品的服用性能得到改善和提高，又因無毒無害，用量少，可生物降解廢水，無污染而有利于生態(tài)環(huán)保的保護(hù)。本文從酶的特性及作用機(jī)理，闡述了生物酶在常見纖維品種上的應(yīng)用，展望了生物酶在染整工業(yè)中的應(yīng)用前景。
l 生物酶的特性和作用機(jī)理
1．1生物酶的結(jié)構(gòu)和特性
生物酶是具有催化功能的蛋白質(zhì)。象其他蛋白質(zhì)一樣，酶分子由氨基酸長鏈組成。其中一部分鏈成螺旋狀，一部分成折疊的薄片結(jié)構(gòu)，而這兩部分由不折疊的氨基酸鏈連接起來，而使整個(gè)酶分子成為特定的三維結(jié)構(gòu)。生物酶是從生物體中產(chǎn)生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下：
高效性：用酶作催化劑，酶的催化效率是一般無機(jī)催化劑的103 106倍。
專一性：一種酶只能催化一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，即酶是僅能促進(jìn)特定化合物、特定化學(xué)鍵、特定化學(xué)變化的催化劑。
低反應(yīng)條件：酶催化反應(yīng)不象一般催化劑需要高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件，而可在較溫和的常溫、常壓下進(jìn)行。
易變性失活：在受到紫外線、熱、射線、表面活性劑、金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及其它化學(xué)試劑如氧化劑、還原劑等因素影響時(shí)，酶蛋白的二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)有所改變。所以在大生產(chǎn)時(shí)，如有條件酶還可以回收利用。
可降低生化反應(yīng)的反應(yīng)活化能：酶作為一種催化劑，能提高化學(xué)反應(yīng)的速率，主要原因是降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)更易進(jìn)行。而且酶在反應(yīng)前后理論上是不被消耗的，所以還可回收利用。
1．2生物酶的作用機(jī)理
酶蛋白與其它蛋白質(zhì)的不同之處在于酶都具有活性中心。酶可分為四級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)是氨基酸的排列順序；二級(jí)結(jié)構(gòu)是肽鏈的平面空間構(gòu)象；三級(jí)結(jié)構(gòu)是肽鏈的立體空間構(gòu)象；四級(jí)結(jié)構(gòu)是肽鏈以非共價(jià)鍵相互結(jié)合成為完整的蛋白質(zhì)分子。真正起決定作用的是酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)，它的改變將改變酶的性質(zhì)(失活或變性)。酶的作用機(jī)理比較被認(rèn)同的是Koshland的“誘導(dǎo)契合”學(xué)說，其主要內(nèi)容是：當(dāng)?shù)孜锝Y(jié)合到酶的活性部位時(shí)，酶的構(gòu)象有一個(gè)改變。催化基團(tuán)的正確定向?qū)τ诖呋饔檬潜匾摹５孜镎T導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象的變化，導(dǎo)致催化基團(tuán)的正確定位與底物結(jié)合到酶的活性部位上去。
2、 應(yīng)用于染整工業(yè)的生物酶的種類
生物酶技術(shù)應(yīng)用于染整加工主要有兩個(gè)方面：(1)天然纖維織物的前處理加工，用生物酶去除纖維或織物上的雜質(zhì)，為后續(xù)染整加工創(chuàng)造條件。(2)織物的后整理加工，用生物酶去除纖維表面的絨毛，或使纖維減量，以改善織物的外觀、手感和風(fēng)格。目前應(yīng)用的生物酶主要有以下幾種。
2．1果膠酶
果膠酶主要是由果膠裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶和果膠酯酶組成。果膠物質(zhì)是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果膠酶作用于果膠物質(zhì)時(shí)，果膠裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶直接作用于果膠聚合物分子鏈內(nèi)部的配糖鍵上，而果膠酯酶則使聚半糖醛酸酯水解，為聚半乳糖醛酸酶和果膠酸鹽裂解酶創(chuàng)造更多的位置。
2．2脂肪酶
脂肪酶能將脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸進(jìn)一步進(jìn)行B一氧化，每次脫下一個(gè)C2物，生成乙酰COA(N--環(huán)己基辛基胺)，進(jìn)入TCA(三羧酸)環(huán)徹底氧化或進(jìn)入乙醛酸環(huán)合成糖類。
2。3蛋白酶
由微生物分泌的蛋白酶因菌種不同而異，例如枯草桿菌分泌明膠酶和酪蛋白酶，可以水解明膠和酪蛋白；費(fèi)氏鏈酶菌分泌角蛋白酶，可以水解動(dòng)物的毛、角、蹄的角蛋白。蛋白酶將蛋白質(zhì)分解成肽，再經(jīng)肽酶水解成氨基酸。
2．4 纖維素酶
纖維素酶是一個(gè)多組分酶體系，紡織工業(yè)中應(yīng)用的纖維素酶大多數(shù)是由木酶屬真菌制造的。纖維素酶中的纖維素二糖水解酶又稱為外切纖維素酶，由CHB I和CHB II兩種酶組成，而內(nèi)切葡聚糖酶，又稱為內(nèi)切纖維素酶，至少由5種纖維素酶(EG I、EG II、EG HI、EG IV、EG V)組成。此外，還有13一葡萄糖醛酶。這些纖維素酶在纖維素的水解中具有協(xié)同作用。
