竹原纤维酶处理的纤细化效果.pdf

第2 8 卷第5 期 2 0 0 7 年5 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 5 M a v2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 7 ) 0 5 0 0 8 4 0 5 竹原纤维酶处理的纤细化效果 楼利琴，许平辉，陈波，任伟伟 ( 绍兴文理学院，浙江绍兴3 1 2 0 0 0 ) 摘要为了探讨竹原纤维酶处理纤细化的有效方法，应用漆酶、精练酶及精练酶+ 漆酶二步法经正交设计对已 制得的竹原纤维进行纤细化处理试验，测定酶处理后竹原纤维的细度变化率、木质素含量及强度。结果表明：精练 酶去除木质素的效果比漆酶好，而精练酶+ 漆酶二步法处理的效果均较精练酶或漆酶单独处理为好，二步法处理 后竹原纤维的细度变化率为5 1 3 3 ，木质素含量从原来的1 8 9 8 降为5 4 9 。 关键词竹原纤维；漆酶；精练酶；二步法 中图分类号：鸭1 9 2 5 5 2文献标识码：A P 1 o b ei n t ot h ei m p a c to fe m y m a t i ct r e a t m e n to nt h ef i 鹏n e 豁 o fn a t u r a lb 锄b o o 置i b e r s L 0 u “q i n ，x UP i n g l l u i ，c H E NB o ，R E Nw e i w e i ( J s 玩删i 增觇m 蚵，肌魄，z 蚝汹昭3 1 2 0 0 0 ，吼i M ) A b s t r a c t r o p r 5 D b e i n t ot h ed I e c t i v eI n e t h o d st o 艘汰et h en a t u 翻b a m b o of 强e rf i n e r 嫡t he n z y m a t i c t r e a t m e n t ，t h em a n u I a c t u r e dn a t u r a lb a n l b o of i b e l l sw e r et r e a t e dw i t hl a c c a s e ，s c o u d n ge n 毫y m e ，a n ds c o u d n g e n z y n l e+ 1 a c c a s e ( at w 0s t e pm e t l l o d ) r e s p e c t i v e l ya c c o r d i n gt ot h ed e s i 即b ym e a n so fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t T h ec h a n g er a t eo ff i n e n e s s ，t e n s i l es n n g t l la I l dt l l ec o n t e n to fl i g n i no ft h et r e a t e df i b e r sw e r et e s t e da n d e o m p a r e d T h er e s u h ss h o wt h a t i nt e 珊s0 fl i g n i nr e m o V a l ，s c o u r i n ge n z y m ei sb e n e rt h a nl a c c a s e ，w h e r e a s _ 【：l l et w os t e pm e t l l o di s t l l eb e s t m e rt w os t e pt r e a t m e n t ，t h ec h a n g em t eo ff i n e n e s so fn a t u r a lb a m b o of i b e r s h a sa c h i e v e d5 1 3 3 a n dt t l ec o n t e n to f1 i g n i ni sd e c r e a s e df 而m1 8 9 8 t o5 4 9 K e yw o r d s n a t u r a lb a m b o o 矗b e r ；l a c c a s e ；s c o u I i n ge n z y m 6 ；t w os t e pm e t h o d 竹原纤维吸湿导湿性强，清爽凉快，且具有抑菌 等优良性能n ，在服用面料、家纺面料领域有广泛的 应用前景。目前我国对竹原纤维的精细化加工已取 得了初步成效，浙江林学院在其发明专利上介绍了 由竹子制取竹原纤维的方法旧o ，但距离具有较好可 纺性和性价比的竹原纤维还有较大的差距，竹原纤 维的纤细化及其可纺性研究，仍是当前迫切需要解 决的问题。 生物酶脱胶b 。具有产品质量好，环境污染少和 经济效益高等优点，本文就酶处理工艺对竹原纤维 纤细化效果进行了初步探讨。 1试验部分 1 1 材料 竹原纤维由浙江林学院提供。漆酶、精练酶、渗 透剂，由诺维信( 中国) 生物技术有限公司提供。其 中漆酶最适p H 值4 5 5 ，最适温度6 0 7 0 ，活 力1 2 0L A M u g ；精练酶最适p H 值7 8 ，最适温度 5 5 ，活力54 0 0B D S U g 。 1 2 试验方法 用漆酶、精练酶、精练酶+ 漆酶经正交试验对竹 收稿日期：2 0 0 6 1 0 2 8修回日期：2 0 0 7 一O l 一1 4 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目( Y 4 0 5 1 3 8 ) 作者简介：楼利琴( 1 9 6 6 ) ，女，副教授，学士。主要研究领域为纺织新材辩研究及纺织品开发。E - m a i l ：U q 2 s c a s e d u 。c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 第5 期 楼利琴等：竹原纤维酶处理的纤细化效果 · 8 5 · 原纤维进行处理，处理后分别对纤维细度变化率、强 度及木质素含量进行测定。并对漆酶进行单因子试 验，测定木质素含量随浓度、时间变化的关系。 漆酶处理条件：p H = 5 ，温度6 5 ，浴比1 ：3 0 。 精练酶+ 渗透剂处理条件：p H = 7 5 ，温度5 5 ，浴 比l ：3 0 。精练酶+ 漆酶处理条件：在精练酶处理工艺 ( 振荡条件中等，质量浓度2 0 L ，时间4 8h ) 基础上 再进行漆酶处理。正交试验处理条件如表1 所示。 表1 正交试验设定 T a b 1 o r t b o g o I l a Ig e I 地a I I dl e V d 咖h l 弛n t 注：推荐精练酶处理质量浓度5 2 0g ，L ；处理时l 司1 2 4 8h 。 1 3 测试 细度变化率采用称重法测定，细度变化率= ( 原 细度一处理后细度) 原细度×1 0 0 ；木质素含量按 照G B5 8 8 5 8 6 进行测试。强度采用Y G 0 2 5 型缕纱 强力试验机测定。精练酶处理前后竹原纤维表面状 态采用J S M 一5 6 1 0 L v 扫描电镜进行观察。 2 结果与分析 2 1 漆酶的正交试验 漆酶的正交试验结果见表2 。可以得出：漆酶 正交设计处理的最佳工艺条件为如B 3C ：，即强振 荡，浓度2 0g L ，时间1h 。细度变化率为3 2 9 5 ，木 质素含量为1 2 1 4 ，纤维强度为2 8 8c N d t e x 。 2 2 漆酶的单因子试验 图1 为处理时间1h 时，木质素含量与漆酶质量 浓度的关系图，图2 为漆酶质量浓度2 0g L 时，木质 素含量与处理时间的关系图。可看到，木质素含量 都随处理浓度和处理时间的增加而减少，但当处理 浓度超过2 0g ，L ，处理时间超过6 0l l l i n 后减少趋势降 低，曲线趋于平缓；处理浓度在2 0g L 前和处理时间 在6 0I n i n 前，随处理浓度和处理时间的延长，竹原纤 维木质素含量明显减少。 表2 漆酶处理试验结果 T a b 2R e 枷t0 f ”翰扫m e n t 稍t I Il a c c a 辩 试验号 AB 振荡条件质量浓度 C 时间 测试指标 细度变化率，木质素含量纤维强度，( c N ·d t e x 。) 2 1 7 3 2 2 9 5 2 3 7 6 2 6 3 5 2 6 ，5 l 3 0 6 3 3 l _ 8 6 3 1 9 8 3 2 9 5 1 7 6 4 1 4 7 0 1 3 2 9 1 6 6 2 1 4 5 3 1 3 9 0 1 6 0 3 1 4 0 0 1 2 1 4 注：r 表示某项测试指标的总值；y 表示平均值。 u吆毗舛鳃粥眦踮 3 3 3 3 3 2 2 3 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark · 8 6 · 纺织学报第2 8 卷 图1木质素含量与漆酶质量浓度的曲线 F i g _ 1 R e l a t i o nc u ma b o u tc o n t e m o fl i g n i na n dc o n c e n o no fl a c c a s e 摹 稠 缸 懈 _ 6 基 * 图2 木质素含量与处理时间的曲线 F i g 2 R e l a t i o nc u r v ea b o u tc o n t e mo fl i g n j na n dt i m e 2 3 精练酶的正交试验 精练酶处理结果见表3 。通过分析可得，精练 酶处理的最佳工艺条件为A 2B 3c ，即中振荡，质量 浓度2 0g L ，时间4 8h 。 2 4 精练酶+ 漆酶二步法正交试验 精练酶+ 漆酶二步法处理的结果见表4 。通过 分析得出，二步法处理的最佳工艺条件为A 3B 3c ：， 即强振荡，浓度2 0 L ，时间1h ，细度变化率为 5 1 3 3 ，木质素含量为5 4 9 ，纤维强度为 2 7 2c N d t e x 。 2 5 酶处理结果的比较分析 从上述测试结果来看，酶处理对减少竹原纤维 木质素含量具有较好的效果，而且对竹原纤维强度 损伤小。酶处理前竹原纤维的木质素含量为 1 9 9 8 ，平均线密度为1 2 3 3t e x ，束纤维平均强度 为3 3 5c N d t e x 。精练酶、漆酶二步法处理后的竹原 纤维木质素平均含量降为6 1 9 ，平均线密度为 5 9 8t e x ，束纤维平均强度为2 7 4c N d t e x 。木质素是 一种复杂的芳香族物质H ，木质素的结构单元是苯 丙烷，苯环上有甲氧基存在。结构单元之间基本上 是通过醚键和碳碳键连接。木质素结构中8 烷 基一芳基醚键的连接是主要的，它是木质素中主要的 结构基团，这种结构的醚键断裂即引起木质素大 表3 精练酶处理结果 T a b 3R e s l l l t0 ft r e a t 玎嘎e n td e 毋瑚m l i n ge n z y m e 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 第5 期楼利琴等：竹原纤维酶处理的纤细化效果 8 7 r = 4 3 0 8 5 y = 4 7 8 7 分子裂解。木质素结构单元间的c c 键连接对化 学药品的降解作用具有高度的稳定性，这种键的存 在是木质素不能分解成单个木质素单元的一个主要 原因，要使木质素溶解，必须使用能使醚键和c c 键断裂的生物酶。 漆酶由基因改性的曲霉经发酵制得，漆酶是酚 氧化还原酶，可以催化各种芳香族化合物氧化，特别 是酚类化合物被氧化形成酚氧自由基。同时伴随着 氧被还原成水。如式( 1 ) 所示b “o ： 4P h O H + 0 2 4P h O ·+ 2 H 2 0 ( 1 ) 产生的酚氧自由基间可以发生非酶催化反应，如脱 甲氧基、c c 键断裂以及一系列的氧化降解反应。 从理论上讲，漆酶可以对木质素有较强作用，能大大 降低竹原纤维木质素含量，但由于木质素通常是在 细胞壁中，细胞间质中含有大量的半纤维素、果胶 等，果胶是纤维细胞壁之间的粘合剂¨o ，将脂蜡质、 木质素与纤维素粘合在一起，因此在漆酶单独处理 时，对木质素的作用较小，而精练酶是以碱性果胶酶 为主的多种酶制剂的复配产品，果胶酶处理纤维时 起到催化水解作用，使复合体界面处迅速发生水解 作用。且精练酶中含有一定量的内切纤维素酶，能 使纤维素大分子链断裂，加上果胶酶的水解作用，从 而使脂蜡质及木质素松动脱落较多，又经过精练酶 中各种酶的长时间协同作用，因而使木质素含量大 大降低，所以漆酶对减少竹原纤维木质素含量不如 精练酶效果好。 图3 为精练酶处理前后纤维的扫描电镜照片。 ( a ) 处理前 ( ”处理后 图3 精练酶处理前后纤维状态比较 n g 3 F i b e rm o d a l i t yn o n t r e a t e d ( a ) a n dt I a t e d ( b ) ，w i 山d e g u m m i n ge n z ) r m 。 ，可以看出，未经过精练酶处理的纤维表面较粗 糙，附有较多的胶着物质，而经精练酶处理后，纤维 表面比较光滑，胶着物质减少。从二步法测试数据 来看，二步法处理后的细度变化率最大，木质素含量 最小，与亚麻纤维的木质素含量2 5 一5 【8o 比较 接近，这说明二步法对竹原纤维处理效果较精练酶 或漆酶单独处理效果为好。 m 控弘斩钉弱如“ 稻钾 辨鸲踮舛钉如 鞋如如 率化变度细 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark · 8 8 · 纺织学报 第2 8 卷 3结语 酶处理有较好的去除木质素效果，且对竹原纤 维强度损伤小。在酶处理效果中，精练酶去除木质 素的效果比漆酶好，精练酶+ 漆酶二步法处理的效 果最好。二步法的最佳处理工艺条件：精练酶处理， p H = 7 5 ，温度5 5q C ，浴比1 ：3 0 ：中振荡，酶质量浓度 2 0 L ，时间4 8h ；漆酶处理，p H = 5 ，温度6 0 ，浴比 1 ：3 0 ，强振荡，酶质量浓度2 0g ，L ，时间lh 。但从处 理后的竹原纤维结构性能数据来看，纤维还偏粗，要 在纺纱厂实际应用，还需要作进一步的柔软和梳理 处理。黼 参考文献： 1 李焰，徐海林竹原纤维织物与苎麻织物服用性 _ 【·】e m t m _ j i “m - ¨ 2 3 4 5 6 7 8 能 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 1 1 ) ：7 9 8 l 。 姚文斌一种竹原纤维的制备方法：中国， 2 0 0 3 1 0 1 0 8 5 2 6 1 P ，2 0 0 5 0 6 2 1 唐志荣，李茂松，周文龙，等彩色棉机织物生物酶处 理工艺及性能 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 2 ) ：1 1 1 1 1 5 万玉芹纺织用竹纤维脱胶、细化工艺及其结构性能 研究 D 上海：东华大学，2 0 0 3 ：3 7 4 1 F e l b yC ， P e d e r s e nLS ，N i e l s e nBR E r I l l a J l c e da u t o a d h e s i o no fw o o d矗b e r su s i n gp h e n o lo x i d a s e slJ H o l d b r s c h u n g ，1 9 9 7 ，4 5 ( 3 ) ：4 6 7 4 6 8 周文龙酶在纺织中的应用 M 北京：中国纺织出版 社，2 0 0 2 ：2 6 9 2 8 4 徐蔚有色棉产品的精练工艺研究 J 东华大学学 报：自然科学版，2 0 0 l ，2 7 ( 5 ) ：9 9 一1 0 4 ， 姚穆，周锦芳，黄淑珍，等纺织材料学 M 北京：中 国纺织出版社，2 0 0 2 ：6 5 ( 上接第7 9 页) 3 z h uzF ，c a osJ M o d i f i c a t i o I l st oi m p I D v et h ea d h e s i o no f c r o s s l i n k e ds t a r c hs i z e st of i b e rs u b s t r a t e s J T b x t i l eR e s J ，2 0 0 4 ，7 4 ( 3 ) ：2 5 3 2 5 8 4 A g g a m a lVK E v a l u a t i o no fs t a r c ha n da c r y l i cs i z e s J I n dJT e x t i l eR e s ，1 9 8 7 ，1 2 ( 2 ) ：9 7 9 9 5 祝志峰，张媛媛，喻翠云，等表面活性剂对淀粉，P v A 混合浆液黏着性能的影响 J 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 5 ) ： 5 l 一5 4 6 钱坤，顾晓良，祝志峰电解质对淀粉和P V A 浆料黏 7 8 9 1 0 着性能的影响 J 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 5 ) ：5 4 5 6 张留成高分子材料导论 M 北京：化学工业出版 社1 9 9 3 张开高分子界面科学 M 北京：中国石化出版社， 1 9 9 7 沈钟，王果庭胶体与表面化学 M 北京：化学工业 出版社，1 9 9 7 B r e w i sDM S u d ' a c ea n a l y s i sa n dp I e t r e a t m e n to fp l a s t i c s a n dm e t a l s Mj L o n d o n ：A p p l i e dS c i e n c eP u b ，1 9 8 2 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark