生物酶在纺织工业中的应用_十_
酶的应用与工业生产
酶的应用与工业生产酶是一类具有高效催化活性的蛋白质生物催化剂，广泛存在于自然界中，对许多化学反应起着关键作用。
随着科技的进步和人们对环保、高效生产的需求，酶的应用在工业生产中显得越来越重要。
本文将介绍酶在工业生产中的应用和相关的生产流程。
一、酶在食品工业中的应用1. 酶在面包和面制品生产中的应用面包和面制品的生产过程中需要进行发酵，而酶可以分解碳水化合物转化为发酵所需的营养物质和二氧化碳，促进面团的膨胀。
同时，酶还能改善面包的质地和口感，使得面包更加松软可口。
2. 酶在乳制品生产中的应用乳制品生产中常用的酶有乳清蛋白酶和凝乳酶。
乳清蛋白酶能够将乳清中的蛋白质分解为多肽和氨基酸，从而改善乳制品的口感和稳定性。
凝乳酶则能够促使牛奶凝结，产生乳酪和奶酪等乳制品。
二、酶在制药工业中的应用1. 酶在药物合成中的应用酶能够催化复杂有机分子的合成，从而在药物合成中起到关键的作用。
例如，通过酶催化反应，可以合成高效抗癌药物、抗生素和激素等。
与传统的化学方法相比，酶催化反应具有选择性高、副反应少的优点。
2. 酶在药物转化中的应用许多药物在人体内需要经过转化才能发挥治疗作用。
而酶能够催化这些药物的转化反应，使其更容易被人体吸收和代谢。
例如，酶可以将不活性的药物转化为活性形式，提高药效。
三、酶在能源生产中的应用1. 酶在生物质能源生产中的应用酶能够分解生物质中的多糖类物质，如纤维素和木聚糖，产生发酵所需的糖类物质。
这些糖类物质可以被微生物发酵为生物气体、生物醇和生物柴油等可再生能源，用于替代化石燃料。
2. 酶在生物燃料电池中的应用生物燃料电池是一种将生物质能直接转化为电能的装置，而酶在其中起到的是催化剂的作用。
酶能够催化生物质中的氧化反应和还原反应，从而产生电子和离子，在电解质中产生电流。
四、酶在纺织工业中的应用1. 酶在纺织品整理中的应用酶可以用于处理纺织品的整理工艺，如去除纤维表面的不纯物和污渍，改善纺织品的柔软度和光泽度，提高纺织品的品质。
生物酶学技术在生产制造中的应用
生物酶学技术在生产制造中的应用生物酶学技术是指利用生物酶学原理及其工程化应用手段，对具有一定反应活性的酶进行定向的功能改造与组装，用于实现生产制造工业化的一种技术。
生物酶学技术在生产制造中的应用越来越广泛，已经成为推动生产制造技术发展的重要力量。
下面将从三个方面介绍生物酶学技术在生产制造中的应用。
一、食品工业中的应用酶在食品工业中的应用广泛，常见的有面包、啤酒、奶酪、酱油、发酵食品等制品。
比如，在面包生产过程中，酵母菌会在面团中进行酵母菌发酵，生成二氧化碳，促进面包膨胀。
此外，在奶酪生产过程中，需要添加凝乳酶，促进牛奶凝固，形成白色固体。
在食品生产过程中，酶可以提高食品品质，缩短生产周期，减少原料浪费，因此是生产制造中不可或缺的一部分。
二、生物医药中的应用生物医药是一个高科技领域，需要用到高度纯化的酶制品。
生物酶学技术在生物医药中的应用非常广泛，比如，重组人胰岛素是由基因工程技术生产出来的，即在细胞内表达出胰岛素基因，然后用酶切和纯化技术得到纯化的胰岛素制品。
此外，酶还用于合成药物，酶催化的生产过程显得更加绿色，而且比传统化学合成更加精准和高效。
作为制备生物医药的重要手段，生物酶学技术对医药的研究和制造起到了重要的促进作用。
三、工业生产中的应用随着工业的发展，生物酶学技术在工业生产中的应用也越来越广泛。
在造纸工业中，酶可以清除浆料中的不必要物质，增加纸张的质量和稳定性。
在纺织工业中，酶可以去除纤维的棕黄色，增加染色效果。
在生物燃料生产中，酶可以去除废弃物中的木质素，提高生物燃料产量和质量。
生物酶学技术在工业领域中的应用具有显著的经济和社会效益。
综上所述，生物酶学技术在生产制造中的应用非常广泛，涉及到食品、医药、工业等多个领域。
随着科技的不断发展，生物酶学技术将会在未来发挥更加重要的作用，成为推动产业发展升级的重要驱动力。
生物酶在工业生产中的应用
生物酶在工业生产中的应用酶是一类具有生物催化活性的蛋白质分子，是生物体内许多化学反应的催化剂。
由于其高效、低成本、选择性好等特点，在工业生产中得到了广泛应用。
本文将重点介绍生物酶在工业生产中的应用。
一、食品加工领域食品加工是酶在工业中最早得到应用的领域之一。
在制糖过程中，以淀粉为基础的原料需要先经过液化、糖化等步骤，通过添加淀粉酶和葡萄糖异构化酶等酶类可以提高原料的转化率和产品质量。
在面包、饼干等烘焙食品制作过程中，通过添加面筋酶可以改善面团的性质，增加食品的口感和风味。
此外，生物酶在乳制品、啤酒、醋等食品加工中也起到了重要的作用。
二、纺织、皮革和造纸工业在纺织工业中，纤维素酶可以使棉纤维表面的棉质颗粒被有效地去除，从而提高纺纱的效果。
在皮革工业中，酶可以替代传统的鞣制工艺，加速皮革的鞣制过程，提高产品的柔软度和舒适度。
在造纸工业中，纸浆漂白过程中的漂白酶可以减少化学药剂的使用，降低成本，同时也对环境产生较小的污染。
三、生物燃料和能源领域生物燃料和能源是当今社会中备受关注和重视的领域之一。
利用生物酶分解生物质，可以将其转化成可燃性气体、乙醇等可再生能源，从而减少对石化燃料的依赖，降低温室气体的排放。
此外，在生物柴油、生物乙醇等生物燃料的生产过程中，通过添加酶类催化剂可以提高反应速率和产率，降低生产成本。
四、医药和制药工业酶在医药和制药工业中应用广泛，例如在药物合成中，通过添加酶类催化剂可以提高合成效率、纯度和产率。
在抗生素、激素等药物的生产过程中，通过添加酶类催化剂可以使得反应顺利进行，减少副产物的产生。
此外，酶还可以用于制备蛋白质药物、生物治疗等方面。
五、环境保护领域生物酶在环境保护领域中也起到了重要的作用。
酶可以用于处理工业废水和废气，降解废水中的有机物和废气中的有毒气体，从而减少对环境的污染。
此外，在土壤修复和污染物降解中，酶也可以发挥重要的催化作用。
六、其他领域除了以上几个领域外，生物酶还被广泛应用于纺织品洗涤剂、工业清洁剂、生物传感器等方面。
生物酶在工业生产中的研究及应用
生物酶在工业生产中的研究及应用生物酶是生物体内的一类催化剂，具有催化效率高、选择性好、反应条件温和等优点，因此在工业生产中有着广泛的应用。
本文将从生物酶的研究和应用两个方面进行阐述。
一、生物酶的研究1.酶的发现和分类：19世纪末至20世纪初，生物酶开始被发现和研究。
生物酶根据其作用于底物的方式可以分为水解酶、氧化酶、转移酶、还原酶等不同类型。
2.酶的产生和提取：研究人员通过对生物体内细胞工程的调控，使其产生更多的酶，或通过培养发酵方法来提取和纯化酶资源。
3.酶的结构与功能：通过对酶的结构分析和功能研究，研究人员可以深入了解酶的催化机理和反应过程，为工业应用提供理论基础。
二、生物酶的应用1.传统工业：生物酶在食品、饲料、纺织、酿酒、生物洗涤剂等传统工业中具有广泛应用。
例如，食品工业中利用酶对面包、饼干、乳制品等进行改良和加工；纺织工业中利用酶对纤维进行漂白、染色等处理；酿酒工业中利用酶将淀粉转化为酒精等。
2.生物燃料产业：生物酶在生物燃料产业中起到至关重要的作用。
通过将植物纤维素降解酶应用于生物质转化过程中，可以将植物纤维素高效转化为燃料乙醇，提高生物质能源的利用效率。
3.制药工业：生物酶在制药工业中有着广泛的应用，可以用于合成药物中的特定结构单元，或用于药物分离纯化过程中的催化剂。
此外，酶还可以在药物转化过程中起到立体选择性催化作用，提高药物的纯度和活性。
4.生物降解技术：生物酶具有高效、高选择性和环境友好的特点，因此被广泛应用于环境保护领域。
例如，通过利用酶来降解和去除有机废水和废气中的有害物质，减少对环境的污染。
5.医学诊断：生物酶在医学诊断中也有着重要的应用。
例如，葡萄糖氧化酶可以用于血糖监测，酶改变物质的颜色或发出荧光，通过颜色变化或荧光信号可以判断出其中一种疾病的存在与程度。
总结：生物酶在工业生产中的研究和应用相辅相成。
通过对生物酶的研究，可以深入了解酶的催化机理和反应过程，为工业应用提供理论基础；而酶在工业生产中的应用，又能够促进对酶的研究和开发，形成良性循环。
生物酶在工业生产中的应用
生物酶在工业生产中的应用生物酶是一类具有催化活性的蛋白质，能够加速化学反应的进行，并在反应结束后恢复原状。
在工业生产中，生物酶广泛应用于许多领域，包括食品加工、纺织工业、制药业等。
本文将重点介绍生物酶在工业生产中的应用。
一、食品加工行业1. 面包制作在面包制作过程中，利用酵母中的蔗糖酶将蔗糖分解为葡萄糖，然后通过酵母发酵将葡萄糖转化为二氧化碳和乙醇，使面团发酵膨胀。
此外，还可以使用淀粉酶将面团中的淀粉分解为麦芽糖，提高面团的发酵性能。
2. 啤酒酿造在啤酒酿造过程中，利用酵母中的酵母酶将麦芽中的淀粉分解为单糖，然后利用酶进行发酵生成乙醇和二氧化碳，从而完成麦芽中的糖分转化为酒精的过程。
酶不仅提高了酿造的效率，还改善了啤酒的口感和质量。
3. 乳制品生产在乳制品生产过程中，酶起到了重要的作用。
例如，利用乳糖酶将牛奶中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，使乳制品更易于消化吸收；利用凝乳酶将乳中的蛋白质分解为酸性蛋白质，促进乳凝块的形成等。
二、纺织工业1. 漂染工艺在纺织品的漂染过程中，常常需要使用酶来去除纤维素表面的杂质，提升纺织品的染色效果。
例如，利用纤维酶去除棉纤维表面的微小鳞片，增加纤维的柔软度和光泽度；利用苏木酶去除麻纤维表面的脂肪和润滑剂，提高染色的均匀性。
2. 石浆漂白在造纸工业中，石浆漂白是一个重要的环节。
利用漆酶或过氧化氢酶等酶类，可以有效去除石浆中的木质素、半纤维素和颜料等杂质，提高纸浆的质量和漂白效果。
三、制药业1. 酶制剂的开发与生产制药业中广泛使用的葡萄糖酶、淀粉酶、蛋白酶等酶制剂，用于药物合成、废水处理以及其他生产工艺中。
这些酶制剂能够提高反应的速度和产率，并且具有高效、环保等优点。
2. 蛋白质工程通过蛋白质工程，可以改造酶的结构和性能，使其适应更广泛的应用需求。
通过定向进化等技术手段，可以提高酶对特定底物的活性和选择性，为制药业的研发提供了更多可能。
综上所述，生物酶在工业生产中具有重要的应用价值。
生物酶在纺织工业中的应用
生物酶在纺织工业中的应用生物酶是一种重要的生物催化剂，可以催化生物体内其他化学反应。
在纺织工业中，生物酶也得到了广泛的应用，可以提高纤维的柔软度和光泽度，改变纤维的表面形态和化学性质，增强染色和整理效果，大大提高了纺织品的品质和附加值。
一、酶在纤维素类纤维加工中的应用纤维素类纤维是一种天然的高分子化合物，包括棉、麻、竹、木、草等植物纤维。
这些天然纤维素类纤维的表面有许多比较完美的结构孔或微凹点，还含有大量的半纤维素和腐殖质。
这使得纤维素类纤维更容易被酶降解，从而得到更好的加工效果。
1.纤维素酶纤维素酶是一种能够将纤维素分解为较短的纤维素链和葡萄糖分子的酶。
纤维素酶被广泛地应用于棉、麻、竹、木等天然纤维素类纤维的加工中，可以改变纤维的表面形态和化学性质，增强染色和整理效果，从而提高了纺织品的品质和附加值。
2.木聚糖酶木聚糖酶是一种能够降解木质素、木聚糖和半纤维素的酶。
木聚糖酶被广泛地应用于亚麻、竹、木等天然纤维素类纤维的加工中，可以提高纤维的柔软度和光泽度，改变纤维的表面形态和化学性质，增强染色和整理效果，从而提高了纺织品的品质和附加值。
二、酶在蛋白质类纤维加工中的应用蛋白质类纤维是一种天然的高分子化合物，包括丝、毛、羊绒等动物纤维。
这些天然蛋白质类纤维含有大量的多种氨基酸，结构复杂，酶降解能力较差，但是在纺织品加工中，又必须进行一定的酶处理，才能达到良好的柔软度、光泽和色泽效果。
1.蛋白酶蛋白酶是一种能够将蛋白质降解为氨基酸和小分子多肽的酶。
蛋白酶被广泛地应用于丝、毛、羊绒等天然蛋白质类纤维的加工中，可以改变纤维表面的形态和化学性质，增强染色和整理效果，提高纺织品的品质和附加值。
2.胰蛋白酶胰蛋白酶是一种能够将蛋白质分解为氨基酸和小分子多肽的酶。
胰蛋白酶被广泛地应用于丝、毛、羊绒等天然蛋白质类纤维的加工中，可以提高纤维的柔软度和光泽度，改变纤维的表面形态和化学性质，增强染色和整理效果，从而提高了纺织品的品质和附加值。
酶技术在轻工业中的应用
酶技术在轻工业中的应用随着生物技术的不断发展，酶技术在各个领域的应用越来越广泛。
其中，轻工业作为国民经济的重要支柱产业，对酶技术的需求也在不断增加。
本文将介绍酶技术在轻工业中的应用现状、前景、具体案例以及优势和不足之处，以期为相关领域的发展提供参考。
酶技术与轻工业概述酶技术简介酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，可以在特定条件下加速化学反应的进行。
酶技术就是利用酶的特性，通过合理的工艺流程，将底物转化为产品的方法。
轻工业概述轻工业是指不断向消费领域转移的工业产品的生产和制造，包括日常生活用品、文化用品、耐用消费品等。
轻工业的发展对于国家经济的增长和社会进步具有重要意义。
酶技术在轻工业中的应用领域纺织工业在纺织工业中，酶技术可用于纺织物的生物整理，提高织物的柔软度和抗皱性。
同时，也可用于染料和印染废水的处理，降低环境污染。
造纸工业在造纸工业中，酶技术可用于改进纸张的质量和生产效率。
例如，利用木聚糖酶处理纸浆，可以提高纸张的强度和防水性。
食品工业在食品工业中，酶技术可用于生产功能性食品、饮料和调味品等。
例如，利用酶技术生产的高果糖浆，具有更高的甜度和更低的热量。
酶技术在轻工业应用中的具体案例纺织工业：利用蛋白酶对纺织物进行生物整理，可以显著提高织物的亲肤性和抗皱性，同时降低对环境的污染。
造纸工业：木聚糖酶在造纸工业中的应用可以提高纸张的强度和防水性，从而提高纸张的质量和生产效率。
食品工业：利用酶技术生产的高果糖浆具有更高的甜度和更低的热量，可以作为功能性食品和饮料的甜味剂。
酶技术在轻工业中的优势和不足之处(1)高效性：酶具有极高的催化效率，可以在常温常压下进行催化反应，节约能源。
(2)专一性：酶只能催化一种或一类底物进行反应，这种专一性使得酶在生产过程中具有更强的针对性，提高产品质量和效率。
(3)环保性：酶促反应不产生污染环境的副产物，有助于实现绿色生产。
不足之处(1)稳定性：酶的活性受环境影响较大，如温度、pH值和金属离子等，这降低了其在工业生产中的稳定性。
酶在纺织品染整加工中的应用
1881、纤维素酶1.1 纤维素酶的定义纤维素酶是纤维素是由各种不同催化特性的酶组成的多组分的酶体系。
一般认为，纤维酶主要由CBI Ⅰ、CBH Ⅱ和葡萄糖苷酶组成的，这些酶在纤维素水解过程中具有协同作用。
纤维素酶正式应用于纺织品化学加工中已有20多年历史。
1.2 纤维素酶在纺织品染整加工中的作用纤维素酶在纺织品染整加工中所起到的主要是水解作用，纤维 素酶的水解是固液多相反应，首先纤维素酶扩散到纤维表面或内部，吸附到纤维底物上，而进一步发生水解反应。
1.3 纤维素酶在生物抛光整理中的应用原理生物抛光是一种用纤维素酶改善棉织物表面的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。
天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体，仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。
生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维，经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。
生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜、手感更柔软。
与传统的加工方法比，生物抛光有如下优点：织物表面更光洁无茸毛；织物表面显得更加均匀；减少起毛起球的趋向；增加悬垂性并具滑爽手感；处理的织物更具有环保意义。
经过生物抛光处理的织物还有诸多优点：穿着洗涤不易起球，染色鲜艳，保色保新时间长，尤其对印花织物效果更好。
1.4 纤维素酶在牛仔裤加工中作用纤维素酶还应用于牛仔裤产品的洗涤加工，代替石洗加工工艺。
最早应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上，以获得与石磨相同的染料脱色，洗白等褪色防旧效果。
这种加工的原理是，首先将牛仔服装上的浆料充分去除，充分发挥纤维素酶对牛仔服装表面的剥蚀作用；纤维素酶仅对牛仔服装表面部分水解，造成纤维在洗涤时发生脱落，在纤维素酶处理时，牛仔服装在转鼓中不断发生摩擦，加速服装表面纤维的脱落，并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料一起去除，产生石磨洗涤的效果，并具有独特的外观和柔软的手感。
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有明显的不同 ( 图 3) 。
图 3 几种
淀粉酶的极限糊精结构
酶退浆的退浆率可以达到 90% ~ 95% , 浆 料的去除不 需要剧烈 淀粉酶对 各类 的机械作用 , 用 水量少 , 可 以在 低温 条件 下达 到退 浆效 果。织 物用酶进行退浆 , 不 仅作 用的化 学条 件 ( 温度、pH 值 ) 缓和 , 而 且机械作用和常规退浆工艺相比也 缓和得 多 , 这 都非常 有利于 高湿膨胀、 高原 纤化原 料的 退浆 处理。 此外 , 淀 粉酶 退浆 对织 物的损伤小、 手感柔软 、 丰满 , 光 泽好 , 且染色鲜艳。 根据浆料组成的 不同 , 酶 退浆 除使 用淀 粉酶 外 , 其它 酶制 剂也可应用。如用蛋白酶实现蛋白 ( 皮 胶、 骨胶 和明胶等 ) 浆料 的退浆 , 纤维素酶进行 CM C 浆料的 退浆等 , 对多 元混合 浆料还 可以用复合酶 进行 退浆 [ 1, 2] 。目 前国 外已 经有 PVA 分解 酶筛 选成功的报道 , 若 获得 工业化 应用 , 无 疑是 纺织 退浆 工艺 的革 新。 8. 3. 1 淀粉酶 退浆工艺 淀粉酶 退浆工艺虽然会随着 酶制剂、 退浆 设备和 织物的 不同而有差异 , 但一般由 4 个 工艺过 程组成 , 即预 处理、 施加酶 制剂、 保温处理和水洗 等。 ( 1) 预处理 淀粉酶一般不易分解生淀粉或 硬化淀 粉皮膜 , 为了 使酶制 剂能在浆膜中较好 地渗透 , 提 高淀 粉酶 对淀 粉的 水解 效率 , 在 施加酶制剂前要 进行热 水洗 涤预处 理。预 处理 通常 在烧 毛后 进行 , 并首先在较高温 度 ( 在 80 ( 2) 施加酶制剂 施加酶制剂是通过工艺手段使 织物对 酶液吸 收的过 程 , 可 以通过浸轧、 喷酶或直 接在处理液中 加入酶 液的方 法进行。为 使酶液能够充分渗 透织物 , 一 般要 添加 非离 子型 的润 湿剂、 渗 透剂等。 ( 3) 保温处理 淀粉酶分解淀粉需要一定的时 间 , 保 温处理 可使酶 制剂对 织物上淀粉进行充分水解 , 使淀粉浆 易于洗 除。在酶制 剂活性 温度范围内 , 保温 时间 长、 温度 高 , 酶的 浓度 可以 适当 低一 些。 保温处理可以采用 堆置法 , 或 直接 进行 酶液 循环 处理 , 或 两者 结合的方式。若仅采用堆置法 , 保温时 间需较 长 ( 2~ 4 h) 。为 缩短保温时间 , 也有先 短时间堆置 ( 如 20 m in) 后 汽蒸 1~ 5 m in 的堆置 /汽蒸结合的方 法。对于 耐高温酶制剂 , 则可以 在 100 ~ 110 汽蒸 15~ 120 s, 以达到使淀粉充 分水解的 目的。实际处 理时 , 保温时间影 响因 素比较 复杂 , 通 常以 退浆 干净 为标 准来 确定时间。在卷染 机上退 浆时 , 实际 上是 堆置 和浸渍 ( 酶 液施 加 ) 交替进行 , 总处理时间取决于交替卷绕的次数。 以上 ) 下洗 涤 , 随后 用接近淀 粉酶最佳活性温度或保温温度的水进行水洗。 淀粉酶 活
+ 2+ 2+
淀粉酶进行淀粉退浆 处理或糊料分解处理的水不需软化 [ 1] 。 物淀粉 的存在 而提高 , N aC l与 C a2+ 共存时 对提高 活性尤其明显。一般 C l- 对动物 8. 2 . 4 纺织应用对淀粉 酶的活性要求
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生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
( 4) 水洗 淀粉浆经淀粉酶 水 解后 , 仍 然附 着在 织物 上 , 需要 通过 水 洗去除。水洗在尽可能高的温 度下进行 , 并 添加洗 涤剂以促 进 水解物的迅速去除。对于厚重 织物 , 还可以 添加一 定的碱剂 以 改善洗涤效果。 在某些工艺场合 , 可将 预处 理和 施加 酶制 剂合 二为 一 , 如 对牛仔服装的退浆前 处理即是如此。 8. 3 . 2 酶退浆工艺 织物采用的酶退 浆工艺 很多 , 不 同的设 备 ( 组合 ) 、 工艺 过 程、 工艺参数可能完全不同 , 归 纳起来有下列几种 : ( 1) 浸渍法 ( 2) 堆置法 洗 ( 3) 卷染法 酶液 坯布 热水处理 1道 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸 轧 冷水处理 1 道 酶液处理 汽蒸 加入 热 水洗 热水 处理 2~ 4 道 水洗 坯布 坯布 热水浸渍 ( 洗 ) 热水浸渍 ( 洗 ) 酶液处理 浸轧酶液 水洗 堆置 水
[ 2]
8 淀粉酶及其在纺织中的应用
淀粉酶是水解淀粉和糖原 的酶类总 称 , 广泛存 在于动植 物 和微生物中。它是最早实现工 业化生产 的一种 酶制剂 , 也是 目 前用途广、 产量大 , 且应 用非 常成 功的 酶制 剂之 一。淀 粉酶 在 工业上主要用 于葡萄 糖及 由其 制造的 异构 糖浆 的 生产 中。淀 粉酶也 是 纺 织 工 业 中 最 早 进 行 工 业 化 应 用 的 酶 制 剂 之 一。 1905 年 , 日 本就开始采用米 曲霉 的淀粉 酶进 行织 物退浆 , 几 乎 在同时 欧洲 也 开 始 使用 麦 芽 淀 粉酶 进 行 织 物 退 浆处 理 1935 年 , 枯 草杆菌
[1 , 2]
, 比较重要的是
淀 粉酶 和
淀 粉酶。前 者是 以糖 原或 1 , 4 糖 苷键 而 使底 物 水 解的
淀粉为底物 , 从分 子 内部 切 开 的
酶 ; 后者是从底物非 还原末端顺次水解每相隔一个葡萄糖剩基 1, 4 糖苷键的酶 , 切 下的 是麦芽 糖单 元。 淀 粉酶可 以完 1, 6 糖 苷键的 全水解直链淀粉 , 而对 支链淀粉的水 解因受到 阻隔 , 使淀粉的水解不 能继续。 和纤维素酶类似 , 淀粉酶在 催化水解 淀粉过 程中也 有协同 作用。 淀粉酶实 际上 是淀粉 水 解的 内切 酶 , 而 淀粉 酶是 淀粉水解的外切酶。在纺织应用中主要是 淀粉酶。
图 1 支链淀粉分子结构示意
图 2 各种淀粉酶及其作用形式
淀粉具有和纤维 素相同的分子式 [ ( C6 H 10 O5 ) n ], 但性 质和 纤维素截然不同。从结构上看 , 淀粉 可分为 直链淀 粉和支链 淀 粉。前者是由葡萄糖的 构比前者复 杂 , 除了通过 少量的 1, 4 苷 键连接 而成的 长链 ; 后者的 结 1, 4 苷键连接外 , 还有 1, 6 苷键和
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
印
染 ( 2011 N o . 4)
讲
座
生物酶在纺织工业中的应用 ( 十 )
周文龙
( 浙江理 工大学材料与纺织学院 , 浙江 杭州 310018)
关键词 : 染整工业 ; 酶 ; 应用 中图分类号 : TS190 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1000- 4017( 2011) 04- 0043- 03 8. 2. 1 淀粉酶的种类 淀粉是生物利用 的主 要能量 物质 , 淀 粉酶的 种类 很多 ( 图 2)
以 上容易 失活 , 但 在大 量稳定 剂 淀粉 酶的热稳 定 稳定 ; 处理 淀 粉酶 的耐 热性较 强 , 嗜 淀 粉酶 可以在 65
如钙离子存在下 , 酶的热稳 定性明 显增加。 性和产酶菌种关系 密切 , 芽胞 杆菌 热菌热稳定更好。一般 枯草 杆菌 20 m in 仍保持 70% 的酶活 , 在 110 期长达 90 m in; 黑曲霉的
目前使用的淀粉类浆料主 要是变性淀粉 , 8. 2 . 3 一般 淀粉酶活性域与稳定性
变性淀粉都有水解能 力 , 但分解程度有一定的差异。 淀粉酶在 pH 值 5 . 5~ 8. 0 范 围内稳 定 , 最适 pH 值
通常为 5~ 6 , 在 pH 值 4 以下易失 活。不同来源 的 性 pH 值和稳定 pH 值略有差别 [ 1, 2] 。 纯化的 淀粉酶在 50
1 , 3 苷键连接 , 其分子结 构如图 1 所示。 和纤维素 分
子类似 , 淀粉分子一端有 C 1 半缩醛基存在 , 另一端有 C 4 醇羟 基存在 , 因而 , 淀粉分子也可以 分为还原 端和非 还原端 , 但都 不 显示还原性。 一般淀粉原料均 由 直链 淀粉 ( 约 占 20 % ) 和 支链 淀粉 ( 约 占 80 % ) 组成 , 不同的淀 粉品种含 量略 有不同。 直链 淀粉微 溶 于水 , 而支链淀粉则难溶于水 , 且对碱的 作用比 较稳定 , 但在 热 水和碱性溶液中会发生溶胀 [ 1, 2] 。淀 粉浆的上浆 性能取决 于淀 粉浆的浆液性能。淀 粉的分子 质量达 到 10 数量 级 , 因而天 然 淀粉浆具有黏度 高、 流动性 差和 浸透 能力 弱的 缺点 , 不 能满 足 上浆、 印花要求 , 在实际生产时 必须对它进行改性。 8. 2 淀粉酶及其对淀粉的作用
嗜热脂肪芽胞杆菌 ( B. stearo therm C oagulans) 在钙离子存在的 情况下 , 90 酶的耐热性略好于不 耐酸性 淀粉酶。
时 仍能 液化 淀粉 ; 凝结 芽 时的半 衰 淀粉
淀粉酶耐热 性较低 , 耐酸性
淀粉酶是 一种 金 属酶 , Ca2+ 能 使酶 分 子 保 持适 当 的 构 象 , 从而维持最大的 活性 与稳 定性。 因而 , 在 实际 应用 和储 藏 过程中 , 需要添加 C a2+ 以维持酶的活性与 稳定性。除极个 别的 淀粉酶外 , 一般 淀粉酶如地衣芽胞杆菌 ( B. lichen ifor m is) 的 淀粉酶 ( 图 4), 均需要 C a2+ 作为稳定剂。
。
淀粉酶的成功 开发标志着淀粉酶在纺织工
业中的应用进入一个 新阶段。虽然随着 合成浆 料的出 现 , 淀 粉 浆有所减少 , 但目前很 多经 纱上 浆仍采 用淀 粉浆料 ( 或与其 它 浆料复合 ) 。随着环 境问题 日益 被人们 重视 , 淀 粉浆的 应用 也 再度被人们看好。 8. 1 淀粉的结构与性能
图 4 地衣芽胞杆菌
淀粉酶的三维结构及结合的两个 C a 离子
2+
一旦失 去 C a2+ 酶 分 子 将失 去 活 性。但 失 活 的 酶 在 获 得 Ca2+ 后活性基本可以恢复 , 因而 在酶 溶液中 添加 一定的 C a2+ , 将有助于酶分子中 Ca 的维持 , 从而保持 酶的活性。在实 际应 用中 , 一般淀粉中的微量 Ca 已足够保持 活化。在纺织品 的湿 处理中 , 由于水中含有 液化型枯草杆菌 淀粉酶所需的活 化成分 , 因而 用于 淀粉 酶的热 稳定性 还因 N a 、 C l 和底 淀粉酶 的 淀粉酶均有活化作用。