素酶双氧水分解酶等的具体应用工艺探讨的 文献较多，而对于如何将多种酶在道工序，相同条件下实现不同作 用的研究应用较少。 纵观国内外生物酶在纺织染整领域的应用和技术发展，单酶 种单工序的生物酶处理技术已经比较普遍，而减少工序，多种生 物酶并用已成为发展趋势，该技术获得突破，其市场推广应用的价值 将非常巨大。 前期研制开发情况 本项目与东华大学化学与化工学院进行产学研合作，针对国际生 物酶处理技术前沿进行研究，为本项目的实施作了大量的调研和技术 准备工作，理论和实验室研究均取得定的进展，为项目提供技术保 障。 研究了单生物酶的应用技术，对退浆酶精练酶的应用技术进 行研究和应用，对漂白酶的作用机理和实验室试验进行了研究，并在 淮北印染铜陵华源芜湖中天印染进行了推广应用，获得了良好的 效果 研究了退浆和精练浴法技术，在棉印染企业进行过试验，为本 项目开发积累了经验 对生物酶技术在印染等行业的应用技术进行了广泛的研究，为项 目研发积累了理论基础。 主要研制开发内容和考核目标 主要研制开发内容 建立不同生物酶活力的测试方法。 收集目前市场上提供的可以用于棉织物退浆煮练和漂白 加工的所有的生物酶。用它们分别对棉织物进行退浆煮练 和漂白处理，测试它们的处理效果，并与传统的化学法的处 理效果进行比较，选择具有较好处理效果的酶。 将效果较好的退浆酶煮炼酶漂白酶等混合使用，研究 不同酶混合后的效果，选择具有协同作用的退浆酶煮炼酶 漂白酶等复配。 复配生物酶的最佳使用温度在左右，处理时间少于 小时，处理效果要达到并超过目前的化学法处理效果。 使用复配的生物酶对棉织物进行退煮漂浴处理，总 体加工成本包括酶制剂能耗等与目前化学法相比，成 本降低。 选择具有协同作用的退浆酶煮炼酶漂白酶等生物酶， 并开发相关助剂是本项目的关键。 考核目标 项目研究开发的浴法生物酶处理技术，其处理效果将达到化学 处理效果，但处理时间温度能耗等大大降低，产生的污水易于处 理或经简单处理可以排放，其可考核的目标及技术指标为研制出 浴法复合生物酶完成设备和实验室投资退浆率毛效 果胶残留撕裂强度下降白度要求基本与化 学方法致用水量比传统法减少废液中盐的浓度 比传统法减少比传统法减少比传 统法减少。 项目组织实施方案 实施方式 酶的特性 酶是类天然的高分子量蛋白质，可催化化学反应的进程，被誉 为生物催化剂。作为催化剂，酶具有以下特性 专性酶的专性体现为种酶只能作用于种或类结 构相似的底物，并催化种类型的反应。然而酶的专性程度视酶的 种类不同而有所差异。大多数酶呈绝对或几乎绝对专性，只催化 种底物反应少数专性程度低的酶，可作用多种底物。 高效性酶催化反应的速率极高，般可达几百万倍。例如， 过氧化氢酶在催化分解双氧水漂白后剩余的过氧化氢反应中，分子 的过氧化氢酶在内可催化分解万个双氧水分子，可见其效率 相当高。 温和性大多数酶催化反应均可在常温常压的温和条件下进 行，因而较易控制，操作环境较安全。 酶的催化机理 酶催化特定的化学反应是通过降低该反应的活化能实现的。 它与底物的作用方式被喻为钥匙锁原理，先与底物形成酶底物络 合物，改变底物的能量，使其易于发生转变而反应结束后，酶催化剂 与其他所有的催化剂样，仍保持原状，并可进行其他更进步的转 化。因此只需要少量的酶便足以维持反应的进行。酶催化反应的进程 可表示为 式中底物 产物 酶。 酶失活 酶催化反应进行到定程度后，要采取定措施使酶失活，如不及 时使其失活，会造成纤维损坏，严重时织物完全毁坏。通常通过改变温 度或值来实现酶失活，有时亦可采用化学品使其中毒而失活。 酶处理的应用优势 随着生物酶技术的不断发展，酶在纺织品染整加工中的应用可涵 盖大部分工序如图，如纤维素纤维退浆精练漂白整理如生 物抛光生物石洗，羊毛炭化，真丝精练和麻纤维沤麻处理等。 图生物酶在织物染整加工中的应用 资料来源 酶在染整加工中的应用之所以不断扩大，得益于酶处理所具有的 下列优势 大大提高反应速度，节省时间 仅对特定的底物起作用，对基质损伤小或无损伤 反应条件温和 操作安全，易控制 可取代强酸强碱等化学品 无毒，可生物降解 降低水以及能源的消耗。 酶在染整加工中的应用 退浆 淀粉分解酶之所以为越来越多的印染工作者所接受，并替代传统 的碱退浆酸退浆以及氧化退浆，以去除织物上的淀粉浆料，是因为酶 退浆不会造成纤维损伤，而且环境负荷小。淀粉酶的种类按作用方式 分，有淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶支链淀粉酶和异淀粉 酶等。其中，淀粉酶由于可以快速切断淀粉分子链，降低淀粉的粘 度，是最重要的类淀粉酶。 酶精练 酶精练较酶退浆而言起步较晚。传统的棉精练是在热碱液中进行 的，效果非常显著，缺点是要耗用大量的酸来中和，并用大量的水冲 洗。方面造成纤维损伤，强度下降另方面又耗用了大量的化学品 和水资源，造成该工艺的优点是过氧化氢酶在冷水中作用，可节约大量能源无 需还原剂或水漂洗，可节约大量水水解产物为水和氧气，可减少环境 负荷同时，染色可随后立即进行，从而节省了时间。过氧化氢酶只作 用于双氧水，对染色没有干扰，因而有些产品，如诺维信的 可与染色同浴进行。 到目前为止，使用过氧化物酶尚未得到满意的漂白效果，这可能 是由于这种酶在漂白过程中很快便失活的缘故，从而导致很快失效。 过氧化氢酶的成功也仅是用在双氧水漂白之后的双氧水去除。 葡萄糖氧化酶被认为是最有可能被推广的酶漂白剂。葡萄 糖氧化酶的漂白原理是葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下， 生成葡萄糖酸内酯和双氧水，利用产物双氧水对织物进行漂白。催化 的反应式为 葡萄糖酸内酯水解生成的葡萄糖酸，对金属离子具很强的螯合能 力，因此漂白时无需加入双氧水稳定剂。在这种情况下，为避免酶失活， 处理浴应调节至微酸性中性，温度也应较低，这样处理条件下的织 物黄度偏高，但白度与传统氧漂基本相同。此外，由于天然油脂成分的 残留，织物手感柔软，有厚实感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可从 酶退浆酶精练的产物葡萄糖获得，使资源得以再利用。 退浆精练漂白步法生物酶处理 生物酶漂白时，葡萄糖氧化酶可将退浆和精练中产生的葡萄糖转 化为过氧化氢，对织物进行漂白，前两步产生的废水得以有效利用， 使得利用生物酶进行步法处理成为可行，这也是本项目研究的重中 之重。 般，退浆可用葡萄糖淀粉酶，以产生对漂白有作用的葡萄糖产 物。但单独使用果胶酶效果不够理想。所以还需加入脂肪酶来提高织 物的吸水性，加入纤维素酶改善织物的柔软性等。研究表明，由于原 棉中的蛋白质对未经精练处理织物的影响甚小，所以，不必作为处理 对象。 由于复合酶体系使用量很小，且能在甚至更低的温度 下工作，所以对织物的处理与传统工艺相比，更显节能特点。与此同 时，处理完毕后只需简单地通过提高温度或值就可以使复合酶体 系失活，很容易与以后的工艺连接。 关键技术 项目利用生物酶复配技术，将不同作用的生物酶复配，制得具有 退煮漂作用的复合酶，用于棉织物的退煮漂浴加工。 用所制得到复合生物酶处理棉织物，处理效果要达到目前的化学 法处理的效果，但时间工序能耗污水等指标大大降低。 其关键技术包括 适合酶处理的生物酶相容性技术研究 生物酶的复配技术研究 棉织物的退煮漂浴加工适用生物复配酶的配套工艺技 术的研究 生物酶活性检测以及在连续动态处理工序中生物酶含量和 活性的检测等技术的研究。 适用浴处理设备或专用设备的技术要求的确定。 其主要创新点 应用生物酶处理技术将棉织物的退煮漂三道工序合并， 采用浴加工，大大缩短加工作业时间，降低能耗，减少环 境污染 利用生物酶专性原理，解决其相容性问题，探索在相同工 艺条件下，多种生物酶的专性不受影响等技术难题 选择复配具有相容性和具有协同作用的退浆酶煮炼酶 漂白酶等生物酶，根据试验情况，研究改进相关工艺并开发 相关助剂。 酶在动态连续处理过程中的活性监控或检测技术的研究，让 生物酶处理连续流水线作业的处理质量得到保证。 技术路线 项目与东华大学合作，研制生物酶步法处理技术，采用的技 术路线是 建立不同生物酶活力的测试方法。 收集目前市场上提供的可以用于棉织物退浆煮练和漂白加 工的所有的生物酶。用它们分别对棉织物进行退浆煮练和 漂白处理，测试它们的处理效果，并与传统的化学法的处理 效果进行比较，选择具有较好处理效果的酶。 将效果较好的退浆酶煮炼酶漂白酶等混合使用，研究不 同酶混合后的效果，选择具有协同作用的退浆酶煮炼酶 漂白酶等复配。 复配生物酶的最佳使用温度在左右，处理时间少于 小时，处理效果要达到并超过目前的化学法处理效果。 使用复配的生物酶对棉织物进行退煮漂浴处理，无需 添加其它漂白剂，总体加成本包括酶制剂能耗等与目 前化学法相比，成本降低。 项目进度安排 本项目的实施分为以下阶段完成。 表项目进度安排表 阶段时间任务 第阶 段 项目可行性研究，进行市场研究，生物酶处理技术研究 实验室完善。 第二阶 段 进行项目试验车间实验室等改造的设计，制定工程实 施方案。进行生物酶复合技术研究生物酶培养选育。 第三阶 段 进行试验车间环境建设与科研设备