郝龙云，蔡玉青

0 前言
应用纤维素酶可对纤维素织物或服装进行生物水洗、生物抛光和柔软整理等。纤维素酶主要由三种不同性质的酶，即内切葡聚糖酶(EG)，外切葡聚糖酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(BG)组成。对于棉、麻等结晶性纤维素，只有这三种酶协同作用才能起到有效的水解作用。
棉织物在使用各种染料或涂料进行染色的过程中，由于受到不同程度的机械摩擦力的作用，织物表面易产生微小的绒毛状纤维，严重时会影响纺织品的品质。采用纤维素酶对织物进行水解抛光，可将这些绒毛去除。但是，织物上已经上染的染料或涂料会影响酶水解的活性，具体程度随染料或涂料等结构和数量而变化。Eun Kyung Choe等人研究了直接染料、单活性基和双活性基活性染料以及还原染料对酶水解活力的影响。但是，关于涂料染色对酶活力影响的研究迄今仍然很少。
本研究采用酸性纤维素酶对棉织物涂料染色后进行处理，研究织物上涂料对酶蛋白的吸附以及水解性能的影响。

1 试验
1．1材料
经退煮漂加工的纯棉斜纹布(260 g／m2)，酸性纤维素酶(青岛海怡)，涂料红(青岛海怡)，黏合剂KB(烟台)，其它试剂均为化学纯。
1．2涂料染色
染色处方(g／L)
涂料红 5
黏合剂 5
将织物在上述处理液中二浸二轧，轧余率80％，然后将织物在60℃烘干，130℃焙烘3 min。
1．3酸性纤维素酶对涂料染色棉织物的作用
1．3．1 酸性纤维素酶蛋白的吸附性能
将涂料染色后的棉织物裁剪成10 cm x 10 cm试样，置于1 g／L酸性纤维素酶溶液中进行处理，浴比20：1，处理温度1O℃，溶液pH值5．0。用考马斯亮蓝法分别测定处理10，20，30，40，60min时溶液中残留的酶蛋白浓度。每次试验重复三次，取平均值。
1．3．2酸性纤维素酶对织物的水解性能
将上述涂料染色试样，置于0～14 g／L纤维素酶溶液中进行处理，浴比20：1，处理温度50℃，溶液pH值5．0，处理时问0~120 min。处理完毕后，将织物取出，用自来水冲洗，晾干。
分别测试织物处理前后的失重率、色差(按GB／T8424．3-2001，采用ADCI-60型色差计)、摩擦牢度(按GB／T 3920--1997，采用Y571L型摩擦牢度测试仪)和强力损失(按GB／T 3923．1—1997，采用YG025型电子织物强力仪)。

2结果与讨论
2．1纤维素酶蛋白对涂料染色织物的吸附性能
纤维素酶蛋白在织物上的吸附量和吸附速率都会对处理效果产生影响。纤维素酶蛋白对涂料染色织物及未染色织物的吸附性能见表1。

表1溶液中相对游离酶浓度与处理时间的关系

由表1可以看出，未染色织物和涂料染色织物的酶处理液中，游离酶蛋白的浓度均随处理时间的延长而逐渐降低，表明纤维素酶正逐渐吸附在织物上；当处理时间达到30 min时，溶液中相对游离酶的浓度不再有明显变化，表明酶蛋白在织物上的吸附基本达到平衡。达到吸附平衡后，酶蛋白在涂料染色织物上的吸附量更高，说明酶蛋白对涂料染色织物的亲和力更大。这种差异可从涂料和酶蛋白的分子结构加以解释。涂料分子中含有苯环等芳香结构，而酶蛋白三维空间结构的表面含有大量的非极性氨基酸残基，如酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和亮氨酸等，对非极性结构具有较好的亲和性，可以认为形成了大量的“涂料结合区”。因此，其对涂料染色织物具有更高的亲和力，平衡吸附量也更高。
2．2纤维素酶对涂料染色织物的水解性能
2．2．1 纤维素酶浓度的影响
织物未染色及经涂料染色后，分别用不同浓度纤维素酶溶液处理30 min，测定其失重率，结果见图1。

图1 酶浓度与织物失重率的关系
由图1可知，对于未染色织物和涂料染色织物，其失重率随纤维素酶浓度增加，均呈明显上升；酶浓度增加到一定程度后，织物表面区域的酶蛋白逐渐饱和，失重率渐趋稳定。相比之下，涂料染色织物的失重率明显较低，表明涂料染色对酶的水解活性有不利影响。
涂料染色对酶蛋白水解纤维素的不利影响可从三方面进行解释。首先，织物上的涂料会抑制酶的水解。作为大量分子的聚集体，涂料不可能渗入到纤维无定形区内部，只能存在于纤维表面，因此会对酶蛋白与纤维素大分子链之间的有效接触产生一定的阻碍，即降低了酶蛋白对纤维素分子链的可及性，导致织物失重率较低。其次，涂料染色中使用的黏合剂也会对酶的水解性能产生不利影响。黏合剂施加到织物上后，在织物表面上成膜，降低了织物的亲水性，从而也必然降低酶蛋白向纤维内部渗入的能力。第三，酶蛋白对涂料染色织物的亲和力更高，这导致其在织物表面移动较慢，与分子链形成有效契合的几率有可能降低，从而也导致对织物的水解活力下降。
经不同浓度的纤维素酶处理后，涂料染色织物的颜色变化及牢度性能如表2所示。
表2 酶处理后织物的颜色及牢度变化

由表2可以看出，随着酶浓度的增加，涂料染色织物的色差逐渐增大。这是由于酶浓度越高，对纤维内部结构的改变越大，同时对织物的抛光效果也越明显，使织物对光线的吸收和反射发生一定改变。随着酶处理程度的提高，织物的色牢度并没有明显改变。这是由于涂料染色织物的各项牢度主要决定于涂料自身结构及所使用黏合剂的性能。另外，织物酶处理后的手感有所改善，这对涂料染色比较有利。

2．2．2处理时间的影响
将未染色及经涂料染色后的织物在2 g／L酶溶液中处理不同时间，测定其失重率，结果如图2所示。
由图2可以看出，在100min处理时间内，未染色织物的失重率更高，失重速度也较快；而涂料染色织物失重较慢。这可能是由于除了上述一些影响酶水解活力的因素外，织物上的涂料等物质还可能导致酶蛋白的变性失活，且这种失活作用会随二者接触时间的延长而更加明显。

图2处理时间与织物失重率的关系
测定织物在2 g／L酶浓度下处理不同时间的强力损失，结果如图3所示。

图3 处理时间与织物强力损失的关系
由图3可以看出，织物强力损伤的变化规律与失重率类似。随着酶水解的进行，纤维素纤维中的无定形区和结晶区都会受到影响，但程度会有所不同，结晶区分子的降解是织物强力下降的主要原因。当使用含有三种组分的纤维素酶处理织物时，这种强力损伤就不可避免。根据H．B．M．Lenting等人的研究，仅需要一种组分的纤维素酶，就可将无定形区中连接点的微细纤维水解切断，达到一定的抛光效果，这样结晶区的分子链就能避免或减少断裂，从而最大程度上减少对织物强力的影响。

3 结论
(1)棉织物经涂料染色后，酸性纤维素酶蛋白对其亲和力更高。这主要是由于酶蛋白的分子结构中有大量的非极性基团，形成“涂料结合区”所致。但是，由于织物上的涂料会降低酶蛋白对纤维素分子链的可及性，也有可能降低酶在织物表面的自由移动，因此会使酶的水解性能下降。
(2)涂料染色织物经不同浓度的酸性纤维酶处理后，其颜色有所改变，色牢度无变化。随着处理时间的延长，织物的失重率和强力损失都增大。