纺织用酶制剂复配技术研究与进展

　　摘要：本文主要介绍了纺织用酶制剂复配技术的研究与进展。探讨了各类稳定剂、防腐剂、表面活性剂等的添加对酶制剂的影响，以及单酶复配与多酶复配技术等。　　关键词：纺织用酶制剂；复配；定剂；防腐剂　　Abstract：This paper introduces the research and development of enzyme compound techniques in textile industry. Discusses the influence by adding types of stabilizers， preservatives， surface active agents to the enzyme preparations. And the compound techniques of single-enzyme or multi-enzyme.　　Keywords：textile enzyme； compound； stabilizer； preservative　　随着人类对生态环保问题的日益关注，纺织工业步入了环境友好型生产加工时代，纺织用酶制剂应运而生，并不断扩大应用范围和用量。但是，由于酶的催化专一性使得单一的酶不能胜任纺织印染加工中的多步骤复杂工艺要求，如果实现单酶或者多酶与纺织化学品之间或者酶与酶之间的复合使用无疑能在纺织印染行业的绿色环保、节能增效方面有所作为。当前，商业化的纺织用酶制剂多为复配产品，即使是单一酶制剂，为了提高催化效率和处理效果，这类产品也是酶与稳定剂、防腐剂等的复配制剂。　　纺织用酶制剂的复配多是指液体酶制剂的复配。较之固体酶制剂，液体酶制剂的优点是杂质含量低，酶活性高，而且生产过程短、投入小、易于复配加工。纺织用酶制剂复配的难点在于不同种类酶制剂的相容性和复配酶制剂的稳定性。不同的酶复配的要求也不尽相同，与酶的特性相对应的缓冲体系、稳定剂、防腐剂和抗菌剂等的选择与配制也各有不同。　　1 液体酶制剂的复配　　液体酶制剂复配的所有缓冲体系、稳定剂、防腐剂、表面活性剂的选择，在保证酶制剂催化效率的同时也要考虑复配产品的稳定性。缓冲体系的选择以主要酶种类的pH值范围为基准，确保该酶的活性不受影响。与此同时，不同的酶适用的稳定剂也是不同的，复配时需要综合考虑稳定剂和各酶之间的相容性等因素进行选择[1]。酶作为一种蛋白质也有着被微生物降解的可能，防腐剂与抗菌剂的添加也很重要。　　1.1 酶制剂复配中的稳定剂及其作用机理　　酶制剂的存储稳定性和使用稳定性是酶能否被广泛使用的基础。对于某一种酶的稳定剂可能是另一种酶的抑制剂，所以纺织用酶制剂复配时要充分考虑稳定剂对于各酶的作用，要求做到在较大的温度和pH值范围下都具有一定的稳定性。　　通常的酶制剂稳定剂有高分子化合物、多元醇、羧酸盐和低分子多羟基化合物以及糖类等。　　东华大学王爱平等在对于常温α-淀粉酶的稳定剂的研究中指出，醋酸钙、乳酸钠、壳聚糖是该酶在水溶液中好的稳定剂，L-组氨酸在60℃时的热稳定效果显著。尤其是壳聚糖与棉织物会产生协同效应有利于热稳定性的提高[2]。江南大学郝秋娟等在对于淀粉液化芽孢杆菌产β-葡聚糖酶的研究中采用大分子亲水型多糖黄原胶、动物蛋白明胶、甘油、氯化钠作为该酶的热稳定剂效果明显[3]。张贺迎等关于稳定剂对糖化酶溶液的稳定作用的研究也证实了黄原胶、明胶、甘油、氯化钠、硝酸钠、磷酸氢二钠对糖化酶的保护作用，同时将黄原胶、氯化钠、甘油三者按照比例得到复合稳定剂也有较好的稳定效果，如此大大减少了价格较贵的黄原胶的用量，有实际的应用价值[4]。　　酶的活性功能决定于其自身分子结构的完整和严格的构象，当温度变化时，酶的空间结构被破坏而丧失其生物活性。试验表明，酶制剂的稳定剂有多种选择，而各个稳定剂的稳定机理各不相同。一般看来，维持蛋白质的构象的作用力包括分子内氢键、分子外氢键、非极性基团之间的疏水基的相互作用（范德华力）和正负基团间的离子键。除范德华力外，其他作用类型的作用力都直接受到水分子的影响，酶分子的水溶液会逐渐失去活性。黄原胶由于自身的网状结构能够发挥筛孔效应，通过对酶蛋白分子产生空间限位来减少酶分子之间的碰撞继而提高其稳定性；而亲水型黄原胶则是通过增强酶蛋白分子的疏水性，减小水的自由度来提高稳定性；甘油以及其他一些多元醇类和糖类主要是通过分子中的羟基与水分子形成氢键而抑制了水对酶分子的作用；明胶对于酶分子的保护则可能是蛋白质间的相互作用区域产生疏水性从而排除了水的作用。　　1.2 酶制剂复配中的防腐剂及其作用机理　　液体酶制剂由于微生物污染很容易变得不稳定，造成此类污染的微生物主要包括细菌、酵母和霉菌。对酶制剂造成污染的细菌主要有芽孢杆菌和假单胞菌；霉菌有曲霉属；酵母的污染则较少见。通常细菌或者霉菌在酶制剂中的存在很大程度上取决于水分子活度，细菌存在时水分活度在0.9以上，霉菌一般在0.7以上。因此酶制剂的抗菌需要通过降低水分活度来实现，当然直接添加抗菌剂也能起到作用。通过控制pH值和水分活度，以及添加防腐剂配合作用可以大大提高液体酶制剂的防腐作用。此外，由于在水溶液中添加电解质或者可溶性物质能够降低水的活度继而对防腐产生增益效能。　　常用的抗菌防腐剂包括羟基苯甲酸脂类（尼泊金）、苯甲酸钠、山梨酸钾等。　　张红艳等在果胶酶的防腐保藏技术的研究中采用了山梨酸钾、对羟基苯甲酸丙脂、氯化钠混合添加于酶液中，室温保存20天，酶活保存率达到94.6%[5]。毕瑞明等的研究表明，乙酸乙酯、苯甲酸钠对放线菌Z-6所产生的半纤维素酶液有防腐作用，而5%氯化钠对青霉素m8产生的半纤维素酶液有明显防腐作用[6]。　　文献资料[7-9] 表明，山梨酸及其盐类是良好的防腐剂，不但低毒，而且对于霉菌、酵母菌、好气性细菌均有抑制作用，是一种光谱抗菌剂，在酸性条件下有很好的抑菌效应。此类防腐剂目前已经广泛用于食品、化妆品、医药等行业，对于酶制剂的防腐当然也有一定的适用度。山梨酸的抗菌机理是其分子结构上的α、β位上的双键阻止了霉菌的脱氢，降低了微生物的新陈代谢继而阻止了微生物的生长。此外，山梨酸还能与微生物系统中的巯基结合，从而破坏许多酶系作用，达到抑制微生物增殖的目的。