專利名稱：纖維素酶增效保護(hù)劑及其處理纖維素系纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維、紗、線、織物或這些原料制成的纖維制品的生化處理，更具體地說(shuō)紡織用纖維素酶增效保護(hù)劑及用帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的纖維素酶處理纖維素系纖維的方法。
纖維素酶用于紡織后整理，可進(jìn)行棉、麻及混紡織物的生物減量加工，獲得超級(jí)柔軟、低溫拋光、取消石磨的效果，具有節(jié)能、提高效率、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是加工成本較高。
纖維素酶為一種生物制劑，穩(wěn)定性比較差，易受環(huán)境影響發(fā)生腐敗或活力喪失。為了解決上述問(wèn)題，各國(guó)這方面的研究者作了大量的研究工作，例如制成干粉或微囊，但其工藝復(fù)雜，使用不便，這種方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是只能使纖維素酶活力損失減小，很難使原有活力有所提高。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1102531A介紹了纖維素酶制劑以及用其處理纖維素系纖維的方法。提供了抑制纖維素系纖維的強(qiáng)度下降的纖維素酶制劑，而且這種纖維素酶制劑又可以改進(jìn)纖維素系纖維的顏色、手感，用它處理纖維時(shí)，當(dāng)減重率為5％時(shí)，能保持75％以上的相對(duì)殘余拉伸強(qiáng)度。該纖維素酶制劑作為優(yōu)選的纖維素酶成分使用來(lái)自木霉屬的纖維素酶，除了具有對(duì)結(jié)晶性纖維素有吸附性，其成分的微晶纖維酶活性/CMC ase活性是0.1以上的性質(zhì)外，還具有平均分子量約59Kd(按SDS-PAGE)，等電點(diǎn)約3.8～4.2，100單位/全固形成分1g以上的微晶纖維酶活性，最佳PH約4.2-4.8。在使用上述的纖維素酶時(shí)，可以加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，作為添加劑的可以是PH調(diào)節(jié)劑，例如磷酸鹽、醋酸鹽，穩(wěn)定劑例如甘油、蔗糖等。該發(fā)明所用的纖維素酶制劑僅可減低了纖維素系纖維的強(qiáng)度下降，改進(jìn)了纖維素系纖維的顏色、手感，而其加入的添加劑沒有顯示出對(duì)纖維素酶的增效和保護(hù)作用。
酶整理效果主要取決于所用酶活力的大小，因此能否通過(guò)某種方式激發(fā)酶活使酶增效，減少酶的用量，并對(duì)酶進(jìn)行保護(hù)保持酶的穩(wěn)定性，是降低生物酶整理成本的關(guān)鍵，也就是酶的增效和保護(hù)問(wèn)題。關(guān)于酶的增效和保護(hù)，其實(shí)質(zhì)是如何使酶的活性中心處于酶蛋白質(zhì)三維立體構(gòu)象的最佳位置，并使該位置因競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的加入而保持穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明的發(fā)明者研究了纖維素酶的組成、濃度、PH值、溫度、無(wú)機(jī)離子、有機(jī)溶劑及表面活性劑等對(duì)纖維素酶活力的影響，找出了激發(fā)酶活使其增效并又使其穩(wěn)定的主要影響因素。
本發(fā)明的目的就在于研究出一種紡織用纖維素酶的增效保護(hù)劑及用其處理纖維素系纖維的方法。
本發(fā)明研制出了纖維酶增效保護(hù)劑，通過(guò)調(diào)節(jié)PH值、溶解度，而進(jìn)行“占位性”保護(hù)，使纖維素酶在儲(chǔ)存條件下處于暫時(shí)抑制狀態(tài)；在使用條件下，釋放最大活力。纖維素酶的活力，除取決于本身活性基團(tuán)外，還與立體構(gòu)象及PH值、溫度、底物濃度、酶的濃度等因素有關(guān)。因此，可以通過(guò)環(huán)境及添加劑綜合控制，進(jìn)行激活和可逆性抑制。添加劑的加入有利于纖維素酶的保存和激活。當(dāng)環(huán)境的溫度小于40度，底物濃度大大小于酶的濃度的儲(chǔ)存條件下，纖維素酶處于暫時(shí)性抑制狀態(tài)；當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟾哂诿傅臐舛?，溫度?0度左右時(shí)，釋放最大活力。
本發(fā)明的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，含有1)作為有機(jī)溶劑的0.5～5.0摩爾/升的醇水溶液為1～35％，重量百分?jǐn)?shù)，下同；2)0.2～1.5摩爾/升的非離子表面活性劑的水溶液為0.1～10.0％；3)作為保護(hù)劑的0.05～1.0摩爾/升的多糖類的水溶液為0.4～7.0％。
4)0.5～1.0摩爾/升的有機(jī)酸為0.05～2％，余量為水。
在增效保護(hù)劑中又以作為有機(jī)溶劑的1.0～3.0摩爾/升醇的水溶液為1～30％為佳。
所說(shuō)的醇為乙醇、乙二醇、丙三醇、季戌四醇、聚乙二醇、山梨醇其中的一種醇；所說(shuō)的非離子表面活性劑為吐溫-20、烷基聚氧乙烯醚、芳基聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯酯、芳基聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酯其中的一種；所說(shuō)的多糖類為甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、乳糖、蔗糖其中的一種；所說(shuō)的有機(jī)酸為甲酸、乙酸(又稱醋酸)、丙酸、草酸其中的一種。
為了使纖維素酶增效保護(hù)劑產(chǎn)生更好的保護(hù)作用和激發(fā)作用，在增效保護(hù)劑中還含有0.1～0.9摩爾/升的無(wú)機(jī)鹽水溶液為0.5～10％。所說(shuō)的無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉、醋酸鈉、甲酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉，磷酸二氫鈉、甲酸鈣、醋酸鈣、氯化鈣、氯化鎂、醋酸鎂其中的一種。纖維素酶增效保護(hù)劑按上述成分和含量均勻混合1-2小時(shí)即可。
纖維素酶增效保護(hù)劑的作用就在于1.它可以調(diào)節(jié)PH值，酸性纖維素酶PH為4.5-5.5時(shí)，其活力在室溫下暫時(shí)受到抑制，而在50℃使用時(shí)又可以恢復(fù)最大活力。因此PH值為穩(wěn)定和激活纖維素酶的必要條件。增效保護(hù)劑的加入可調(diào)節(jié)離子濃度和電離平衡狀態(tài)。當(dāng)離子濃度在一定范圍變化時(shí)，PH值維持相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)當(dāng)PH在一定范圍變化時(shí)，纖維素酶也能保持一定的相對(duì)活力。
2.增加溶解度。一般纖維素酶采用固體霉發(fā)酵法。所產(chǎn)生的胞外酶與孢子不易分離，因此粗制酶往往溶解度較低，影響活力。加入增效保護(hù)劑，可促進(jìn)其溶解，增加反應(yīng)體系的有效成分，從而激發(fā)了活力。
3.調(diào)節(jié)立體構(gòu)象，化學(xué)結(jié)構(gòu)為蛋白質(zhì)的纖維素酶化學(xué)性質(zhì)很活潑，其活性部位可能不止一個(gè)，但由于受到離子鍵、氫鍵、范德華力等因素的影響，立體構(gòu)象不能滿足催化條件，活性部位被暫時(shí)隱蔽起來(lái)。增效保護(hù)劑加入后，在不改變化學(xué)結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)調(diào)整分子間力，調(diào)整立體構(gòu)象，使活性部位充分釋放出來(lái)，從而被激活。
4.進(jìn)行“占位性”保護(hù)。增效保護(hù)劑中的所含的物質(zhì)中具有活性基團(tuán)可與纖維素酶活性部位暫時(shí)結(jié)合，但因立體構(gòu)象與底物不完全一致，少量存在時(shí)，不能導(dǎo)致催化反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)?shù)孜锎蟠筮^(guò)量后，“占位性”物質(zhì)可將活性部位讓給底物，促使水解過(guò)程發(fā)生。因此增效保護(hù)劑起到“可逆性”抑制的作用。
5.防止雜菌污染。雜菌污染是纖維素酶失活的主要原因之一。添加劑的加入，防止了雜菌污染，減少了酶活力的損失。
6.利于去除低分子降解物，防止再沾污。
本發(fā)明所用的纖維素酶為國(guó)產(chǎn)粗制酶，由真核微生物屬木霉屬綠色木霉產(chǎn)生(T.richoder viride)。國(guó)產(chǎn)的粗制纖維素酶有江蘇鹽城酶制劑廠生產(chǎn)的纖維素酶，遼寧酶制劑廠產(chǎn)的纖維素酶。
為了使纖維素酶得到增效和保護(hù)。用纖維素酶增效保護(hù)劑保存纖維素酶的方法，是將上述的纖維素酶增效保護(hù)劑20～50％，重量百分?jǐn)?shù)，下同，粗制纖維素酶固體粉末5～40％，余量為水，充分?jǐn)嚢?～2小時(shí)，于5～25℃的溫度下進(jìn)行保存，形成帶有增效保護(hù)劑的纖維素酶。所用的水為蒸餾水、離子交換水、普通自來(lái)水其中的一種水。
為了更好地對(duì)纖維素酶進(jìn)行保存，將上述的纖維素酶增效保護(hù)劑20-30％，粗制纖維素酶固體粉末5-40％，余量水，充分?jǐn)嚢?～2小時(shí)，于5～25℃的溫度下進(jìn)行保存為好。
用帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的纖維素酶處理纖維素系纖維的方法，將上述保存適宜時(shí)間和適宜量的帶有增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶，以一定的浴比，于PH4.5～5.5，45-55℃的溫度下將待處理的纖維素系纖維在帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶溶液中浸泡并攪動(dòng)適宜時(shí)間，使處理后的纖維素系纖維減量達(dá)到超級(jí)柔軟，低溫拋光，取消石磨的效果。
減量率的測(cè)定的方法是將處理前后纖維素系纖維例如兩塊布放入烘箱，于105℃的溫度下烘干至恒重，取出后放在干燥器中冷卻，分別稱量，再按下列公式計(jì)算出減量率。
所說(shuō)的浴比為纖維素系纖維的重量與液體的量(所加的帶有增效保護(hù)劑的纖維素酶的液體量與另外所加的水的量)的比，其浴比為1∶12～20為佳，浸泡下攪動(dòng)的時(shí)間以30～90分鐘為宜。所說(shuō)的適宜量的帶有增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶為每100公斤纖維素系纖維加入粗制纖維素酶固體粉末0.2-5公斤。
測(cè)定纖維素酶活性測(cè)定的方法是濾紙酶活測(cè)定法。
纖維素酶活力損失的百分?jǐn)?shù)是按下式定義
本發(fā)明的纖維素酶增效保護(hù)劑及其處理纖維素系纖維的方法的優(yōu)點(diǎn)就在于1.由于增效保護(hù)劑的加入，在使用條件下，釋放最大的活力。與不加增效保護(hù)劑的液體粗制纖維素酶相比，活力可有大的提高，在室溫下儲(chǔ)存6個(gè)月，活力損失小于10％，相同效果時(shí)，用量可減少三分之一，儲(chǔ)存期可延長(zhǎng)1個(gè)月以上。
2.本發(fā)明的纖維素酶增效保護(hù)劑及其處理纖維素系纖維的方法降低了成本，提高了效率。
用以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，將有助于對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)的理解，本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書來(lái)決定。
實(shí)施例1本實(shí)施例中所用的纖維素酶增效保護(hù)劑含有作為有機(jī)溶劑的3.0摩爾/升的山梨醇水溶液為3％(重量百分?jǐn)?shù)，下同)，作為非離子表面活性劑1.5摩爾/升的芳基聚氧乙烯醚水溶液為0.5％，作為保護(hù)劑的0.2摩爾/升的甲基纖維素水溶液為1.5％，0.5摩爾/升的醋酸水溶液為2％，0.5摩爾/升的醋酸鈉水溶液為2％，余量為水。
按上述成份和含量均勻混合1.5小時(shí)而成纖維素酶增效保護(hù)劑。
所用的纖維素酶為國(guó)產(chǎn)粗制纖維素酶，遼寧酶制劑廠所生產(chǎn)。
用本實(shí)施例配制的纖維素酶增效保護(hù)劑0.5公斤，遼寧酶制劑廠出售的粗制纖維素酶固體粉末1公斤和1公斤水配制成含有20％纖維素酶增效保護(hù)劑，40％粗制纖維素酶固體粉末，40％水的水溶液，充分?jǐn)嚢?.5小時(shí)，于25℃進(jìn)行儲(chǔ)存6個(gè)月。
其對(duì)照組只用遼寧酶制劑廠產(chǎn)的1.5公斤粗制纖維素酶固體粉末配成與試驗(yàn)組體積相同的水溶液于25℃儲(chǔ)存6個(gè)月。
試驗(yàn)組和對(duì)照組均取100公斤純棉布(7S*7S)和上述配制的兩種水溶液分別以1∶15的浴比于PH＝5，50℃的溫度下，浸泡下攪動(dòng)60分鐘，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下見表1表1 實(shí)施例1的試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目 試驗(yàn)組 對(duì)照組純棉布重(7*7) 100公斤 100公斤粗制纖維素酶 1公斤 1.5公斤(遼寧酶制劑廠)PH值5.0 5.0溫度℃ 50 50浴比 1∶151∶15時(shí)間 60分鐘 60分鐘減量率 3.53％ 3.51％儲(chǔ)存6個(gè)月相對(duì)活力96％ 88％從上述的試驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到相同減量效果時(shí)，試驗(yàn)組比對(duì)照組纖維素酶用量減少三分之一，增效30％，儲(chǔ)存6個(gè)月后，活力損失減少8％，活力測(cè)定采用濾紙酶活測(cè)定法。
實(shí)施例2本實(shí)施例的操作方法基本同實(shí)施例1，所用的纖維素酶增效保護(hù)劑的成分及含量完全同實(shí)施例1。唯不同的是所用的纖維素酶增效保護(hù)劑0.5公斤，遼寧酶制劑廠產(chǎn)粗制纖維素酶固體粉末為0.36公斤，水0.64公斤，配制成含有33.3％纖維素酶增效保護(hù)劑，24.7％的粗制纖維素酶固體粉末，42.7％的水的水溶液，充分?jǐn)嚢?小時(shí)，于25℃進(jìn)行儲(chǔ)存6個(gè)月，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，見表2。其對(duì)照組只用遼寧酶制劑廠產(chǎn)的0.5公斤粗制纖維素酶固體粉末。
表2 實(shí)施例2的試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目試驗(yàn)組對(duì)照組純棉牛仔布重(16×16)10公斤10公斤粗制纖維素酶 0.36公斤 0.5公斤(遼寧酶制劑廠)PH值4.74.7溫度℃ 55 55浴比 1∶15 1∶15時(shí)間 60分鐘 60分鐘減量率 2.75％ 2.0％儲(chǔ)存6個(gè)月相對(duì)活力90％ 80％實(shí)施例3本實(shí)施例的操作方法基本同實(shí)施例1，唯不同的是本實(shí)施例所用的纖維素酶增效保護(hù)劑含有作為有機(jī)溶劑的1.0摩爾/升的丙三醇水溶液5％(重量百分?jǐn)?shù)，下同)，作為非離子表面活性劑的0.2摩爾/升的聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酯水溶液為0.2％，作為保護(hù)劑的0.08摩爾/升的蔗糖水溶液為0.4％，1.0摩爾/升的甲酸水溶液為0.05％，余量為水。
按上述成份和含量均勻混合2.0小時(shí)而成纖維素酶增效保護(hù)劑。
所用的纖維素酶為國(guó)產(chǎn)粗制纖維素酶，江蘇鹽城酶制劑廠生產(chǎn)。
用本實(shí)施例配制的纖維素酶增效保護(hù)劑0.6公斤，江蘇鹽城酶制劑廠生產(chǎn)出售的粗制纖維素酶固體粉末0.6公斤和1.2公斤水配制成含有25％纖維素酶增效保護(hù)劑，25％粗制纖維素酶固體粉末，50％的水的水溶液，充分?jǐn)嚢?.0小時(shí)，于25℃進(jìn)行儲(chǔ)存6個(gè)月。
其對(duì)照組只用江蘇鹽城酶制劑廠所出售的0.9公斤粗制纖維素酶配成與試驗(yàn)組體積相同的水溶液于25℃儲(chǔ)存6個(gè)月。
試驗(yàn)組和對(duì)照組均取30公斤純棉布高支府綢(40S×40S)和上述配制的兩種水溶液分別以1∶15的浴比于PH4.5，50℃的溫度下，浸泡下攪動(dòng)45分鐘，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3表3 實(shí)施例3的試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目 試驗(yàn)組 對(duì)照組純棉布重(40×40) 30公斤 30公斤粗制纖維素酶0.6公斤 0.9公斤(江蘇鹽城酶制劑廠)PH值 4.5 4.5溫度℃5050浴比 1∶15 1∶15時(shí)間 45分鐘45分鐘減量率3.05％2.98％儲(chǔ)存6個(gè)月相對(duì)活力 92％ 85％從上述的試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)組纖維素酶用量減少三分之一(增效30％)，減量率提高0.07％，儲(chǔ)存6個(gè)月后活力損失減少7％。
總之，添加增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶，提高了纖維素酶的活力，用量減少了三分之一，儲(chǔ)存相同時(shí)間活力損失減少7％以上，能夠達(dá)到增效保護(hù)的目的。
權(quán)利要求
1.一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，含有1)作為有機(jī)溶劑的0.5～5.0摩爾/升的醇水溶液為1～35％，重量百分?jǐn)?shù)，下同，2)0.2～1.5摩爾/升的非離子表面活性劑的水溶液為0.1～10.0％，3)作為保護(hù)劑的0.05～1.0摩爾/升的多糖類的水溶液為0.4～7.0％，4)0.5～1.0摩爾/升的有機(jī)酸為0.05～2％，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，作為有機(jī)溶劑的1.0～3.0摩爾/升的醇水溶液為1～30％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，所說(shuō)的醇為乙醇、乙二醇、丙三醇、季戌四醇、聚乙二醇、山梨醇其中的一種醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，所說(shuō)的非離子表面活性劑為吐溫-20、烷基聚氧乙烯醚、芳基聚氧乙烯醚、烷基聚氧乙烯酯、芳基聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酯其中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，所說(shuō)的多糖類為甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、乳糖、蔗糖其中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，所說(shuō)的有機(jī)酸為甲酸、乙酸(又稱醋酸)、丙酸、草酸其中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，增效保護(hù)劑中還含有0.1～0.9摩爾/升的無(wú)機(jī)鹽水溶液為0.5～10％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種纖維素酶增效保護(hù)劑，其特征是，所說(shuō)的無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉、醋酸鈉、甲酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫二鈉，磷酸二氫鈉、甲酸鈣、醋酸鈣、氯化鈣、氯化鎂、醋酸鎂其中的一種。
9.用纖維素酶增效保護(hù)劑保存纖維素酶的方法，其特征是，將纖維素酶增效保護(hù)劑為20～50％，重量百分?jǐn)?shù)，下同，粗制纖維素酶固體粉末5～40％，余量為水，充分?jǐn)嚢?～2小時(shí)，于5-25℃的溫度下進(jìn)行保存。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用纖維素酶增效保護(hù)劑保存纖維素酶的方法，其特征是，纖維素酶增效保護(hù)劑為20～30％。
11.用帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的纖維素酶處理纖維素系纖維的方法，其特征是，將保存適宜時(shí)間和適宜量的帶有增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶，以一定的浴比，于PH4.5～5.5，45-55℃的溫度下，將待處理的纖維素系纖維在帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶溶液中浸泡并攪動(dòng)適宜時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的處理纖維素系纖維的方法，其特征是，其浴比為1∶12～20。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的處理纖維素系纖維的方法，其特征是，浸泡下攪動(dòng)的時(shí)間為30～90分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的處理纖維素系纖維的方法，其特征是，所說(shuō)的適宜量的帶有增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶為每100公斤纖維素系纖維加入粗制纖維素酶固體粉末為0.2-5公斤。
全文摘要
本發(fā)明涉及纖維素酶增效保護(hù)劑及用帶有纖維素酶增效保護(hù)劑的纖維素酶處理纖維素系纖維的方法。該增效保護(hù)劑含有有機(jī)溶劑、非離子表面活性劑、保護(hù)劑、有機(jī)酸。將增效保護(hù)劑、纖維素酶和水混合于5—25℃進(jìn)行保存。將纖維素系纖維浸泡在帶有增效保護(hù)劑的粗制纖維素酶溶液中,在一定的浴比、pH值、溫度下攪動(dòng)來(lái)進(jìn)行纖維素系纖維的處理。其效果是酶的保存期長(zhǎng)、活性損失小,用量減少,降低了成本。
文檔編號(hào)D06M16/00GK1199116SQ9711177
公開日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1997年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月14日
發(fā)明者張鎂, 張曉嶺, 劉瑞瓊, 涂贊潤(rùn) 申請(qǐng)人:北京紡織科學(xué)研究所