過氧化氫酶在紡織工業(yè)的研究應(yīng)用

王 嵐，吳建國

（鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224005）

1 過氧化氫酶

1.1 過氧化氫酶概述

過氧化氫酶（ECl.1l.1.6），又稱觸酶［1］，是一種氧化還原酶，以過氧化氫為專一的底物，通過催化一對電子的轉(zhuǎn)移，將過氧化氫催化分解為氧氣和水。它是催化轉(zhuǎn)化能力最高的酶之一，每秒鐘一分子的過氧化氫酶能催化八萬分子的過氧化氫。它廣泛存在于生物組織中，起著避免讓細(xì)胞遭受體內(nèi)代謝物破壞的作用。過氧化氫酶的催化反應(yīng)如下所示［2］。

1.2 過氧化氫酶的作用機(jī)理

過氧化氫酶參與活性氧代謝過程是主要的生理功能。過氧化氫酶是生物體內(nèi)重要的物質(zhì)。對生物體來說，氧分子是沒有毒性的，但是氧分子的電子分布如果發(fā)生改變，就變成了像過氧化氫、羥自由基、單線態(tài)氧、超氧自由基等這樣的活性氧。過氧化氫和超氧自由基作用能生成羥自由基，羥自由基對機(jī)體的損傷作用是最大的，但絕大多數(shù)生物體內(nèi)是沒有針對羥自由基的有效直接淬滅劑。而過氧化氫酶能阻止過氧化氫與超氧化物自由基發(fā)生反應(yīng)生成羥自由基，在活性氧代謝過程中，將過氧化氫催化分解成水和氧氣，這樣達(dá)到保護(hù)機(jī)體的作用。另外，對血紅蛋白及其它的含巰基蛋白質(zhì)不被氧化，也會起到保護(hù)作用，對減輕活性氧造成的損傷具有一定的意義［1-2］。

2 過氧化氫酶的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，過氧化氫酶得到廣泛應(yīng)用，在紡織工業(yè)主要有以下三個(gè)方面。

2.1 過氧化氫酶除氧工藝上的研究現(xiàn)狀

何照興，袁軍等［2］對傳統(tǒng)高溫除氧工藝與生物除氧工藝進(jìn)行對比試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況作成本核算表明：生物除氧工藝效果良好，生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率能夠顯著提高，同時(shí)水、電、汽、生產(chǎn)成本大幅度降低。這樣在印染工業(yè)用水量大、用水緊張的地區(qū)，生物除氧工藝的采用不但現(xiàn)實(shí)可行，而且從長遠(yuǎn)來看，推廣生物除氧工藝，對印染工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有更深遠(yuǎn)的意義。

李文東［3］等研究得出：過氧化氫酶的活力會受到溫度、pH值的影響，在pH值為7，溫度為30℃時(shí)，酶的活力最大，溫度過高或過低，pH值過高或過低，都會造成酶活力的下降。通過比較酶洗和水洗，發(fā)現(xiàn)酶洗對織物的白度幾乎沒有影響。酶存在于染浴中，對染色的影響不大?？梢杂妹概c染料一浴法染色，減少一道水洗工藝，節(jié)水、節(jié)能和節(jié)時(shí)。酶水洗的合理工藝為：漂白→水洗→酶處理［pH值為7～8，溫度＜50℃，酶用量0.1%（o.w.f），處理20min］，同浴染色。

張瑞萍等［4］指出：過氧化氫酶去除過氧化氫的優(yōu)化工藝為溫度20℃，pH值6～8，酶用量4 mL（即0.18mL／L），處理時(shí)間15min，采用酶除氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫水洗除氧，對織物的強(qiáng)力無損傷，而且能縮短生產(chǎn)周期；從環(huán)保意義上說，還更具有應(yīng)用前景。

徐剛［5］指出：用過氧化氫酶去除棉紗上殘余的雙氧水，每生產(chǎn)1t紗可節(jié)約生產(chǎn)成本約127.76元，少排放約10t廢水。每月生產(chǎn)1000t紗，1年可節(jié)約生產(chǎn)成本176.91萬元。過氧化氫酶是生物制品，有高度的專一性，不會增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。

劉杰［6］等通過正交試驗(yàn)分析得出的亞麻織物漂染工藝中過氧化氫酶的除氧優(yōu)化工藝為：酶用量4.5mL／L，pH值7，溫度35℃，處理時(shí)間25 min。指出該工藝對織物的漂后白度及染后的摩擦、皂洗及日曬牢度沒有不良影響。同時(shí)可以減少傳統(tǒng)工藝的能源消耗，降低綜合生產(chǎn)成本。今后還需優(yōu)化酶洗后的染色工藝，降低色差，使產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高。

2.2 紡織用過氧化氫酶的優(yōu)化改進(jìn)

江南大學(xué)冷曬祥［7］通過篩選金黃色嗜熱子囊菌WSH03-01得到新型的過氧化氫酶，并研究這種過氧化氫酶在處理棉針織物上殘留的過氧化氫以及酶解、染色同浴工藝中應(yīng)用，對指導(dǎo)過氧化氫酶漂染后色光重現(xiàn)性有一定幫助。

厲成宣［8］則應(yīng)用高碘酸鈉氧化棉織物作為載體固定過氧化氫酶。棉織物氧化的主要工藝條件為：在pH 為6，溫度為40℃時(shí)，用0.20mol／L 的NaIO4，氧化8h。然后將過氧化氫酶固定在氧化的棉織物上，固定化的工藝條件為：過氧化氫酶用量0.20mL／g，固定化24h。過氧化氫酶經(jīng)固定化以后，固定化酶的最適溫度、熱穩(wěn)定性、貯存穩(wěn)定性，受金屬離子的影響等優(yōu)于游離酶。

2.3 過氧化氫酶處理漂白廢水用于染色

過氧乙酸是冰醋酸和過氧化氫平衡反應(yīng)的產(chǎn)物。楊文芳等使用過氧化氫酶和硫代硫酸鈉對過氧乙酸漂白純棉針織物的廢水進(jìn)行處理，然后用于染色試驗(yàn)，研究其回用的可行性。結(jié)果表明，廢水進(jìn)行該雙重處理，再用于活性染料染色，可以獲得較好的K／S值和染色牢度。試驗(yàn)確定的廢水處理?xiàng)l件為：在40℃時(shí)，過氧化氫酶2g／L，硫代硫酸鈉1g／L，分別對織物各處理20min，即可達(dá)到良好效果。

厲成宣［8］應(yīng)用固定化過氧化氫酶處理的氧漂廢水染色的織物的K／S值，可以達(dá)到用新鮮水染色的效果，兩者的色差也很小，摩擦牢度測試效果不錯(cuò)。

3 展望

過氧化氫酶作為一種新型酶制劑，在棉織物的前處理工藝中發(fā)揮著舉足輕重的作用。酶處理工藝相比傳統(tǒng)的水洗工藝、化學(xué)處理工藝，可以節(jié)約水、電、能等生產(chǎn)成本，減少污染并且方便處理，節(jié)省染料并獲得良好的染色重現(xiàn)性，使織物的柔軟度、強(qiáng)度更好，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，操作更安全方便。使用過氧化氫酶是實(shí)現(xiàn)紡織工業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的有效方法，因而成為紡織工業(yè)清潔生產(chǎn)未來發(fā)展方向。

［1］曹翔宇.過氧化氫酶的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用研究［D］.無錫：江南大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，2006.

［2］何照興，袁軍.過氧化氫酶的應(yīng)用與實(shí)踐［J］.印染，2001，（5）：29—30.

［3］李文東，吳嬋娟，朱泉，等.過氧化氫酶去除織物上殘留過氧化氫的研究［J］.印染，2000，26（9）：8—10.

［4］張瑞萍.過氧化氫酶在棉針織物漂染工藝中的應(yīng)用研究［J］.印染，2000，（8）：12—14.

［5］徐剛.過氧化氫酶在染紗生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.紡織科技進(jìn)展，2005，（2）：29—30.

［6］劉杰，等.亞麻織物漂染中酶洗除氧技術(shù)［J］.齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（6）：102—104.

［7］冷曬祥，錢國坻，華兆哲，等.過氧化氫酶的棉針織物漂染工藝研究［J］.印染，2006，32（19）：1—3.

［8］厲成宣.固定化過氧化氫酶對H2O2［D］.無錫：江南大學(xué)紡織工程學(xué)院，2008.