酸性蛋白酶在兔毛皮染色中的應(yīng)用研究

劉克勝，王瑩軍，孔博丹，趙云龍，何有節(jié)（四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實驗室，四川成都610065）

酸性蛋白酶在兔毛皮染色中的應(yīng)用研究

劉克勝，王瑩軍，孔博丹，趙云龍，何有節(jié)*
（四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實驗室，四川成都610065）

摘要：通過測定染料的上染速率和上染百分率，研究了酸性蛋白酶預(yù)處理溫度、時間、酶用量對兔毛皮染色性能的影響。結(jié)果表明：酸性蛋白酶預(yù)處理后的兔毛皮上染速率加快，染百分率提高，在較低溫度（55益）下用希力藍和希力紅染料染色，上染百分率分別為97.06%和97.84%，高于55益下未用酸性蛋白酶處理的上染率，能達到常規(guī)高溫（68益）染色的效果。酸性蛋白酶預(yù)處理的最佳條件為：酶質(zhì)量分數(shù)在5%，溫度55益，預(yù)處理時間30 min。

關(guān)鍵詞院兔毛皮；低溫染色；酸性蛋白酶；預(yù)處理

前言

兔毛纖維手感滑爽，表面光滑，富有較強的光澤，是常用動物毛絨中最細的纖維，是近幾年毛紡行業(yè)的主要原料[1]。目前在實際生產(chǎn)中毛皮的染色通常是在較高溫下進行的，這種條件下對毛纖維及皮板有損傷，長時間染色使纖維強度降低。并且染色溫度較高，能耗較大，上染率也不能達到一個更高的結(jié)果，不僅浪費了能源，還浪費了染料[2]。染色主要是由毛

外層的組織結(jié)構(gòu)決定的，兔毛的外層附有一層厚度為5～10 μm的鱗片，它是由類脂物質(zhì)組成，這種結(jié)構(gòu)特點決定了毛被在染色方面的化學(xué)惰性和憎水性[3]。因此，染色前處理毛鱗片層對染色具有至關(guān)重要的作用。本文采用酸性蛋白酶對兔毛皮進行預(yù)處理，使毛鱗片層龜裂或部分破壞，親水性增強，進而促使染料迅速滲透上染，在較低溫度下就能達到較高的上染率[4]。通過對兔毛皮的上染率、上染速率等進行比較，優(yōu)化出預(yù)處理的最佳條件并確定染色工藝。

1　實驗部分

1.1主要實驗材料與儀器

1.1.1主要實驗材料

兔毛皮（藍皮），實驗室自制；希力毛皮紅BA、希力毛皮藍TR、毛皮勻染劑H-GL，北京泛博科技有限責(zé)任公司；裘皮酸性蛋白酶FA，深圳綠微康生物工程有限公司；甲酸（AR），成都市科龍化工試劑公司。

1.1.2主要儀器及設(shè)備

HZS-HA型恒溫水浴振蕩器，東聯(lián)電子科技開發(fā)有限公司；722型光柵可見分光光度計，上海精密科學(xué)儀器有限公司；pHS-2C數(shù)字式pH計，上海日島科技儀器有限公司；FA1004電子天平，上海精科天平廠。

1.2實驗方法

1.2.1酸性蛋白酶預(yù)處理及染色

取毛皮剪成小塊（4 cm×5 cm），稱量作為以下實驗用料依據(jù)。將毛皮小塊樣品置于錐形瓶中，控制單一變量，分別在不同的溫度、時間、預(yù)處理酶液濃度下進行預(yù)處理。將預(yù)處理過的兔皮按照規(guī)定工藝進行染色，測定上染率，比較不同處理條件對毛皮上染率的影響，然后再進行正交試驗，根據(jù)實驗結(jié)果優(yōu)化出最佳工藝條件。

1.2.2上染率測定

采用分光光度計分別測定染色前和染色后染液的吸光度，按以下公式計算：

1.2.3上染速率測定

用希力系列染料對經(jīng)酸性蛋白酶預(yù)處理的毛皮與沒有預(yù)處理的毛皮在相同工藝下進行染色，在染色過程中每間隔10 min測定染料的上染百分率，然后與時間對應(yīng)作圖得到上染率曲線。

1.2.4正交試驗

正交試驗是研究多因素多水平的一種設(shè)計方法。本實驗設(shè)計了3因素3水平的正交試驗表，如表1所示。其中具體因素的水平依據(jù)單因素實驗結(jié)果確定。

表1　正交試驗方案

1.2.5對比實驗

在用酸性蛋白酶預(yù)處理低溫染色最佳工藝條件下與空白樣以及68℃常規(guī)染色進行對比，通過分光光度計測量染液染色開始時和結(jié)束時的吸光度，計算上染率，比較不同工藝染料的上染率，確定酸性蛋白酶處理的效果是否顯著。

2　結(jié)果與討論

2.1不同溫度對上染率的影響

在液比為1∶20，酸性蛋白酶用量5%的條件下，分別在20、30、40、50、60℃情況下，用希力藍和希力紅染料進行染色，所得結(jié)果見表2。

表2　不同溫度的上染率

由表2可以看出，對于希力紅染料和希力藍染料，上染率隨著溫度的升高均呈現(xiàn)上升

趨勢。20～40℃溫度區(qū)間，染料的上染率呈現(xiàn)快速上升趨勢，而40℃以后則是緩慢上升，50℃以后上染率基本穩(wěn)定。綜合考慮經(jīng)濟等各方面因素，上染溫度應(yīng)控制在50℃左右。

表3　蛋白酶處理不同時間的上染率

表4　不同酸性蛋白酶用量的上染率

2.2不同作用時間對上染率的影響

在液比為1∶20，酸性蛋白酶用量5%，50℃條件下，用希力藍和希力紅染料進行染色，酸性蛋白酶分別在染色前20、30、40、50、60 min加入，測得上染率結(jié)果見表3。

由表3數(shù)據(jù)可知，隨著酸性蛋白酶處理時間的延長，兩種染料上染率均有提高。希力藍和希力紅染料染色前用酸性蛋白酶處理毛皮25 min后，上染率基本穩(wěn)定。所以，酸性蛋白酶對毛皮低溫染色的影響與作用時間有關(guān)，蛋白酶作用時間越長，上染率越高。結(jié)合經(jīng)濟效率考慮，蛋白酶處理時間應(yīng)至少為25 min。

2.3不同酸性蛋白酶用量對上染率的影響

表5　正交試驗方案

在液比為1∶20，溫度50℃下，分別利用質(zhì)量分數(shù)為1%、3%、5%、7%的蛋白酶處理后，用希力藍和希力紅染料進行染色，所測得上染率見表4。

由表4數(shù)據(jù)可知，酸性蛋白酶具有明顯促染效果。酶用量1%～5%范圍內(nèi)，希力藍染料和希力紅染料上染率明顯提高，超過5%以后，提高緩慢。結(jié)合經(jīng)濟等因素考慮，酶用量控制在5%左右為宜。酸性蛋白酶對希力藍和希力紅染料都有明顯的促染作用，而且在一定用量范圍內(nèi)，蛋白酶用量越大，促染效果越好，可能是因為蛋白酶使得鱗片層龜裂或部分破壞，親水性增強。

2.4正交試驗結(jié)果

通過上述單因素實驗結(jié)果，設(shè)計正交試驗方案如表5所示。

該實驗使用兩種毛皮染料染色，測得希力藍上染率及實驗分析如表6。

測得希力紅上染率及實驗分析如表7。

表6　正交結(jié)果分析

極差R越大，影響因素就越重要。由表6、表7可以看出，影響因素影響力順序為：溫

度＞酶用量＞作用時間。

表7　正交結(jié)果分析

圖1　希力藍染色上染速率曲線

圖2　希力紅染色上染速率曲線

根據(jù)對比，得出酸性蛋白酶預(yù)處理最佳工藝條件為：溫度55℃，酸性蛋白酶用量5%，預(yù)處理時間為30 min。

2.5上染速率的比較

圖1和圖2分別為采用希力藍毛皮染料和希力紅毛皮染料對酸性酶預(yù)處理樣和空白樣進行染色的上染速率曲線。

由圖1可以看出，經(jīng)過酸性蛋白酶處理后的毛皮，采用希力藍染料染色的上染率明顯高于未用酸性蛋白酶處理的上染率，而且在30 min時上染率已很高，40 min時基本達到平衡，而未經(jīng)蛋白酶處理的毛皮要在60 min左右才達到上染平衡。同樣地，由圖2可以看出經(jīng)過酸性蛋白酶處理后的毛皮，希力紅染料染色上染率明顯高于未用蛋白酶處理的上染率，且在50 min時基本達到上染平衡，而未經(jīng)酸性蛋白酶處理的毛皮，在70 min左右時還未達到平衡。

所以，酸性蛋白酶處理的毛皮上染速率較快，達到上染平衡時間短；未處理的毛皮上染速率較慢，達到上染平衡時間長?？梢?，酸性蛋白酶處理具有明顯的優(yōu)勢，可以顯著改善毛皮的染色性能，縮短染色時間。

2.6應(yīng)用實驗

采用酶處理最佳工藝對毛皮進行酶處理后染色，并做空白樣和常規(guī)染色對照實驗。即在55℃用酸性

蛋白酶預(yù)處理且低溫（55℃）染色與68℃高溫常規(guī)染色以及55℃空白樣進行對比，得到不同染色工藝的上染率，見表8。

表8　不同方案的染色效果對比

由表8數(shù)據(jù)可知，采用希力藍染料染色，酸性蛋白酶處理后的毛皮上染率比沒有蛋白酶處理的毛皮高7.65%，而采用希力紅染料，酸性蛋白酶處理的毛皮上染率比沒有酸性蛋白酶處理的高12.22%。可見，通過蛋白酶預(yù)處理，即使在55℃的低溫情況下，上染率與常規(guī)68℃高溫染色效果相當(dāng)。因此，蛋白酶預(yù)處理能有效促進染料上染，有效降低染色溫度，進而節(jié)約能源，減小污染。

3　結(jié)論

（1）通過酸性蛋白酶預(yù)處理，可縮短染色時間，節(jié)約能源，促進染料上染，提高上染百分率，且能達到常規(guī)染色工藝的染色效果。

（2）酸性蛋白酶預(yù)處理最佳工藝條件為：溫度55℃，蛋白酶用量5%，預(yù)處理時間30 min。

參考文獻：

[1]丁茂光.兔毛的形態(tài)結(jié)構(gòu)及染色工藝探討[J].毛紡科技，1997，（6）：16-18.

[2]周文龍，孫鎧.羊毛鱗片層類脂結(jié)構(gòu)對羊毛特性的影響[J].毛紡科技，2001，（1）：17-21.

[3]許鳳鳴，王清惠.氧化染料染毛皮的實踐[J].中國皮革，1975，11（9）：31-39.

[4]趙雪，何瑾馨.生物酶在羊毛染整加工中的應(yīng)用研究[J].毛紡科技，2008，（11）：9-10.

*通信聯(lián)系人：heyoujie@scu.edu.cn

Applicationof Acid Protease in Dyeing of Rabbit Fur

LIU Ke-sheng, WANG Ying-jun, KONG Bo-dan, ZHAO Yun-long, HE You-jie*(National Engineering Laboratory for Clean Technology of Leather Manufacture, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

Abstract:The influence of enzyme pretreatment parameters e.g. temperature, time and amount of acid pro-tease on the dyeing properties of rabbit fur was studied by means of measuring the dyeing rate and dye ex-haustion. The results showed that both the dyeing rate and dye exhaustion of rabbit fur increased after acid protease pretreatment, and at lower dyeing temperature (55益) the dye exhaustion reached 97.06% and 97.84% for Xili Blue and Xili Red respectively, which were compared favorably with that of conventional dyeing process (at 68益). The optimal acid protease pretreatment parameters are temperature 55益, dosage of acid protease 5% and the processing time 30 minutes.

Key words:rabbit fur; low temperature dyeing; acid protease; pretreatment

作者簡介：第一劉克勝（1988.5-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事毛皮清潔化染色研究。

基金項目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-44-D-3）

收稿日期：2015-02-30

中圖分類號院TS 529.1

文獻標(biāo)志碼院A

文章編號：1671-1602（2015）08-0021-04