木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物精練工藝研究

武馳昀　王杰　李曉攀　余志成

摘要：采用木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物進(jìn)行脫膠，通過(guò)改變木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度、pH值、溫度、時(shí)間研究木瓜蛋白酶Q的脫膠性能并優(yōu)化了脫膠工藝參數(shù)；在此基礎(chǔ)上研究了天然茶皂素、卜公茶皂素、保險(xiǎn)粉、過(guò)碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q的相容性，在保證練減率的基礎(chǔ)上，達(dá)到去除油脂蠟質(zhì)、色素等雜質(zhì)的目的。結(jié)果表明：木瓜蛋白酶Q有良好的脫膠性能；天然茶皂素和保險(xiǎn)粉與木瓜蛋白酶Q有良好的相容性，最佳精練工藝參數(shù)為：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保險(xiǎn)粉2 g/L、滲透劑JFC 2 g/L、pH7、溫度60 ℃、時(shí)間120 min，真絲織物練減率23.05%、白度81.15、毛效10.72 cm，強(qiáng)力損失小于20%。

關(guān)鍵詞：木瓜蛋白酶；茶皂素；真絲織物；精練

中圖分類號(hào)：TS192.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2017）05-0043-04

Abstract：For purpose of this paper， silk fabric was degummed with papain Q， and the degumming performance of papain Q was studied and the degumming process parameters were optimized by changing the mass concentration， pH value， temperature and time of papain Q； the compatibility of papain Q with natural tea saponin， bogong tea saponin， sodium hydrosulfite， and sodium percarbonate was studied on this basis， with a purpose of removing waxy oil， natural pigment， and such impurities without affecting the degumming loss percentage. The results show that papain Q has good degumming performance； natural tea saponin and sodium hydrosulfite are highly compatible with papain Q， and the best scouring process parameters are： 8 g/L papain Q， 0.5 g/L natural tea saponin， 2 g/L sodium hydrosulfite， JFC 2 g/L penetrant， pH=7， 60 ℃ （temperature）， 120 min， degumming loss percentage of 23.05% of silk fabric， whiteness of 81.15， capillary effect of 10.72 cm， and strength loss <20%.

Key words：papain Q； tea saponin； silk fabric； scouring

真絲織物具有光澤柔和、手感柔滑、穿著舒適等優(yōu)點(diǎn)，頗受消費(fèi)者的青睞。品質(zhì)優(yōu)良的真絲織物的產(chǎn)生，與精練過(guò)程是密不可分的[12]。傳統(tǒng)的精練工藝存在工藝流程長(zhǎng)、排污嚴(yán)重等問(wèn)題[3]。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、環(huán)保的精練工藝，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

木瓜酶是從番木瓜中提取純化的活性較高的蛋白水解酶[4]，具有專一性強(qiáng)、催化效率高、作用條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[5]，茶皂素是一類天然表面活性劑，有良好的表面活性[68]。本文以木瓜蛋白酶Q為研究對(duì)象，研究得出其最佳應(yīng)用條件后配以茶皂素對(duì)真絲織物進(jìn)行精練，較傳統(tǒng)精練工藝而言更高效環(huán)保。

1實(shí)驗(yàn)

1.1材料及主要試劑和儀器

16真絲電力紡（達(dá)利有限公司）；木瓜蛋白酶Q（達(dá)利有限公司）；天然茶皂素（達(dá)利有限公司）；卜公茶皂素（上海金堂輕紡新材料科技有限公司）。

保險(xiǎn)粉（無(wú)錫市展望化工試劑有限公司）；過(guò)碳酸鈉（成都市科龍化工試劑廠）；滲透劑JFC（杭州高晶精細(xì)化工有限公司）；冰乙酸（杭州高晶精細(xì)化工有限公司）；氫氧化鈉（成都市科龍化工試劑廠）；碳酸鈉（山東海化股份有限公司）。

WSD3U型熒光白度儀（上海一恒科技有限公司）；SHAB型數(shù)顯恒溫震蕩器（常州國(guó)華電器有限公司）；S3C型數(shù)顯酸度計(jì)（杭州雷磁分析儀器廠）；DHG9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海棱光技術(shù)有限公司）；MP502B型電子天平（上海精科天平公司）；YG065 A/PC型電子織物強(qiáng)力機(jī)（萊州市電子儀器有限公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1木瓜蛋白酶Q脫膠性能研究及工藝優(yōu)化

改變蛋白酶用量、脫膠溫度、pH值、脫膠時(shí)間等因素，優(yōu)化蛋白酶脫膠的工藝參數(shù)。

1.2.2精練助劑與木瓜蛋白酶Q的相容性研究

在木瓜蛋白酶Q最佳的使用條件下，選用不同的精練助劑與酶配合使用，用浸漬的方法，研究加入精練助劑后的精練效果。改變精練劑的種類、用量等條件，分析精練劑對(duì)蛋白酶精練效果的影響。

在木瓜蛋白酶Q經(jīng)過(guò)優(yōu)化的基礎(chǔ)工藝配方中，加入一定濃度的茶皂素、卜公茶皂素，研究其對(duì)精練效果的影響。

在木瓜蛋白酶Q經(jīng)過(guò)優(yōu)化的基礎(chǔ)工藝配方中，加入一定濃度的保險(xiǎn)粉、過(guò)碳酸鈉，研究其對(duì)精練效果的影響。

1.2.3織物練減率測(cè)定

將蠶絲生坯剪成約1 g左右的小塊布樣若干，拉去毛邊約0.5 cm，用同種紗線包縫，防止布樣周邊紗線脫落，縫好后，稱重。

將脫膠后的織物放入已經(jīng)稱過(guò)恒重的稱量瓶中，放于烘箱中，在105～110 ℃下干燥90 min后，移入干燥器中冷卻至室溫（約15～30 min）后稱重，再干燥30 min，冷卻稱重直到恒干重，記下稱量結(jié)果G2。練減率（%）可按式（1）計(jì)算：

練減率/%=（G1-G2）/G1×100（1）

式中：G1—處理前織物恒干重，g；G2—處理后織物恒干重，g。

1.2.4白度測(cè)試

用WSD3U熒光白度儀按規(guī)定測(cè)織物亨特白度。測(cè)試時(shí)將所測(cè)樣品折成4層至不透光，測(cè)定3個(gè)不同部位取平均值。

1.2.5毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試

按FZ/T01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，測(cè)定30 min織物上液面的上升高度（cm）。

1.2.6斷裂強(qiáng)力測(cè)試

按GB/T3923.1—2008《紡織品織物拉伸性能斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》對(duì)試樣及原布樣進(jìn)行強(qiáng)力測(cè)定，經(jīng)向、緯向各測(cè)3塊布樣，記錄斷裂強(qiáng)力，取平均值。

2結(jié)果與討論

2.1木瓜蛋白酶Q脫膠性能研究

2.1.1木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度對(duì)練減率的影響

研究木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度對(duì)精練效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，隨著木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度的升高，真絲織物的練減率上升，當(dāng)?shù)鞍酌纲|(zhì)量濃度為8～10 g/L時(shí)，練減率達(dá)到最大值；繼續(xù)升高木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度，練減率反而有緩慢下降的趨勢(shì)，這可能是由于木瓜蛋白酶Q質(zhì)量濃度過(guò)高使木瓜蛋白酶Q聚集從而影響酶的活力，從而導(dǎo)致練減率下降，所以木瓜蛋白酶Q脫膠的較佳的質(zhì)量濃度8 g/L左右。

2.1.2pH值對(duì)練減率的影響

研究pH值對(duì)練減率的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著pH值的升高，木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物練減率逐漸上升，說(shuō)明木瓜蛋白酶Q的活力隨pH值升高而增加，當(dāng)pH值為7左右時(shí)練減率達(dá)到最大值；隨著pH值繼續(xù)升高，練減率反而下降，這是由于木瓜蛋白酶Q的活性降低，導(dǎo)致木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物的練減率下降。所以選擇pH值為7作為木瓜蛋白酶Q脫膠的pH值。

2.1.3溫度對(duì)練減率的影響

研究溫度對(duì)練減率的影響，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著溫度的升高，真絲織物的練減率提高，說(shuō)明木瓜蛋白酶Q的活力隨溫度升高而增大，使得更多的絲膠蛋白水解，當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)練減率達(dá)到最大值；繼續(xù)升高溫度，真絲織物的練減率反而下降，這是由于溫度過(guò)高導(dǎo)致木瓜蛋白酶Q的活力下降所致。所以木瓜蛋白酶Q脫膠較佳的溫度為60 ℃。

2.1.4時(shí)間對(duì)練減率的影響

研究時(shí)間對(duì)練減率的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著時(shí)間的增加，木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物練減率提高，當(dāng)時(shí)間120 min時(shí)練減率可達(dá)到23.69%，繼續(xù)增加脫膠時(shí)間練減率趨于平緩，說(shuō)明絲膠不再發(fā)生明顯水解，所以木瓜蛋白酶Q的最佳脫膠時(shí)間為120 min。

2.2精練助劑與蛋白酶的相容性研究

2.2.1茶皂素與木瓜蛋白酶Q相容性研究

選取天然表面活性劑天然茶皂素，和經(jīng)改良后的卜公茶皂素與木瓜蛋白酶Q配合使用，研究其與木瓜蛋白酶Q的相容性，在保證練減率的基礎(chǔ)上，以去除油脂蠟質(zhì)；同時(shí)由于茶皂素屬于天然表面活性劑，較傳統(tǒng)工藝來(lái)講，有一定環(huán)保作用。

茶皂素與木瓜蛋白酶Q相容性研究，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，加入天然茶皂素后，真絲織物的練減率基本保持不變，但是毛效明顯增加，這是由于天然茶皂素作為天然表明活性劑，可以有效去除織物中的油脂蠟質(zhì)，從而提高織物的毛效；而木瓜蛋白酶Q加入卜公茶皂素后，練減率和毛效均明顯下降，這可能由于卜公茶皂素中含有某些與木瓜蛋白酶不相容的物質(zhì)，使木瓜蛋白酶Q的活性降低，從而影響精練效果。所以選擇天然茶皂素作為與木瓜蛋白酶Q復(fù)合的精練助劑。

2.2.2保險(xiǎn)粉、過(guò)碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q相容性研究

選取還原劑保險(xiǎn)粉，氧化劑過(guò)碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q配合使用，以達(dá)到在保證練減率的基礎(chǔ)上去除色素的目的。保險(xiǎn)粉、過(guò)碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q相容性研究，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，木瓜蛋白酶Q中加入保險(xiǎn)粉，真絲織物白度有所提升，說(shuō)明保險(xiǎn)粉對(duì)真絲纖維中色素起到破壞作用，從而提高了白度；真絲織物的練減率有所上升，是由于保險(xiǎn)粉的還原性對(duì)木瓜蛋白酶的活性有一定的激活作用；加入過(guò)碳酸鈉后，真絲織物的白度和練減率均有明顯下降，這說(shuō)明具有氧化性的過(guò)碳酸鈉破壞了木瓜蛋白酶Q的活性，絲膠水解不夠充分；同時(shí)因?yàn)榇蟛糠稚卮嬖谟诮z膠之中，所以白度也有所下降?？梢?jiàn)保險(xiǎn)粉與木瓜蛋白酶Q有很好的相容性，故選擇保險(xiǎn)粉作為木瓜蛋白酶Q的精練助劑。

2.3真絲織物在最佳精練工藝條件下的性能測(cè)試

在木瓜蛋白酶Q最佳應(yīng)用條件下配以精練助劑天然茶皂素和保險(xiǎn)粉對(duì)真絲織物精練，并按照方法1.2.3-1.2.6中所述方法測(cè)試精練后的真絲織物性能，結(jié)果如表1所示。

可見(jiàn)，通過(guò)木瓜蛋白酶Q精練后的真絲織物可以達(dá)到很好的性能指標(biāo)，可媲美傳統(tǒng)工藝精練后真絲織物性能；由于木瓜蛋1白酶Q對(duì)絲膠蛋白作用的專一性強(qiáng)，作用條件溫和的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的精練工藝相比對(duì)織物的損傷更小，手感柔軟。經(jīng)木瓜蛋白酶Q精練后的織物可以滿足后續(xù)的生產(chǎn)加工需要。

3結(jié)論

a）木瓜蛋白酶Q具有良好的脫膠性能，與天然茶皂素和保險(xiǎn)粉有良好的相容性，配合使用，可達(dá)到良好的精練效果；木瓜蛋白酶Q精練工藝流程短、所用化學(xué)試劑種類少，與傳統(tǒng)工藝比較有高效環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

b）木瓜蛋白酶Q對(duì)真絲織物精練最佳工藝條件為：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保險(xiǎn)粉2 g/L、滲透劑JFC2 g/L、pH7、溫度60 ℃、時(shí)間120 min。真絲織物練減率可達(dá)到23.05%，白度81.15，毛效10.7 cm，強(qiáng)力損失18.2%，可滿足后續(xù)的染整加工需要。

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（責(zé)任編輯：陳和榜）