生物技術(shù)在紡織可持續(xù)工藝中的應(yīng)用研究

杜志向 王雪婷

摘要： 目前不斷研究和發(fā)展生物學(xué)，現(xiàn)代生物技術(shù)這一新興技術(shù)隨之發(fā)展，很多科學(xué)家們認(rèn)為在現(xiàn)階段和未來現(xiàn)代生物技術(shù)能夠產(chǎn)生非常巨大的影響，其與新型材料技術(shù)和信息技術(shù)形同，在新技術(shù)革命中是非常重要的標(biāo)志。在微電子技術(shù)之后，生物技術(shù)是一種新的“神奇”技術(shù)。這一技術(shù)能夠緊密的聯(lián)系著國民經(jīng)濟，發(fā)展到現(xiàn)階段已經(jīng)在醫(yī)療診斷、食品加工、農(nóng)業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制藥工業(yè)、冶金、能源、采礦、石油以及環(huán)保等方面廣泛應(yīng)用，而近些年生物技術(shù)也被有效應(yīng)用在紡織領(lǐng)域，并能夠獲得比較理想的效果。

關(guān)鍵詞： 生物技術(shù);紡織可持續(xù)工藝;酶

【中圖分類號】TS102.3+3【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）12-0221-02

生物技術(shù)中生命科學(xué)是其基礎(chǔ)，通過細(xì)胞、生物組織和其他組成的一些功能與特征，對具備預(yù)期性能的新品系以及新物質(zhì)進行設(shè)計和構(gòu)建，有效結(jié)合工程原理，對產(chǎn)品進行加工生產(chǎn)，或是在服務(wù)方面提供綜合性技術(shù)?，F(xiàn)代的生物技術(shù)主要有細(xì)胞、基因、酶以及發(fā)酵等工程。在紡織工業(yè)中運用生物技術(shù)，能夠?qū)a(chǎn)品的附加值提高，可達(dá)到節(jié)約能源降低損耗的目的，并且能夠?qū)h(huán)境污染情況減少，可以向制造“生態(tài)紡織品”提供具有可行性的策略，使紡織業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益以及社會效益。現(xiàn)階段生物技術(shù)不斷進步和發(fā)展，在紡織中的應(yīng)用范圍不斷擴大。

1簡介

在1881年出現(xiàn)“enzyme（酶）”這一詞，其原本出自希臘語“en zume”，其可翻譯為“在發(fā)酵”，意為在面團中加入一種能夠發(fā)酵的物質(zhì)。在1833年，人們發(fā)現(xiàn)一種大麥提取物能轉(zhuǎn)變不溶性淀粉顆粒為可溶性糊精。接著在1857年，麥芽的提取物可應(yīng)用在印花棉織物上，可以安全地去除淀粉印花的增稠劑。而在1900年市場中引入酶退漿配方，這個配方含有兩種酶，分別是可以將淀粉轉(zhuǎn)變成麥芽糖的酶和可以將淀粉轉(zhuǎn)變成糊精的酶。

在20世紀(jì)初，在紡織工業(yè)酶的應(yīng)用種類及數(shù)量越來越多，因為濕加工紡織部門對解決方案不斷進行探索，以代替使用化學(xué)品，在紡織濕加工的很多部門開始應(yīng)用酶。這時，制造商持續(xù)優(yōu)化改進酶制劑，縮短濕處理紡織品的時間，并且節(jié)省一定的能源，尤其是在預(yù)處理紡織品方面。除此之外，將酶制劑應(yīng)用到洗滌配方之中，能夠使污漬更快速的清除，使服裝清洗更具可持續(xù)的程序。除此之外，將染整廢水制種顏色去除掉也是開發(fā)和研究的重要內(nèi)容。

2酶的分類

酶制劑為具有專一性基選擇活性的生物催化劑，能夠劃分成六種類型，如表1所示。

在濕處理紡織品過程中，相較于傳統(tǒng)化學(xué)處理，酶具有以下優(yōu)勢：（1）酶對于應(yīng)用的水、化學(xué)品以及能量方面可有效節(jié)省。（2）酶處理可將生產(chǎn)效率有效提高。（3）酶處理可將環(huán)境污染減少。（4）酶處理具有比較溫和的條件。（5）酶的作用具備專一性。（6）酶組成中具有較少的有害成分。（7）酶可以將紡織品質(zhì)量提高。（8）酶具備較高工作效率以及可生物降解等特性，只有幾種酶需要化學(xué)反應(yīng)。

現(xiàn)階段在濕處理紡織品時酶處理技術(shù)應(yīng)用較為普遍，使用淀粉酶將棉織物中存在的淀粉漿料去除，是有效替代化學(xué)退漿的一種環(huán)保型處理方法。果膠酶屬于一種生物精練劑，是能夠替代織物和棉紗線的堿精練劑，還能夠投入脂肪酶以及蛋白酶，根據(jù)這兩種酶能夠?qū)Σ拭拗械墓z、蛋白質(zhì)以及蠟進行降解，確保其能夠疏水。現(xiàn)階段通過纖維素酶對于棉織物開展生物拋光，并將其表面絨毛去除是一個較為完善的程序[2]。這能夠使織物更光滑以及柔軟，并減少受到磨損、干燥處理以及家庭清洗所造成的表面起毛。通過漂白系統(tǒng)和杰能科溫來實行生物漂洗棉織物，這一系統(tǒng)在65℃中性pH值條件下利用水解酶來水解丙二醇，從而在原位中產(chǎn)生過乙酸以及丙二醇。相較于傳統(tǒng)堿性的過氧化氫漂白，棉制品應(yīng)用生物漂白，其質(zhì)量損失大大降低，使用水量大約減少30%，降低能耗大約為40%。在漂白處理中應(yīng)用過氧化氫酶，可以對漂白織物之中留下的過氧化物進行破壞，避免活性染料染色后來有色變情況出現(xiàn)。相較于原本應(yīng)用的浮石對牛仔織物表面處理，牛仔織物褪色中纖維素酶的應(yīng)用，可在一定程度上實現(xiàn)環(huán)境保護。應(yīng)用蛋白水解酶可以使蠶絲脫膠更安全的進行，這樣也不會損壞蠶絲。除此之外，酶脫膠可保證織物更加柔軟，可以將后期染色產(chǎn)生的染料吸附量提高。因為毛織物在染色中會不斷摩擦，從而出現(xiàn)正反面問題，而應(yīng)用蛋白酶能夠有效防止這一問題出現(xiàn)。這一蛋白酶處理顯著提高了服裝的起球性能，織物柔軟性更強。

3酶退漿進展

中溫型的α-淀粉酶無法承受高溫，是因為熱誘導(dǎo)去折疊以及其他化學(xué)基質(zhì)具有熱失活作用，這將會使三維結(jié)構(gòu)有特殊變異情況出現(xiàn)。這一過程會造成α-淀粉酶喪失催化活性，以此對其應(yīng)用在生物技術(shù)處理中產(chǎn)生限制。現(xiàn)階段已經(jīng)開發(fā)出了耐高溫的α-淀粉酶，其能夠在一定的高溫下應(yīng)用，然而需要稀有細(xì)菌進行生產(chǎn)。中溫型的α-淀粉酶之中進行化合物的添加，可以和殘余的氨基酸構(gòu)成氫鍵，以此避免酶出現(xiàn)熱失活情況，但超過70℃時，有效的添加劑很少。目前主要研究各類添加劑，比如乳酸鈉、鈣離子、水溶性的殼聚糖和氨基酸針對中溫α-淀粉酶催化的活性以及熱穩(wěn)定性形成影響，以此評價淀粉退漿的效果。不管是α-淀粉酶失活是否有添加劑都需保持一級動力學(xué)。加入乳鈣酸、醋酸鈣、組氨酸、氯化鈣及水溶性殼聚糖可將α-淀粉酶熱穩(wěn)定性增加。在這之中殼聚糖會影響α-淀粉酶穩(wěn)定性，酶可以在80℃以上保持穩(wěn)定。在100℃的緩沖溶液中處理10min，能夠產(chǎn)生68.42%的退漿率，在相同處理條件之下，投入殼聚糖能使退漿率超出95%，同時α-淀粉酶從1.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降至0.5%。上述有益結(jié)果意味著未來有更好的可持續(xù)退漿工藝。

4羊毛高分子染料染色

在羊毛染色中所應(yīng)用的活性、酸性以及金屬絡(luò)合制成染料存在高能耗和廢水處理等問題。應(yīng)用高分子的染料有效把控化學(xué)反應(yīng)合成，大分子修飾以及單體聚合，可是紡織纖維有顏色出現(xiàn)。但是高分子染料也存在著很多的缺陷，對其商業(yè)染色應(yīng)用產(chǎn)生限制[3]。酶促聚合為種新型合成受控結(jié)構(gòu)聚合物的方法。條件溫和的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)酶催化反應(yīng)，酶具備專一性，從而產(chǎn)生副產(chǎn)物的情況極少。但漆酶為多銅類型的氧化還原酶，能夠起到對催化酚類化合物氧化反應(yīng)的作用。在氧化初期形成醌，容易有非酶自由基偶聯(lián)這一反應(yīng)出現(xiàn)，酚類單體間構(gòu)成共價鍵。所以漆酶能夠使多酚氧化，可產(chǎn)生顏色聚合物對羊毛織物進行染色。在羊毛染色中一同應(yīng)用漆酶以及鄰苯二酚，最有效的工藝步驟是對羊毛織物開展原味染色和酶促聚合。羊毛織物浸漬的反應(yīng)溶液中液體和材料的比例是200∶1，攪拌條件是30 r/min和進行5h的50℃反應(yīng)。

進行其他試驗時，對介體物質(zhì)研究可知，介體是ABTS時，可將羊毛織物酶促的染色深度提升。因為介體加入后可提升漆酶的氧化活性，確保羊毛織物染色效果更加均勻。通過漆酶及鄰苯二酚的應(yīng)用能夠進行羊毛的酶促染色，屬于持久、新型的染色方法。染色條件比較溫和，化學(xué)消耗低以及中性pH值條件，可作為新型的羊毛以及蛋白質(zhì)纖維染色形式。

5漆酶對于偶氮染料的脫色

一般情況下染色廢水之中的合成染料不能夠被生物降解，加上對于光以及溫度具有較高的耐受力。開展處理染色廢水這一工作較為復(fù)雜，并且成本很高，極易產(chǎn)生許多淤泥。在目前研究中，在純化白腐菌漆酶之后，其在活性紫5和黑5中可用來脫色。該試驗對于介體氧化還原條件下，漆酶對于各種染料脫色的能力。通過研究結(jié)果可知，介體氧化可以有效增加降解漆酶染料的活性，同時將染料脫色產(chǎn)生的濃度范圍擴大[4]。漆酶、染料以及HBT濃度被系統(tǒng)優(yōu)化后，活性黑5最高脫色率大約在93%，而活性紫5完全可以被脫色。通過試驗可知，添加一些HBT能夠提升活性黑5脫色率至36%和活性紫5脫色率至88%。所以一起應(yīng)用漆酶與氧化還原介體，可有效提高燃料脫色的能力。漆酶體系這一處理方式成本較低，對于能量要求比較低，很少會影響到生態(tài)體系。后期研究印染廢水脫色中應(yīng)用酶處理的潛力。

結(jié)束語：生物技術(shù)具有一定優(yōu)勢，從而廣泛的應(yīng)用到紡織工業(yè)中，并且不斷凸顯出其重要性。生物技術(shù)能夠促進生態(tài)紡織發(fā)展，生物技術(shù)的應(yīng)用可使紡織品進一步發(fā)展，并起到環(huán)保作用，為紡織工業(yè)帶來可觀經(jīng)濟效益，產(chǎn)生良好社會效益。隨著生物技術(shù)不斷發(fā)展，紡織工業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]吳曉，崔建平.UASB+生物接觸氧化組合工藝處理紡織印染廢水工程實例[J].江西化工，2019，（4）：135-137.

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[3]汪津.生物技術(shù)在紡織可持續(xù)工藝中的應(yīng)用[J].印染，2018，44（6）：55-56.

[4]王金坤，成美林，徐藝瑋，等.植物靛藍(lán)染料的生物制備[J].針織工業(yè)，2020，（3）：40-44.