漆酶催化食用色素對(duì)羊絨染色

李 瑤，劉 歡，瞿建剛，，胡嘯林

（1.南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226019；2.鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司，鄂爾多斯 017000）

羊絨是一種由大量氨基和羧基組成的蛋白質(zhì)纖維。與羊毛相比，羊絨制品更輕盈、柔順，且具有良好的吸濕排汗功能，可以主動(dòng)調(diào)節(jié)到適合人體的溫度［1］。由于羊絨在染色方面的性能與羊毛類似，故可將用于羊毛染色的染料用于羊絨染色，主要有酸性染料、酸性媒介染料、金屬絡(luò)合染料、活性染料［2］，但這些染料絕大部分難以降解、結(jié)構(gòu)繁雜，部分還有毒性。近年來(lái)，使用天然染料對(duì)羊毛及羊絨進(jìn)行染色成為研究熱點(diǎn)。Adeel 等［3］使用從椰殼中提取的物質(zhì)，配合相思樹(shù)、指甲花、姜黃和石榴對(duì)羊毛進(jìn)行超聲波染色。苗爽等［4］以姜黃色素為染料，輔以海藻酸鈉作為穩(wěn)定劑、十二烷基硫酸鈉作為發(fā)泡劑，采用泡沫染色法對(duì)羊毛進(jìn)行染色。李志剛等［5］從紫甘藍(lán)中提取染料并使用同浴媒染法對(duì)羊絨纖維染色。部分學(xué)者采用食用色素對(duì)羊絨纖維進(jìn)行染色探究。王靜等［6］用茶多酚對(duì)羊絨進(jìn)行后媒染色，并優(yōu)化了染色工藝。武守營(yíng)等［7］優(yōu)化了胭脂紅、檸檬黃和亮藍(lán)3 種合成食用色素對(duì)羊絨的染色工藝。

漆酶可催化的底物范圍廣、易于獲取且有利于環(huán)境保護(hù)，是目前最具有應(yīng)用前景的一種生物酶［8-12］。本實(shí)驗(yàn)用茶多酚、胭脂紅、檸檬黃和亮藍(lán)4 種食用色素對(duì)羊絨纖維進(jìn)行染色，然后用漆酶處理染色纖維。茶多酚是一種天然食用色素，主要成分是兒茶素，胭脂紅、檸檬黃和亮藍(lán)均為合成食用色素，結(jié)構(gòu)如下所示：

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

織物：羊絨纖維（單根纖維平均1.5 dtex，強(qiáng)力5.87 cN，鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司）。

試劑：氫氧化鈉，乙酸，乙酸鈉，標(biāo)準(zhǔn)皂片，漆酶1號(hào)（來(lái)源于曲霉屬菌種，酶活大于等于100 U/g，合肥博美生物科技有限責(zé)任公司），漆酶2 號(hào)（來(lái)源于曲霉屬菌種，酶活大于等于10 U/mg，安徽酷爾生物工程有限公司），茶多酚（98%，南京草本源生物科技有限公司），胭脂紅、檸檬黃、亮藍(lán)食用色素（上海染料研究所有限公司）。

儀器：Datacolor 650 電腦測(cè)色配色儀（德塔顏色商貿(mào)有限公司），PHS-3C 精密pH 計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器有限公司），YB517Ⅱ預(yù)置式染色牢度摩擦儀、YG（B）611-Ⅲ型日曬氣候試驗(yàn)機(jī)（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠），GYROWAH4/5 水洗/干洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（英國(guó)James H Heal 公司），DHG-9423A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），HH-S21-4電熱恒溫水浴鍋（上海華聯(lián)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備有限公司恒昌儀器廠）。

1.2 染色工藝

取茶多酚6%(omf)、胭脂紅1%(omf)、檸檬黃1%(omf)和亮藍(lán)0.5%(omf)分別溶于25 mL 水中，調(diào)節(jié)溶液pH 為4.5，升溫至50 ℃，加入潤(rùn)濕的0.5 g（干重）羊絨（浴比為50∶1），以1～2 ℃/min 升至95 ℃，保溫50 min。染色結(jié)束后先溫水洗再冷水洗，最后烘干。

取 漆 酶0.2 g 溶 于25 mL pH 為5 的0.2 mol/L 醋酸-醋酸鈉緩沖溶液，將已染色的羊絨潤(rùn)濕加入溶液中，50 ℃反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后以1～2 ℃/min 升至95 ℃煮30 min，使漆酶失活。

最后取出羊絨，先溫水洗再冷水洗，50 ℃烘干。

1.3 測(cè)試

1.3.1 K/S值

用測(cè)色配色儀測(cè)量漆酶染色后羊絨纖維的L*值、a*值、b*值及K/S值，測(cè)4 次，在誤差小于0.5 的情況下取平均值。

1.3.2 耐摩擦色牢度

根據(jù)GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 耐皂洗色牢度

根據(jù)GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》進(jìn)行測(cè)試。

1.3.4 耐日曬色牢度

根據(jù)GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 漆酶對(duì)茶多酚染色效果的影響

茶多酚直接對(duì)羊絨染色，不加漆酶及添加漆酶1號(hào)、2 號(hào)，羊絨染色效果如表1 所示。由表1 可知，加入漆酶后，K/S值明顯增大，說(shuō)明經(jīng)漆酶處理后纖維表面得色變深，表明漆酶對(duì)茶多酚染色有促染作用。由于茶多酚的主要成分為兒茶素，兒茶素中含有鄰苯二酚與間苯二酚，在漆酶作用下發(fā)生催化氧化，生成醌類中間體，使得K/S值增大；酚類結(jié)構(gòu)在漆酶的作用下形成自由基，接著和漆酶分子中的4 個(gè)銅離子相互作用，最后完成催化氧化過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，4 個(gè)銅離子在氧氣和酸性環(huán)境中失去電子，轉(zhuǎn)化為原來(lái)的價(jià)態(tài)，所以這是一個(gè)只產(chǎn)生水的反應(yīng)［9］。兩種漆酶均能促染，漆酶1 號(hào)的促染效果比漆酶2 號(hào)更好。L*值變化不大，表示明度相差不大；a*值變小，表示經(jīng)漆酶處理后的羊絨纖維紅光減少；b*值變化不大，即黃、藍(lán)光變化不大。茶多酚染色后，羊絨纖維的染色牢度均較好；漆酶處理后，耐摩擦和耐皂洗色牢度依然能達(dá)到4～5級(jí)，耐日曬色牢度為4級(jí)。

表1 漆酶催化茶多酚對(duì)羊絨染色效果的影響

2.2 漆酶對(duì)胭脂紅染色效果的影響

胭脂紅染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1號(hào)、2 號(hào)3 種不同情況下的染色效果如表2 所示。由表2 可知，加入漆酶后，K/S值明顯減小，即漆酶對(duì)胭脂紅有一定的褪色作用。胭脂紅為偶氮染料，漆酶可對(duì)其進(jìn)行催化而導(dǎo)致褪色。胭脂紅結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，經(jīng)過(guò)漆酶處理后可能生成醌類結(jié)構(gòu)，但難與羊絨以氫鍵和范德華力結(jié)合。兩種漆酶均會(huì)導(dǎo)致染色纖維褪色，效果相差不大。L*值變大，表示經(jīng)漆酶處理后羊絨纖維變明；a*值變小，表示未經(jīng)漆酶處理的羊絨纖維紅光更多；b*值變小，即未經(jīng)漆酶處理的羊絨纖維黃光更多，但漆酶處理后變化不大。胭脂紅染色后，羊絨纖維的染色牢度均較好；漆酶處理后，耐摩擦和耐皂洗色牢度依然能達(dá)到4～5 級(jí)，耐日曬色牢度稍有下降，但仍能達(dá)到3級(jí)。

表2 漆酶催化胭脂紅對(duì)羊絨染色效果的影響

2.3 漆酶對(duì)檸檬黃染色效果的影響

檸檬黃染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1號(hào)、2 號(hào)3 種不同情況下的染色效果如表3 所示。由表3 可以看出，加入漆酶后，K/S值明顯減小，即漆酶對(duì)檸檬黃有一定的褪色作用。漆酶可催化檸檬黃中的偶氮結(jié)構(gòu)，破壞發(fā)色團(tuán)從而導(dǎo)致羊絨褪色；且漆酶會(huì)催化檸檬黃結(jié)構(gòu)中的羧基，從而導(dǎo)致羊絨褪色。兩種漆酶均明顯導(dǎo)致檸檬黃染色羊絨纖維褪色，效果相差不大。L*值變大，即羊絨纖維變明，但變化不大；a*值從正變?yōu)樨?fù)，表示未經(jīng)漆酶處理的羊絨纖維偏紅光，而經(jīng)過(guò)漆酶處理后，染色羊絨纖維偏綠光；b*值明顯減小，說(shuō)明經(jīng)過(guò)漆酶處理后，纖維黃光明顯減少。經(jīng)過(guò)和未經(jīng)過(guò)漆酶處理的檸檬黃染色羊絨纖維，耐摩擦和耐皂洗色牢度都能達(dá)到4～5 級(jí)，但經(jīng)過(guò)漆酶處理的羊絨纖維耐日曬色牢度下降至3級(jí)。

表3 漆酶催化檸檬黃對(duì)羊絨染色效果的影響

2.4 漆酶對(duì)亮藍(lán)染色效果的影響

亮藍(lán)染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1 號(hào)、2號(hào)3種不同情況下的染色效果如表4所示。由表4可以看出，加入漆酶后，K/S值變化不明顯，漆酶雖然能夠起到一定的促染作用，但由于亮藍(lán)與纖維結(jié)合差，在漆酶處理過(guò)程中，處理液呈藍(lán)色，導(dǎo)致漆酶處理后纖維K/S值變小。漆酶1 號(hào)處理后，羊絨纖維的K/S值減小，而漆酶2號(hào)處理后羊絨纖維的K/S值略微增大。L*值變大，即羊絨纖維變明，但變化不大；a*值變化也不大，即羊絨纖維綠光變化不大；b*值增大，纖維藍(lán)光明顯減少。經(jīng)過(guò)亮藍(lán)染色的羊絨纖維，耐摩擦和耐皂洗色牢度相對(duì)較差，但也能達(dá)到4 級(jí)或以上；經(jīng)過(guò)漆酶處理后，染色羊絨纖維的各項(xiàng)色牢度變化不大。

表4 漆酶催化亮藍(lán)對(duì)羊絨染色效果的影響

3 結(jié)論

（1）染色纖維經(jīng)漆酶處理后，茶多酚染色羊絨的K/S值變大，胭脂紅、檸檬黃染色羊絨的K/S值均變小，亮藍(lán)染色羊絨的K/S值變化不明顯，且2種漆酶的作用效果相差不大。

（2）用茶多酚、胭脂紅、檸檬黃和亮藍(lán)4 種食用色素對(duì)羊絨纖維進(jìn)行染色后再經(jīng)漆酶處理，羊絨仍有較好的耐摩擦和耐皂洗色牢度；除茶多酚外，其他羊絨的耐日曬色牢度有一定程度的下降，但都達(dá)到3 級(jí)或以上。

（3）漆酶作為一種生態(tài)環(huán)保的生物酶，可催化底物的范圍廣，在印染廢水處理以及染料染色等方面都能起到一定的作用。