一种改善纤维素酶对硫化染料染色织物生物整理效果的方法

技术领域

本发明属于纺织品整理技术领域，具体涉及一种改善纤维素酶对硫化染料染色织物生物整理效果的方法。

背景技术

硫化染料是纤维素纤维织物染色的常用染料之一。经硫化染料染色的纤维素纤维织物表面留有大量毛羽，在后期穿着过程中极易起毛起球，影响服装外观、质量和穿着舒适性。近年来通常采用纤维素酶生物整理工艺，也称生物抛光，去除织物表面毛羽，从而减少起毛起球现象。

纤维素酶整理工艺是通过纤维素酶的作用，使纤维素纤维中的β-1,4葡萄糖苷键发生水解，在机械摩擦等外力作用下，去除纱线表面伸出的细微纤维，达到减少织物表面毛羽、增加织物光洁度，防止起毛起球现象的目的。

研究人员研究及实际生产经验发现，与其它染料染色的织物相比，纤维素酶在用于硫化染料染色织物的生物整理过程中，纤维素酶的活性受到抑制，酶的作用效果得不到充分发挥。研究人员采用不同反应温度、时间、pH值和酶浓度分别处理硫化、直接、还原及活性4种不同染料染色后的纯棉针织物，结果发现与未染色半漂织物相比，染色织物在相同工艺下进行生物整理时，纤维素酶作用效果受到不同程度的抑制，其中硫化染料染色织物的整理效果最差，还原染料染色织物的整理效果最好。因而在对硫化染料染色织物进行生物整理时，为了达到所需的整理效果，必须增加纤维素酶的用量，延长加工时间。因而消除织物上的硫化染料对纤维素酶的抑制作用，提升纤维素酶的作用效果，减少硫化染料染色织物处理过程中纤维素酶的使用量，提高纺织品的生物整理质量，降低加工成本具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有的硫化染料染色织物对纤维素酶起抑制作用，纤维素酶处理时，纤维素酶用量大，处理后织物表面毛羽去除率低的问题，提供一种改善纤维素酶对硫化染料染色织物生物整理效果的方法。本发明方法可降低染色织物对纤维素酶的抑制作用，提升纤维素酶的作用效果，且实用性强

发明思路为，首先采用硫代硫酸钠溶液对硫化染料染色织物在室温条件下进行预处理，消除游离的-S-,-SH基团的影响，然后在上述处理液中直接加入纤维素酶，调节pH值和温度，进行生物整理。与单独使用纤维素酶处理硫化染料染色织物相比，酶的活力大幅提升，酶的pH,温度作用区间显著扩大，保证了工业生产中生物整理加工过程的高效性和稳定性，在相同条件下织物表面毛羽去除率提升100％以上。

本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一种改善纤维素酶对硫化染料染色织物生物整理效果的方法，包括以下步骤：

a.在水中首先加入硫代硫酸钠并使其充分溶解，然后加入染色织物，对染色织物进行预处理；

b.预处理结束后，在上述处理液中直接加入纤维素酶，调节pH值和温度，进行生物整理；

c.生物整理结束后，再加入碳酸钠进行纤维素酶灭活，放掉残液，用清水洗涤。

上述的改善纤维素酶对硫化染料染色织物生物整理效果的方法，可以包括以下具体步骤：

首先在水中加入染色织物重0.1％-5％的硫代硫酸钠并使其充分溶解，控制染色织物与水的质量比为：1:8-20，然后加入染色织物在室温条件下，对染色织物预处理3-5min,染色织物经过预处理后，在上述处理液中直接加入对织物重0.1-2％的纤维素酶，调节处理液的pH值4.0-6.5，升温至30-60℃，进行生物处理15-120min。生物处理结束后，加入对染色织物重3％的碳酸钠，进行纤维素酶灭活处理10min,然后放掉残液，清水洗涤一次。

优选的，硫代硫酸钠的用量为染色织物重的0.1-2.5％。

优选的，纤维素酶的用量为染色织物重的0.1-2％。

优选的，所述生物处理时处理液的pH值为4.5-5.5。

优选的，所述生物处理时处理液pH值为5.0。

优选的，，所述生物处理时处理液的温度40-50℃。

优选的，所述生物处理时处理液的温度45℃。

优选的，加入纤维素酶后，对织物生物处理时间为30-75min

优选的，预处理过程中，所述硫代硫酸钠的用量为织物重的1％-3％，时间3-5min,温度为室温,生物处理过程中所述纤维素酶的用量为织物重的0.5-1％，pH值4.5-5.5，温度40-60℃，处理时间为30-75min。

本发明与现有技术相比具有的突出的有益效果为：

采用硫代硫酸钠溶液对硫化染料染色织物在室温条件下进行预处理，消除游离的-S-,-SH基团的影响，降低了染色织物对纤维素酶的抑制作用，提升了纤维素酶的作用效果。

纤维素酶生物处理液在硫代硫酸钠预处理液的基础上，直接添加纤维素酶，不更换溶液，采用同浴分步的加工方式，即避免了硫代硫酸钠与纤维素酶同浴同步由于调节pH值到酸性可能造成的硫代硫酸钠析出，同时也避免了两浴两步法造成的水的浪费，方法简单，实用，适合工业生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明采用的硫化染料染色的纯棉纬编针织面料作为处理的基布。纤维素酶L1，L2，L3，L4由石家庄美施达生物化工有限公司提供，硫代硫酸钠由天津致远化学试剂有限公司提供，其他化学试剂均为化学纯级试剂。

(1)纤维素酶酶活性的测试方法：

纤维素酶水解纤维素产生的纤维二糖、葡萄糖等还原糖能将碱性条件下的3，5－二硝基水杨酸(DNS)还原，生成棕红色的氨基化合物，在540nm波长处有最大光吸收，在一定范围内还原糖的量与反应液的颜色强度呈比例关系，因此可利用比色法测定还原糖生成的量进而测定纤维素酶的活力。滤纸酶活力(FPA)可以看作是纤维素酶的总酶活力，选用中速定量滤纸为底物,恒温反应1h后,测定反应液的吸光度,计算纤维素酶的FPA.以1min水解纤维素形成1μmol葡萄糖的酶量为一个单位(U/g)。在纤维素酶活力测试溶液中，一组只加有滤纸和纤维素酶，另外一组首先加入重量与纤维素酶相同的硫代硫酸钠，在室温条件下与滤纸反应5min,然后加入纤维素酶，按正常方法测定滤纸酶活力。

(2)织物整理效果评价：

将经硫化染料染色的针织面料分别剪成40cm×40cm的正方形,每块布的质量为20g.在实验室小染色机中，在不同处理条件下分别进行纤维素酶处理,处理后用清水清洗两次，晾干后，测试毛羽去除率。以毛羽去除率的大小作为衡量生物整理效果好坏的指标。

沿横向将织物折叠压平，用Microscope物视显微镜获取织物折叠边缘3个位置的照片，用Photoshop软件处理图片，计算图片中绒毛部分的光点数占整个照片光点数的百分比，根据下面公式(1)计算酶处理前后织物图片光点数的变化率η。

$>\eta =(1-\frac{Y_1}{Y_0})\times 100\%---\left(1\right)$>

式中：Y₁为酶处理后绒毛光点百分比，Y₀为酶处理前绒毛光点百分比。η定义为绒毛去除率，η越大，表示织物表面毛羽去除越干净，生物处理效果越好。

实施例1

依照表1列出的中心复合实验方案，按照纤维素滤纸酶活力的测试方法，测试各种条件下纤维素酶L4测试液的吸光度，从而计算纤维素酶的酶活力。用Minitab软件对表2中纤维素酶的滤纸酶L4活力进行分析，得到酶活力的等值曲线,进一步分析最高活力值和活力大于5×10⁶U/g时的温度和pH范围

表1实施例1中的中心复合试验设计方案

表2实施例1中纤维素酶活性比较(10⁶U/g)

A为不含硫代硫酸钠的纤维素酶溶液；B为含硫代硫酸钠的纤维素酶溶液

表3实施例1中优化后滤纸酶活力最高时的温度和pH值

表4实施例1滤纸酶活力大于5×10⁶U/g时的温度和pH范围

由表2可以看出，硫代硫酸钠的加入对纤维素酶L4的滤纸酶活性有明显的激活作用，酶的活性显著提高。由表3、4可以看出，硫代硫酸钠的加入，显著扩大的纤维素酶具有较高滤纸酶活力(滤纸酶活力大于5×10⁶U/g)的温度、pH值范围。纤维素酶作为一种生物催化剂用于纤维素纤维生物整理，其温度、pH值环境对其作用的发挥极其重要，硫代硫酸钠的加入扩大了纤维素酶的作用区间，这对纤维素酶发挥较好的作用具有重要意义。

实施例2

在染杯中加入150mL蒸馏水，根据表5列出的用量和工艺参数加入所需的硫代硫酸钠，定重至400g。加入20g经过硫化黑染色后的针织纬编布，室温条件下处理5min,然后加入所需的纤维素酶L4，用醋酸和醋酸钠溶液调节pH值，升温至要求的温度，继续处理一定时间，完毕后，把布样取出，用清水清洗1次，晾干后测试织物的毛羽去除率。

表5织物处理的工艺条件及生物处理效果(绒毛去除率％)

由表5可以看出，在相同实验条件下，用相同方法对硫化染色织物进行纤维素酶生物抛光处理，在处理浴中加入硫代硫酸钠预处理的染色织物，与单独使用纤维素酶相比，染色织物上的毛羽去除率明显增高，可见硫代硫酸钠的预处理显著提升了纤维素酶的作用效果。

对比编号1#和5#，在酶用量为0.1％时，在pH4.5,温度60℃条件下处理120min,没有硫代硫酸钠预处理的织物绒毛去除率为12.3％，采用0.1％的硫代硫酸钠预处理后，绒毛去除率增加到25.7％.对比编号4#和8#，在酶用量为2％时，在pH6,温度30℃条件下处理90min,没有硫代硫酸钠预处理的织物绒毛去除率为13.9％，采用5％的硫代硫酸钠预处理后，绒毛去除率增加到33.6％.对比编号2#和6#，在酶用量为0.5％时，在pH5,温度50℃条件下处理60min,没有硫代硫酸钠预处理的织物绒毛去除率为15.6％，采用2.5％的硫代硫酸钠预处理后，绒毛去除率增加到33.3％.对比编号3#和7#，在酶用量为1.0％时，在pH5,温度50℃条件下处理15min,没有硫代硫酸钠预处理的织物绒毛去除率为20.8％，采用5％的硫代硫酸钠预处理后，绒毛去除率增加到44.3％。

酶和硫代硫酸钠用量较少时，染色织物的处理效果相对较低，在较高的浓度下，体现出较好的作用效果，但成本较高，综合比较，纤维素酶的用量为织物重的0.5-1％，硫代硫酸钠的用量为织物重的0.5％-2％，pH值4.5-5.5，温度40-60℃，处理时间为30-75min效果最佳。

实施例3

在染杯中加入150mL蒸馏水，根据表6列出的用量和工艺参数加入所需要量的硫代硫酸钠，定重至400g。加入20g经过硫化黑染色后的针织纬编布，室温条件下处理3min,然后加入所需要量的纤维素酶L1，L2，L3，调节至所需的pH值，升温至要求的温度，继续处理一定时间，完毕后，把布样取出，用清水清洗3次，晾干后测试织物的毛羽去除率。

表6织物处理的工艺条件及生物处理效果(绒毛去除率％)

L1,L2,L3为三种不同类型的纤维素酶，其中L3为中性纤维素酶。由表6可以看出，采用硫代硫酸钠预处理，均较为明显的提升了织物的绒毛去除率，表明硫代硫酸钠对各类纤维素酶都有较好的促进作用。

上述三个实施例说明，无论是在提高纤维素酶的酶活力和酶作用温度和pH范围上，还是在纤维素酶实际用于处理硫化染料染色织物的过程中，采用硫代硫酸钠对织物进行预处理，都显著增强了酶的效能，使织物获得更好的处理效果。