生物催化原理与应用论文生物酶在染整工艺中应用进展

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1、生物酶在染整工艺中应用进展1、前言酶的制造和应用领域逐渐扩大，酶在纺织工业中的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织染整的各领域的广泛应用，体现了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高，又因无毒无害，用量少，可生物降解废水，无污染而有利于生态环保的保护生物酶染整加工是一种生态友好型加工技术。目前，发展绿色环保纺织工艺和技术已经成为共识[1]。本文主要介绍纺织品染整加工用生物酶的种类及其染整加工特点，指出生物酶染整加工具有高效性、专一性、作用条

2、件温,出为了进一步缩短工艺流程、降低生产成本．生物酶处理与其他生产工序结合的生物酶联合处理工艺是未来酶染整技术的一个发展方向。关键词：生物酶、染整、生态2、生物酶生物酶是具有催化功能的蛋白质。像其他蛋白质一样，酶分子由氨基酸长链组成。其中一部分链成螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，而这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的，它具有特殊的催化功能2.1生物酶特点　高效性：用酶作催化剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的10^7~10^13倍。专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反应，即酶是仅能促进特定化合物、特

3、定化学键、特定化学变化的催化剂。低反应条件：酶催化反应不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件，而可在较温和的常温、常压下进行，另外，一些特殊的酶在特定条件下催化效率达最大值，如胃蛋白酶在胃液酸性条件下发生作用。易变性失活：在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级结构有所改变。所以在大生产时，如有条件酶还可以回收利用。可降低生化反应的反应活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反应的速率，主要原因是降低了反应的活化能，使反应更易进行。而且酶在反应前后理论上是不被消耗的，所以还

4、可回收利用。2.2生物酶的作用机理酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结构：一级结构是氨基酸的排列顺序；二级结构是肽链的平面空间构象；三级结构是肽链的立体空间构象；四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质(失活或变性)。酶的作用机理比较被认同的是Koshland的“诱导契合”学说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去，重金属

5、离子会与活性部位结合使酶失活3.生物酶染整工艺特点传统的染整加工一般采用强碱、强酸等化学品．而且处理温度较高．对织物的损伤较大．消耗大量的蒸汽、水和化学试剂，能耗高，污水排放量大。与传统的染整技术相比．生物酶染整工艺具有以下特点[2-5]:a．生产效率高，节省时间：b．反应具有专一性．仅对特定的物质起作用．对纤维损伤小或无损伤：c．可取代强酸、强碱等化学品．处理条件温和，对设备要求低，劳动条件较好：d．操作安全．利用酶对酸碱和温度敏感的特点．可通过调节pH值或温度来控制酶制剂的反应：e．酶无毒．可生物降解．属于环保型助剂：f．节能．节水。4.染整用生物酶制

6、剂的种类及特点4.1　淀粉酶淀粉酶的种类较多，主要有α-淀粉酶，它是以一种快速的“内切”方式作用于淀粉聚合物，其水解产物为α构型，属细菌淀粉酶的一种；β-淀粉酶是以一种“外切”方式作用于淀粉聚合物的一端并逐段将麦芽糖切下；葡萄糖淀粉酶也以“外切”方式作用于淀粉1，4-苷键进行水解反应；支链淀粉酶是一种胱支酶，它水解支链淀粉分子的1，6-苷键，常与其他的酶联合使用。目前，常用的淀粉酶为L40酶，是α耐高温淀粉酶的一种[6]，是枯草杆菌分泌出来的类似蛋白质的有机体，属细菌淀粉酶，它能在较高温度下对淀粉分子链中的α苷键起催化作用，从而使淀粉糊化。4.2漆酶漆酶用

7、于木浆漂白已获成功。漆酶属无基质特异性酶，能被它氧化的化合物范围很广。像漆酶这样的氧化还原酶需要某种介质(mediator)在反应中起传送电子的作用。这种介质类似于催化剂，但由于在反应的过程中会被消耗，因而并非真正的催化剂。现在使用的介质都存在效能和毒性方面的问题。因此将漆酶用于漂白的关键问题是找到合适的介质，而且要积极地开发研究该酶的实用化问题，降低应用成本[7-8]。4.3过氧化氢酶过氧化物酶能促进某些氧化剂的永解反应。现研究最多的是过氧化氢酶，利用它来去除双氧水漂白后剩余的过氧化氢，这就是所谓的BleachCleanup(氧漂生物净化工艺，由诺维信公

8、司提出)，过氧化氢酶催化双氧水分解如下式：该工艺的优点是：过氧化氧