牛仔布生物酶后整理技术研究现状与发展

牛仔布生物酶后整理技术研究现状与发展
孙基源
摘要：牛仔服装因其独特的风格，深受人们的喜爱。

其后整理加工是影响产品质量的关键因素，本文阐述了牛仔布生物酶后整理加工的特点、研究现状，并提出了今后着手的工作。

关键词：生物酶后整理酶洗返染纤维素酶靛蓝
前言：早起多采用石磨水洗的方式使牛仔织物产生不均匀的退色已达到“穿旧感”的效果。

牛仔布在次氯酸钠或高锰酸钾等氧化剂存在条件下，在滚筒洗衣机中进行磨洗（每千克牛仔布用1～2kg浮石洗1h），利用浮石与服装之间的摩擦作用使染料脱落而且在局部棱角和缝接处产生磨白作用而产生立体感，从而使牛仔服装风格独特。

但使用浮石对牛仔布进行处理存在着很大的不足。

例如，浮石水洗的方法易产生石灰粉尘，并使织物造成污染而色泽萎暗，而且由于石块与织物的剧烈摩擦作用而造成服装脱线、下摆开裂、局部破损等疵点，同时还对设备内部造成损伤，并且需要手动去除衣服口袋和折角处的浮石。

随着消费者对水洗产品质量的要求越来越高，以及顺应国际环保的潮流，牛仔布行业急需克服以上问题。

（一）牛仔布的生物酶后整理方法
20世纪80年代中期，生物技术提出了一条极具吸引力的途径，用纤维素酶代替浮石对织物进行处理，以获得与石磨相同的染料脱色、洗白等退色仿旧风格，所以又称酶洗整理。

酶洗工艺利用纤维素酶对用靛蓝、硫化、还原染料染色后的劳动布表面上产生可控制的刻蚀，并借助水洗机的揉搓和摩擦作用的协同效果，使染料脱落、茸毛去除，从而得到不均匀的退色效果，赋予了织物特色时尚外观。

酶洗不会引起织物强度的过度损失，并具有独特艳丽的表面和柔软的手感。

若将不同的纤维素酶加以多种组合，并采用不同的工艺，则可产生数百种的外观效果。

用酶代替浮石对牛仔布进行后整理优点很多。

然而，酶洗的一个主要缺点是染料会重新沾染到衣服上，即“返染”，这使得整理后的织物蓝白对比的整体外观受到了影响。

在不进行后漂白处理而又对蓝白对比要求较高的情况下，对返染的控制尤其重要。

为了控制返染，可添加防返染剂；或在采用中性纤维素酶时拼用含有研磨剂的橡胶球；或采用高机械搅拌强度设备（如转鼓式洗涤机或喷射液流染色机）；或作等离子体处理，并辅以机械的摩擦；或用等离子体打开纤维的外层，提高酶对基质物的可接近性，从而增加脱色、洗白效果，并改善织物柔软度和表面外观。

此外亦有采用浓缩的酶制剂，也能最佳去原纤化；若再与较高水平的机械搅拌相结合，则其酶洗整理效果更佳。

由此可见，酶洗过程中，酶的浓度和机械作用对整理效果起着关键的作用。

（二）后整理酶处理的作用机理
牛仔织物的酶洗是利用了纤维素酶对纤维素可控制的水解（侵蚀）反应，使得部分纤维溶解，染料（靛蓝、硫化和还原染料等）也借助水洗设备的摩擦和揉搓作用而随之脱落，从而达到或超过石磨洗的“穿旧感”效果。

酶洗后织物强度不致损失过大，同时由于表面绒毛去除，表面变得光洁，具有独特的显眼的表观效果，并赋予织物柔软的手感，悬垂性、吸收性等也得以改善。

（三）工艺实例
工艺条件
弱碱性纤维素酶（Denimax Ultra BT） 1.5%～2.5%（owf）(对衣物重量)
处理时间：45～90min PH值：7～8 温度：55～65℃
浴比：1：（4～10）
注意事项
酶洗后，可以通过升温或调高pH使纤维素酶失活终止其作用，然后用水或洗涤剂彻底清洗。

①后整理酶的要求
用于牛仔布酶洗的纤维素酶要求返染率低
②纤维素酶对牛仔布的酶洗
生物酶洗最早应用在靛蓝牛仔布的洗涤整理上，利用纤维素酶对纤维素的水解作用，借助机械搅拌作用加速织物表面纤维的脱落，并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料一同去除，产生石磨洗涤的效果，获得与石磨相同的仿旧外观和柔软手感。

这是酶洗的主要价值所在。

用于处理的酶可以是游离的也可以是固定的。

使用游离态酶的主要缺点是酶蛋白一直存留在用于染色的循环溶液中，染色时酶蛋白因受热而变性，与溶液中染料结合形成沉淀降低了染料的浓度。

应用固定化酶可以避免此问题，能够抑制酶催化活性的钝化。

纤维素酶对纺织材料进行处理时，尽管需要水解作用去除染料以获得理想的效果，但不需要很高的水解程度。

Hemio等认为，选择适合的纤维素酶组成，纤维素酶的作用会直接针对靛蓝染料，达到低的水解程度但却能获得高的染料去除率的效果。

他们的研究结果表明，纯的Trichoderma reesei（里氏木霉）纤维素酶中，EGⅡ除了地纤维素的水解作用小外，它最能有效去除斜纹粗布的颜色，说明EG Ⅱ的直接作用位点为染色的纤维素。

相反，CBHⅠ没有石洗功能，即使用量很大。

用酶处理牛仔布的优点：
①不对织物表面进行剧烈的破坏就能获得柔软的手感、清洁的外观；
②通过去除绒毛可以使低等织物经处理后变成高质量的织物；
③处理过程容易控制，降低废水处理问题；
④安全有效地去除衣物表面的绒毛，对吸湿性无任何不利影响；
⑤手感更好；⑥增加光泽；⑦穿着相对较短时间后，抑制绒毛的形成；
①适用于任何纤维织物，如棉、黏胶、亚麻、苎麻以及它们与聚酯纤维的混纺
织物；
②处理过程在温和的物理、化学条件下进行，因此处理是非腐蚀的，能耗低，
操作安全；
③不使用或者少量使用浮石就能获得奇特、颜色斑驳的表面效果；
④织物载重量增加30%～50%；
⑤环境友好；
⑥对边缝、边角、徽章和标记损坏小；
⑦由于没有浮石，设备的磨损减少；
⑧不需要额外进行柔软处理；
⑨由于不使用浮石，因此也就不需要对织物口袋、裤腿浮石的处理过程；
⑩对衣服的磨损效果均匀，可以获得重复效果；
⑪可以获得褶皱效果；
⑫不存在衣物被浮石粉末污染问题。

（五）牛仔布生物酶后整理技术研究现状
1．失重及强度损失的问题
纤维素酶对牛仔布处理，主要是利用其对纤维素的水解作用。

但是同时，纤维素水解会给织物带来强度损失和失重。

所有的纺织加工过程中，降低织物强度损失和控制一定得失重是非常重要的问题。

根据Heimo以前的研究结果，少量的春EGⅡ对未染色的机织棉织物的强度无影响。

Kumar等的研究也表明，纤维素酶复合酶对织物的强度有影响，富含EG活性的酸性纤维素酶对织物的攻击性要低于全组分酸性纤维素酶。

2.返染问题
C．W．Kan等认为，目前有关返染产生的原因有三种截然不同的理论。

①Reays等发现返染的主要原因是纤维素酶吸附在织物上，因此使与其连接的靛蓝结合到织物上。

通过洗涤去除吸附的靛蓝，需要较高的机械作用和好的洗涤剂。

蛋白酶只有在较高机械作用下才能有助于去除沾色。

另外，假设吸附的靛蓝保护纤维素酶不受蛋白酶的攻击。

对靛蓝沾色的棉织物的洗涤实验表明，疏水纤维素酶-棉的相互作用较靛蓝-棉的作用易受攻击。

棉-靛蓝的相互作用似乎是洗涤后造成返染的原因。

②Cavaco-Paulo等研究了靛蓝-纤维素酶-纤维素相互作用的本质，他们认为靛蓝-纤维素酶的亲和力，纤维素酶蛋白对棉纤维素的强大结合能力是返染的主要原因。

③返染的第三种可能机制指出，纤维素酶中存在某些对靛蓝有较高亲和性的蛋白，酶处理织物后这些蛋白不释放到溶液中去。

在纤维素酶处理织物时加入蛋白酶或者酶处理后再洗涤能够有效地去除这类返染。

然而，纤维素酶对纤维素纤维的结合是可逆的，因此这一机制似乎并不受到重视。

3.返染解决方法
为了有效地减少返沾色，获得所希望得到的色泽对比度，可采取以下措施：①为了减轻纤维素酶蛋白在纤维素表面的吸附状态，可以考虑将纤维素酶的CBD（纤维素酶的结合域）和酶的活性核分离，以达到减少返沾色的目的。

②因专一的单
组分酶比多组分酶系具有较低的返沾色，故可分离纯化多组分酶。

③加入一点量的靛蓝染料分散剂来减少返沾色程度。

④加入靛蓝染料分解酶——漆酶，再配合特定的介质ABTS、1，2-羟基苯丙三唑（HOBT）或4，2-羟基苯磺酸（PHBS）等，可有效地将靛蓝氧化成无色物质，实现减少返沾色的目的。

⑤由于纤维素酶结合棉基质的能力在靛蓝返沾色中起着主要作用，因此可以应用蛋白酶以去除织物上的结合酶蛋白，从而减少靛蓝染料的吸附位点。

但是要注意添加蛋白酶的时间，建议在复洗处理时加入，一方面降低了返沾色程度；另一方面由于蛋白酶对纤维素酶蛋白的水解，还可消除纤维素酶的活性。

另外的一些研究表明，剧烈的后洗涤步骤可以减少返染，发现非离子表面活性剂和分散剂是最有效的化学助剂，很少的用量就能够将靛蓝从织物上释放出来。

PH是控制返染的一个重要因素。

结语
结论：随着人们生活水平的提高，以及环保意识的加强，采用生物酶工艺处理，将普及化。

酸性纤维素酶和中性纤维素酶能引起不同程度的返染的真正原因目前还不清楚。

在生物整理过程中纤维素酶的那种成分应该去除，哪种成分应该保留以达到最佳的处理效果，目前还不太清楚。

开发具体整理目的的专用酶制剂、降低酶制剂成本和服装水洗工艺的优化将成为今后酶制剂研究和发展的重要方向
参考文献
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