微生物酶在蚕丝加工中的应用

综述与译介

微生物酶在蚕丝加工中的应用

张胡静,谢

洁,徐

(西南大学生物技术学院,重庆400716)

摘要:酶作为一种生物催化剂具有高效、专一、污染小等特点,已在产品加工中被不断地关注。当前使用的动植物来源酶成本高、产量低,不利于酶在生产实际中的扩大化使用。微生物来源酶弥补了以上不足,它表现为高效、低成本、来源广和产量高等特点,为酶在实际生产中的扩大化利用提供了条件,具有广阔的前景。以蚕丝为例,简要介绍微生物来源酶在蚕丝脱胶、除油、织物整理加工以及活性肽制备中的应用。关键词:微生物酶;蚕丝精练;丝织物整理;活性肽制备中图分类号:TS143;Q814.9

文献标识码:B

文章编号:1001-7003(2009)01-0042-03

Application of Microbial Enzyme in Silk Production

ZHANG Hu-jing , XIE Jie , XU Shui

(Collegeof Biotechnology, Southwest University,Chongqing 400716, China)

Abstract:Enzyme, one of the biological catalyzeres which possesses efficiency, specify and light contamination, has been interested in utilizing in manufacture. Yet, the most used enzymes originating from animals and plants are high cost and low yield. They go against the amply utilization. Thus, the microbial enzymes appearing the high efficiency, low cost, abundant resources and high yield, et.al, all supply this gap and propel the application in the production. In this article, the application of microbe enzyme in degumming, oil removal, finishing and peptide preparation is briefly introduced taking silk as an example.

Keywords:Microbial enzyme; Silk degumming;Fabric finishing;Peptide Preparation

自古以来蚕丝被誉为“纤维皇后”。正是由于蚕丝具有独特的结构和氨基酸组成,蚕丝纤维表现出优雅的光泽、舒适的手感,以及良好的吸湿、放湿和保温性能,故而作为纺织材料一直深受人们的喜爱。蚕丝主要由75%~

质、扩大蚕丝利用范围、降低污染和生产成本、清洁生产工艺的开发已迫在眉睫。

酶作为一种生物催化剂,类似于其他化工催化剂,具有显著提高化学反应速度,而本身在反应前后不发生变化的性质。酶又具有反应条件温和、高效专一、无毒易降解、能循环使用等优点,使其优于其他化工催化剂,而受到越来越多研究机构的关注。已有多酚氧化酶用于林产工业,纤维素酶用于酒精生产,β-甘露聚糖酶用于饲料工业等的报道[2-4]。到目前为止,酶的应用已延伸到食品、化工、农业、能源开发、医药等行业。

根据功能的不同,酶一般分为:氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类6种。实际运用中往往通过作用的底物命名。现在运用于纺织工业的酶主要有:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。蛋白酶又以以下六大类使用居多:丝氨酸酶、半胱氨酸酶、苏氨酸酶、天冬氨酸酶、金属酶和谷氨酸酶。蛋白酶和脂肪酶已用于蚕丝的精练加工。

以上生产加工中主要以植物或动物来源酶为主,其价格高昂,且制备工艺复杂,收率较低。近年来,随着人们对微生物的深入研究,发现除少量微生物对人类有害外,大多数微生物将有望作为益生菌加以开发。本研究将简要阐述微生物来源的生物酶在蚕丝加工过程

80%的丝素和20%~25%的丝胶组成[1]。生产过程中蚕

丝通过精练加工除去大部分丝胶,彰显出独有的光泽和柔顺的手感。适量的丝胶使单丝在织造时集束优良,也使精练后的织物具有蓬松感和舒适的手感。然而丝胶过量会使蚕丝光泽度降低、手感粗糙,也影响后期印染等加工。研究中人们通过不断尝试开发新的加工工艺,来达到简化生丝的精练程序以提高丝织品的风韵和价值的目的,到目前为止已取得一定成果。与此同时,由于蚕丝产业本身是劳动密集型生产,与其他工业相比,加工过程仍然表现出技术滞后、效率低下、成本高和环境污染严重等问题。近年来,棉、麻、毛、涤等多种能满足人们对舒适程度及美学要求的纺织材料不断占领消费者市场,已严重威胁到蚕丝的广泛利用;而国际丝绸业市场已表现出紧缩状态。因此,对提高蚕丝品

收稿日期:2008-10-08;修回日期:2008-11-16作者简介:张胡静(1985—

) ,女,硕士研究生,研究方向为

生物科技在纺织加工中的应用。通讯作者:徐水,副教授,硕士生导师,xushui @swau.cq.cn 。

中的应用。处理后的蚕丝表面更加光滑,更有光泽,而机械性能并未下降。当延长酶蚕丝的处理时间到48h ,亦使印染效果加强。

从缫丝废液中分离获得的Protease P 在pH8.4,

1蛋白酶

蚕丝的加工工艺包括脱胶、缫丝、染色或印花和后整理,其中脱胶是最重要的步骤。蚕丝蛋白的组成主要包括丝素、丝胶和少量蜡质,其中丝素、丝胶由于氨基酸组成上存在差异,表现出不同结构和不同性质。丝胶中以天门冬氨酸和丝氨酸居多,分别占19.62%和33.31%,丝胶中氨基酸分子结构较大,分子间排列松散构成球形蛋白,同时又含有大量的亲水基团,所以易吸水膨润溶解。

[1]

43.97℃,酶与底物的比为3∶100的条件下,丝胶的最

大水解率能达到14.43%,丝胶蛋白质回收率为82%,大量得到的分子量为250~4000Da 多肽表现出很好的抗菌性和阻酪氨酸酶能力[11]。这为蚕丝在非服饰方面的利用提供了新方法。

以上酶的发现往往通过筛选,比如因为环境因素而发生自然突变得到的菌株,该方法虽然简单有效但周期较长且针对性不强。实际研究中也通过人工诱变的方法来提高突变率,缩短筛选时间。施安辉等[12]采用紫外线诱变育种的方法,获得产酶量显著提高并能分别作用丝胶和丝素的CV-8-2和芽孢-1-1菌株。

目前已用于蚕丝脱胶的酶主要有ZS724、S114、1398中性蛋白酶,209、2709碱性蛋白酶和胰酶[13](表1)。

表1

名称胰蛋白

温度/℃

丝素以甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸含量最高,分别占41.81%、

27.03%、12.45%,其氨基酸分子相对较小,结构排列紧

密,易形成结晶区,多片层结构,所以亲水性弱。蚕丝脱胶的原理即利用丝素丝胶性质的不同,除去包裹于丝素表面的大部分丝胶,使蚕丝柔软、有光泽。

传统精练工艺中采用的脱胶方法主要是皂碱法[5],现在通过化学合成,用合成洗涤剂代替皂,弥补后者不能中和练液酸度的缺陷,但仍不能改变练丝的光泽度降低,纤维表面受损微绒毛增多,强伸力下降,甚至后期染色均匀度降低的缺陷,以致于蚕丝品质并未得到真正提高。

蚕丝脱胶酶最初是植物来源酶(木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶)和动物来源酶(胰蛋白酶、胃蛋白酶)等

[6-7]

部分蚕丝脱胶酶工艺参数[9,13]

pH 值7~95~79.5~9.87.59.5~9.8时间/min

酶浓度

练减率/%

。由

3273-C 2709S11420935~4065~[***********]01204g/L-11U/g40U/mL60U/mL60U/mL-126.901919.4511.1516.25于以上这些酶受来源限制,使用成本较高,在生丝加工的实际生产中未能得到广泛应用。研究发现,自然界中有大量细菌能分泌碱性蛋白酶,加之微生物具有种类多、繁殖快、能分泌的胞外酶易收集等特点,所以人们希望将微生物来源的蛋白质酶用于生丝生产。

2脂肪酶

脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶,它催化天然底

物———油脂水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。生丝含油量较少,只需经过脱胶,但绢纺原料一般是长吐和滞头含油量和杂质相对较多,所以精练的过程包括脱胶和除油。目前常用的除油方法主要是皂碱法和腐化法:前者在处理过程中虽能表现出很好的除油效果,却损害了练丝品质;腐化法主要是利用微生物分解原料中油脂、蜡质,生产加工过程中微生物产生大量臭气,对环境污染较大。部分微生物为好氧菌,需要不断翻缸,增加了工作量,最终导致不能广泛推广。

脂肪酶作为一种新型试剂,具有酶的高效、专一、反应条件温和、环境污染小等优势,现已在棉、麻、毛等其他纤维和食品加工除油方面得到广泛利用。劳继红、叶圣于[14]通过研究碱性脂肪酶对重油滞头原料的除油效果发现,Lipolase 100在浴比1∶20,pH10.0,温度40℃,酶浓度38.96kLU/L,缓冲液1.0g/L,时间70min 条件下,精干棉残油率低于0.5%,残胶率5.0%~7.0%。脂

2005年,Annamaria Seves 等发现,土壤中的细菌

[8]

能大量在未脱胶的茧丝上生长繁殖,而对丝素的利用能力较弱。这再次证实了微生物能用于脱胶的设想。又有报道枯草芽孢杆菌属的Carlsberg 和BNP. 等能用于蛋白质水解。Giuliano Freddi 等分别比较碱性蛋白酶

[9]

(3374-L 25%,GC 897-H 24%)、中性蛋白酶(3273-C

19%)和酸性蛋白酶(EC3.423.18)的脱胶效果。结果

表明,作用1h ,脱胶效果:3374-L ,GC 897-H >3273-

C >EC3.423.18. 其中酸性蛋白的反应条件接近丝胶等

电点,溶解后的丝胶极易再次附着在丝素表面,弱化脱胶效果。

Soo-Jin Kim [10]等的研究发现,有些微生物产生的

蛋白酶有助于改善纤维的品质,如Bacillus sp.SJ-121,

肪酶在蚕丝除油方面虽有一定研究,但其程度远不如脱胶,能用于生产实际的更是少之又少。

蛋白酶的过量使用会造成呼吸道敏感。在开发新酶的同时不断优化蚕丝生产工艺和设备,来真正达到发展该工业的目的。

参考文献:

3复合酶的精练效果

蛋白酶和脂肪酶分步骤用于蚕丝精练虽能获得一定的精练效果,但效果不佳。杨恩科[15]尝试用复合酶精练蚕丝发现:利用S114蛋白酶用量5%,木瓜蛋白酶用量3%复配,在pH8,温度50℃,时间50min ,浴比1︰40条件下对真丝织物精练脱胶处理可达到与传统工艺处理同样的效果。Mokhtar Arami [16]等利用2种酶对per -

[1]向仲怀. 蚕丝生物学[M].北京:中国林业出版社,2005:342-343.[2]冯景林. 漆酶特性及其在林产工业中的应用[J].黑龙江科技信

息,2008(3):120-120.

[3]陆筑凤, 郭坤亮, 李超, 等. 纤维素酶及其在酒精工业中的应用

[J].酿酒科技,2008(1):98-101.

[4]段蕾, 王晓燕, 唐湘华, 等. β-甘露聚糖酶的制备及在饲料工业

中的应用价值[J].饲料研究,2008(4):6-7,10.

sian silk 脱胶发现:复合酶脱胶效果优于单独存在的一种

酶[16]。利用纤维素酶和蛋白酶结合处理由蚕茧下脚料加工的绢纺织物能清除织物表面的杂质,并且能改善织物吸湿性。将CV-8-2和芽孢-1-1菌株通过进一步分离纯化, 按1︰1混合2种菌株的胞外酶,得到TYM-A 。通过单因子对比实验和正交实验得出控制条件:pH7,温度53℃,作用时间3h ,能达到最佳水解效果,并能得到不同分子量的氨基酸和多肽。复合酶相对单一酶表现出更大的优势。该方法极大程度上提高了丝素肽和丝胶肽的营养价值,为开发氨基酸保健品、化妆品以及相关辅助药物的研究奠定基础。

[5]钱崇濂. 国外真丝绸酶练脱胶工艺现状[J].纺织导报, 2004(6):54-55.

[6]周宏湘. 酶的性能及其在纺织工业中的应用[J].新纺织,1999(4):28-32.

[7]周宏湘. 酶的性能及其在纺织工业中的应用[J].广西纺织科

技,1998,27(2):37-41.

[8]JAYANI Ranveer Singh ,SAXENA Shivalika ,GUPTA Reena .Mi -crobialpe ctinol ytic enzymes:Areview[J].ProcessBiochemistry,2005, 40(9):2931-2944.

[9]FREDDI G ,MOSSOTTIR ,INNOCENTI R.Degumming of silk fabric with several proteases[J].Journalof Biotechnology,2003,106(1):101-112.

[10]KIM Soo-Jin,CHA Min-Kyoung,OH EunTaex ,et al.Use of Pro -tease Produced by Bacillus sp.SJ-121for Improvement of Dye -ing Quality in Wool and Silk [J].Biotechnologyand Bioprocess En gineering,2005(10):186-191.

[11]WU Jin-Hong, WANG Zhang,XU Shi-Ying. Enzymatic pro -duction of bioactive peptides from sericin recovered from silk industry wastewater[J].ProcessBiochemstry, 2008,5(43):480-487.[12]施安辉, 靖林, 张文千.TYM-A 酶酶法生产蚕丝营养素和丝多

肽的研究[J].中国酿造,2006(8):16-20.

4酶在蚕丝纤维优化其他方面的应用

酶除了运用于蚕丝精练,部分酶还用于蚕丝整理。徐升运[17]等利用自制的蛋白酶PG 按一定比例对不同类型的丝织物处理发现,这种蛋白酶能改善丝绸织物的服用性能,使织物手感柔软、光滑、绸面丰满, 悬垂性和抗皱性能力都有所提高。同样,田晓蕊等研究发

[18]

现,利用MTG (谷氨酰胺转胺酶)酶处理真丝织物控制处理条件pH5.5~6,酶质量分数5%,40℃,100min ,折皱回复角提高了40.5°,其他指标同样较好。纤维素酶用于蚕丝洗涤过程中能去掉损坏的纤丝,以及减少蚕丝表面微绒毛的产生。

[13]蒋少军, 吴红玲. 蚕丝的酶处理[J].四川丝绸,2002(4):23-25.[14]劳继红, 叶圣于. 碱性脂肪酶对重油滞头原料的除油研究[J].

丝绸,2002(9):24-25.

5结语

可持续的生态环境已成为社会发展的主题,开发利用高效率、低污染、低成本的工业试剂决定了该产业的发展趋势和发展方向,也成为当今科学研究的基本规则。因此,提高酶产量、降低使用成本,不断开发新的酶来源和扩大用途促进了制丝产业的发展。基因工程、蛋白质工程的不断发展,加快了酶的开发,在已知酶的基础上通过转基因和新品种不断选育,以及复合酶的研究用于提高生丝品质成为现实。与此同时,也应该控制酶的使用量,防止走进酶对环境完全无污染的误区,

[15]杨恩科. 真丝织物酶复配精练工艺探讨[J].四川丝绸,2004(4):19-20.

[16]ARAMI M, RAHIMI S,MIVEHIE L ,et al. Degumming of Per -sian silk with mixed proteolytic enzymes [J].JournalOF Applied Polymer Science,2007,106(1):267-275.

[17]徐升运, 邢建伟, 马齐, 等. 蛋白酶PG 对丝绸织物整理的研究

[J].印染助剂,2006,23(7):12-14.

[18]田晓蕊, 高卫东. MTG 酶处理真丝织物的性能研究[J].丝绸,

2007(2):36-37,40.

综述与译介

微生物酶在蚕丝加工中的应用

张胡静,谢

洁,徐

(西南大学生物技术学院,重庆400716)

摘要:酶作为一种生物催化剂具有高效、专一、污染小等特点,已在产品加工中被不断地关注。当前使用的动植物来源酶成本高、产量低,不利于酶在生产实际中的扩大化使用。微生物来源酶弥补了以上不足,它表现为高效、低成本、来源广和产量高等特点,为酶在实际生产中的扩大化利用提供了条件,具有广阔的前景。以蚕丝为例,简要介绍微生物来源酶在蚕丝脱胶、除油、织物整理加工以及活性肽制备中的应用。关键词:微生物酶;蚕丝精练;丝织物整理;活性肽制备中图分类号:TS143;Q814.9

文献标识码:B

文章编号:1001-7003(2009)01-0042-03

Application of Microbial Enzyme in Silk Production

ZHANG Hu-jing , XIE Jie , XU Shui

(Collegeof Biotechnology, Southwest University,Chongqing 400716, China)

Abstract:Enzyme, one of the biological catalyzeres which possesses efficiency, specify and light contamination, has been interested in utilizing in manufacture. Yet, the most used enzymes originating from animals and plants are high cost and low yield. They go against the amply utilization. Thus, the microbial enzymes appearing the high efficiency, low cost, abundant resources and high yield, et.al, all supply this gap and propel the application in the production. In this article, the application of microbe enzyme in degumming, oil removal, finishing and peptide preparation is briefly introduced taking silk as an example.

Keywords:Microbial enzyme; Silk degumming;Fabric finishing;Peptide Preparation

自古以来蚕丝被誉为“纤维皇后”。正是由于蚕丝具有独特的结构和氨基酸组成,蚕丝纤维表现出优雅的光泽、舒适的手感,以及良好的吸湿、放湿和保温性能,故而作为纺织材料一直深受人们的喜爱。蚕丝主要由75%~

质、扩大蚕丝利用范围、降低污染和生产成本、清洁生产工艺的开发已迫在眉睫。

酶作为一种生物催化剂,类似于其他化工催化剂,具有显著提高化学反应速度,而本身在反应前后不发生变化的性质。酶又具有反应条件温和、高效专一、无毒易降解、能循环使用等优点,使其优于其他化工催化剂,而受到越来越多研究机构的关注。已有多酚氧化酶用于林产工业,纤维素酶用于酒精生产,β-甘露聚糖酶用于饲料工业等的报道[2-4]。到目前为止,酶的应用已延伸到食品、化工、农业、能源开发、医药等行业。

根据功能的不同,酶一般分为:氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类6种。实际运用中往往通过作用的底物命名。现在运用于纺织工业的酶主要有:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。蛋白酶又以以下六大类使用居多:丝氨酸酶、半胱氨酸酶、苏氨酸酶、天冬氨酸酶、金属酶和谷氨酸酶。蛋白酶和脂肪酶已用于蚕丝的精练加工。

以上生产加工中主要以植物或动物来源酶为主,其价格高昂,且制备工艺复杂,收率较低。近年来,随着人们对微生物的深入研究,发现除少量微生物对人类有害外,大多数微生物将有望作为益生菌加以开发。本研究将简要阐述微生物来源的生物酶在蚕丝加工过程

80%的丝素和20%~25%的丝胶组成[1]。生产过程中蚕

丝通过精练加工除去大部分丝胶,彰显出独有的光泽和柔顺的手感。适量的丝胶使单丝在织造时集束优良,也使精练后的织物具有蓬松感和舒适的手感。然而丝胶过量会使蚕丝光泽度降低、手感粗糙,也影响后期印染等加工。研究中人们通过不断尝试开发新的加工工艺,来达到简化生丝的精练程序以提高丝织品的风韵和价值的目的,到目前为止已取得一定成果。与此同时,由于蚕丝产业本身是劳动密集型生产,与其他工业相比,加工过程仍然表现出技术滞后、效率低下、成本高和环境污染严重等问题。近年来,棉、麻、毛、涤等多种能满足人们对舒适程度及美学要求的纺织材料不断占领消费者市场,已严重威胁到蚕丝的广泛利用;而国际丝绸业市场已表现出紧缩状态。因此,对提高蚕丝品

收稿日期:2008-10-08;修回日期:2008-11-16作者简介:张胡静(1985—

) ,女,硕士研究生,研究方向为

生物科技在纺织加工中的应用。通讯作者:徐水,副教授,硕士生导师,xushui @swau.cq.cn 。

中的应用。处理后的蚕丝表面更加光滑,更有光泽,而机械性能并未下降。当延长酶蚕丝的处理时间到48h ,亦使印染效果加强。

从缫丝废液中分离获得的Protease P 在pH8.4,

1蛋白酶

蚕丝的加工工艺包括脱胶、缫丝、染色或印花和后整理,其中脱胶是最重要的步骤。蚕丝蛋白的组成主要包括丝素、丝胶和少量蜡质,其中丝素、丝胶由于氨基酸组成上存在差异,表现出不同结构和不同性质。丝胶中以天门冬氨酸和丝氨酸居多,分别占19.62%和33.31%,丝胶中氨基酸分子结构较大,分子间排列松散构成球形蛋白,同时又含有大量的亲水基团,所以易吸水膨润溶解。

[1]

43.97℃,酶与底物的比为3∶100的条件下,丝胶的最

大水解率能达到14.43%,丝胶蛋白质回收率为82%,大量得到的分子量为250~4000Da 多肽表现出很好的抗菌性和阻酪氨酸酶能力[11]。这为蚕丝在非服饰方面的利用提供了新方法。

以上酶的发现往往通过筛选,比如因为环境因素而发生自然突变得到的菌株,该方法虽然简单有效但周期较长且针对性不强。实际研究中也通过人工诱变的方法来提高突变率,缩短筛选时间。施安辉等[12]采用紫外线诱变育种的方法,获得产酶量显著提高并能分别作用丝胶和丝素的CV-8-2和芽孢-1-1菌株。

目前已用于蚕丝脱胶的酶主要有ZS724、S114、1398中性蛋白酶,209、2709碱性蛋白酶和胰酶[13](表1)。

表1

名称胰蛋白

温度/℃

丝素以甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸含量最高,分别占41.81%、

27.03%、12.45%,其氨基酸分子相对较小,结构排列紧

密,易形成结晶区,多片层结构,所以亲水性弱。蚕丝脱胶的原理即利用丝素丝胶性质的不同,除去包裹于丝素表面的大部分丝胶,使蚕丝柔软、有光泽。

传统精练工艺中采用的脱胶方法主要是皂碱法[5],现在通过化学合成,用合成洗涤剂代替皂,弥补后者不能中和练液酸度的缺陷,但仍不能改变练丝的光泽度降低,纤维表面受损微绒毛增多,强伸力下降,甚至后期染色均匀度降低的缺陷,以致于蚕丝品质并未得到真正提高。

蚕丝脱胶酶最初是植物来源酶(木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶)和动物来源酶(胰蛋白酶、胃蛋白酶)等

[6-7]

部分蚕丝脱胶酶工艺参数[9,13]

pH 值7~95~79.5~9.87.59.5~9.8时间/min

酶浓度

练减率/%

。由

3273-C 2709S11420935~4065~[***********]01204g/L-11U/g40U/mL60U/mL60U/mL-126.901919.4511.1516.25于以上这些酶受来源限制,使用成本较高,在生丝加工的实际生产中未能得到广泛应用。研究发现,自然界中有大量细菌能分泌碱性蛋白酶,加之微生物具有种类多、繁殖快、能分泌的胞外酶易收集等特点,所以人们希望将微生物来源的蛋白质酶用于生丝生产。

2脂肪酶

脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶,它催化天然底

物———油脂水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。生丝含油量较少,只需经过脱胶,但绢纺原料一般是长吐和滞头含油量和杂质相对较多,所以精练的过程包括脱胶和除油。目前常用的除油方法主要是皂碱法和腐化法:前者在处理过程中虽能表现出很好的除油效果,却损害了练丝品质;腐化法主要是利用微生物分解原料中油脂、蜡质,生产加工过程中微生物产生大量臭气,对环境污染较大。部分微生物为好氧菌,需要不断翻缸,增加了工作量,最终导致不能广泛推广。

脂肪酶作为一种新型试剂,具有酶的高效、专一、反应条件温和、环境污染小等优势,现已在棉、麻、毛等其他纤维和食品加工除油方面得到广泛利用。劳继红、叶圣于[14]通过研究碱性脂肪酶对重油滞头原料的除油效果发现,Lipolase 100在浴比1∶20,pH10.0,温度40℃,酶浓度38.96kLU/L,缓冲液1.0g/L,时间70min 条件下,精干棉残油率低于0.5%,残胶率5.0%~7.0%。脂

2005年,Annamaria Seves 等发现,土壤中的细菌

[8]

能大量在未脱胶的茧丝上生长繁殖,而对丝素的利用能力较弱。这再次证实了微生物能用于脱胶的设想。又有报道枯草芽孢杆菌属的Carlsberg 和BNP. 等能用于蛋白质水解。Giuliano Freddi 等分别比较碱性蛋白酶

[9]

(3374-L 25%,GC 897-H 24%)、中性蛋白酶(3273-C

19%)和酸性蛋白酶(EC3.423.18)的脱胶效果。结果

表明,作用1h ,脱胶效果:3374-L ,GC 897-H >3273-

C >EC3.423.18. 其中酸性蛋白的反应条件接近丝胶等

电点,溶解后的丝胶极易再次附着在丝素表面,弱化脱胶效果。

Soo-Jin Kim [10]等的研究发现,有些微生物产生的

蛋白酶有助于改善纤维的品质,如Bacillus sp.SJ-121,

肪酶在蚕丝除油方面虽有一定研究,但其程度远不如脱胶,能用于生产实际的更是少之又少。

蛋白酶的过量使用会造成呼吸道敏感。在开发新酶的同时不断优化蚕丝生产工艺和设备,来真正达到发展该工业的目的。

参考文献:

3复合酶的精练效果

蛋白酶和脂肪酶分步骤用于蚕丝精练虽能获得一定的精练效果,但效果不佳。杨恩科[15]尝试用复合酶精练蚕丝发现:利用S114蛋白酶用量5%,木瓜蛋白酶用量3%复配,在pH8,温度50℃,时间50min ,浴比1︰40条件下对真丝织物精练脱胶处理可达到与传统工艺处理同样的效果。Mokhtar Arami [16]等利用2种酶对per -

[1]向仲怀. 蚕丝生物学[M].北京:中国林业出版社,2005:342-343.[2]冯景林. 漆酶特性及其在林产工业中的应用[J].黑龙江科技信

息,2008(3):120-120.

[3]陆筑凤, 郭坤亮, 李超, 等. 纤维素酶及其在酒精工业中的应用

[J].酿酒科技,2008(1):98-101.

[4]段蕾, 王晓燕, 唐湘华, 等. β-甘露聚糖酶的制备及在饲料工业

中的应用价值[J].饲料研究,2008(4):6-7,10.

sian silk 脱胶发现:复合酶脱胶效果优于单独存在的一种

酶[16]。利用纤维素酶和蛋白酶结合处理由蚕茧下脚料加工的绢纺织物能清除织物表面的杂质,并且能改善织物吸湿性。将CV-8-2和芽孢-1-1菌株通过进一步分离纯化, 按1︰1混合2种菌株的胞外酶,得到TYM-A 。通过单因子对比实验和正交实验得出控制条件:pH7,温度53℃,作用时间3h ,能达到最佳水解效果,并能得到不同分子量的氨基酸和多肽。复合酶相对单一酶表现出更大的优势。该方法极大程度上提高了丝素肽和丝胶肽的营养价值,为开发氨基酸保健品、化妆品以及相关辅助药物的研究奠定基础。

[5]钱崇濂. 国外真丝绸酶练脱胶工艺现状[J].纺织导报, 2004(6):54-55.

[6]周宏湘. 酶的性能及其在纺织工业中的应用[J].新纺织,1999(4):28-32.

[7]周宏湘. 酶的性能及其在纺织工业中的应用[J].广西纺织科

技,1998,27(2):37-41.

[8]JAYANI Ranveer Singh ,SAXENA Shivalika ,GUPTA Reena .Mi -crobialpe ctinol ytic enzymes:Areview[J].ProcessBiochemistry,2005, 40(9):2931-2944.

[9]FREDDI G ,MOSSOTTIR ,INNOCENTI R.Degumming of silk fabric with several proteases[J].Journalof Biotechnology,2003,106(1):101-112.

[10]KIM Soo-Jin,CHA Min-Kyoung,OH EunTaex ,et al.Use of Pro -tease Produced by Bacillus sp.SJ-121for Improvement of Dye -ing Quality in Wool and Silk [J].Biotechnologyand Bioprocess En gineering,2005(10):186-191.

[11]WU Jin-Hong, WANG Zhang,XU Shi-Ying. Enzymatic pro -duction of bioactive peptides from sericin recovered from silk industry wastewater[J].ProcessBiochemstry, 2008,5(43):480-487.[12]施安辉, 靖林, 张文千.TYM-A 酶酶法生产蚕丝营养素和丝多

肽的研究[J].中国酿造,2006(8):16-20.

4酶在蚕丝纤维优化其他方面的应用

酶除了运用于蚕丝精练,部分酶还用于蚕丝整理。徐升运[17]等利用自制的蛋白酶PG 按一定比例对不同类型的丝织物处理发现,这种蛋白酶能改善丝绸织物的服用性能,使织物手感柔软、光滑、绸面丰满, 悬垂性和抗皱性能力都有所提高。同样,田晓蕊等研究发

[18]

现,利用MTG (谷氨酰胺转胺酶)酶处理真丝织物控制处理条件pH5.5~6,酶质量分数5%,40℃,100min ,折皱回复角提高了40.5°,其他指标同样较好。纤维素酶用于蚕丝洗涤过程中能去掉损坏的纤丝,以及减少蚕丝表面微绒毛的产生。

[13]蒋少军, 吴红玲. 蚕丝的酶处理[J].四川丝绸,2002(4):23-25.[14]劳继红, 叶圣于. 碱性脂肪酶对重油滞头原料的除油研究[J].

丝绸,2002(9):24-25.

5结语

可持续的生态环境已成为社会发展的主题,开发利用高效率、低污染、低成本的工业试剂决定了该产业的发展趋势和发展方向,也成为当今科学研究的基本规则。因此,提高酶产量、降低使用成本,不断开发新的酶来源和扩大用途促进了制丝产业的发展。基因工程、蛋白质工程的不断发展,加快了酶的开发,在已知酶的基础上通过转基因和新品种不断选育,以及复合酶的研究用于提高生丝品质成为现实。与此同时,也应该控制酶的使用量,防止走进酶对环境完全无污染的误区,

[15]杨恩科. 真丝织物酶复配精练工艺探讨[J].四川丝绸,2004(4):19-20.

[16]ARAMI M, RAHIMI S,MIVEHIE L ,et al. Degumming of Per -sian silk with mixed proteolytic enzymes [J].JournalOF Applied Polymer Science,2007,106(1):267-275.

[17]徐升运, 邢建伟, 马齐, 等. 蛋白酶PG 对丝绸织物整理的研究

[J].印染助剂,2006,23(7):12-14.

[18]田晓蕊, 高卫东. MTG 酶处理真丝织物的性能研究[J].丝绸,

2007(2):36-37,40.


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