生物技术在纺织可持续工艺中的应用研究

杜志向 王雪婷

摘要： 目前不断研究和发展生物学，现代生物技术这一新兴技术随之发展，很多科学家们认为在现阶段和未来现代生物技术能够产生非常巨大的影响，其与新型材料技术和信息技术形同，在新技术革命中是非常重要的标志。在微电子技术之后，生物技术是一种新的“神奇”技术。这一技术能够紧密的联系着国民经济，发展到现阶段已经在医疗诊断、食品加工、农业、化学工业、制药工业、冶金、能源、采矿、石油以及环保等方面广泛应用，而近些年生物技术也被有效应用在纺织领域，并能够获得比较理想的效果。

关键词： 生物技术;纺织可持续工艺;酶

【中图分类号】TS102.3+3【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）12-0221-02

生物技术中生命科学是其基础，通过细胞、生物组织和其他组成的一些功能与特征，对具备预期性能的新品系以及新物质进行设计和构建，有效结合工程原理，对产品进行加工生产，或是在服务方面提供综合性技术。现代的生物技术主要有细胞、基因、酶以及发酵等工程。在纺织工业中运用生物技术，能够将产品的附加值提高，可达到节约能源降低损耗的目的，并且能够将环境污染情况减少，可以向制造“生态纺织品”提供具有可行性的策略，使纺织业获得良好的经济效益以及社会效益。现阶段生物技术不断进步和发展，在纺织中的应用范围不断扩大。

1简介

在1881年出现“enzyme（酶）”这一词，其原本出自希腊语“en zume”，其可翻译为“在发酵”，意为在面团中加入一种能够发酵的物质。在1833年，人们发现一种大麦提取物能转变不溶性淀粉颗粒为可溶性糊精。接着在1857年，麦芽的提取物可应用在印花棉织物上，可以安全地去除淀粉印花的增稠剂。而在1900年市场中引入酶退浆配方，这个配方含有两种酶，分别是可以将淀粉转变成麦芽糖的酶和可以将淀粉转变成糊精的酶。

在20世纪初，在纺織工业酶的应用种类及数量越来越多，因为湿加工纺织部门对解决方案不断进行探索，以代替使用化学品，在纺织湿加工的很多部门开始应用酶。这时，制造商持续优化改进酶制剂，缩短湿处理纺织品的时间，并且节省一定的能源，尤其是在预处理纺织品方面。除此之外，将酶制剂应用到洗涤配方之中，能够使污渍更快速的清除，使服装清洗更具可持续的程序。除此之外，将染整废水制种颜色去除掉也是开发和研究的重要内容。

2酶的分类

酶制剂为具有专一性基选择活性的生物催化剂，能够划分成六种类型，如表1所示。

在湿处理纺织品过程中，相较于传统化学处理，酶具有以下优势：（1）酶对于应用的水、化学品以及能量方面可有效节省。（2）酶处理可将生产效率有效提高。（3）酶处理可将环境污染减少。（4）酶处理具有比较温和的条件。（5）酶的作用具备专一性。（6）酶组成中具有较少的有害成分。（7）酶可以将纺织品质量提高。（8）酶具备较高工作效率以及可生物降解等特性，只有几种酶需要化学反应。

现阶段在湿处理纺织品时酶处理技术应用较为普遍，使用淀粉酶将棉织物中存在的淀粉浆料去除，是有效替代化学退浆的一种环保型处理方法。果胶酶属于一种生物精练剂，是能够替代织物和棉纱线的碱精练剂，还能够投入脂肪酶以及蛋白酶，根据这两种酶能够对彩棉之中的果胶、蛋白质以及蜡进行降解，确保其能够疏水。现阶段通过纤维素酶对于棉织物开展生物抛光，并将其表面绒毛去除是一个较为完善的程序[2]。这能够使织物更光滑以及柔软，并减少受到磨损、干燥处理以及家庭清洗所造成的表面起毛。通过漂白系统和杰能科温来实行生物漂洗棉织物，这一系统在65℃中性pH值条件下利用水解酶来水解丙二醇，从而在原位中产生过乙酸以及丙二醇。相较于传统碱性的过氧化氢漂白，棉制品应用生物漂白，其质量损失大大降低，使用水量大约减少30%，降低能耗大约为40%。在漂白处理中应用过氧化氢酶，可以对漂白织物之中留下的过氧化物进行破坏，避免活性染料染色后来有色变情况出现。相较于原本应用的浮石对牛仔织物表面处理，牛仔织物褪色中纤维素酶的应用，可在一定程度上实现环境保护。应用蛋白水解酶可以使蚕丝脱胶更安全的进行，这样也不会损坏蚕丝。除此之外，酶脱胶可保证织物更加柔软，可以将后期染色产生的染料吸附量提高。因为毛织物在染色中会不断摩擦，从而出现正反面问题，而应用蛋白酶能够有效防止这一问题出现。这一蛋白酶处理显著提高了服装的起球性能，织物柔软性更强。

3酶退浆进展

中温型的α-淀粉酶无法承受高温，是因为热诱导去折叠以及其他化学基质具有热失活作用，这将会使三维结构有特殊变异情况出现。这一过程会造成α-淀粉酶丧失催化活性，以此对其应用在生物技术处理中产生限制。现阶段已经开发出了耐高温的α-淀粉酶，其能够在一定的高温下应用，然而需要稀有细菌进行生产。中温型的α-淀粉酶之中进行化合物的添加，可以和残余的氨基酸构成氢键，以此避免酶出现热失活情况，但超过70℃时，有效的添加剂很少。目前主要研究各类添加剂，比如乳酸钠、钙离子、水溶性的壳聚糖和氨基酸针对中温α-淀粉酶催化的活性以及热稳定性形成影响，以此评价淀粉退浆的效果。不管是α-淀粉酶失活是否有添加剂都需保持一级动力学。加入乳钙酸、醋酸钙、组氨酸、氯化钙及水溶性壳聚糖可将α-淀粉酶热稳定性增加。在这之中壳聚糖会影响α-淀粉酶稳定性，酶可以在80℃以上保持稳定。在100℃的缓冲溶液中处理10min，能够产生68.42%的退浆率，在相同处理条件之下，投入壳聚糖能使退浆率超出95%，同时α-淀粉酶从1.5%质量分数下降至0.5%。上述有益结果意味着未来有更好的可持续退浆工艺。

4羊毛高分子染料染色

在羊毛染色中所应用的活性、酸性以及金属络合制成染料存在高能耗和废水处理等问题。应用高分子的染料有效把控化学反应合成，大分子修饰以及单体聚合，可是纺织纤维有颜色出现。但是高分子染料也存在着很多的缺陷，对其商业染色应用产生限制[3]。酶促聚合为种新型合成受控结构聚合物的方法。条件温和的情况下能够实现酶催化反应，酶具备专一性，从而产生副产物的情况极少。但漆酶为多铜类型的氧化还原酶，能够起到对催化酚类化合物氧化反应的作用。在氧化初期形成醌，容易有非酶自由基偶联这一反应出现，酚类单体间构成共价键。所以漆酶能够使多酚氧化，可产生颜色聚合物对羊毛织物进行染色。在羊毛染色中一同应用漆酶以及邻苯二酚，最有效的工艺步骤是对羊毛织物开展原味染色和酶促聚合。羊毛织物浸渍的反应溶液中液体和材料的比例是200∶1，搅拌条件是30 r/min和进行5h的50℃反应。

进行其他试验时，对介体物质研究可知，介体是ABTS时，可将羊毛织物酶促的染色深度提升。因为介体加入后可提升漆酶的氧化活性，确保羊毛织物染色效果更加均匀。通过漆酶及邻苯二酚的应用能够进行羊毛的酶促染色，属于持久、新型的染色方法。染色条件比较温和，化学消耗低以及中性pH值条件，可作为新型的羊毛以及蛋白质纤维染色形式。

5漆酶对于偶氮染料的脱色

一般情况下染色废水之中的合成染料不能够被生物降解，加上对于光以及温度具有较高的耐受力。开展处理染色废水这一工作较为复杂，并且成本很高，极易产生许多淤泥。在目前研究中，在纯化白腐菌漆酶之后，其在活性紫5和黑5中可用来脱色。该试验对于介体氧化还原条件下，漆酶对于各种染料脱色的能力。通过研究结果可知，介体氧化可以有效增加降解漆酶染料的活性，同时将染料脱色产生的浓度范围扩大[4]。漆酶、染料以及HBT浓度被系统优化后，活性黑5最高脱色率大约在93%，而活性紫5完全可以被脱色。通过试验可知，添加一些HBT能够提升活性黑5脱色率至36%和活性紫5脱色率至88%。所以一起应用漆酶与氧化还原介体，可有效提高燃料脱色的能力。漆酶体系这一处理方式成本较低，对于能量要求比较低，很少会影响到生态体系。后期研究印染废水脱色中应用酶处理的潜力。

结束语：生物技术具有一定优势，从而广泛的应用到纺织工业中，并且不断凸显出其重要性。生物技术能够促进生态纺织发展，生物技术的应用可使纺织品进一步发展，并起到环保作用，为纺织工业带来可观经济效益，产生良好社会效益。随着生物技术不断发展，纺织工业能够实现可持续发展。

参考文献

[1]吴晓，崔建平.UASB+生物接触氧化组合工艺处理纺织印染废水工程实例[J].江西化工，2019，（4）：135-137.

[2]强轶，王璐露.两段厌氧/好氧工艺处理纺织印染助剂废水分析[J].纺织报告，2020，（2）：69-70.

[3]汪津.生物技术在纺织可持续工艺中的应用[J].印染，2018，44（6）：55-56.

[4]王金坤，成美林，徐艺玮，等.植物靛蓝染料的生物制备[J].针织工业，2020，（3）：40-44.