生物酶前處理常用酶的作用原理是怎樣的?

(1)淀粉酶的反應(yīng)機(jī)理:淀粉酶的種類(lèi)較多,主要為a-淀粉酶,它是以一種快速的內(nèi)切方式作用于淀粉聚合物,其水解產(chǎn)物為α構(gòu)型,屬細(xì)菌淀粉酶的一種;淀粉酶是以一種外切的方式作用于淀粉聚合物的一端并逐段將麥芽糖切下葡萄糖淀粉酶,也是一種以外切方式作用于淀粉α-1,4-苷鍵的水解反應(yīng);支鏈淀粉酶,它水解支鏈淀粉分子的α-1,6-苷鍵,常與其他的酶聯(lián)合使用。目前常用的淀粉酶為L(zhǎng)-酶,是α-耐高溫淀粉酶的一種,為枯草桿菌分泌出的類(lèi)似蛋白質(zhì)的有機(jī)體,屬細(xì)菌淀粉酶。它能在較高溫度下對(duì)淀粉分子鏈中的α-苷鍵起催化作用,使淀粉糊化。若織物漿料組分以合成高分子為主(如PVA、PA等),則單用a-淀粉酶就不能充分退漿。為此,日本生命工學(xué)工業(yè)技術(shù)研究所研究開(kāi)發(fā)了PVA分解酶和a-淀粉酶一起在50℃條件下作用的技術(shù),使淀粉和PVA分解成低分子,并溶解而被去除。其處理的工藝條件以溫度45℃,pH=8最為合適。

(2)果膠酶的作用杋理:果膠酶分為普通果膠酶、原果膠酶( PPASe)、堿性果膠酶等。通常使用的果膠酶是一種復(fù)合酶,它能有效地降解果膠質(zhì)(果膠質(zhì)分為三類(lèi):原果膠、果膠和果膠  酸,原果膠不溶于水)。在原果膠酶的作用下,果膠質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄怨z,使果膠呈游離狀態(tài),并隨之使表面的其他雜質(zhì)脫落。若采用普通果膠酶精練,其效果不如傳統(tǒng)工藝;若隨后用熱水處理則由于蠟質(zhì)未除盡,其效果更差。為提高棉蠟去除效果,可加入混合型非離  子表面活性劑(其綜合HLB值在13左右,這是有效去除溶解蠟質(zhì)的HLB值)和天然D-苧烯  (作為有機(jī)溶劑溶解于表面活性劑的膠束中)進(jìn)行煮練,其蠟質(zhì)就會(huì)明顯減少,可達(dá)到傳統(tǒng)工藝水平,但還需進(jìn)一步研究解決從有機(jī)溶劑中去除雜質(zhì)的問(wèn)題。

由于果膠質(zhì)和Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物,果膠分子中的羥基與初生胞壁的組分形成離子鍵,果膠分子彼此間與其他組分的物理纏繞等,使果膠質(zhì)以原果膠質(zhì)形式存在,而不溶于水。雖然酶精練能去除初生胞壁上的金屬離子,但剩余的金屬離子會(huì)影響原果膠質(zhì)的去除,從而也影響棉蠟的去除。所以,在精練時(shí)加入螯合分散劑,能在酶切開(kāi)初生胞壁時(shí),將  Ca2+、Fe2、Mg2+等金屬離子絡(luò)合,加速果膠質(zhì)的游離。又如在果膠酶中再加入纖維素酶,則纖維素酶可進(jìn)攻初生胞壁內(nèi)層和次生胞壁外層,也能加快果膠質(zhì)的脫離,提高精練效果。果膠酶只作用于果膠質(zhì),不會(huì)造成纖維的損傷,但果膠酶無(wú)法去除棉籽殼。

(3)纖維素酶作用機(jī)理:纖維素酶是一種含有相互協(xié)同作用的多組分復(fù)合酶,通常與果膠酶拼用,以發(fā)揮它們的協(xié)同效應(yīng)。果膠酶分解果膠質(zhì),纖維素酶分解初生胞壁中的纖維素大分子,去除部分初生胞壁和表面雜質(zhì)。纖維素酶主要由C酶、Cx酶及B-葡萄糖苷酶組成,其作用機(jī)理主要通過(guò)這三種組分來(lái)完成。C酶作用于纖維的結(jié)晶部分,去除棉籽殼以C酶為主;C酶主要作用于纖維的無(wú)定形區(qū)和纖維素的衍生物,并最終形成可溶性產(chǎn)物,同時(shí)膨化纖維素;β葡萄糖苷酶則作用于纖維素二糖或三糖類(lèi)物質(zhì),最終分解為單糖。在生物酶精練中加入纖維素酶不僅不影響強(qiáng)力,而且使織物外觀光潔,手感柔軟厚實(shí),懸垂感增加,同時(shí)增大了纖維素的無(wú)定形區(qū),給后道染色、印花提供了良好條件。

(4)蛋白酶的作用機(jī)理:棉纖維中蛋白質(zhì)含量較高,目前已有采用蛋白質(zhì)水解酶作為煮練劑,但經(jīng)實(shí)踐效果不佳。其作用機(jī)理是根據(jù)所作用的位置不同,選用外蛋白質(zhì)水解酶和內(nèi)蛋白質(zhì)水解酶,但必須改變預(yù)處理?xiàng)l件,優(yōu)化工藝條件才能提高處理效果。棉織物目前一般都不采用,蛋白水解酶主要用于羊毛織物。

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