[发明专利]一种基于复合生物酶的羊毛制品二浴法防毡缩整理工艺

说明书

技术领域

一种基于复合生物酶的羊毛制品二浴法防毡缩整理工艺，属于毛纺织行业中毛织物染整加工的应用技术领域。

背景技术

羊毛具有缩绒性，毛织物在湿热状态下受到外力作用时会产生毡缩，使织物的面积收缩，形状改变，绒毛突出，弹性降低，手感粗糙，织物外观和服用性能受到严重影响。因此，需要对毛织物进行防毡缩整理。毛织物防毡缩整理的方法主要有以去除鳞片为主要目的的减量防毡缩整理和在毛纤维表面涂覆聚氨酯或有机硅类高分子树脂的加法防毡缩整理二大类。目前，羊毛防毡缩整理效果较好且应用最广泛的是减量防毡缩整理中的氯化法，如采用次氯酸盐或二氯异氰脲酸盐(DCCA)进行处理。氯化法处理羊毛时纤维易吸氯泛黄，织物手感粗糙，染色时易不匀，且处理后废水中的有机氯化物(AOX)含量相当高，对环境有不利影响，已越来越不受产业界的欢迎。

也曾大量研究过采用蛋白酶的羊毛制品生物法防毡缩整理。羊毛蛋白酶防毡缩整理是利用蛋白酶对羊毛纤维大分子链中肽键的水解作用使羊毛的鳞片、细胞膜复合物等产生部分水解，以达到部分去除鳞片的目的，具有处理条件温和、节约能源以及环境污染小等特点。但由于羊毛的鳞片表层由排列整齐的类脂物质组成，并与类脂层下的蛋白质以酯键和硫酯键结合，具有极强的疏水性和化学稳定性。因此，在用蛋白酶对羊毛进行防毡缩整理时，一般需要对羊毛表面进行化学预处理，如双氧水、高锰酸钾等氧化预处理，以增加纤维表面的亲水性，然后再用蛋白酶进行处理，去除羊毛表面的鳞片层。常规的化学氧化预处理虽然能增加蛋白酶的减量效果，但由于纤维鳞片层处理均匀度不易控制，易造成毛纤维内部损伤，表现为织物失重增加、强力下降而防毡缩效果改善较小，因此使得羊毛蛋白酶减量防毡缩整理工艺难以在实际中得到应用。

羊毛纤维主要由鳞片细胞、皮质细胞和细胞间复合物(CMC)三部分组成，每一部分都有复杂的细微结构。其中，鳞片细胞位于纤维的最外层并包覆整个皮质层，构成纤维的表面，约占羊毛质量的10％，是羊毛产生毡缩的根源所在，是防毡缩整理中需要去除或部分去除的。皮质细胞是羊毛纤维的主要成分，约占整个纤维的90％，是羊毛纤维的主体，是防毡缩整理中需要保护的。而CMC结构则存在于羊毛细胞(包括鳞片细胞和皮质细胞)之间，在整个羊毛结构中成网状分布，是羊毛细胞连接的桥梁，对羊毛机械性能起着重要的作用。

羊毛纤维的鳞片层具有复杂的结构，包括鳞片表层、鳞片外层和鳞片内层。

鳞片表层又称表皮细胞薄膜层，厚度约为0.9～2nm，占纤维总量约0.1％，具有良好的化学惰性，能耐碱、氧化剂、还原剂和生物酶的作用。鳞片表层的化学稳定性与其独特的化学结构有关。在羊毛鳞片表层排列有极性与非极性类脂物，主要由70％的18-甲基二十酸和部分C16、C18等长链脂肪酸构成。不同的脂肪酸通过酯键与丝氨酸、苏氨酸，或借助于硫酯键与胱氨酸残基相连，形成毛纤维表面憎水层，使羊毛具有较强的疏水性。

羊毛纤维的鳞片外层位于鳞片表层内侧，是一层较厚的蛋白质，约占纤维总重的6.4％。根据含硫量的不同，鳞片外层又可分为鳞片外A层和鳞片外B层。其中A层位于羊毛外侧，具有很高的含硫量，胱氨酸残基的含量很高(约占35％)，较难被膨化；B层位于内侧，其含硫量稍低，但仍比其他部位的含硫量高。

鳞片内层位于鳞片层最内侧，由含硫量很低的非角质化蛋白质构成，重量约占3.6％。由于鳞片内层中只含约3％的胱氨酸残基，且极性氨基酸的含量相当丰富，所以其化学性质活泼，易受化学试剂或蛋白酶作用而分解。

根据羊毛纤维毡缩产业的原因和羊毛鳞片层的组成和结构特点，本发明采用二浴浸渍方法，首先将羊毛制品浸渍在由角质酶和角蛋白酶组成的复合酶溶液中在一定温度下处理一定时间，去除毛纤维表面的疏水性类脂层并同时部分降解毛纤维鳞片外层中的部分二硫键，疏解毛纤维表面鳞片层的紧密结构，提高后续蛋白酶处理时蛋白酶对鳞片层中蛋白质的作用可及度；然后将羊毛制品浸渍在蛋白酶溶液中在一定温度下处理一定时间，通过它们的协同作用，有效去除羊毛表面的鳞片层，达到理想的防毡缩效果。

角质酶主要来源于真菌和细菌，是一种能破坏角质多聚物分子中的酯键、并使其水解为单体和小分子寡聚体的水解酶，对羊毛鳞片表层疏水性类脂结构中的酯键具有一定的催化水解能力，经角质酶处理后，可提高羊毛表面的亲水性。

角蛋白酶为一种可以特异性降解角蛋白的还原酶类，由真菌、放线菌和细菌等多种微生物产生，能水解羊毛鳞片层中的二硫键成半胱氨酸化合物，可对羊毛致密的鳞片层产生“松解”作用，有利于后续蛋白酶对鳞片层中蛋白质的进一步水解。