生物酶前处理常用酶的作用原理是怎样的?

(1)淀粉酶的反应机理:淀粉酶的种类较多,主要为a-淀粉酶,它是以一种快速的内切方式作用于淀粉聚合物,其水解产物为α构型,属细菌淀粉酶的一种;淀粉酶是以一种外切的方式作用于淀粉聚合物的一端并逐段将麦芽糖切下葡萄糖淀粉酶,也是一种以外切方式作用于淀粉α-1,4-苷键的水解反应;支链淀粉酶,它水解支链淀粉分子的α-1,6-苷键,常与其他的酶联合使用。目前常用的淀粉酶为L-酶,是α-耐高温淀粉酶的一种,为枯草杆菌分泌出的类似蛋白质的有机体,属细菌淀粉酶。它能在较高温度下对淀粉分子链中的α-苷键起催化作用,使淀粉糊化。若织物浆料组分以合成高分子为主(如PVA、PA等),则单用a-淀粉酶就不能充分退浆。为此,日本生命工学工业技术研究所研究开发了PVA分解酶和a-淀粉酶一起在50℃条件下作用的技术,使淀粉和PVA分解成低分子,并溶解而被去除。其处理的工艺条件以温度45℃,pH=8最为合适。

(2)果胶酶的作用杋理:果胶酶分为普通果胶酶、原果胶酶( PPASe)、碱性果胶酶等。通常使用的果胶酶是一种复合酶,它能有效地降解果胶质(果胶质分为三类:原果胶、果胶和果胶  酸,原果胶不溶于水)。在原果胶酶的作用下,果胶质可转变为可溶性果胶,使果胶呈游离状态,并随之使表面的其他杂质脱落。若采用普通果胶酶精练,其效果不如传统工艺;若随后用热水处理则由于蜡质未除尽,其效果更差。为提高棉蜡去除效果,可加入混合型非离  子表面活性剂(其综合HLB值在13左右,这是有效去除溶解蜡质的HLB值)和天然D-苎烯  (作为有机溶剂溶解于表面活性剂的胶束中)进行煮练,其蜡质就会明显减少,可达到传统工艺水平,但还需进一步研究解决从有机溶剂中去除杂质的问题。

由于果胶质和Fe3+、Ca2+、Mg2+等金属离子形成络合物,果胶分子中的羟基与初生胞壁的组分形成离子键,果胶分子彼此间与其他组分的物理缠绕等,使果胶质以原果胶质形式存在,而不溶于水。虽然酶精练能去除初生胞壁上的金属离子,但剩余的金属离子会影响原果胶质的去除,从而也影响棉蜡的去除。所以,在精练时加入螯合分散剂,能在酶切开初生胞壁时,将  Ca2+、Fe2、Mg2+等金属离子络合,加速果胶质的游离。又如在果胶酶中再加入纤维素酶,则纤维素酶可进攻初生胞壁内层和次生胞壁外层,也能加快果胶质的脱离,提高精练效果。果胶酶只作用于果胶质,不会造成纤维的损伤,但果胶酶无法去除棉籽壳。

(3)纤维素酶作用机理:纤维素酶是一种含有相互协同作用的多组分复合酶,通常与果胶酶拼用,以发挥它们的协同效应。果胶酶分解果胶质,纤维素酶分解初生胞壁中的纤维素大分子,去除部分初生胞壁和表面杂质。纤维素酶主要由C酶、Cx酶及B-葡萄糖苷酶组成,其作用机理主要通过这三种组分来完成。C酶作用于纤维的结晶部分,去除棉籽壳以C酶为主;C酶主要作用于纤维的无定形区和纤维素的衍生物,并最终形成可溶性产物,同时膨化纤维素;β葡萄糖苷酶则作用于纤维素二糖或三糖类物质,最终分解为单糖。在生物酶精练中加入纤维素酶不仅不影响强力,而且使织物外观光洁,手感柔软厚实,悬垂感增加,同时增大了纤维素的无定形区,给后道染色、印花提供了良好条件。

(4)蛋白酶的作用机理:棉纤维中蛋白质含量较高,目前已有采用蛋白质水解酶作为煮练剂,但经实践效果不佳。其作用机理是根据所作用的位置不同,选用外蛋白质水解酶和内蛋白质水解酶,但必须改变预处理条件,优化工艺条件才能提高处理效果。棉织物目前一般都不采用,蛋白水解酶主要用于羊毛织物。

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