棕色固氮菌酶在羊毛防毡缩整理中的应用研究

论文摘要

羊毛作为一种性能优良的天然纤维材料,以其良好的弹性、柔软的手感、柔和的光泽、优异的悬垂性和保暖性深受人们的喜爱。然而,由于羊毛纤维表面鳞片层顺逆向摩擦系数不同所造成的定向摩擦效应,会使毛织物在穿洗的过程中产生毡缩现象,影响织物的外观和服用性能。传统羊毛防毡缩整理方法经常会使用含氯及其衍生物来提高毛织物的防毡缩性能,给环境造成严重的污染。因此,发展环境友好型整理技术成为必然趋势,生物酶作为一种生物催化剂,因其反应条件温和,催化效率高,环保等优点而备受关注。工业上,诺维信赛威系列及其它蛋白酶已在羊毛防毡缩整理生产中应用,其对毛织物防缩整理效果明显,但需结合预处理,且羊毛减量率较高、机械强力损伤较大。本研究发现一种优良的羊毛防毡缩整理试剂—棕色固氮菌酶(Azotobacter vinelandii enzyme),该酶由来源于土壤的棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)发酵而成。棕色固氮菌酶关联于固氮酶(Nitrogenase)及其没有固氮活性后的酶,其对羊毛织物具有良好的防毡缩效果,且机械损伤很小。研究中,通过pH值、温度、时间对棕色固氮菌酶发酵中菌体浊度的影响,确定了适宜的发酵条件;根据该棕色固氮菌产出的酶能还原乙炔为乙烯的气相色谱实验结果,结合棕色固氮菌酶的电泳分析测试,得知棕色固氮菌酶和固氮酶相似,也是由两组分蛋白构成;通过该酶对酪蛋白和橄榄油的降解实验,得知其具有水解蛋白和脂肪的活性。通过分析羊毛织物整理前后的面积毡缩率、断裂强力、撕破强力、纤维鳞片层结构和羊毛纤维含油率的变化,得出了该酶的作用效果及作用方式。结果表明:在温度25℃,时间2h,pH值7.0,浴比20:1的条件下,单独使用棕色固氮菌酶整理羊毛织物,可以将毛织物面积毡缩率从11.8%降至4.87%;若结合双氧水对羊毛进行预处理,可以将毛织物的防毡缩效果进一步提高到3.59%。棕色固氮菌酶整理后的毛织物减量率非常低,织物的撕破强力和拉伸强力仅下降了4.5%和4.17%,与原布含油率相对比,油脂脱除率仅为38.52%,棕色固氮菌酶溶液的二次利用结果表明:该酶在以羊毛为底物时,其稳定性良好,适用于羊毛防毡缩整理的研究;经过对羊毛处理前后的SEM观测可知:棕色固氮菌酶整理后,羊毛表层鳞片被明显降解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 羊毛纤维的结构与毡缩机理
• 1.2.1 羊毛的鳞片层结构
• 1.2.2 羊毛的皮质层结构
• 1.2.3 羊毛的髓质层结构
• 1.2.4 羊毛的CMC结构
• 1.2.5 羊毛的毡缩机理
• 1.2.6 酶对羊毛防毡缩整理的研究现状
• 1.3 酶及酶的活性中心
• 1.3.1 酶催化的特性
• 1.3.2 酶作用机理
• 1.4 棕色固氮菌的性质及其酶
• 1.4.1 固氮酶的结构及性质
• 1.4.2 固氮酶的稳定性
• 1.4.3 固氮酶的底物和抑制剂
• 1.4.4 固氮酶的腺苷三磷酸和还原剂
• 1.4.5 固氮酶催化作用机理
• 1.4.6 固氮菌的研究现状
• 1.5 本课题的研究意义及方法
• 2 试验方法
• 2.1 试验材料与仪器设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验仪器与设备
• 2.2 棕色固氮菌酶的制备
• 2.2.1 培养基的配制
• 2.2.2 A.v酶的制备
• 2.2.3 A.v酶的离心分离
• 2.2.4 棕色固氮菌发酵温度的选择
• 2.2.5 A.v酶的浓缩方法
• 2.2.6 A.v酶的电泳分析
• 2.3 A.v酶性质初探
• 2.3.1 蛋白酶活的测定方法
• 2.3.2 脂肪酶酶活的测量方法
• 2.4 羊毛防毡缩整理工艺
• 2.4.1 A.v酶整理羊毛织物
• 2.4.2 羊毛织物的Savinase 16.0L防缩整理工艺
• 2.5 测试方法
• 2.5.1 织物回潮率的测定
• 2.5.2 织物减量率的测定
• 2.5.3 羊毛毡缩率的测量方法
• 2.5.4 羊毛织物撕破强力的测定
• 2.5.5 断裂强度下降率
• 2.5.6 织物表面形态的观察
• 2.5.7 织物含油率的测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 A.v酶发酵条件的选择
• 3.1.1 A.v酶发酵温度的试验
• 3.1.2 发酵pH值的优化
• 3.2 A.v酶凝胶电泳实验
• 3.2.1 A.v酶蛋白质的粗浓度
• 3.2.2 SDS-PAGE电泳分析
• 3.3 A.v酶的活性实验
• 3.3.1 A.v酶的蛋白酶活的测试
• 3.3.2 脂肪酶活的测试
• 3.4 棕色固氮菌酶对羊毛防毡缩整理工艺研究
• 3.4.1 预处理条件对A.v酶及羊毛防毡缩效果的影响
• 3.4.2 A.v酶溶液pH值对羊毛织物毡缩性的影响
• 3.4.3 A.v酶溶液整理温度对毛织物毡缩率的影响
• 3.4.4 A.v酶整理反应时间对毛织物毡缩率的影响
• 3.4.5 A.v酶液浓度对羊毛毡缩率的影响
• 3.4.6 A.v酶重复利用的研究
• 3.4.7 A.v酶与Savinase 16.0L用于羊毛防毡缩整理的对比研究
• 3.4.8 羊毛织物性能测试
• 3.5 羊毛表面结构SEM电镜分析
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 课题展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢