1试验
1.1材料及仪器
纯针织棉布:26S 1×2棉1×1罗纹33cm/50g(370±5)g/m2.药品:酸性果胶酶A(英国AB公司),碱性果胶酶B、果胶酶C(碱性果胶酶B纯化而得)(丹麦诺维信公司),脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC),D-半乳糖醛酸(美国Sigma公司),草酸铵,咔唑、无水乙醇(国药集团化学试剂有限公司).
仪器:HH-S6数显恒温水浴锅(江苏省金坛市金城国胜实验仪器厂),754微机型紫外可见分光光度计(上海成光仪器有限公司),电泳仪与垂直电泳槽(Bio-Rad公司),Rapid染色小样机(LABORTEXCO.,LTD).
1.2酶精练过程
用适量果胶酶、JFC,在一定pH值、温度的水浴中处理30min,浴比1∶20,然后热水洗(80℃,10min)、冷水洗(25℃,10min).
1.3测试
果胶酶酶活:采用DNS法测定,以分析果胶酶受温度、pH值的影响.果胶酶活力单位(U)定义:一定pH、温度条件下,1min产生1mgD-半乳糖醛酸需要的酶量;其中D-半乳糖醛酸含量采用还原糖法测定.果胶去除率:采用测定果胶去除率评价酶精练的效果,果胶去除率=(1—W1/W0)×100%,式中,W1为精练后织物果胶残留量(g),W0为未精练织物上果胶量(g);果胶含量:采用草酸铵萃取-硫酸咔唑比色法测定.
2结果与讨论
2.1D-半乳糖醛酸标准曲线的绘制
采用还原糖测试方法测试D-半乳糖醛酸含量,并进行D-半乳糖醛酸标准曲线的绘制.以540nm的光密度值为纵坐标,D-半乳糖醛酸含量为横坐标,绘制标准曲线,标准曲线方程为y=1.666x+0.131,相关系数R2为0.9994.
2.2pH值、温度对果胶酶还原糖量的影响
2.2.1pH值
从图1可以看出,pH值为3~5是酸性果胶酶A的最适使用范围,pH值大于5之后酸性果胶酶A的酶活就迅速下降,所以酸性果胶酶A应在pH值3~5使用;pH值在7~9是碱性果胶酶B的最适使用范围,pH值大于9或小于7时碱性果胶酶B的酶活就迅速下降,故碱性果胶酶B应在pH值为7~9使用.
2.2.2温度
从图2可以看出,30~60℃是酸性果胶酶A的最适温度范围,大于60℃以后酶活迅速下降,所以酸性果胶酶A应在不大于60℃的条件下使用;碱性果胶酶B的最适温度范围在40~60℃,超过60℃酶活显著下降.考虑温度对酶催化反应的影响,兼顾高温造成酶蛋白失活,碱性果胶酶B应在40~60℃使用.
2.3果胶酶的酶活
从表1中可以看出,在各自适宜的温度、pH值、果胶质为底物的条件下,酸性果胶酶A的酶活是碱性果胶酶B酶活的2倍.
2.4果胶酶精练效果
从图3可知,酸性果胶酶A用量在0.01%~0.50%(owf)时,对果胶的去除率维持在20%左右;而当碱性果胶酶B用量为0.05%时,果胶的去除率超过80%.按照试验经验和文献记载,当果胶去除率达到70%时就可以满足精练加工的需要,此时碱性果胶酶B用量为0.025%.原因有:(1)在碱性条件下果胶酶与表面活性剂协同发生皂化乳化作用,可有效去除果胶、蜡质及其他杂质,从而增强了精练效果;(2)碱性果胶酶B对棉织物精练,其专一性和针对性更强;(3)碱性果胶酶B分子质量更小,渗透性更强,其与果胶接触的可能性更大,果胶去除率更高.
下面通过研究渗透剂对碱性果胶酶B精练效果的影响及蛋白质电泳试验分析2种酶的分子质量大小,以进一步证实第(3)种分析.
2.5渗透剂对碱性果胶酶B的影响
从图4中可以看到,果胶去除率随非离子表面活性剂JFC用量的增大而增大,当JFC用量达到0.2g/L时,碱性果胶酶B对果胶去除率稳定在75%左右,考虑到用量最省,JFC最佳用量为0.2g/L.JFC等非离子表面活性剂对碱性果胶酶B的这种影响,归因于其可提高织物的润湿性和酶在织物上的可移动性,使酶易于解吸及对底物的可及度,有利于酶向催化反应方向移动,从而增加了酶的活性.但当超过它们的临界胶束浓度时,则使酶的活性降低.当不加JFC时,果胶去除率在20%左右.表明酶分子在棉纤维内的扩散对果胶的去除至关重要,如果酸性果胶酶A的分子质量过大,分子扩散受阻,其与底物的接触机会减少,就有可能导致酶活高而果胶去除率很低的结果.
2.6果胶酶的电泳
从图5中可以看到,酸性果胶酶A就一条带,分子质量在50kDa,而碱性果胶酶B的带比较多,对比果胶酶C的带型,其有效成分的分子质量为30kDa,与报道的果胶酶分子质量20~60kDa相符,表明碱性果胶酶B比酸性果胶酶A具有更小的分子质量,有利于酶蛋白分子扩散,可进一步提高碱性果胶酶B的精练效果.
3结论
酸性果胶酶A的最适pH值为3~5,最适温度为30~60℃;碱性果胶酶B的最适pH值为7~9,最适温度为40~60℃.在各自的最适条件下,碱性果胶酶B对果胶的去除率远远大于酸性果胶酶A,其原因:(1)碱性条件有利于果胶物质的去除;(2)碱性果胶酶B分子质量小,有利于提高果胶酶分子通过液体界面层向纤维表面扩散的速率和进入纤维内部;(3)其对棉纤维果胶物质的专一性强.碱性果胶酶B在较低用量(0.025%左右)、短时间(30min左右)的果胶去除率即可以达到生产要求,因此生物酶精练应以碱性果胶酶B为主,以其他助剂为辅进行,这样有利于提高精练效果,降低生产成本.
