2、酶具有很强的专一性，一般来说，一种酶只能分解一种或一类物质，而天然纤维除了纤维本身外，还含有多种杂质，只靠一种酶是不能将其全部分解的，必须要多种酶配合起来。但不同的酶的共适条件不同，这样会影响酶的协同作用效果。

3、目前商品化的酶的品种还不多，纤维上的许多杂质还缺乏相应的商品酶对其进行分解，如分解聚乙烯醇的PVA酶、木质素酶、半纤维素酶都还没有商品化。另外有些成分的杂质如棉蜡(主要成分是高碳数的碳氢化合物)到目前还没有相应的酶能对其进行分解。

4、酶与纤维的作用属于液-固相作用，另外酶也属于高分子物质，分子量很高，很难渗透到纤维内，只能在纤维表面起作用，这样会影响到其作用效率。

二、酶退浆

(一)淀粉酶

淀粉酶的种类按作用方式分为α－淀粉酶、β－淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等。

α-淀粉酶属于内切型淀粉酶，它作用于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断α-1,4 苷键，最终水解产物为葡萄糖、麦芽糖和低聚糖，能快速降低淀粉的粘度，是最重要的一类淀粉酶。目前退浆用的淀粉酶都是α-淀粉酶。

不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适反应温度。目前市售的淀粉酶制剂可以分为四类：

1、耐高温α-淀粉酶：以地衣芽抱杆菌所产的α-淀粉酶耐热性最高，其最适反应温度达95℃左右，瞬间可达105～110℃，因此该酶又称耐高温α-淀粉酶。

2、中温淀粉酶：由枯草杆菌所产的α-淀粉酶，最适反应温度为70℃，又称中温淀粉酶。

3、非耐热性α-淀粉酶：来源于真菌的α-淀粉酶，最适反应温度仅为55℃左右，属非耐热性α-淀粉酶。这类淀粉酶一般不

4、宽温幅淀粉酶：通过基因重组技术开发的能在较宽温度范围内使用的酶，最佳使用温度视产品而异，如Novozymes公司的Suhong Desizyme 2000L，其使用温度范围为20-95℃，石家庄联邦科特化工有限公司的液体宽温幅淀粉酶OPT-260的使用温度范围为40-110℃。

目前淀粉酶退浆已在向其它产品拓展，如彩棉织物、大豆蛋白纤维/聚乙烯醇复合纤维织物等。因为这类织物的耐碱、耐温性较差。

另外也在研究超声波在酶退浆中的应用。超声波作用的特殊性主要是通过空穴效应的振荡、分散作用，将浆料与织物的结合力变弱，可加强酶与浆料之间的反应，从而实现低温、短时间加工。超声波分别为40℃、50℃条件下退浆30min，相当于用常规方法分别在80℃、90℃条件下处理90 min。由此可见，应用超声波技术可以明显地节能、节时。

但超声波的能量只能在水介质中传播，所以超声波淀粉酶退浆只适用于卷染机和匹染机的间歇退浆，不适用于连续轧蒸退浆工艺。、

目前使用的淀粉类浆料主要是变性淀粉，各类淀粉酶对各类变性淀粉的分解程度有所差异，其排列次序为：原淀粉＞非离子变性淀粉＞阴离子变性淀粉＞阳离子变性淀粉，如图1所示(指分解为还原糖的量)。

淀粉酶退浆仅适用于纯淀粉浆或以淀粉浆为主的、PVA含量较低的浆料上浆的织物。若混合浆中PVA含量较高或以PVA浆料为主上浆的织物，则必须采用其他退浆方法。

(二) PVA分解酶

PVA确实是可以生物降解的人工合成的乙烯聚合物。但是，在自然环境中，可降解PVA的微生物非常少，通常只出现在被PVA污染的环境中。

对PVA生物降解研究较多的是日本和意大利。日本1973年开始研究PVA的生物降解。

1、PV

目前已正式报道的PVA 降解酶主要有三种：PVA氧化酶(仲醇氧化酶)、PVA脱氢酶和氧化型PVA水解酶（β-双酮水解酶）。

PVA须经两步酶催化反应才能得以降解：

①PVA氧化酶在以 为电子受体的条件下，或由PVA 脱氢酶以吡咯并喹啉醌（PQQ）为电子受体的情况下，将PVA链上的羟基脱氢氧化成羰基，生成PVA β-双酮结构类物质。

②随后氧化型PVA水解酶对PVA β-双酮结构类物质进行催化水解，生成以羧酸和甲基酮为端点的PVA断链，使PVA长链断裂，PVA 溶液粘度下降。也有观点认为氧化型PVA的水解反应是自发进行的，水解反应自发进行主要是由于其分子结构不稳定造成的，氧化型PVA 水解酶能加速这种水解反应。

图2为PVA生物降解的可能途经。

2、PVA降解酶难以商业化的原因

到目前为止采用PVA降解酶对PVA进行降解还只停留在实验室水平。诺维信、杰能科等大型酶制剂公司至今未推出PVA 降解酶的商品酶，该市场尚处于真空状态。造成PVA降解酶难以商业化的原因主要有以下几点：

①能够降解PVA的微生物在自然界中的分布并不广泛，一般仅存在于被PVA污染的环境中。在筛选过程中必须以PVA作为筛选培养基的唯一碳源，以形成一个PVA胁迫的环境，才能筛选到PVA降解微生物。

②靠单一微生物实现对PVA的彻底降解非常困难，经过长时间的培养仍难以达到彻底降解PVA的目的。只有通过驯化混合菌群才能实现对这种高聚物的彻底降解。

③PVA的不彻底降解会造成PVA降解酶的提取困难，因为在提取过程中PVA和蛋白质会形成一种乳白色的凝胶状物质使PVA降解酶无法提取。

④共生细菌产生的PVA脱氢酶位于细胞膜上，提取不易，而且在其降解PVA

⑤PVA降解酶的酶活低。

三、酶精练

(一)目的

传统的棉精练是在高温和烧碱的共同作用下，去除棉纤维上的果胶、蜡质和蛋白质等非纤维素物质，使棉获得良好的吸水性，便于后道的漂白及印染加工。

碱精练过程中大量使用了碱和表面活性剂，处理后又需要用大量的水清洗，因此，被处理的棉纤维减量大，强度损伤严重，处理废液中COD值很高，而且工艺用水量大、能耗高、耗时长，是一种非绿色的加工工艺。(二)生物精练的优点 1、全面提升棉制品的处理效果 (1)不损伤纤维，织物失重降低，可提高棉织物品质； (2)改善染色性能，匀染性提高、得色量上升，染色次品率大幅下降； (3)织物手感柔软、丰满，布面亮泽、纹理清晰；

(4)对特殊敏感型纤维的精练更具安全性和可靠性，如天然彩棉，棉/毛、棉/丝、棉/麻等。

2、对环境、操作人员及设备无害 (1)低能耗、低水耗，降低废水中TDS、COD、BOD指数，减少环境污染； (2) 作业环境安全； (3) 减低对设备损伤。

3、缩短加工时间，降低综合成本 (1)合并酶退浆工序，可缩短工艺时间，提高生产效率； (2)上染率提高，节省染料； (3) 减轻污水处理压力，降低污水治理费用。

(三)原理

1、果胶酶：去除果胶质。同时，由于果胶质位于蜡质与纤维之间，因此有人将它称为“胶水”，其作用相当于将蜡质粘合在纤维上，因此将果胶质去除后，蜡质与纤维的结合力降低，可在随后的高温浴中经乳化去除。另外，在果胶质去除的同时，也有部分棉蜡被去除。

(1)酸性果胶酶：对棉纤维有一定影响，而且效果不及传统工艺。所以在棉精练中不使用酸性果胶酶。

(2)碱性果胶酶：是20世纪90年代由丹麦诺维信公司分离得到的，其最佳作用温度55-60℃，最佳pH值8。目前用于棉精练的果胶酶就是这一种酶。

(3)原果胶酶：是催化不溶性原果胶分解出游离水溶性果胶

2、纤维素酶：使棉籽壳附着在织物上的微小纤维产生水解，使棉籽壳成为自由飘浮的壳屑，随后再加以煮练或漂白，可使织物表面无棉籽壳存在。

3、淀粉酶：可将酶煮练与酶退浆同浴。

(四)存在问题

1、生物酶精练对棉蜡的去除效果没有碱精练好。表2是纯棉府绸分别经不同工序处理后的棉蜡含量及棉蜡去除率。

表2 纯棉府绸经不同工序处理后的棉蜡含量及棉蜡去除率

由表可见，碱煮练对棉蜡的去除效果比酶精练好，酶精练时加入渗透剂有利于棉蜡的去除，漂白本身能去除一定的棉蜡。

表3是纯棉棉毛织物经不同工序处理后的棉蜡去除率。

表3 纯棉棉毛织物经不同工序处理后的棉蜡去除率

由表可见，果胶酶或与纤维素酶的混合对棉蜡的去除有一定效果，但没有碱煮练的去除效果好。在酶精练或碱煮练时加入渗透剂都能比较明显地提高棉蜡的去除效果。

正是由于酶精练对棉蜡的去除率较低，所以酶精练织物的手感优于碱精练织物

2、酶精练

表4 果胶质去除率对润湿性的影响(所有处理都不加任何表面活性剂)

所以，在酶精练时一定要加入高性能的

3、酶处理对纤维的表层结构基本无影响，而碱处理能破坏纤维的表皮结构

将纤维用铜氨溶液浸泡，溶胀后在生物显微镜下观察，结果如图3所示。

从图3可见，果胶酶处理后的彩色棉纤维经铜氨溶液处理后，纤维的结构比较完整，仅是选择性溶胀，而碱处理后的彩色棉纤维经铜氨溶液处理后，纤维次生层无限溶胀，说明碱处理后彩色棉纤维的表皮致密结构被破坏。

4、酶处理对棉籽壳基本无作用，而碱处理对棉籽壳有溶胀作用，有利于在漂白时将棉籽壳去除

由于酶处理对棉籽壳基本无作用，所以必须加强后道的漂白工艺，提高双氧水用量。这一方法对棉籽壳含量少的精梳棉是有效的，但对棉籽壳含量较高的普梳棉或低级棉，在酶处理后还需增加一道低碱蒸工艺。

(五)工艺1. 针织、纱线及散纤 对于中深色针织、纱线及散纤，生物精练可以在间歇式设备如溢流机、散纤/纱线染色机中进行。诺维信精练酶Scourzyme® 301 L在50-60℃下，中性至弱碱性pH范围，经过20-40分钟即可完成精练工序。对于浅色亮色产品, 在酶精练后需进行常规漂白工艺。但对于针织物来说，一般都是采用煮漂一步法工艺的，这样一来反而增加了工序。

2. 机织物 对于轻薄及高支棉织物，诺维信精练酶Scourzyme® 301 L退煮工序完成后只需做常规氧漂工序。对于厚重及低支棉织物，诺维信精练酶Scourzyme® 301 L处理后可添加一道低碱蒸工艺。这一工艺也有称萃取的，其工艺为：100%NaOH

(六）非生物酶冒充生物酶

前几年，国内出现了很多用于棉织物前处理的复合生物酶。这类复合酶制剂本身pH值较高，如有的品种1%水溶液的pH值就达到11-12，而且还能与双氧水在高温(98℃以上)、高pH值(pH=10.5-11)下对棉织物进行一浴法练漂前处理。另外，这类复合酶与双氧水一浴法处理时，双氧水的用量很高，100%双氧水用量达到12-15g/L。

这类复合酶实际上都是假的，里面不含一点酶，实际上是由碱性物质和表面活性剂组成的。这类复合酶制剂如：

酶1#：轧蒸(酶1# 30g/L，100%双氧水12-14g/L，精练剂2g/L，pH11-12，汽蒸温度100℃，汽蒸时间60min)。

酶2#：浸轧工作液(酶2# 25g/L，100%双氧水 15g/L，精练剂5g/L)。

酶3#：浸轧漂液(酶3# 30g/L，100%双氧水14g/L，精练剂5g/L，汽蒸温度100℃，汽蒸时间50min)。

某复合酶A的失活与否对府绸、卡其两种织物处理效果的影响

表5 某复合酶A的失活与否对府绸、卡其两种织物处理效果的影响

从表5看出，未失活的复合酶A对棉织物的煮练效果较好，其烘干毛效能达到6- 7cm/30min，果胶质的去除率达到70％以上，棉蜡的去除率也在60％以上。但复合酶 A经高温高压失活后，对棉织物的煮练效果依然较好，说明复合酶A失活与否对棉织物的处理效果影响不大。另外，25g/L的复合酶A

四、在漂白中的应用

(一)漂白：利用葡萄糖氧化酶(GOD)

1、原理

β-D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下，生成葡萄糖酸内酯和双氧水，利用产物双氧水对织物进行漂白。

葡萄糖酸内酯水解生成的葡萄糖酸对金属离子具有很强的螯合能力，因此漂白时无需加入双氧水稳定剂。葡萄糖可从酶退浆的产物葡萄糖获得，使资源得以再利用，或直接加入淀粉和葡萄糖淀粉酶，或者直接加入葡萄糖。

2、问题

(1) 生成的双氧水的浓度很低

(2)为避免酶失活，处理浴应调节至微酸性-中性，温度也应较低，这样织物的白度较低(其工艺为：在pH为5的条件下加入葡萄糖淀粉酶和淀粉，在50℃下处理30min，获得需要的葡萄糖，然后加入葡萄糖氧化酶，在50℃下处理60min，然后升温到95℃处理120min)。但由于天然油脂成分的残留，织物手感柔软，有厚实感。

(3)成本高。因为生产的葡萄糖氧化酶通常还有过氧化氢酶存在，因而普通的葡萄糖氧化酶不能用于漂白处理，需要对葡萄糖氧化酶进行精制，去除其中的过氧化氢酶，这样就大大增加了酶制剂的成本。

(二)去除氧漂后残留的双氧水：利用过氧化氢酶

1、优点

表6 过氧化氢酶去除氧漂后残留双氧水的优点

2、存在问题

(1) 仅适用于间歇工艺：因为过氧化氢酶对双氧水的分解需要一定时间(工艺规定一般为15min)，所以只适用于间歇工艺，不适用于连续工艺。但实际上只要把连续工艺的设备稍作改造就能用过氧化氢酶去除氧漂后残余双氧水。

(2)酶的来源不同，酶学性质基本接近，但酶的贮存稳定性有较大差异。

表7 过氧化氢酶的来源

五、酶在后整理中的应用(只讨论牛仔布的酶洗)

(一)纤维素酶

1、原理：通过纤维素酶对织物表面纤维的剥蚀作用，使表面纤维被磨损，染料被剥离，产生水洗石磨的外观。

2、酶的种类

(1)酸性纤维素酶：

对棉等纤维素纤维具有较高的减量特性，可以在较短的时间内获得有效的返旧整理效果。处理成本低；对织物机械性能损伤大，而且容易引起返沾色。

(2)中性纤维素酶：

对棉等纤维素纤维的作用比酸性纤维素酶弱，要达到同等的返旧整理效果需要较长的处理时间或需要较高的酶浓度进行处理；对织物机械性能损伤小，如果工艺处置恰当，可以很少、甚至没有返沾色。

(3)弱碱性纤维素酶(不常用)

3、存在问题

(1)返沾色：其中酸性纤维素酶处理的返沾色较严重，而中性纤维素酶处理的返沾色接近没有纤维素酶处理的情况。

返沾色的原因：纤维素酶蛋白和靛蓝染料具有亲和性，当纤维素酶在织物表面吸附并进行催化反应时，靛蓝染料随之跟着吸附，使织物形成返沾色。

(二)漆酶

漆酶是一种多酚氧化酶,能降解多种芳香族染料。它们都能氧化不溶性的靛蓝染料，生成靛红(吲哚一2，3-二酮)，然后进一步降解为2一氨基苯甲酸。理论上漆酶可应用于牛仔服的水洗整理,利用漆酶对靛蓝的脱色作用，不但可以减少染整废水中的靛蓝含量，降低环境污染，而且由于漆酶对纤维素纤维不起作用，因而不

1、存在问题

漆酶虽然能够催化很多酚型化合物的氧化反应，但由于其氧化还原电势较低，只能够氧化酚型木素结构，而对非酚型类木素结构化合物如靛蓝不能氧化降解。但若在某些氧化还原介质帮助下，漆酶能够氧化非酚型的有机化合物。但现在使用的介质都存在效能和毒性方面的问题。这些介质如HBT溶液(1-羟基苯并三唑)、紫尿酸(VA)、对二甲氨基苯甲醛等。因此关键问题之一是找到合适的介质。另一个问题是降低应用成本。

2、漆酶对靛蓝的脱色作用

(1)漆酶直接脱色靛蓝：实验中采用漆酶直接脱色靛蓝，反应24h后仍末见溶液吸光度的变化，说明在没有介质存在的情况下，漆酶不能单独作用脱色降解靛蓝。

(2)漆酶/HBT体系中pH=4.5-5.0时，对靛蓝有很好的脱色效果，脱色率达到75%以上，当pH=4.5时，脱色率最高可达到82%。但需注意，在这种脱色体系中，靛蓝溶液的浓度为0.05g/L。因此，浓度一提高，脱色效果就下降。

（2）其它体系，如漆酶/紫尿酸(脱色率20%)、漆酶/对二甲氨基苯甲醛(脱色1h，脱色率67%)。所以最关键是脱色率低。

(三)酸性纤维素酶/漆酶混合体系对漆酶的脱色

当漆酶与酸性纤维素酶协同作用时,既可使牛仔服在除毛、剥色等方面保持酸性纤维素酶的处理效果，又可显著减少返沾色，提高服装色泽对比度，获得独特的“雪花”效果。

1、酸性纤维素酶和中性纤维素酶对牛仔布的水洗效果

分别采用酸性纤维素酶和中性纤维素酶对牛仔布进行水洗，其结果如表8所示。酸性纤维素酶对牛仔布的除毛效果好、剥色率高，但在酶洗过程中去除的靛蓝染料会再次吸附到牛仔布表面，影响服装的档次和质量。废水中靛蓝质量浓度比较高，达到74.4 mg/L。采用中性纤维素酶对牛仔布进行水洗，可以减少返沾色的出现，但除毛效果差，剥色率仅为6.5 %。通过延长水洗整理时间，可以提高除毛和剥色效果。

表8 纤维素酶对牛仔

2、漆酶和酸性纤维素酶的协同水洗效果

在酸性纤维素酶(20g/kg牛仔布) 添加量相同的情况下，考察漆酶添加量对牛仔布水洗效果的影响,结果见表9。

表9 漆酶和酸性纤维素酶的协同水洗效果

由表9可见，随着漆酶用量从0增加到5.0 g/kg牛仔布，白布上蓝色相对值急剧下降，减少了83 %，有效地减弱了牛仔布上的返沾色程度，同时剥色率从12.5%增加到14.6%；

但效果均不显著。

因此，漆酶和酸性纤维素酶协同整理牛仔布，既可以保持酸性纤维素酶剥色速度快，除毛效果好的优点，又能在很大程度上减少返沾色。

六、结论

1、生物酶具有高效性、专一性、处理条件的温和性和无毒性等特点，在染整加工中对于节约能源和水资源，提高纺织品的加工效率和加工品质，保护生态环境具有重要意义，是纺织品染整加工的一种理想方法。

2、生物酶在染整加工中的应用发展很快，应用范围不断扩大，很多工艺也非常成熟，如酶退浆工艺，牛仔服酶洗返旧整理、过氧化氢酶去除双氧水等，现在又在精练、漂白、染色后去浮色等应用领域发展。

3、但由于酶的品种不足、加工成本偏高、某些酶的使用温度和使用pH范围较窄，以及天然纤维上杂质的多样性等原因，在许多方面的应用还不很成熟，还需要做大量的工作。这些工作需要纺织印染行业与生化部门的通力合作。