木瓜蛋白酶Q对真丝织物精练工艺研究

武驰昀　王杰　李晓攀　余志成

摘要：采用木瓜蛋白酶Q对真丝织物进行脱胶，通过改变木瓜蛋白酶Q质量浓度、pH值、温度、时间研究木瓜蛋白酶Q的脱胶性能并优化了脱胶工艺参数；在此基础上研究了天然茶皂素、卜公茶皂素、保险粉、过碳酸钠与木瓜蛋白酶Q的相容性，在保证练减率的基础上，达到去除油脂蜡质、色素等杂质的目的。结果表明：木瓜蛋白酶Q有良好的脱胶性能；天然茶皂素和保险粉与木瓜蛋白酶Q有良好的相容性，最佳精练工艺参数为：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保险粉2 g/L、渗透剂JFC 2 g/L、pH7、温度60 ℃、时间120 min，真丝织物练减率23.05%、白度81.15、毛效10.72 cm，强力损失小于20%。

关键词：木瓜蛋白酶；茶皂素；真丝织物；精练

中图分类号：TS192.5

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2017）05-0043-04

Abstract：For purpose of this paper， silk fabric was degummed with papain Q， and the degumming performance of papain Q was studied and the degumming process parameters were optimized by changing the mass concentration， pH value， temperature and time of papain Q； the compatibility of papain Q with natural tea saponin， bogong tea saponin， sodium hydrosulfite， and sodium percarbonate was studied on this basis， with a purpose of removing waxy oil， natural pigment， and such impurities without affecting the degumming loss percentage. The results show that papain Q has good degumming performance； natural tea saponin and sodium hydrosulfite are highly compatible with papain Q， and the best scouring process parameters are： 8 g/L papain Q， 0.5 g/L natural tea saponin， 2 g/L sodium hydrosulfite， JFC 2 g/L penetrant， pH=7， 60 ℃ （temperature）， 120 min， degumming loss percentage of 23.05% of silk fabric， whiteness of 81.15， capillary effect of 10.72 cm， and strength loss <20%.

Key words：papain Q； tea saponin； silk fabric； scouring

真丝织物具有光泽柔和、手感柔滑、穿着舒适等优点，颇受消费者的青睐。品质优良的真丝织物的产生，与精练过程是密不可分的[12]。传统的精练工艺存在工艺流程长、排污严重等问题[3]。因此，开发一种高效、环保的精练工艺，具有十分重要的现实意义。

木瓜酶是从番木瓜中提取纯化的活性较高的蛋白水解酶[4]，具有专一性强、催化效率高、作用条件温和、环境友好等优点[5]，茶皂素是一类天然表面活性剂，有良好的表面活性[68]。本文以木瓜蛋白酶Q为研究对象，研究得出其最佳应用条件后配以茶皂素对真丝织物进行精练，较传统精练工艺而言更高效环保。

1实验

1.1材料及主要试剂和仪器

16真丝电力纺（达利有限公司）；木瓜蛋白酶Q（达利有限公司）；天然茶皂素（达利有限公司）；卜公茶皂素（上海金堂轻纺新材料科技有限公司）。

保险粉（无锡市展望化工试剂有限公司）；过碳酸钠（成都市科龙化工试剂厂）；渗透剂JFC（杭州高晶精细化工有限公司）；冰乙酸（杭州高晶精细化工有限公司）；氢氧化钠（成都市科龙化工试剂厂）；碳酸钠（山东海化股份有限公司）。

WSD3U型荧光白度仪（上海一恒科技有限公司）；SHAB型数显恒温震荡器（常州国华电器有限公司）；S3C型数显酸度计（杭州雷磁分析仪器厂）；DHG9140A型电热恒温鼓风干燥箱（上海棱光技术有限公司）；MP502B型电子天平（上海精科天平公司）；YG065 A/PC型電子织物强力机（莱州市电子仪器有限公司）。

1.2实验方法

1.2.1木瓜蛋白酶Q脱胶性能研究及工艺优化

改变蛋白酶用量、脱胶温度、pH值、脱胶时间等因素，优化蛋白酶脱胶的工艺参数。

1.2.2精练助剂与木瓜蛋白酶Q的相容性研究

在木瓜蛋白酶Q最佳的使用条件下，选用不同的精练助剂与酶配合使用，用浸渍的方法，研究加入精练助剂后的精练效果。改变精练剂的种类、用量等条件，分析精练剂对蛋白酶精练效果的影响。

在木瓜蛋白酶Q经过优化的基础工艺配方中，加入一定浓度的茶皂素、卜公茶皂素，研究其对精练效果的影响。

在木瓜蛋白酶Q经过优化的基础工艺配方中，加入一定浓度的保险粉、过碳酸钠，研究其对精练效果的影响。

1.2.3织物练减率测定

将蚕丝生坯剪成约1 g左右的小块布样若干，拉去毛边约0.5 cm，用同种纱线包缝，防止布样周边纱线脱落，缝好后，称重。

将脱胶后的织物放入已经称过恒重的称量瓶中，放于烘箱中，在105～110 ℃下干燥90 min后，移入干燥器中冷却至室温（约15～30 min）后称重，再干燥30 min，冷却称重直到恒干重，记下称量结果G2。练减率（%）可按式（1）计算：

练减率/%=（G1-G2）/G1×100（1）

式中：G1—处理前织物恒干重，g；G2—处理后织物恒干重，g。

1.2.4白度测试

用WSD3U荧光白度仪按规定测织物亨特白度。测试时将所测样品折成4层至不透光，测定3个不同部位取平均值。

1.2.5毛细效应测试

按FZ/T01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》，测定30 min织物上液面的上升高度（cm）。

1.2.6断裂强力测试

按GB/T3923.1—2008《纺织品织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》对试样及原布样进行强力测定，经向、纬向各测3块布样，记录断裂强力，取平均值。

2结果与讨论

2.1木瓜蛋白酶Q脱胶性能研究

2.1.1木瓜蛋白酶Q质量浓度对练减率的影响

研究木瓜蛋白酶Q质量浓度对精练效果的影响，结果如图1所示。

由图1可知，随着木瓜蛋白酶Q质量浓度的升高，真丝织物的练减率上升，当蛋白酶质量浓度为8～10 g/L时，练减率达到最大值；继续升高木瓜蛋白酶Q质量浓度，练减率反而有缓慢下降的趋势，这可能是由于木瓜蛋白酶Q质量浓度过高使木瓜蛋白酶Q聚集从而影响酶的活力，从而导致练减率下降，所以木瓜蛋白酶Q脱胶的较佳的质量浓度8 g/L左右。

2.1.2pH值对练减率的影响

研究pH值对练减率的影响，结果如图2所示。

由图2可知，随着pH值的升高，木瓜蛋白酶Q对真丝织物练减率逐渐上升，说明木瓜蛋白酶Q的活力随pH值升高而增加，当pH值为7左右时练减率达到最大值；随着pH值继续升高，练减率反而下降，这是由于木瓜蛋白酶Q的活性降低，导致木瓜蛋白酶Q对真丝织物的练减率下降。所以选择pH值为7作为木瓜蛋白酶Q脱胶的pH值。

2.1.3温度对练减率的影响

研究温度对练减率的影响，结果如图3所示。

由图3可知，随着温度的升高，真丝织物的练减率提高，说明木瓜蛋白酶Q的活力随温度升高而增大，使得更多的丝胶蛋白水解，当温度为60 ℃时练减率达到最大值；继续升高温度，真丝织物的练减率反而下降，这是由于温度过高导致木瓜蛋白酶Q的活力下降所致。所以木瓜蛋白酶Q脱胶较佳的温度为60 ℃。

2.1.4时间对练减率的影响

研究时间对练减率的影响，结果如图4所示。

由图4可知，随着时间的增加，木瓜蛋白酶Q对真丝织物练减率提高，当时间120 min时练减率可达到23.69%，继续增加脱胶时间练减率趋于平缓，说明丝胶不再发生明显水解，所以木瓜蛋白酶Q的最佳脱胶时间为120 min。

2.2精练助剂与蛋白酶的相容性研究

2.2.1茶皂素与木瓜蛋白酶Q相容性研究

选取天然表面活性剂天然茶皂素，和经改良后的卜公茶皂素与木瓜蛋白酶Q配合使用，研究其与木瓜蛋白酶Q的相容性，在保证练减率的基础上，以去除油脂蜡质；同時由于茶皂素属于天然表面活性剂，较传统工艺来讲，有一定环保作用。

茶皂素与木瓜蛋白酶Q相容性研究，结果如图5所示。

由图5可知，加入天然茶皂素后，真丝织物的练减率基本保持不变，但是毛效明显增加，这是由于天然茶皂素作为天然表明活性剂，可以有效去除织物中的油脂蜡质，从而提高织物的毛效；而木瓜蛋白酶Q加入卜公茶皂素后，练减率和毛效均明显下降，这可能由于卜公茶皂素中含有某些与木瓜蛋白酶不相容的物质，使木瓜蛋白酶Q的活性降低，从而影响精练效果。所以选择天然茶皂素作为与木瓜蛋白酶Q复合的精练助剂。

2.2.2保险粉、过碳酸钠与木瓜蛋白酶Q相容性研究

选取还原剂保险粉，氧化剂过碳酸钠与木瓜蛋白酶Q配合使用，以达到在保证练减率的基础上去除色素的目的。保险粉、过碳酸钠与木瓜蛋白酶Q相容性研究，结果如图6所示。

由图6可知，木瓜蛋白酶Q中加入保险粉，真丝织物白度有所提升，说明保险粉对真丝纤维中色素起到破坏作用，从而提高了白度；真丝织物的练减率有所上升，是由于保险粉的还原性对木瓜蛋白酶的活性有一定的激活作用；加入过碳酸钠后，真丝织物的白度和练减率均有明显下降，这说明具有氧化性的过碳酸钠破坏了木瓜蛋白酶Q的活性，丝胶水解不够充分；同时因为大部分色素存在于丝胶之中，所以白度也有所下降。可见保险粉与木瓜蛋白酶Q有很好的相容性，故选择保险粉作为木瓜蛋白酶Q的精练助剂。

2.3真丝织物在最佳精练工艺条件下的性能测试

在木瓜蛋白酶Q最佳应用条件下配以精练助剂天然茶皂素和保险粉对真丝织物精练，并按照方法1.2.3-1.2.6中所述方法测试精练后的真丝织物性能，结果如表1所示。

可见，通过木瓜蛋白酶Q精练后的真丝织物可以达到很好的性能指标，可媲美传统工艺精练后真丝织物性能；由于木瓜蛋1白酶Q对丝胶蛋白作用的专一性强，作用条件温和的特点，与传统的精练工艺相比对织物的损伤更小，手感柔软。经木瓜蛋白酶Q精练后的织物可以满足后续的生产加工需要。

3结论

a）木瓜蛋白酶Q具有良好的脱胶性能，与天然茶皂素和保险粉有良好的相容性，配合使用，可达到良好的精练效果；木瓜蛋白酶Q精练工艺流程短、所用化学试剂种类少，与传统工艺比较有高效环保的优势。

b）木瓜蛋白酶Q对真丝织物精练最佳工艺条件为：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保险粉2 g/L、渗透剂JFC2 g/L、pH7、温度60 ℃、时间120 min。真丝织物练减率可达到23.05%，白度81.15，毛效10.7 cm，强力损失18.2%，可满足后续的染整加工需要。

参考文献：

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（责任编辑：陈和榜）