木瓜蛋白酶Q對真絲織物精練工藝研究

武馳昀　王杰　李曉攀　余志成

摘要：采用木瓜蛋白酶Q對真絲織物進行脫膠，通過改變木瓜蛋白酶Q質量濃度、pH值、溫度、時間研究木瓜蛋白酶Q的脫膠性能并優化了脫膠工藝參數；在此基礎上研究了天然茶皂素、卜公茶皂素、保險粉、過碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q的相容性，在保證練減率的基礎上，達到去除油脂蠟質、色素等雜質的目的。結果表明：木瓜蛋白酶Q有良好的脫膠性能；天然茶皂素和保險粉與木瓜蛋白酶Q有良好的相容性，最佳精練工藝參數為：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保險粉2 g/L、滲透劑JFC 2 g/L、pH7、溫度60 ℃、時間120 min，真絲織物練減率23.05%、白度81.15、毛效10.72 cm，強力損失小于20%。

關鍵詞：木瓜蛋白酶；茶皂素；真絲織物；精練

中圖分類號：TS192.5

文獻標志碼：A

文章編號：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

真絲織物具有光澤柔和、手感柔滑、穿著舒適等優點，頗受消費者的青睞。品質優良的真絲織物的產生，與精練過程是密不可分的[12]。傳統的精練工藝存在工藝流程長、排污嚴重等問題[3]。因此，開發一種高效、環保的精練工藝，具有十分重要的現實意義。

木瓜酶是從番木瓜中提取純化的活性較高的蛋白水解酶[4]，具有專一性強、催化效率高、作用條件溫和、環境友好等優點[5]，茶皂素是一類天然表面活性劑，有良好的表面活性[68]。本文以木瓜蛋白酶Q為研究對象，研究得出其最佳應用條件后配以茶皂素對真絲織物進行精練，較傳統精練工藝而言更高效環保。

1實驗

1.1材料及主要試劑和儀器

16真絲電力紡（達利有限公司）；木瓜蛋白酶Q（達利有限公司）；天然茶皂素（達利有限公司）；卜公茶皂素（上海金堂輕紡新材料科技有限公司）。

保險粉（無錫市展望化工試劑有限公司）；過碳酸鈉（成都市科龍化工試劑廠）；滲透劑JFC（杭州高晶精細化工有限公司）；冰乙酸（杭州高晶精細化工有限公司）；氫氧化鈉（成都市科龍化工試劑廠）；碳酸鈉（山東海化股份有限公司）。

WSD3U型熒光白度儀（上海一恒科技有限公司）；SHAB型數顯恒溫震蕩器（常州國華電器有限公司）；S3C型數顯酸度計（杭州雷磁分析儀器廠）；DHG9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海棱光技術有限公司）；MP502B型電子天平（上海精科天平公司）；YG065 A/PC型電子織物強力機（萊州市電子儀器有限公司）。

1.2實驗方法

1.2.1木瓜蛋白酶Q脫膠性能研究及工藝優化

改變蛋白酶用量、脫膠溫度、pH值、脫膠時間等因素，優化蛋白酶脫膠的工藝參數。

1.2.2精練助劑與木瓜蛋白酶Q的相容性研究

在木瓜蛋白酶Q最佳的使用條件下，選用不同的精練助劑與酶配合使用，用浸漬的方法，研究加入精練助劑后的精練效果。改變精練劑的種類、用量等條件，分析精練劑對蛋白酶精練效果的影響。

在木瓜蛋白酶Q經過優化的基礎工藝配方中，加入一定濃度的茶皂素、卜公茶皂素，研究其對精練效果的影響。

在木瓜蛋白酶Q經過優化的基礎工藝配方中，加入一定濃度的保險粉、過碳酸鈉，研究其對精練效果的影響。

1.2.3織物練減率測定

將蠶絲生坯剪成約1 g左右的小塊布樣若干，拉去毛邊約0.5 cm，用同種紗線包縫，防止布樣周邊紗線脫落，縫好后，稱重。

將脫膠后的織物放入已經稱過恒重的稱量瓶中，放于烘箱中，在105～110 ℃下干燥90 min后，移入干燥器中冷卻至室溫（約15～30 min）后稱重，再干燥30 min，冷卻稱重直到恒干重，記下稱量結果G2。練減率（%）可按式（1）計算：

練減率/%=（G1-G2）/G1×100（1）

式中：G1—處理前織物恒干重，g；G2—處理后織物恒干重，g。

1.2.4白度測試

用WSD3U熒光白度儀按規定測織物亨特白度。測試時將所測樣品折成4層至不透光，測定3個不同部位取平均值。

1.2.5毛細效應測試

按FZ/T01071—2008《紡織品 毛細效應試驗方法》，測定30 min織物上液面的上升高度（cm）。

1.2.6斷裂強力測試

按GB/T3923.1—2008《紡織品織物拉伸性能斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》對試樣及原布樣進行強力測定，經向、緯向各測3塊布樣，記錄斷裂強力，取平均值。

2結果與討論

2.1木瓜蛋白酶Q脫膠性能研究

2.1.1木瓜蛋白酶Q質量濃度對練減率的影響

研究木瓜蛋白酶Q質量濃度對精練效果的影響，結果如圖1所示。

由圖1可知，隨著木瓜蛋白酶Q質量濃度的升高，真絲織物的練減率上升，當蛋白酶質量濃度為8～10 g/L時，練減率達到最大值；繼續升高木瓜蛋白酶Q質量濃度，練減率反而有緩慢下降的趨勢，這可能是由于木瓜蛋白酶Q質量濃度過高使木瓜蛋白酶Q聚集從而影響酶的活力，從而導致練減率下降，所以木瓜蛋白酶Q脫膠的較佳的質量濃度8 g/L左右。

2.1.2pH值對練減率的影響

研究pH值對練減率的影響，結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著pH值的升高，木瓜蛋白酶Q對真絲織物練減率逐漸上升，說明木瓜蛋白酶Q的活力隨pH值升高而增加，當pH值為7左右時練減率達到最大值；隨著pH值繼續升高，練減率反而下降，這是由于木瓜蛋白酶Q的活性降低，導致木瓜蛋白酶Q對真絲織物的練減率下降。所以選擇pH值為7作為木瓜蛋白酶Q脫膠的pH值。

2.1.3溫度對練減率的影響

研究溫度對練減率的影響，結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著溫度的升高，真絲織物的練減率提高，說明木瓜蛋白酶Q的活力隨溫度升高而增大，使得更多的絲膠蛋白水解，當溫度為60 ℃時練減率達到最大值；繼續升高溫度，真絲織物的練減率反而下降，這是由于溫度過高導致木瓜蛋白酶Q的活力下降所致。所以木瓜蛋白酶Q脫膠較佳的溫度為60 ℃。

2.1.4時間對練減率的影響

研究時間對練減率的影響，結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著時間的增加，木瓜蛋白酶Q對真絲織物練減率提高，當時間120 min時練減率可達到23.69%，繼續增加脫膠時間練減率趨于平緩，說明絲膠不再發生明顯水解，所以木瓜蛋白酶Q的最佳脫膠時間為120 min。

2.2精練助劑與蛋白酶的相容性研究

2.2.1茶皂素與木瓜蛋白酶Q相容性研究

選取天然表面活性劑天然茶皂素，和經改良后的卜公茶皂素與木瓜蛋白酶Q配合使用，研究其與木瓜蛋白酶Q的相容性，在保證練減率的基礎上，以去除油脂蠟質；同時由于茶皂素屬于天然表面活性劑，較傳統工藝來講，有一定環保作用。

茶皂素與木瓜蛋白酶Q相容性研究，結果如圖5所示。

由圖5可知，加入天然茶皂素后，真絲織物的練減率基本保持不變，但是毛效明顯增加，這是由于天然茶皂素作為天然表明活性劑，可以有效去除織物中的油脂蠟質，從而提高織物的毛效；而木瓜蛋白酶Q加入卜公茶皂素后，練減率和毛效均明顯下降，這可能由于卜公茶皂素中含有某些與木瓜蛋白酶不相容的物質，使木瓜蛋白酶Q的活性降低，從而影響精練效果。所以選擇天然茶皂素作為與木瓜蛋白酶Q復合的精練助劑。

2.2.2保險粉、過碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q相容性研究

選取還原劑保險粉，氧化劑過碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q配合使用，以達到在保證練減率的基礎上去除色素的目的。保險粉、過碳酸鈉與木瓜蛋白酶Q相容性研究，結果如圖6所示。

由圖6可知，木瓜蛋白酶Q中加入保險粉，真絲織物白度有所提升，說明保險粉對真絲纖維中色素起到破壞作用，從而提高了白度；真絲織物的練減率有所上升，是由于保險粉的還原性對木瓜蛋白酶的活性有一定的激活作用；加入過碳酸鈉后，真絲織物的白度和練減率均有明顯下降，這說明具有氧化性的過碳酸鈉破壞了木瓜蛋白酶Q的活性，絲膠水解不夠充分；同時因為大部分色素存在于絲膠之中，所以白度也有所下降。可見保險粉與木瓜蛋白酶Q有很好的相容性，故選擇保險粉作為木瓜蛋白酶Q的精練助劑。

2.3真絲織物在最佳精練工藝條件下的性能測試

在木瓜蛋白酶Q最佳應用條件下配以精練助劑天然茶皂素和保險粉對真絲織物精練，并按照方法1.2.3-1.2.6中所述方法測試精練后的真絲織物性能，結果如表1所示。

可見，通過木瓜蛋白酶Q精練后的真絲織物可以達到很好的性能指標，可媲美傳統工藝精練后真絲織物性能；由于木瓜蛋1白酶Q對絲膠蛋白作用的專一性強，作用條件溫和的特點，與傳統的精練工藝相比對織物的損傷更小，手感柔軟。經木瓜蛋白酶Q精練后的織物可以滿足后續的生產加工需要。

3結論

a）木瓜蛋白酶Q具有良好的脫膠性能，與天然茶皂素和保險粉有良好的相容性，配合使用，可達到良好的精練效果；木瓜蛋白酶Q精練工藝流程短、所用化學試劑種類少，與傳統工藝比較有高效環保的優勢。

b）木瓜蛋白酶Q對真絲織物精練最佳工藝條件為：木瓜蛋白酶Q8 g/L、天然茶皂素0.5 g/L、保險粉2 g/L、滲透劑JFC2 g/L、pH7、溫度60 ℃、時間120 min。真絲織物練減率可達到23.05%，白度81.15，毛效10.7 cm，強力損失18.2%，可滿足后續的染整加工需要。

參考文獻：

[1] 凌新龍，林海濤，黃繼偉.蠶絲精練方法及工藝技術研究進展[J].蠶業科學，2013（6）：86-92.

[2] 張曉麗，黃晨.蠶絲的綜合利用及新用途的開發[J].安徽農業科學，2000，28（4）：540-542.

[3] 吳紅玲，蔣少軍.蠶絲精練工藝探討[J].江蘇絲綢，2002（5）：8-11.

[4] 江千雍.木瓜酶提取技術及其應用前景[J].福建熱作科，2004（4）：14-15.

[5] FREDDI G， MOSSOTTI R， INNOCENTI R. Degumming of silk fabric with several proteases[J]. Journal of Biotechnology， 2003，106（1）：101-112.

[6] 張總.茶皂素你知道嗎[J].染整技術，2010，32（5）：50-51.

[7] 汪多仁.茶皂素的開發與應用進展[J].染整技術，2011，33（6）：39-42.

[8] 熊道陵，張團結，陳金洲，等.茶皂素提取及應用研究進展[J].化工進展，2015，34（4）：1080-1087.

（責任編輯：陳和榜）