漆酶催化食用色素對羊絨染色

李 瑤，劉 歡，瞿建剛，，胡嘯林

（1.南通大學紡織服裝學院，江蘇南通 226019；2.鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司，鄂爾多斯 017000）

羊絨是一種由大量氨基和羧基組成的蛋白質纖維。與羊毛相比，羊絨制品更輕盈、柔順，且具有良好的吸濕排汗功能，可以主動調節到適合人體的溫度［1］。由于羊絨在染色方面的性能與羊毛類似，故可將用于羊毛染色的染料用于羊絨染色，主要有酸性染料、酸性媒介染料、金屬絡合染料、活性染料［2］，但這些染料絕大部分難以降解、結構繁雜，部分還有毒性。近年來，使用天然染料對羊毛及羊絨進行染色成為研究熱點。Adeel 等［3］使用從椰殼中提取的物質，配合相思樹、指甲花、姜黃和石榴對羊毛進行超聲波染色。苗爽等［4］以姜黃色素為染料，輔以海藻酸鈉作為穩定劑、十二烷基硫酸鈉作為發泡劑，采用泡沫染色法對羊毛進行染色。李志剛等［5］從紫甘藍中提取染料并使用同浴媒染法對羊絨纖維染色。部分學者采用食用色素對羊絨纖維進行染色探究。王靜等［6］用茶多酚對羊絨進行后媒染色，并優化了染色工藝。武守營等［7］優化了胭脂紅、檸檬黃和亮藍3 種合成食用色素對羊絨的染色工藝。

漆酶可催化的底物范圍廣、易于獲取且有利于環境保護，是目前最具有應用前景的一種生物酶［8-12］。本實驗用茶多酚、胭脂紅、檸檬黃和亮藍4 種食用色素對羊絨纖維進行染色，然后用漆酶處理染色纖維。茶多酚是一種天然食用色素，主要成分是兒茶素，胭脂紅、檸檬黃和亮藍均為合成食用色素，結構如下所示：

1 實驗

1.1 材料和儀器

織物：羊絨纖維（單根纖維平均1.5 dtex，強力5.87 cN，鄂爾多斯羊絨制品股份有限公司）。

試劑：氫氧化鈉，乙酸，乙酸鈉，標準皂片，漆酶1號（來源于曲霉屬菌種，酶活大于等于100 U/g，合肥博美生物科技有限責任公司），漆酶2 號（來源于曲霉屬菌種，酶活大于等于10 U/mg，安徽酷爾生物工程有限公司），茶多酚（98%，南京草本源生物科技有限公司），胭脂紅、檸檬黃、亮藍食用色素（上海染料研究所有限公司）。

儀器：Datacolor 650 電腦測色配色儀（德塔顏色商貿有限公司），PHS-3C 精密pH 計（上海儀電科學儀器有限公司），YB517Ⅱ預置式染色牢度摩擦儀、YG（B）611-Ⅲ型日曬氣候試驗機（溫州大榮紡織標準儀器廠），GYROWAH4/5 水洗/干洗色牢度試驗機（英國James H Heal 公司），DHG-9423A 電熱恒溫鼓風干燥機（上海精宏實驗設備有限公司），HH-S21-4電熱恒溫水浴鍋（上海華聯環境試驗設備有限公司恒昌儀器廠）。

1.2 染色工藝

取茶多酚6%(omf)、胭脂紅1%(omf)、檸檬黃1%(omf)和亮藍0.5%(omf)分別溶于25 mL 水中，調節溶液pH 為4.5，升溫至50 ℃，加入潤濕的0.5 g（干重）羊絨（浴比為50∶1），以1～2 ℃/min 升至95 ℃，保溫50 min。染色結束后先溫水洗再冷水洗，最后烘干。

取 漆 酶0.2 g 溶 于25 mL pH 為5 的0.2 mol/L 醋酸-醋酸鈉緩沖溶液，將已染色的羊絨潤濕加入溶液中，50 ℃反應4 h。反應結束后以1～2 ℃/min 升至95 ℃煮30 min，使漆酶失活。

最后取出羊絨，先溫水洗再冷水洗，50 ℃烘干。

1.3 測試

1.3.1 K/S值

用測色配色儀測量漆酶染色后羊絨纖維的L*值、a*值、b*值及K/S值，測4 次，在誤差小于0.5 的情況下取平均值。

1.3.2 耐摩擦色牢度

根據GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行測試。

1.3.3 耐皂洗色牢度

根據GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》進行測試。

1.3.4 耐日曬色牢度

根據GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙弧》進行測試。

2 結果與討論

2.1 漆酶對茶多酚染色效果的影響

茶多酚直接對羊絨染色，不加漆酶及添加漆酶1號、2 號，羊絨染色效果如表1 所示。由表1 可知，加入漆酶后，K/S值明顯增大，說明經漆酶處理后纖維表面得色變深，表明漆酶對茶多酚染色有促染作用。由于茶多酚的主要成分為兒茶素，兒茶素中含有鄰苯二酚與間苯二酚，在漆酶作用下發生催化氧化，生成醌類中間體，使得K/S值增大；酚類結構在漆酶的作用下形成自由基，接著和漆酶分子中的4 個銅離子相互作用，最后完成催化氧化過程。在這個過程中，4 個銅離子在氧氣和酸性環境中失去電子，轉化為原來的價態，所以這是一個只產生水的反應［9］。兩種漆酶均能促染，漆酶1 號的促染效果比漆酶2 號更好。L*值變化不大，表示明度相差不大；a*值變小，表示經漆酶處理后的羊絨纖維紅光減少；b*值變化不大，即黃、藍光變化不大。茶多酚染色后，羊絨纖維的染色牢度均較好；漆酶處理后，耐摩擦和耐皂洗色牢度依然能達到4～5級，耐日曬色牢度為4級。

表1 漆酶催化茶多酚對羊絨染色效果的影響

2.2 漆酶對胭脂紅染色效果的影響

胭脂紅染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1號、2 號3 種不同情況下的染色效果如表2 所示。由表2 可知，加入漆酶后，K/S值明顯減小，即漆酶對胭脂紅有一定的褪色作用。胭脂紅為偶氮染料，漆酶可對其進行催化而導致褪色。胭脂紅結構中含有酚羥基，經過漆酶處理后可能生成醌類結構，但難與羊絨以氫鍵和范德華力結合。兩種漆酶均會導致染色纖維褪色，效果相差不大。L*值變大，表示經漆酶處理后羊絨纖維變明；a*值變小，表示未經漆酶處理的羊絨纖維紅光更多；b*值變小，即未經漆酶處理的羊絨纖維黃光更多，但漆酶處理后變化不大。胭脂紅染色后，羊絨纖維的染色牢度均較好；漆酶處理后，耐摩擦和耐皂洗色牢度依然能達到4～5 級，耐日曬色牢度稍有下降，但仍能達到3級。

表2 漆酶催化胭脂紅對羊絨染色效果的影響

2.3 漆酶對檸檬黃染色效果的影響

檸檬黃染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1號、2 號3 種不同情況下的染色效果如表3 所示。由表3 可以看出，加入漆酶后，K/S值明顯減小，即漆酶對檸檬黃有一定的褪色作用。漆酶可催化檸檬黃中的偶氮結構，破壞發色團從而導致羊絨褪色；且漆酶會催化檸檬黃結構中的羧基，從而導致羊絨褪色。兩種漆酶均明顯導致檸檬黃染色羊絨纖維褪色，效果相差不大。L*值變大，即羊絨纖維變明，但變化不大；a*值從正變為負，表示未經漆酶處理的羊絨纖維偏紅光，而經過漆酶處理后，染色羊絨纖維偏綠光；b*值明顯減小，說明經過漆酶處理后，纖維黃光明顯減少。經過和未經過漆酶處理的檸檬黃染色羊絨纖維，耐摩擦和耐皂洗色牢度都能達到4～5 級，但經過漆酶處理的羊絨纖維耐日曬色牢度下降至3級。

表3 漆酶催化檸檬黃對羊絨染色效果的影響

2.4 漆酶對亮藍染色效果的影響

亮藍染色羊絨纖維在不加漆酶及添加漆酶1 號、2號3種不同情況下的染色效果如表4所示。由表4可以看出，加入漆酶后，K/S值變化不明顯，漆酶雖然能夠起到一定的促染作用，但由于亮藍與纖維結合差，在漆酶處理過程中，處理液呈藍色，導致漆酶處理后纖維K/S值變小。漆酶1 號處理后，羊絨纖維的K/S值減小，而漆酶2號處理后羊絨纖維的K/S值略微增大。L*值變大，即羊絨纖維變明，但變化不大；a*值變化也不大，即羊絨纖維綠光變化不大；b*值增大，纖維藍光明顯減少。經過亮藍染色的羊絨纖維，耐摩擦和耐皂洗色牢度相對較差，但也能達到4 級或以上；經過漆酶處理后，染色羊絨纖維的各項色牢度變化不大。

表4 漆酶催化亮藍對羊絨染色效果的影響

3 結論

（1）染色纖維經漆酶處理后，茶多酚染色羊絨的K/S值變大，胭脂紅、檸檬黃染色羊絨的K/S值均變小，亮藍染色羊絨的K/S值變化不明顯，且2種漆酶的作用效果相差不大。

（2）用茶多酚、胭脂紅、檸檬黃和亮藍4 種食用色素對羊絨纖維進行染色后再經漆酶處理，羊絨仍有較好的耐摩擦和耐皂洗色牢度；除茶多酚外，其他羊絨的耐日曬色牢度有一定程度的下降，但都達到3 級或以上。

（3）漆酶作為一種生態環保的生物酶，可催化底物的范圍廣，在印染廢水處理以及染料染色等方面都能起到一定的作用。