CN101974491A - 一种液体生物抛光酶及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体生物抛光酶及其制备方法，所述的液体生物抛光酶包含以下成分及活性：β-1，4-外切葡聚糖酶30000～40000u/mL、β-1，4-内切葡聚糖水解酶20000～30000u/mL、β-葡萄糖苷酶4000～5000u/mL和去离子水，pH值为4.7～5.2，上述各酶的总活力为1000～2000u/mL。本发明液体生物抛光酶具有生物抛光效果显著、失重率低、对织物损伤较小的优点。

Description

一种液体生物抛光酶及其制造方法

技术领域

本发明涉及纤维素酶，具体是指一种纺织行业用的液体生物抛光酶及其制造方法。

背景技术

众所周知天然纤维素纤维结构复杂，结晶度高，纤维素酶分子体系又比较大，不能渗透到结晶区内部将纤维全部分解成葡萄糖。但纤维经过纤维素酶处理后，纤维的物理性质会发生变化，横向断裂，强力降低，聚合度下降，吸湿能力和耐碱能力增加，裂解成短的可分离的纤维碎片等。根据这一原理，对纺织物进行有控制的纤维素酶处理，可以使织物具有持久的光洁表面，且纹理清晰，手感柔顺，纺织品服用性能得到改善，附加值大大提高。更为重要的是，生物抛光酶具有绿色环保、对环境污染小的优点。

生物抛光酶主要成分为纤维素酶，纤维素酶是具有纤维素降解能力酶的总称。它们协同作用分解纤维素。这些酶具有不同的特异性和作用方式。不同的纤维素酶能更有效地降解结构复杂的纤维素。多种水解酶，构成了一个复杂的纤维素酶系。

一般按其性质可将纤维素酶分为三类：

1)β-1，4-内切葡聚糖水解酶(简称EG酶)。这类酶作用于纤维素分子内部的非结晶区，随机水解β-1，4糖苷键。将长链纤维素分子截短。产生大量带非还原性末端的小分子纤维素；

2)β-1，4-外切葡聚糖酶(简称CBH酶)。这类酶作用于纤维素分子末端水解β-1，4糖苷键，每次切下一个纤维二糖分子；

3)β-葡萄糖苷酶(简称BG酶)。这类酶将纤维二糖水解成葡萄糖分子。虽然它对纤维素无作用。但它可以消除上述两种酶催化反应的终产物对反应的抑制作用.从而加快反应速度。

织物纤维在三种酶协同作用下被水解，EG酶对抛光作用贡献较大，CBH也有作用，但是会引起织物纤维内部的较大的强力损伤。BG酶主要起后期的协同作用，协同EG和CBH进一步彻底水解两种酶产生的纤维二糖和低分子纤维糊精。因为随着反应的进行，纤维二糖的积累将使CBH酶的活力受到抑制。要使反应持续的进行下去，必须减少纤维二糖的积累，将纤维二糖转化为其他形式，如葡萄糖。纤维素酶应用于生物抛光，既要除毛干净、手感好又要尽可能减少其对织物造成的失重和强力损伤，由于传统的纤维素酶对其组分及各组分的含量未知，通常难以同时满足以上要求。

目前，市场上的用于织物的生物抛光纤维素酶产品，有的除毛干净，有的保色好，但是很难又同时做到对织物的损伤小。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足提供一种生物抛光效果显著、失重率低、对织物损伤较小的液体生物抛光酶。

本发明旨在克服现有技术的不足还提供一种生物抛光效果显著、失重率低、对织物损伤较小的液体生物抛光酶的制造方法。

为了实现上述第一目的，本发明设计出一种液体生物抛光酶，包含以下成分及活性：β-1，4-外切葡聚糖酶30000～40000u/mL、β-1，4-内切葡聚糖水解酶20000～30000u/mL、β-葡萄糖苷酶4000～5000万u/mL和去离子水，pH值为4.7～5.2，上述各酶的总活力为1000～2000u/mL。

作为对上述方案的改进：所述的β-1，4-外切葡聚糖酶通过微晶纤维素AVI法测试；所述的β-1，4-内切葡聚糖水解酶通过糖化力CMC法测试；所述的β-葡萄糖苷酶通过β-葡聚糖法测试。

作为对上述方案的进一步的改进：所述的液体生物抛光酶中还添加有如下成份，按重量百分比包含有：氯化纳NaCl 5～30％、非离子表面活性剂0.5～5％、山梨醇4～15％、山梨酸钾0.1～0.2％。

为了实现上述第二目的，本发明设计出一种制造液体生物抛光酶的方法，它包括如下步骤：

1)、原料处理：稻草粉、小麦秸秆粉等天然纤维素原料经过物理化学方法预处理的纤维素原料或纤维素粉的一种或一种以上，共1-5份，加入100份mandels营养液，调节pH为4.5～5.0，装入发酵罐中，在108～162℃高压蒸汽灭菌18～50分钟；

2)、菌种制备：将里氏木霉Tricode rmareesei、黑曲霉A.niger为生产菌株，分别经斜面试管培养、摇瓶扩大培养或发酵罐自扩大培养制备所需二级液体菌种；

3)、发酵生产：先将里氏木霉的二级液体菌种，按液态发酵培养基体积的1～10％接种量接种于液态发酵培养基，20～40℃下通气培养2～3天，再接入1～10％体积的黑曲霉二级液体菌种，20～40℃下继续通气培养2～4天，降培养液过滤，形成由β-1，4-外切葡聚糖酶、β-1，4-内切葡聚糖水解酶和β-葡萄糖苷酶混合的液体生物抛光酶。

作为对上述方法的改进：将液体生物抛光酶超滤浓缩至原来体积的1/10～1/3即为高活性的液态纤维素酶制剂，浓缩液经喷雾干燥可制成粉状高活性浓缩纤维素酶制剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明液体生物抛光酶经多次调试，科学实验而成。在对CBH、EG、BG酶的准确含量上，经过多次实验，确定了三者的最佳比例。三者充分作用，并且还保证了液体生物抛光酶在实际应用中有效作用长期持久。最终作用产物为葡萄糖，很容易经水洗去除。

2、本发明液体生物抛光酶的设计主要为使织物获得了优良的抛光效果，且对织物损伤小。织物抛光效果良好，使织物表面产生滑爽、均匀的去毛效果，起毛、起球量明显减少，手感柔软。它能够最大限度的减低织物脱色及织物强度的损失，使织物色泽鲜艳。

3、该液体生物抛光酶对织物有着生物抛光效果，织物纹理清晰，手感柔顺，纺织品服用性耗，附加值得到了大大提高。同时，酶有效作用时间久，对织物内部纤维分子损伤小，织物失重率低，强力损伤小。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例对本发明原理作进一步的详细描述：

本发明是一种液体生物抛光酶，它包含以下成分及活性：β-1，4-外切葡聚糖酶30000～40000u/mL、β-1，4-内切葡聚糖水解酶20000～30000u/mL、β-葡萄糖苷酶4000～5000万u/mL和去离子水，pH值为4.7～5.2，上述各酶的总活力为1000～2000u/mL。

上述的β-1，4-外切葡聚糖酶通过微晶纤维素AVI法测试；所述的β-1，4-内切葡聚糖水解酶通过糖化力CMC法测试；所述的β-葡萄糖苷酶通过β-葡聚糖法测试。

为了保证产品稳定性，在液体生物抛光酶中还添加有如下成份，按重量百分比包含有：氯化纳NaCl 5～30％、非离子表面活性剂0.5～5％、山梨醇4～15％、山梨酸钾0.1～0.2％。

本发明专利涉及的纺织行业用液体生物抛光酶的制备方法如下，它包括如下步骤：

1)、原料处理：稻草粉、小麦秸秆粉等天然纤维素原料经过物理化学方法预处理的纤维素原料或纤维素粉的一种或一种以上，共1-5份，加入100份mandels营养液，调节pH为4.5～5.0，装入发酵罐中，在108～162℃高压蒸汽灭菌18～50分钟；

2)、菌种制备：将里氏木霉Tricode rmareesei、黑曲霉A.niger为生产菌株，分别经斜面试管培养、摇瓶扩大培养或发酵罐自扩大培养制备所需二级液体菌种；

3)、发酵生产：先将里氏木霉的二级液体菌种，按液态发酵培养基体积的1～10％接种量接种于液态发酵培养基，20～40℃下通气培养2～3天，再接入1～10％体积的黑曲霉二级液体菌种，20～40℃下继续通气培养2～4天，降培养液过滤，形成由β-1，4-外切葡聚糖酶、β-1，4-内切葡聚糖水解酶和β-葡萄糖苷酶混合的液体生物抛光酶。

采用上述方法得到的生物抛光酶，可以达到以下指标：

1)感官指标：棕褐色液体。

2)卫生指标：每千克成品中

大肠杆菌，液体酶＜30CUF/mL

沙门氏菌，阴性

Pb≤30mg

As≤10ng

将液体生物抛光酶超滤浓缩至原来体积的1/10～1/3即为高活性的液态纤维素酶制剂，浓缩液经喷雾干燥可制成粉状高活性浓缩纤维素酶制剂。

本发明液体生物抛光酶在最佳应用工艺条件下，酶用量1％(o.w.f)，温度50-55℃，pH值4.7-5.2，浴比1∶10，处理时间30min，能够取得良好的抛光效果。经过处理后，织物失重率为1.5％，强力损失7.6％，白度121.2，毛效85cm，手感3级。

同市场上其他类产品处理的布样进行对比，我们发现该产品处理后的布样柔软性较高，失重率低，手感较好，并且织物减量低，强力损失少。具有显著改善纤维素针织物的外观的性能，染色棉织物经本产品处理后，表面毛羽、棉结明显地被清除，织物结构较清晰，染色织物的色泽也明显地明亮和清新。织物的表面粗糙度以及抗挠刚度显著降低，从而有助于织物手感的改善。增加纤维素纤维的柔软度，而且纤维素酶对黄麻有漂白作用也已被证实。因此，只要做到能有效地控制纤维素酶对纤维的水解程度，就可赋予棉织物良好的柔软性、丰满性、挺爽性和悬垂性。

本发明提供一种抛光酶产品，找到纤维素酶体系中各组分最佳的比例，降低纤维素酶在纺织行业的失重率，降低了酶对布的损伤，增加了抛光效果，换布一个柔顺的手感，清晰的纹理，持久的光洁表面。本发明经过多次试验，开发出组分明确、高内切酶(EG酶)含量高并且各个组分比例协调的纤维素酶体系，并添加稳定剂，延长了保质期。彻底打破了传统的抛光酶，有的除毛干净，有的保色好，但是很难又同时做到对织物的损伤小这一难题。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域技术人员根据本发明的构思，所做出的适当变通或修改，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液体生物抛光酶，其特征在于，包含以下成分及活性：β-1，4-外切葡聚糖酶30000～40000u/mL、β-1，4-内切葡聚糖水解酶20000～30000u/mL、β-葡萄糖苷酶4000～5000万u/mL和去离子水，pH值为4.7～5.2，上述各酶的总活力为1000～2000u/mL。

2.根据权利要求1所述的液体生物抛光酶，其特征在于：所述的β-1，4-外切葡聚糖酶通过微晶纤维素AVI法测试；所述的β-1，4-内切葡聚糖水解酶通过糖化力CMC法测试；所述的β-葡萄糖苷酶通过β-葡聚糖法测试，总活力通过FPA法测试。

3.根据权利要求1或2所述的液体生物抛光酶，其特征在于：所述的液体生物抛光酶中还添加有如下成份，按重量百分比包含有：氯化纳NaCl 5～30％、非离子表面活性剂0.5～5％、山梨醇4～15％、山梨酸钾0.1～0.2％。

4.一种制造权利要求1所述的液体生物抛光酶的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)、原料处理：稻草粉、小麦秸秆粉等天然纤维素原料经过物理化学方法预处理的纤维素原料或纤维素粉的一种或一种以上，共1-5份，加入100份mandels营养液，调节pH为4.5～5.0，装入发酵罐中，在108～162℃高压蒸汽灭菌18～50分钟；

2)、菌种制备：将里氏木霉Tricode rmareesei、黑曲霉A.niger为生产菌株，分别经斜面试管培养、摇瓶扩大培养或发酵罐自扩大培养制备所需二级液体菌种；

3)、发酵生产：先将里氏木霉的二级液体菌种，按液态发酵培养基体积的1～10％接种量接种于液态发酵培养基，20～40℃下通气培养2～3天，再接入1～10％体积的黑曲霉二级液体菌种，20～40℃下继续通气培养2～4天，降培养液过滤，形成由β-1，4-外切葡聚糖酶、β-1，4-内切葡聚糖水解酶和β-葡萄糖苷酶混合的液体生物抛光酶。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将液体生物抛光酶超滤浓缩至原来体积的1/10～1/3即为高活性的液态纤维素酶制剂，浓缩液经喷雾干燥可制成粉状高活性浓缩纤维素酶制剂。