CN107488654A - 一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然彩棉整理的应用 - Google Patents

一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然彩棉整理的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然彩棉整理的应用，果胶酶的制备方法为：以蚕丝蛋白、纳米钛氧化物颗粒和醚化2D树脂作为主要原料，将蚕丝蛋白和纳米钛氧化物颗粒混合后与果胶酶混合形成第一固化层，再在第一固化层的表面覆盖醚化2D树脂作为第二固化层，制备得到的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶受到双层载体的保护，稳定性好，耐热和耐冲击性能提高，磁性粒子的存在也更有利于固化果胶酶的回收重复利用，残留于织物的固化果胶酶也可以赋予天然彩棉亲肤抗皱的功效，因此将经活化处理的天然彩棉织物经生物酶处理后不仅对天然彩棉纤维的损失小，而且使天然彩棉更加亲肤柔软抗皱，节省了后整理的工艺，绿色低能环保。

Description

一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然 彩棉整理的应用
技术领域
本发明属于果胶酶固化技术领域，具体涉及一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然彩棉整理的应用。
背景技术
天然彩棉是一种含有天然色素的棉花，是在种植过程中采用现代生物工程技术，利用杂交和基因改性技术培植的棉花，天然彩棉的主要成分为纤维素，但纤维素的含量低于白棉，蜡质含量高于白棉，结晶度高于白棉，在天然彩棉的次生壁内层或者中腔内沉积着大量色素条纹，发色基团与羰基有关，常规的碱退浆和煮练工艺对天然彩棉的色泽影响很大。
利用生物酶制剂对天然彩棉进行处理，主要利用生物酶对某种天然物质催化降解的专一性、高效性和处理条件的温和性，去除天然彩棉的杂质和棉籽壳，保留天然色素，对天然彩棉的纤维强力损伤小，提高了天然彩棉织物的强力和尺寸稳定性，对天然彩棉进行温和的除杂、抛光、柔软处理，使制备的天然彩棉的色泽自然持久、质地柔软、穿着舒适。
中国专利CN101191302A公开的彩棉仿色织原坯织物的整理方法，该整理方法包括生物酶整理、发色整理、后整理和烘干，生物酶整理剂由复合精练酶、纯碱和渗透剂组成，发色整理剂由精炼剂、螯合剂、烧碱、纯碱、硅酸钠和氧化剂组成，后整理剂为柔软剂，其中复合精练酶包括果胶酶，果胶酶和/或淀粉酶和/或纤维素酶，复合精练酶中果胶酶和淀粉酶组成可去除淀粉浆，纤维素酶可去除彩棉表面的毛刺。由上述现有技术可知，目前设涉及天然彩棉的整理都是采用果胶酶、淀粉酶和纤维素酶进行预处理以求得到较好的整理效果，但是生物酶处理后的生物酶多是采用酶失活处理，对生物酶的资源造成很大的浪费，因此需要对果胶酶、淀粉酶或者纤维素酶进行固定化处理，有利于后续回收。中国专利CN102337258B公开的果胶酶的固定化载体与制备和固定化果胶酶的方法，将淀粉和铁可溶性盐制备碱性混合溶液，超声波搅拌处理，酸性中和后，经乙醇洗涤，过滤，冷冻干燥，得到磁性固定化载体，该磁性固定化载体应用于果胶酶的固定，特别应用于动物源果胶酶-鹅源草酸青梅果胶酶固定化，该方法对果胶酶制备的载体具有磁性，有利于果胶酶的回收利用，但载体与果胶酶之间只存在吸附作用，结合力不强，且残留于织物的载体也会对织物的性能造成一定的影响，也未提及在天然彩棉整理中的应用，因此仍需进一步研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶及其制备方法和在天然彩棉整理的应用，以蚕丝蛋白、纳米钛氧化物颗粒和醚化2D树脂作为主要原料，将蚕丝蛋白和纳米钛氧化物颗粒混合后与果胶酶混合形成第一固化层，再在第一固化层的表面覆盖醚化2D树脂作为第二固化层，因此使制备得到固化果胶酶的稳定性好，耐热和耐冲击性能提高，磁性粒子的存在也更有利于固化果胶酶的回收重复利用，而且残留于织物表面的固化果胶酶也可以赋予天然彩棉产品亲肤抗皱的功效。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶包括蚕丝蛋白、纳米钛氧化物颗粒、醚化2D树脂和果胶酶，所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶为双层结构，所述双层结构由蚕丝蛋白和醚化2D树脂构成，所述纳米钛氧化物颗粒和果胶酶被第一层蚕丝蛋白包裹，所述蚕丝蛋白受氯化钙固化和戊二醛交联，所述第一层蚕丝蛋白被第二层醚化2D树脂包裹。
作为上述技术方案的优选，所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量不高于20％，醚化2D树脂的用量不高于10％，纳米钛氧化物颗粒的含量介于0.5-2％。
本发明还提供了一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，包括以下步骤：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将蚕丝蛋白溶液中加入纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在50-60℃下加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶。
作为上述技术方案的优选，所述纳米钛氧化物颗粒的粒径为50-200nm。
作为上述技术方案的优选，蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的含量为5-9wt％，蚕丝蛋白的分子量为80-125kDa。
作为上述技术方案的优选，蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.5-0.6:0.2-0.3。
作为上述技术方案的优选，所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量不高于20％，醚化2D树脂的用量不高于10％，纳米钛氧化物颗粒的含量介于0.5-2％。
本发明还提供一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶在天然彩棉整理的应用，其特征在于：包括以下步骤：
将天然彩棉产品先进行低温等离子体处理预处理，浸入含基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入助剂，一浸一轧，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
作为上述技术方案的优选，所述助剂为精炼剂、螯合剂、分散剂或者增稠剂中的一种或者几种。
作为上述技术方案的优选，所述一浸一轧的温度为60-70℃，轧余率为85-90％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶是以蚕丝蛋白、纳米钛氧化物颗粒和醚化2D树脂作为主要原料，蚕丝蛋白为蛋白质大分子，大分子之间容易缠结形成三维网络球状，本发明先纳米钛氧化物颗粒与蚕丝蛋白混合后，加入果胶酶，通过氯化钙的作用使蚕丝蛋白大分子固化，通过戊二醛的作用使蚕丝蛋白大分子之间交联，形成第一固化层，再在第一固化层的表面覆盖醚化2D树脂作为第二固化层，通过调节醚化2D树脂的用量使载体不会形成闭孔结构，但又可以提高载体的强度，因此制备得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的稳定性好，耐热和耐冲击性能提高，磁性粒子的存在也更有利于固化果胶酶的回收重复利用，而且残留于织物表面的固化果胶酶也可以赋予天然彩棉产品亲肤抗皱的功效。
(2)本发明制备的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶适用于多种织物的生物酶整理中，本发明制备的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶尤其适合于棉织物的整理，特别适合于天然彩棉织物的整理中，且由于基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的稳定性好，耐热耐冲击性好，因此整理工艺参数可控范围增大，天然彩棉织物的整理效果更好。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将5wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.5:0.2，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在50℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为10％，醚化2D树脂的用量为2％，纳米钛氧化物颗粒的含量为0.5％。
将天然彩棉产品在50W功率下低温等离子体处理预处理5s，浴比1:30，浸入0.5％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.5％精炼剂和0.5％螯合剂，一浸一轧，浸轧温度为60℃，轧余率为85％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
实施例2：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将9wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.6:0.3，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在60℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为8％，醚化2D树脂的用量为1％，纳米钛氧化物颗粒的含量为0.8％。
将天然彩棉产品在100W功率下低温等离子体处理预处理10s，浴比1:30，浸入0.5-10％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.3％精炼剂、0.2％螯合剂和0.1％分散剂，一浸一轧，浸轧温度为70℃，轧余率为90％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
实施例3：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将6wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.55:0.25，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在55℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为15％，醚化2D树脂的用量为5％，纳米钛氧化物颗粒的含量为2％。
将天然彩棉产品在100W功率下低温等离子体处理预处理5s，浴比1:30，浸入2.5％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.1％精炼剂、0.3％螯合剂和0.4％增稠剂，一浸一轧，浸轧温度为65℃，轧余率为88％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
实施例4：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将8wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.5:0.3，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在55℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为6％，醚化2D树脂的用量为0.5％，纳米钛氧化物颗粒的含量为0.8％。
将天然彩棉产品在50W功率下低温等离子体处理预处理10s，浴比1:30，浸入4.5％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.5％精炼剂、0.3％分散剂和0.2％增稠剂，一浸一轧，浸轧温度为70℃，轧余率为85％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
实施例5：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将8wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.6:0.2，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在55℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为8％，醚化2D树脂的用量为2％，纳米钛氧化物颗粒的含量为1.5％。
将天然彩棉产品在80W功率下低温等离子体处理预处理6s，浴比1:30，浸入5％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.1％精炼剂、0.3％螯合剂和0.1％分散剂，一浸一轧，浸轧温度为60℃，轧余率为90％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
实施例6：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将7wt％的80-125kDa蚕丝蛋白溶液中加入粒径为50-200nm的纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，按照蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.5:0.25，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在55℃下一边滴加一边加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其中，基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量为9％，醚化2D树脂的用量为3％，纳米钛氧化物颗粒的含量为1.2％。
将天然彩棉产品在100W功率下低温等离子体处理预处理5s，浴比1:30，浸入8％的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入0.5％精炼剂、0.5％螯合剂、0.5％分散剂和0.5％增稠剂，一浸一轧，浸轧温度为70℃，轧余率为88％，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
经检测，实施例1-6制备的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的酶活性、重复使用效果、回收率的结果如下所示：
经检测，实施例1-6制备的果胶酶整理的天然彩棉产品的失重率、机械强度保持率、色泽效果、抗皱性能的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶酶活性高，回收重复使用效果好，且经基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶整理的天然彩棉织物的失重小，机械强度变化不大，色泽无明显差异，且具有一定的抗皱免烫性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其特征在于：所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶包括蚕丝蛋白、纳米钛氧化物颗粒、醚化2D树脂和果胶酶，所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶为双层结构，所述双层结构由蚕丝蛋白和醚化2D树脂构成，所述纳米钛氧化物颗粒和果胶酶被第一层蚕丝蛋白包裹，所述蚕丝蛋白受氯化钙固化和戊二醛交联，所述第一层蚕丝蛋白被第二层醚化2D树脂包裹。
2.根据权利要求1所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶，其特征在于：所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量不高于20％，醚化2D树脂的用量不高于10％，纳米钛氧化物颗粒的含量介于0.5-2％。
3.一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将果胶酶溶于磷酸盐缓冲液中，配置形成酶溶液，然后将蚕丝蛋白溶液中加入纳米钛氧化物颗粒，搅拌均匀，形成磁性蚕丝蛋白溶液，将酶溶液加入到磁性蚕丝蛋白溶液中，混合均匀，滴加氯化钙固化剂和戊二醛交联剂，在50-60℃下加热搅拌，最后滴加醚化2D树脂溶液，再次混合均匀，离心分离，得到基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶。
4.根据权利要求3所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，其特征在于：所述纳米钛氧化物颗粒的粒径为50-200nm。
5.根据权利要求3所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，其特征在于：蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的含量为5-9wt％，蚕丝蛋白的分子量为80-125kDa。
6.根据权利要求3所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，其特征在于：蚕丝蛋白与氯化钙固化剂和戊二醛交联剂的质量比为1:0.5-0.6:0.2-0.3。
7.根据权利要求3所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的制备方法，其特征在于：所述基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶中蚕丝蛋白的含量不高于20％，醚化2D树脂的用量不高于10％，纳米钛氧化物颗粒的含量介于0.5-2％。
8.一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶在天然彩棉整理的应用，其特征在于：包括以下步骤：
将天然彩棉产品先进行低温等离子体处理预处理，浸入含基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶的溶液中，加入助剂，一浸一轧，烘干，得到果胶酶整理的天然彩棉产品。
9.根据权利要求8所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶在天然彩棉整理的应用，其特征在于：所述助剂为精炼剂、螯合剂、分散剂或者增稠剂中的一种或者几种。
10.根据权利要求8所述的一种基于蚕丝蛋白载体的固化果胶酶在天然彩棉整理的应用，其特征在于：所述一浸一轧的温度为60-70℃，轧余率为85-90％。
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