CN109267357A - 一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，利用丝氨酸羟甲基转移酶催化蛋白质纤维大分子中的甘氨酸转化成丝氨酸，增加真丝纤维中丝氨酸数量，再以漆酶和2,2,6,6‑四甲基哌啶‑氮‑氧化物(TEMPO)体系催化氧化真丝纤维中丝氨酸生成醛基，并与聚赖氨酸交联，进行真丝抗菌整理。具体包括以下步骤：(1)酶促真丝中氨基酸转化；(2)漆酶‑TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸。与传统化学交联法抗菌整理相比，本发明处理的真丝具有抗菌性能好、酶处理条件缓和，物理机械性能较未处理样有提高。

Description

一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法
技术领域
本发明涉及一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
真丝纤维由丝胶和丝素两部分组成，在脱胶处理中，具有球形蛋白结构的丝胶组分被碱剂溶解或蛋白酶水解，而化学稳定性较高的丝素得到有效保留。真丝纤维属蛋白质类纤维制品，在适当的温湿度条件下容易成为细菌、霉菌等微生物的养分，从而使织物发生霉变，甚至可能转为疾病传播的载体。因此，为提高真丝作为高档纤维制品的性能，需要对真丝纤维或真丝织物进行抗菌性整理加工。
目前，真丝常用抗菌整理剂包括无机银离子类、有机季铵盐类和和天然高分子类等，采用的整理工艺多以浸渍、高温焙烘等方法进行。这些整理剂在赋予真丝一定抗菌效果的同时，也部分存在着与真丝纤维结合不牢固、易从纤维表面释放迁移至体肤表面，或存在焙烘中真丝强力受损、纤维泛黄，整理废液排放污染环境等弊端。因此，需要开发反应条件缓和、抗菌整理效果较好、纤维损伤较少的真丝抗菌整理方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，使用本发明可借助于酶促催化转化，增加真丝纤维中醛基数，并与聚赖氨酸反应，提高真丝抗菌整理效果。
技术方案：漆酶与介体2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)可组成氧化体系(简称：漆酶-TEMPO体系)，能催化氧化真丝纤维中丝氨酸的醇羟基，生成具有反应性的醛基。真丝纤维上生成的醛基能与聚赖氨酸分子的氨基发生席夫碱反应，通过接枝聚赖氨酸，赋予真丝纤维一定的抗菌性。此外，真丝纤维中还含约20％甘氨酸，丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)能在四氢叶酸(THF)、甲醛及5-磷酸吡哆醛的存在下，催化甘氨酸转化成丝氨酸，使真丝纤维大分子中丝氨酸含量增加。随着真丝纤维中丝氨酸含量增加，在漆酶-TEMPO体系处理中，能催化氧化真丝纤维生成更多数量的醛基，有利于促进真丝与聚赖氨酸间的接枝反应，提升真丝抗菌整理效果。
一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，先利用丝氨酸羟甲基转移酶催化真丝纤维中的甘氨酸转化成丝氨酸，再以漆酶和2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)催化氧化真丝纤维中丝氨酸的羟基生成醛基，再与聚赖氨酸交联。
一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，包括如下步骤：
(1)酶促真丝纤维中甘氨酸转化：将真丝纤维浸渍在丝氨酸羟甲基转移酶溶液中进行处理；
(2)漆酶-TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸：将步骤(1)处理的真丝纤维以漆酶-TEMPO体系催化氧化，接枝聚赖氨酸。
步骤(1)中，所述丝氨酸羟甲基转移酶溶液的配方如下：丝氨酸羟甲基转移酶2～10U/mL，5-磷酸吡哆醛0.25～1mmol/L，四氢叶酸2～10mmol/L，甲醛5～15mmol/L，pH 7～9。
步骤(1)中，酶促真丝纤维中甘氨酸转化的反应条件如下：温度25～40℃，处理时间2～8小时；处理结束后将真丝水洗。
步骤(2)中，所述漆酶-TEMPO体系的配方如下：漆酶5～50U/mL，TEMPO 2～20g/L，聚赖氨酸2.5～10g/L，pH 4.0～7.0。
步骤(2)中，漆酶-TEMPO体系催化氧化的条件如下：温度30～45℃，时间2～12小时；处理结束后将真丝水洗和烘干。
作为优选，所述聚赖氨酸为分子量在3500～5000之间的ε-聚赖氨酸。
作为优选，所述真丝纤维包括桑蚕丝经脱除丝胶后的纤维、织物。
有益效果：
本发明借助于酶促真丝纤维中氨基酸转化和接枝聚赖氨酸，赋予真丝抗菌效果。与传统化学交联法抗菌整理相比，本发明具有以下优点：
(1)抗菌性能好，丝氨酸羟甲基转移酶处理后真丝中丝氨酸数量增加，结合漆酶-TEMPO体系氧化，产生较多反应性醛基，提高了聚赖氨酸在真丝上的接枝量，获得较高抗菌性能；
(2)酶处理条件缓和，在低温和近中性条件下进行真丝抗菌功能化整理，具有能耗低、处理工艺安全的优点，避免了化学交联法能耗大、真丝易泛黄和发生强力下降等缺陷；
(3)漆酶-TEMPO体系催化真丝接枝聚赖氨酸后，能通过聚赖氨酸形成纤维大分子间交联，不仅赋予真丝较好抗菌性能，真丝物理机械性能也提高。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出以下实施例只用于对发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。
采用酶促真丝中氨基酸转化，结合漆酶-TEMPO体系催化氧化真丝接枝聚赖氨酸，实现真丝抗菌整理，具体实施例如下：
实施例1
以本发明述及的方法进行脱除丝胶后克重为70g/m2的真丝织物抗菌整理；
(1)酶促真丝中氨基酸转化：真丝以丝氨酸羟甲基转移酶进行处理；
处理工艺处方及条件：丝氨酸羟甲基转移酶2.5U/mL，5-磷酸吡哆醛0.25mmol/L，四氢叶酸2mmol/L，甲醛5mmol/L，pH 7.5，温度30℃，处理时间2小时；处理结束后将真丝织物水洗；
(2)漆酶-TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸：将步骤(1)处理的真丝以漆酶-TEMPO体系催化氧化，接枝聚赖氨酸；处理工艺处方及条件：漆酶5U/mL，TEMPO 2g/L，ε-聚赖氨酸(分子量3500)2.5g/L，pH 4.5，温度30℃，时间3小时；处理结束后将真丝水洗和烘干。
试样1：未经步骤(1)、(2)处理；
试样2：仅经步骤(2)处理，未经步骤(1)处理；
试样3：经步骤(1)、(2)处理；
经上述工艺处理后，分别参照GB/T 20944.3-2008、ISO 13934-1-2013测定真丝织物试样1～3的对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率、经向断裂强力。结果表明，试样1对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为1.1％和2.0％，经向断裂强力为417N；试样2对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为65.2％和71.0％，经向断裂强力为439N；试样3对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为92.2％和90.1％，经向断裂强力445N。
实施例2
以本发明述及的方法进行脱除丝胶后的桑蚕丝纤维进行抗菌整理；
(1)酶促真丝中氨基酸转化：真丝以丝氨酸羟甲基转移酶进行浸渍处理；
处理工艺处方及条件：丝氨酸羟甲基转移酶10U/mL，5-磷酸吡哆醛1mmol/L，四氢叶酸10mmol/L，甲醛12.5mmol/L，pH 8.5，温度37℃，处理时间8小时；处理结束后将真丝织物水洗；
(2)漆酶-TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸：将步骤(1)处理的真丝以漆酶-TEMPO体系催化氧化，接枝聚赖氨酸；处理工艺处方及条件：漆酶50U/mL，TEMPO15g/L，ε-聚赖氨酸(分子量4800)9g/L，pH 5.5，温度40℃，时间12小时；处理结束后将真丝水洗和烘干。
试样4：未经步骤(1)、(2)处理；
试样5：仅经步骤(2)处理，未经步骤(1)处理；
试样6：经步骤(1)、(2)处理；
经上述工艺处理后，分别参照GB/T 20944.3-2008、GB/T 14344-2008测定桑蚕丝纤维试样4～6的对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率、断裂强度。结果表明，试样4对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为1.2％和3.7％，断裂强度为2.85dN/tex；试样5对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为72.6％和74.0％，断裂强度为3.10dN/tex；试样6对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为95.0％和96.7％，断裂强度为3.39dN/tex。
通过对实施例数据分析：未处理真丝试样(试样1、试样4)的对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌无明显抑菌效果，试样断裂强力或断裂强度最低；未经丝氨酸羟甲基转移酶进行酶促真丝中氨基酸转化、仅以漆酶-TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸的真丝试样(试样2、试样4)对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有一定抑菌效果，真丝物理机械性能较未处理样增加。经步骤(1)～(3)处理后的真丝试样(试样3、试样6)对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率最高，真丝织物断裂强力和桑蚕丝断裂强度均较高，表明丝氨酸羟甲基转移酶能催化真丝纤维大分子生成较多丝氨酸，后续漆酶-TEMPO体系催化氧化中生成更多的醛基，促进了聚赖氨酸在真丝纤维上的接枝和纤维大分子间的交联。本发明述及的方法能有效实现真丝酶促转化和接枝聚赖氨酸，提升真丝抗菌整理效果。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，先利用丝氨酸羟甲基转移酶催化真丝纤维中的甘氨酸转化成丝氨酸，再以漆酶和2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物催化氧化真丝纤维中丝氨酸的羟基生成醛基，再与聚赖氨酸交联。
2.根据权利要求1所述的基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)酶促真丝纤维中甘氨酸转化：将真丝纤维浸渍在丝氨酸羟甲基转移酶溶液中进行处理；
(2)漆酶-TEMPO催化氧化真丝接枝聚赖氨酸：将步骤(1)处理的真丝纤维以漆酶-TEMPO体系催化氧化，接枝聚赖氨酸。
3.根据权利要求2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述丝氨酸羟甲基转移酶溶液的配方如下：丝氨酸羟甲基转移酶2～10U/mL，5-磷酸吡哆醛0.25～1mmol/L，四氢叶酸2～10mmol/L，甲醛5～15mmol/L，pH 7～9。
4.根据权利要求2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，步骤(1)中，酶促真丝纤维中甘氨酸转化的反应条件如下：温度25～40℃，处理时间2～8小时；处理结束后将真丝水洗。
5.根据权利要求2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述漆酶-TEMPO体系的配方如下：漆酶5～50U/mL，TEMPO 2～20g/L，聚赖氨酸2.5～10g/L，pH 4.0～7.0。
6.根据权利要求2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，步骤(2)中，漆酶-TEMPO体系催化氧化的条件如下：温度30～45℃，时间2～12小时；处理结束后将真丝水洗和烘干。
7.根据权利要求1或2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，所述聚赖氨酸为分子量在3500～5000之间的ε-聚赖氨酸。
8.根据权利要求1或2所述基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法，其特征在于，所述真丝纤维包括桑蚕丝经脱除丝胶后的纤维、织物。
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