CN109281209B - 一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于酶促改性提升真丝织物染色性能的方法，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，再以蛋白激酶A催化真丝纤维中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，增强对阳离子染料的结合效果，改善真丝织物的染色性能。具体包括以下步骤：(1)酶促真丝中氨基酸转化；(2)蛋白激酶A催化磷酸化。与通过应用化学法改性增加真丝纤维表面的负电性，来提升真丝织物的染色性能相比，本发明具有酶催化效率高、反应条件缓和、染色性能改善明显的优点。

Description

一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法
技术领域
本发明涉及一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
真丝织物包括以桑蚕丝、榨蚕丝等为原料加工而成的针织物或机织物等，染色中最常用的染料都是阴离子染料，包括酸性染料、酸性媒介染料和酸性含媒染料等。酸性染料颜色鲜艳、色谱齐全，且匀染性好，在真丝纤维染色中应用较为广泛；但由于酸性染料分子量较小，染料与纤维间氢键和范德华力较弱，因此染物湿处理牢度低。与酸性染料相比，酸性媒介染料和酸性含媒染料染色中纤维制品染色深度和色牢度增加，但颜色鲜艳度不够，且酸性媒介染料染色中需添加金属媒染剂，不仅影响纺织品的安全性，还易产生环境污染，增加印染废水处理的负担。由此可见，上述三类酸性染料进行真丝织物染色中均存在一定的不足。
与酸性染料相比，阳离子染料能在溶液中电离生成带正电荷的有色离子，与含负电性基团的腈纶、阳离子改性涤纶等纤维形成较强的库仑引力。以阳离子染料染色的纤维制品具有色光鲜艳、染色牢度高等多种优点。真丝织物以阳离子染料染色时，由于真丝纤维中负电性基团的种类和数量有限，因此其染色深度不高，不能满足高色深织物的加工要求。因此，有必要通过酶促真丝纤维改性(如：引入较多负电性基团)，增加真丝与阳离子染料的结合数量，提升真丝织物纤维染色性能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法，使用本发明可借助生物酶法，增加真丝纤维中负电性基团数量，促进阳离子染料与真丝纤维结合，获得较高的染色深度和色牢度。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
真丝纤维中含一定数量丝氨酸和苏氨酸，蛋白激酶A能催化三磷酸腺苷(ATP)上γ-磷酸基团转移至真丝纤维大分子的丝氨酸或苏氨酸残基上，使其侧链上羟基磷酸化，形成较多带负电的磷酸基团，增强纤维与阳离子染料的结合力。真丝纤维中除含有丝氨酸和苏氨酸外，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，催化甘氨酸转化生成丝氨酸，促使真丝纤维中丝氨酸含量增加。真丝纤维中丝氨酸含量增加后，蛋白激酶A处理中能催化纤维大分子生成更多的负电性磷酸基团，促进真丝纤维与阳离子染料结合，为提升真丝纤维染色性能的提供了新方法。
一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法，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，再以蛋白激酶A催化真丝纤维中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。
一种基于酶促改性提升真丝纤维染色性能的方法，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，对真丝纤维进行处理；
(2)蛋白激酶A催化磷酸化：经步骤(1)处理后的真丝纤维浸渍在蛋白激酶A溶液中，催化真丝纤维中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。
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，pH7～9。
步骤(1)中，酶促真丝纤维中丝氨酸转化的反应条件如下：
温度25～40℃，处理时间2～8小时；处理结束后将真丝纤维水洗。
步骤(2)中，所述蛋白激酶A溶液的配方如下：蛋白激酶A 2.5～10U/mL，三磷酸腺苷10～50mmol/L，环磷酸腺苷1～10mmol/L，pH6.5～8.0。
步骤(2)中，蛋白激酶A催化磷酸化的反应条件如下：
温度20～40℃，处理时间4～12小时；处理结束后将真丝纤维水洗和烘干。
作为优选，所述真丝纤维包括以桑蚕丝为原料的机织物、针织物。
将上述酶促改性后的真丝纤维织物进行染色，其染色深度K/S显著提高，而且湿摩擦色牢度等级也较高，织物强力无明显下降。真丝纤维染色可以采取如下方法：阳离子染料0.02～5g/L，匀染剂0～2g/L，pH范围4.5～6.5，染色温度85～100℃，染色时间0.5～1小时；染色结束后将真丝纤维水洗、烘干。
有益效果：
与应用化学法增加真丝纤维表面的负电性，来提升真丝纤维的染色性能相比，本发明具有以下优点：
(1)酶催化效率高，利用丝氨酸羟甲基转移酶、蛋白激酶A催化真丝纤维中甘氨酸转化及丝氨酸磷酸化，具有专一性强和反应效率高的优点；
(2)反应条件缓和，在低温近中性条件下完成真丝纤维大分子催化改性，避免了化学方法加工中高温或焙烘易造成纤维损伤、手感下降和织物泛黄等弊端；
(3)染色性能改善明显，真丝经酶促改性后，增强了对阳离子染料的亲和力，织物具有较高的染色深度和染色牢度。
具体实施方式
通过酶促改性，使真丝纤维中生成较多丝氨酸，再结合蛋白激酶A催化丝氨酸和苏氨酸磷酸化。阳离子染料染色后，采用测色仪测定真丝纤维的染色深度K/S值(测色条件：D65光源，10°视场)、参照GB/T 3920-2008测定染色后织物的湿摩擦色牢度，具体实施例如下：
实施例1
选择真丝电力纺，以本发明述及的方法进行酶促真丝纤维改性及阳离子染料染色；
(1)酶促真丝中氨基酸转化：真丝纤维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1小时；处理结束后将真丝纤维水洗；
(2)蛋白激酶A催化磷酸化：经步骤(1)处理后的真丝纤维以蛋白激酶A进行催化磷酸化；
处理工艺处方及条件：蛋白激酶A 2.5U/mL，三磷酸腺苷10mmol/L，环磷酸腺苷1mmol/L，pH 6.5，温度25℃，处理时间4小时；处理结束后将真丝纤维水洗和烘干。
(3)阳离子染料染色：步骤(2)处理的真丝以阳离子红X-GR进行染色；染色工艺处方及条件：阳离子红X-GR 0.6g/L，pH 5，染色温度90℃，染色时间0.5小时；染色结束后将真丝纤维水洗、烘干。
试样1：仅步骤(3)处理，未经步骤(1)、(2)处理；
试样2：仅步骤(2)、(3)处理，未经步骤(1)处理；
试样3：经步骤(1)、(2)、(3)处理。
经上述处理后，试样1表面染色深度K/S值为1.35，湿摩擦色牢度4级；试样2表面染色深度K/S值为3.24，湿摩擦色牢度4.5级；试样3表面染色深度K/S值为5.11，湿摩擦色牢度4.5级。
实施例2
选择真丝针织绸，以本发明述及的方法进行真丝纤维阳离子染料染色；
(1)酶促真丝中氨基酸转化：真丝纤维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10U/mL，5-磷酸吡哆醛1mmol/L，四氢叶酸8mmol/L，甲醛12.5mmol/L，pH 8，温度37℃，处理时间8小时；处理结束后将真丝纤维水洗；
(2)蛋白激酶A催化磷酸化：经步骤(1)处理后的真丝纤维以蛋白激酶A进行催化磷酸化；
处理工艺处方及条件：蛋白激酶A 10U/mL，三磷酸腺苷50mmol/L，环磷酸腺苷8mmol/L，pH 7.5，温度40℃，处理时间10小时；处理结束后将真丝纤维水洗和烘干。
(3)阳离子染料染色：步骤(2)处理的真丝以阳离子黄GL进行染色；染色工艺处方及条件：阳离子黄GL 1.0g/L，匀染剂1.5g/L，pH 5，染色温度100℃，染色时间1小时；染色结束后将真丝纤维水洗、烘干。
试样4：仅步骤(3)处理，未经步骤(1)、(2)处理；
试样5：仅步骤(2)、(3)处理，未经步骤(1)处理；
试样6：经步骤(1)、(2)、(3)处理。
经上述处理后，试样4表面染色深度K/S值为1.03，湿摩擦色牢度4.5级；试样5表面染色深度K/S值为2.19，湿摩擦色牢度4级；试样6表面染色深度K/S值为3.96，湿摩擦色牢度4.5级。
通过对实施例数据分析：未经步骤(1)、(2)处理、仅以阳离子染料进行染色的真丝纤维染色深度K/S较低，试样1、试样4的K/S值分别为1.35和1.03。未经步骤(1)处理，仅以蛋白激酶A处理真丝纤维，然后再进行阳离子染料染色，试样的染色深度有所增加，试样2、试样5的K/S值分别为3.24和2.19，表明蛋白激酶A能使真丝纤维中部分丝氨酸和苏氨酸磷酸化，增加了对阳离子染料的结合效果。真丝经酶促氨基酸转化、蛋白激酶A催化磷酸化二步法处理后，再进行阳离子染料染色时，试样3和试样6的染色深度K/S分别达到5.11和3.96，表明丝氨酸羟甲基转移酶催化真丝纤维中甘氨酸转化生成了丝氨酸，蛋白激酶A处理中能将生成的丝氨酸磷酸化，使纤维表面负电性基团增多，对阳离子染料结合数量增加。此外，试样3和试样6不仅染色深度K/S分别较实施例1、实施例2中其他试样有明显增加，且试样湿摩擦色牢度也较好。
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 (3)

1.一种基于酶促改性提升真丝纤维阳离子染料染色性能的方法，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，对真丝纤维进行处理；
（2）蛋白激酶A催化磷酸化：经步骤（1）处理后的真丝纤维浸渍在蛋白激酶A溶液中，催化真丝纤维中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化；
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 0.25～1 mmol/L，四氢叶酸 2～10 mmol/L，甲醛5～15 mmol/L，pH 7～9；
步骤(2)中，所述蛋白激酶A溶液的配方如下：蛋白激酶A 2.5～10 U/mL，三磷酸腺苷10～50 mmol/L，环磷酸腺苷1～10 mmol/L，pH6.5～8.0。
2.根据权利要求1所述基于酶促改性提升真丝纤维阳离子染料染色性能的方法，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；处理结束后将真丝纤维水洗。
3.根据权利要求1所述基于酶促改性提升真丝纤维阳离子染料染色性能的方法，其特征在于，步骤(2)中，蛋白激酶A催化磷酸化的反应条件如下：
温度20～40℃，处理时间4～12小时；处理结束后将真丝纤维水洗和烘干。
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