CN110685020B - 一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然彩色蚕丝处理技术领域，特别涉及用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶及其使用方法。一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，由生物酶A和生物酶B组成，所述生物酶A包括如下重量百分比组分：木瓜蛋白酶1～10％、菠萝蛋白酶1～10％、中性蛋白酶0.5～5％、脂肪酶0.1～3％；所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶1～10％、蛋白质二硫键异构酶0.3～5％。本发明解决了后续彩色蚕茧推广应用上的最大障碍，保证了彩色蚕丝纯天然的风格，省去染整工序，符合高品质环保理念。

Description

一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶及其使用方法

技术领域

本发明涉及天然彩色蚕丝处理技术领域，特别涉及用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶及其使用方法。

背景技术

天然彩色桑蚕丝是带有天然色泽的蚕丝蛋白纤维，其茧丝色泽柔和艳丽，具有抗菌、抗氧化、抗紫外等优良性能，适合织造成内衣、婴幼儿等服饰。天然彩丝的颜色主要来源于茧丝丝胶中的色素物质，如类胡萝卜素、黄酮类色素，这些色素的结构不稳定，脱胶会使其颜色完全丧失，如不脱胶其所得织物质地生硬，手感不佳，有刺痒感，不利于彩丝的生产利用。

丝胶为一种球状蛋白，其构象以无规卷曲为主，部分靠近丝素的丝胶结构为β-折叠结构，丝胶结构不稳定，且丝胶分子表面含有较多的极性亲水基团，使丝胶易溶于水。在常规纺织加工中，茧丝需要经历煮茧、缫丝、精炼等工序，色素物质会随着丝胶一起溶于水中而造成明显的褪色，严重影响到彩丝的品质。

丝胶在水中的溶解性存在差异，丝胶层由外至内，其溶解性逐渐降低，即越靠近丝素的丝胶越难溶于水。因此缫丝、精炼等工艺会给彩丝的品质带来另外一种影响，如果没有完全除去丝胶，部分带有色素的丝胶包裹于丝素外形成花斑丝，同时天然彩丝经过长时间紫外光照射后，会发生光褪色，伴随着的是其热性能和力学性能的下降，以上因素均会给彩丝的品质和发展带来不利的影响。

目前常见的蚕丝脱胶方法普遍存在脱胶温度高、污染重、蚕丝色素破坏严重的问题。另外，天然有色桑蚕品种的吐丝能力低下，基因不稳定，吐出的茧子较小，茧层较薄，颜色不稳定，以上种种因素都制约有色茧丝产品的开发利用和产业化发展。

发明内容

为了解决上述彩色蚕丝脱胶过程中色素破坏损失、或者为了保留色素而轻微脱胶造成后续面料手感生硬、织造困难等问题，本发明的目的之一在于提供一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，该复合酶组成配方科学合理，脱胶固色性能良好，本发明的目的之二在于提供一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，该方法操作方便、经济实用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，所述复合酶由生物酶A和生物酶B组成，其中，

所述生物酶A包括如下重量百分比组分：

木瓜蛋白酶1～10％、菠萝蛋白酶1～10％、中性蛋白酶0.5～5％、脂肪酶0.1～3％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶1～10％、蛋白质二硫键异构酶0.3～5％。

优选的是，所述生物酶A包括如下重量百分比组分：

木瓜蛋白酶5％、菠萝蛋白酶5％、中性蛋白酶2％、脂肪酶2％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶5％、蛋白质二硫键异构酶2％。

根据本发明的另一个目的，本发明提供一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，包括以下步骤：

依次利用生物酶A和生物酶B对天然彩色蚕丝进行处理。

优选的是，所述生物酶A反应温度为45～55℃，反应时间为40～60分钟。

优选的是，所述生物酶B反应温度为30～40℃，反应时间为40～60分钟。

优选的是，所述生物酶A加入量为天然彩色蚕丝1～3‰重量，所述生物酶B加入量为天然彩色蚕丝1～10‰重量。

木瓜蛋白酶：是采用生物工程技术从番木瓜植物未成熟的果实中提炼而得的纯天然生物酶制品，它是由212个氨基酸组成，分子量为21000，属于含巯基(—SH)肽链内切酶，具有蛋白酶和酯酶的活性，有较广泛的特异性，对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的酶解能力，可用来改善动植物蛋白的功能性质。

菠萝蛋白酶：是从凤梨属植物-菠萝中经生物工程技术提取精制而成的一组巯基水解蛋白酶，其分子量为33000，等电点为9.55。菠萝蛋白酶主要来源于植物茎中，故也称为茎菠萝蛋白酶。菠萝蛋白酶的主要成分是一种含巯基的蛋白酶，同时还包含过氧化物酶、酸性磷酸酯酶、几种蛋白抑制剂和有机活性钙，其活性中心为巯基(—SH)，能进行各种蛋白质水解。

中性蛋白酶：是经选育的枯草芽孢杆菌1398深层发酵培养，后经先进的提取工艺精制而成的一种内切蛋白酶，在一定温度、pH值下，能将大分子蛋白质分解为多肽及氨基酸等产物。

脂肪酶：隶属于羧基酯水解酶类，能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物(如霉菌、细菌等)组织中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。主要由黑曲霉、假丝酵母等菌种发酵精致纯化而得。

本发明通过木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶定向对含—SH的胱氨酸进行外切，切断稳定蛋白质β构象的二硫键，使丝胶蛋白水解为长肽链结构松散并暴露-SH端基给后续酶B提供作用点位，同时对丝素蛋白表面的胱氨酸也进行刻蚀，但又能保留住丝胶大致结构，包裹住大部分色素。其余的少量的脂肪酶和中性蛋白酶，则分解丝胶残存的油脂和丝胶中游离的蛋白和肽类物质。

通过巯基氧化酶使丝胶上经木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶外切后产生的巯基(HS-SH经外切后产生具有还原的的端基-SH)与丝素表面经木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶刻蚀后产生的还原性巯基反应结合重新生成二硫键，同时丝胶内部的还原性巯基端基重新结合成二硫键；在蛋白质二硫键异构酶的协同作用下促进蛋白内或蛋白间形成正确的二硫键，另一方面还可以催化某些蛋白的二硫键的形成。在肽链分部快速折叠成蛋白质过程中，抑制半胱氨酸之间形成错误位置的二硫键。

本方案最终促使原本杂乱的丝胶蛋白形成稳定有序的三维空间结构，通过酶的生物作用使丝胶与丝素表面以化学键的方式结合，既保存了丝胶中原有的色素，又能使丝胶以类似薄膜的方式覆盖在丝素表面使生丝具有全脱胶丝素的手感与特性，大大提高了天然彩色蚕丝的色牢度和耐摩擦色牢度。

本发明保留了丝胶中大部分色素，处理后的生丝鲜艳明亮，品质稳定，色牢度及染色深度K/S值较正常化学染料酸性嫩黄的蚕丝接近，解决了常规脱胶方式的褪色甚至完全褪色的问题。

本发明去除不稳定可溶的丝胶蛋白，剩余的稳定丝胶蛋白重新构象之后紧紧包覆丝素，手感与全脱胶生丝接近，保证了丝胶柔软度。

本发明解决了后续彩色蚕茧推广应用上的最大障碍，保证了彩色蚕丝纯天然的风格，省去染整工序，符合高品质环保理念。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，所述复合酶由生物酶A和生物酶B组成，其中：

所述生物酶A包括如下重量百分比组分：木瓜蛋白酶1％、菠萝蛋白酶1％、中性蛋白酶0.5％、脂肪酶0.1％、水97.4％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶1％、蛋白质二硫键异构酶0.3％、水98.7％；

用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶具体使用方法包含以下步骤：

1、将1000克天然彩色生丝于30℃水中浸渍40min，使天然彩色生丝表面的丝胶润胀，易溶于水的表层丝胶溶解于水中，里层丝胶的蛋白质分子间隙扩大，使丝素表层蛋白暴露，形成酶进入通道。

2、将步骤1浸渍液排出，用去离子水清洗一遍，清除掉溶液中的可溶性蛋白以及丝胶中的可溶性杂质。

3、调节浴比为1:20(o.w.f，即天然彩色蚕丝和去离子水重量比1:20)，加入1克生物酶A，升温到45℃并保温40分钟，反应完成后清洗两遍。

4、调节浴比为1:10(o.w.f)，加入1克生物酶B，升温到30℃并保温40分钟，反应结束后排水，将生丝静置过夜(约12h)，清洗、沥水、烘干即得所需蚕丝。

实施例2

一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，所述复合酶由生物酶A和生物酶B组成，其中，

所述生物酶A包括如下重量百分比组分：木瓜蛋白酶5％、菠萝蛋白酶5％、中性蛋白酶2％、脂肪酶2％、苯并异噻唑酮(防腐剂)5％、水81％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶5％、蛋白质二硫键异构酶2％、苯并异噻唑酮5％、水88％；

用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶具体使用方法包含以下步骤：

1、将1000克天然彩色生丝在50℃水中浸渍40min，使天然彩色生丝表面的丝胶润胀，易溶于水的表层丝胶溶解于水中，里层丝胶的蛋白质分子间隙扩大，使丝素表层蛋白暴露，形成酶进入通道。

2、将步骤1浸渍液排出，用去离子水清洗一遍，清除掉溶液中的可溶性蛋白以及丝胶中的可溶性杂质。

3、调节浴比为1:20(o.w.f)，加入2克生物酶A，升温到50℃并保温50分钟，反应完成后清洗两遍。

4、调节浴比为1:10(o.w.f)，加入3克生物酶B，升温到35℃并保温45分钟，反应结束后排水，将生丝静置过夜(约12h)，清洗、沥水、烘干即得所需蚕丝。

实施例3

一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，所述复合酶由生物酶A和生物酶B组成，其中，

所述生物酶A包括如下重量百分比组分：木瓜蛋白酶10％、菠萝蛋白酶10％、中性蛋白酶5％、脂肪酶3％、山梨糖醇(防腐剂)5％、水67％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶10％、蛋白质二硫键异构酶5％、山梨糖醇5％、水80％；

用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶具体使用方法包含以下步骤：

1、将1000克天然彩色生丝在80℃水中浸渍40min，使天然彩色生丝表面的丝胶润胀，易溶于水的表层丝胶溶解于水中，里层丝胶的蛋白质分子间隙扩大，使丝素表层蛋白暴露，形成酶进入通道。

2、将步骤1浸渍液排出，用去离子水清洗一遍，清除掉溶液中的可溶性蛋白以及丝胶中的可溶性杂质。

3、调节浴比为1:20(o.w.f)，加入3克生物酶A，升温到55℃并保温60分钟，反应完成后清洗两遍。

4、调节浴比为1:10(o.w.f)，加入10克生物酶B，升温到40℃并保温60分钟，反应结束后排水，将生丝静置过夜(约12h)，清洗、沥水、烘干即得所需蚕丝。

对比例1

将天然彩色生丝1kg在20L水中浸渍，加入碳酸钠和氢氧化钠调节PH到11，所述碳酸钠和氢氧化钠比例为1.3:1，然后以每分钟2℃的升温速率程序升温到60℃，升温结束后先加入30g泡花碱(硅酸钠)，开启循环2分钟，加入60g双氧水，以每分钟1℃的升温速率程序升温到95℃，保温30分钟。反应完毕后用清水水洗至ph6.5-7.5之间，沥水、烘干即所需蚕丝。

本发明实施例和对比例通过不同制备方法所得蚕丝性能效果如表1所示：

表1蚕丝色彩性能

相较于白色蚕丝的化学染色，本发明天然彩色蚕丝色彩保留良好，无需染色，天然无化学添加，耗能低且无污染，绿色环保。

本发明所得产品在保证柔软度的同时保留住大量颜色。本发明织物手感接近常规脱胶法，色值接近天然彩色蚕丝。常规脱胶方法会脱去大部分或者全部丝胶使天然彩色蚕丝大部分或完全脱色。而天然彩色蚕丝在水洗过程中只有部分丝胶溶解造成轻微脱色，技术优势最为明显。

Claims (6)

1.一种用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，其特征在于，所述复合酶由生物酶A和生物酶B组成，其中，

所述生物酶A包括如下重量百分比组分：

木瓜蛋白酶1～10％、菠萝蛋白酶1～10％、中性蛋白酶0.5～5％、脂肪酶0.1～3％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶1～10％、蛋白质二硫键异构酶0.3～5％；

所述生物酶A反应温度为45～55℃，所述生物酶B反应温度为30～40℃。

2.根据权利要求1所述的用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶，其特征在于，所述生物酶A包括如下重量百分比组分：

木瓜蛋白酶5％、菠萝蛋白酶5％、中性蛋白酶2％、脂肪酶2％；

所述生物酶B包括如下重量百分比组分：巯基氧化酶5％、蛋白质二硫键异构酶2％。

3.权利要求1-2任一所述用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

依次利用生物酶A和生物酶B对天然彩色蚕丝进行处理。

4.根据权利要求3所述用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，其特征在于，所述生物酶A反应温度为45～55℃，反应时间为40～60分钟。

5.根据权利要求3所述用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，其特征在于，所述生物酶B反应温度为30～40℃，反应时间为40～60分钟。

6.根据权利要求3-5任一所述用于天然彩色蚕丝脱胶固色的复合酶的使用方法，其特征在于，所述生物酶A加入量为天然彩色蚕丝1～3‰重量，所述生物酶B加入量为天然彩色蚕丝1～10‰重量。