转谷氨酰胺酶在羊毛生物改性中的应用及研究

摘要

传统的羊毛改性常常使用氯化剂及其衍生物，但氯化过程所产生的AOX会造成严重的环境污染，因此受到严格的限制。于是纺织工作者研究开发采用氧化，生物等方法对羊毛进行改性，达到防缩，细化和丝光等效果。但羊毛的减法改性工艺往往会对羊毛纤维本身造成不同程度的损伤，特别是目前正被广泛研究和开发的蛋白酶技术，由于蛋白酶分子常常先水解纤维内部易水解部分，造成羊毛结构的严重破坏，强力下降显著，成为蛋白酶技术不能应用于生产的重要原因之一。 转谷氨酰胺酶(transglutaminase，简称TG)是一类催化蛋白质中赖氨酸残基上的ε—氨基和谷氨酰胺残基上的γ—羟酰胺基之间结合的聚合性酶，使蛋白质形成交联。羊毛蛋白中含有较为丰富的赖氨酸和谷氨酰胺，利用转谷氨酰胺酶可以催化羊毛蛋白内部形成共价交联，修复蛋白酶对羊毛的损伤。 本课题，首先用转谷氨酰胺酶修复羊毛的化学损伤，生物损伤，化学/生物多重损伤，通过比较其对三种损伤的修复效果，探讨转谷氨酰胺酶修复羊毛损伤的作用机理。pH值，温度，处理浓度及时间是影响转谷氨酰胺酶作用效果的四个主要因素，本文分析了这四个因素对转谷氨酰胺酶修复作用的影响，并优化工艺过程，确定了转谷氨酰胺酶作用羊毛纱线及织物的最佳工艺条件。 本文还探讨了转谷氨酰胺酶结合蛋白酶工艺对羊毛的毡缩，染色，热学等性能的影响。实验证明，经H2O2预处理，并经蛋白酶与转谷氨酰胺酶两步处理的织物与经H2O2预处理，蛋白酶一步处理的织物相比，不仅强力显著提高，而且面积毡缩率进一步下降，润湿性能，染色速率及K/S值明显提高，并且热稳定性也进一步提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2酶及其在纺织加工中的应用

1.3转谷氨酰胺酶介绍及其性能

1.3.1转谷氨酰胺酶介绍

1.3.2转谷氨酰胺酶的来源及制备

1.3.3转谷氨酰胺酶的特性

1.3.4影响转谷氨酰胺酶活性的因素

1.3.5转谷氨酰胺酶在食品领域内的应用

1.3.6转谷氨酰胺酶在食品领域内的作用

1.4羊毛纤维的组成、结构及性能

1.4.1羊毛纤维的化学组成

1.4.2羊毛纤维的结构

1.4.3羊毛的特性

1.5羊毛改性技术及其发展

1.5.1传统的羊毛改性技术

1.5.2新型生态防缩技术

1.6蛋白酶改性整理对羊毛织物性能的影响

1.6.1蛋白酶处理后对羊毛毡缩性能的影响

1.6.2蛋白酶处理对羊毛白度的影响

1.6.3蛋白酶处理对羊毛光泽的影响

1.6.4蛋白酶处理对羊毛强力的影响

1.6.5蛋白酶处理对羊毛细度的影响

1.6.6蛋白酶处理对毛织物手感的影响

1.6.7蛋白酶处理对毛织物抗起球性能的影响

1.6.8蛋白酶处理对羊毛染色性能的影响

1.7转谷氨酰胺酶在羊毛染整工业中的研究现状及发展

1.8本课题的研究目的及意义

第二章基本原理

2.1转谷氨酰胺酶的作用原理

2.2转谷氨酰胺酶作用羊毛纤维原理

2.3羊毛织物的收缩机理

2.3.1松弛收缩

2.3.2毡化收缩

2.4羊毛防缩的原理

2.4.1降解法

2.4.2树脂法

2.5蛋白酶对羊毛的作用机理

2.6高锰酸钾对羊毛的作用机理

2.7双氧水对羊毛的作用机理

2.8脂肪酶对羊毛的作用机理

2.9红外光谱测定原理

2.10热重分析原理

2.11碱溶度法测定羊毛损伤原理

2.12二次回归正交设计

第三章实验

3.1实验材料与仪器

3.1.1纤维材料

3.1.2主要试剂

3.1.3仪器及设备

3.2实验方法

3.2.1毛条/纱线预处理

3.2.2织物预处理

3.2.3双氧水处理

3.2.4氯化剂Basolan88处理

3.2.5高锰酸钾处理

3.2.6蛋白酶Savinasel6L处理

3.2.7蛋白酶Lan处理

3.2.8脂肪酶Lipolase100T处理

3.2.9 TG酶处理

3.2.10强酸性红B染色

3.2.11弱酸性深蓝GR染色

3.3测试方法

3.3.1纱线断裂强力

3.3.2织物断裂强力

3.3.3织物顶破强力

3.3.4纤维碱溶解度

3.3.5羊毛织物面积毡缩率测定

3.3.6纤维表面扫描电镜观察

3.3.7上染速率曲线的测定

3.3.8 K/S值测定

3.3.9羊毛织物润湿性能测定

3.3.10羊毛的热重分析

3.3.11羊毛纤维的白度测定

第四章结果与讨论

4.1 TG对羊毛的修复作用

4.1.1 TG对羊毛化学损伤的修复

4.1.2 TG对羊毛生物损伤的修复

4.1.3 TG对羊毛化学/生物多重损伤的修复

4.2 TG的修复机理探讨

4.2.1羊毛的红外光谱图

4.2.2羊毛的含氮量分析

4.2.3羊毛纤维的表面形态变化

4.2.4失重率/碱溶度分析

4.3 TG的修复工艺研究

4.3.1 TG对羊毛纤维和纱线的工艺研究

4.3.2 TG对羊毛织物的工艺研究

4.4 TG在羊毛蛋白酶防缩整理中的应用

4.4.1 TG对织物毡缩性能的影响

4.4.2 TG对织物的防缩机理探讨

4.4.3羊毛织物的全酶法防缩整理

4.5 TG对羊毛其他性能的影响

4.5.1 TG对羊毛润湿性能的影响

4.5.2 TG对羊毛染色性能的影响

4.5.3 TG对K/S值的影响

4.5.4 TG对羊毛热学性能的影响

第五章结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文目录

致谢