一种漆酶催化羊毛织物接枝β-环糊精的抗菌整理方法

摘要

一种漆酶催化羊毛织物接枝β‑环糊精的抗菌整理方法，属于羊毛织物染整加工技术领域。利用漆酶/TEMPO体系将环糊精中的伯羟基催化氧化成醛基，通过醛基与羊毛分子结构中氨基发生希夫碱反应，将环糊精接枝到羊毛织物表面，然后利用环糊精包含抗菌剂从而赋予了羊毛织物良好的抗菌性能。具体工艺流程包括：漆酶/TEMPO催化氧化环糊精接枝改性羊毛织物、环糊精接枝改性羊毛织物包含抗菌剂。本发明作为一种生物酶催化的方法具有能耗低、处理工艺安全环保的优点，并且环糊精与羊毛之间依靠共价键结合，制备得到的抗菌羊毛织物抗菌性好、耐洗性高。

说明书

技术领域

一种漆酶催化羊毛织物接枝β-环糊精的抗菌整理方法，属于羊毛织物染整加工技术领域。

背景技术

羊毛由包覆在外面的鳞片层，组成羊毛实体的皮质层，和毛干中心不透明的髓质层三部分所构成，其主要成分是蛋白质。作为天然的蛋白纤维，和其它的纤维相比较，羊毛具有很多优良的特点，如吸湿性好，保暖透气性好，另外羊毛的结构相当稳定，具有加工可塑性，手感蓬松柔软且富有弹性。随着人们生活水平的不断提高，消费者对产品功能的需求越来越多。羊毛织物从简单的舒适，健康，安全，易于护理开始逐渐转变。为了适应市场需求的不断变化，功能性毛纺产品的开发也逐渐发展起来，如毛织物的芳香整理，抗菌整理等。

β-环糊精是由7个葡萄糖分子首尾相连而形成的环状结构化合物，主体的构型就像一个中间有空洞两端不封闭的截顶圆锥状的花环结构。其分子中的吡喃葡萄糖单元均是椅式构象，使得仲羟基和伯羟基分别排在环状分子的两个边缘。由于吡喃葡萄糖环的C₃，C₅氢原子位于空腔而且覆盖了配糖氧原子，使得β-环糊精的空腔内具有很强的疏水性。由C₂和C₃的仲羟基分布在较大的开口端，C₆的伯羟基则分布在较小的开口端，外围这些羟基的聚集使得环外表现出亲水性。所以β-环糊精就有着外围亲水，内部疏水的特性。由于β-环糊精外围亲水性和内部的疏水性的这种特殊结构，使得其能够选择性地包含各种有机、无机分子化合物，这种性质又称作β-环糊精的包含性。利用β-环糊精包含香精，具有缓释香味的功能，广泛应用于纺织、化学、医药、食品、染料、化妆等各个领域。

漆酶(Laccase，EC 1.10.3.2)是一种普遍存在于昆虫，植物，真菌和细菌中的重要酶种，是多铜氧化酶中的一种糖蛋白氧化酶。漆酶的肽链一般由500个左右氨基酸组成。目前的研究表明，漆酶可催化酚类、胺类和木质素等化合物的氧化，在一些小分子氧化还原介体的协助下，漆酶具有更强的催化氧化能力，可进一步扩展其氧化作用底物的范围，如在2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,2,6,6-四甲氧基哌啶-1-氧化物(TEMPO)等小分子介体物质存在下，漆酶可氧化的底物包括多酚类、甲氧基替代酚、芳香族、脂肪胺、醇类、多糖类等。漆酶/TEMPO体系可选择性氧化底物上的伯羟基生成醛基，在化学有机合成中能催化氧化多种化学反应，如能选择性的催化醇或多糖的伯羟基生成相应的醛基和羧基，催化仲羟基生成相应的酮，且具有高选择性。

漆酶/TEMPO体系催化伯羟基生成醛基机理如下，首先利用TEMPO独特的 氧化机制，在O₂和漆酶的共同作用下，将单电子氧化成氧铵阳离子，继而氧铵离子与伯羟基化合物形成加合物，形成的加合物随后经双电子氧化分解成醛和羟胺，生成的羟胺被酶催化氧化，氧气或在氧铵离子和羟胺间发生歧化反应而有两电子与TEMPO结合。

β-环糊精作为一种多糖，分子中含有大量的伯羟基，是漆酶/TEMPO体系可催化氧化的对象。本发明建立了一种漆酶催化羊毛织物接枝β-环糊精的抗菌整理方法。利用漆酶/TEMPO体系将β-环糊精中的伯羟基催化氧化成醛基，通过醛基与羊毛分子结构中氨基发生希夫碱反应，将β-环糊精接枝到羊毛织物表面，然后利用β-环糊精包含抗菌剂从而赋予了羊毛织物良好的抗菌性能。

发明内容

本发明利用漆酶/TEMPO体系催化β-环糊精，使其分子结构中的伯羟基被氧化成醛基，所生成的醛基可以与羊毛蛋白分子中的氨基发生希夫碱反应，从而将β-环糊精接枝到羊毛织物表面。由于β-环糊精具有包含性，利用其包含抗菌剂，可以赋予羊毛织物优良的抗菌性能。

具体工艺及步骤如下：

(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性羊毛织物

处理工艺处方及条件：称取0.1-0.5mg/mL漆酶(漆酶酶活10U/mL)，1.0-2.0mg/mL TEMPO，2.0-5.0g/Lβ-环糊精，羊毛织物(浴比1:10-20)同时放入pH为4-4.5的冰乙酸-醋酸钠缓冲溶液中，于30-40℃的恒温水浴锅中处理3-12小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到β-环糊精接枝改性羊毛织物；

(2)β-环糊精接枝改性羊毛织物包含抗菌剂

将步骤(1)制备得到的β-环糊精接枝改性羊毛织物浸泡于抗菌剂溶液，使羊毛织物上的β-环糊精包含抗菌剂，赋予羊毛织物抗菌性；

处理工艺处方及条件：抗菌剂用量0.05-5.0g/L，羊毛织物的浴比1:10-20，25℃，浸泡时间2-24小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到抗菌羊毛织物。

一种漆酶催化羊毛织物接枝β-环糊精的抗菌整理方法，特点是适合处理的羊毛织物包括精纺呢绒织物或粗纺呢绒织物；应用的漆酶包括了动物、植物或微生物来源的酶品种；应用的抗菌整理剂品种包括能被β-环糊精包含的无机抗菌整理剂、天然抗菌整理剂或有机抗菌整理剂。

本发明的有益效果：

本发明通过漆酶/TEMPO体系催化，将β-环糊精接枝到羊毛织物上，利用β-环糊精包含抗菌剂，赋予羊毛织物优良、持久的抗菌性能。本发明具有以下优点：

(1)漆酶/TEMPO体系催化羊毛接枝β-环糊精作为一种生物方法具有能耗低、处理工艺安全环保的优点，避免了化学接枝法反应条件苛刻、易造成环境污染的缺点；

(2)漆酶/TEMPO体系催化羊毛接枝β-环糊精，β-环糊精与羊毛之间靠共价键(希夫碱键)结合，两者之间结合力高，可以达到化学接枝的效果，相对于物理吸附法具有更好的牢度，使得制得的抗菌改性羊毛具有耐久抗菌性；

(3)酶催化效率高，利用漆酶作为羊毛接枝β-环糊精的催化剂，在催化β-环糊精氧化反应中催化效率高，酶制剂用量少。

具体实施方式

实施例1

试样品种：全毛哔叽面料。采用天然抗菌剂儿茶素。

(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性羊毛织物

处理工艺处方及条件：称取0.1mg/mL漆酶(漆酶酶活10U/mL)，1.0mg/mL TEMPO，2.0g/Lβ-环糊精，羊毛织物(浴比1:20)同时放入pH为4的冰乙酸-醋酸钠缓冲溶液中，于30℃的恒温水浴锅中处理3小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到β-环糊精接枝改性全毛哔叽织物；

(2)β-环糊精接枝改性羊毛织物包含抗菌剂

将步骤(1)制备得到的β-环糊精接枝改性全毛哔叽织物浸泡于儿茶素溶液，使羊毛织物上的β-环糊精包含儿茶素，赋予羊毛织物抗菌性；

处理工艺处方及条件：抗菌剂用量2.0g/L，羊毛织物(浴比1:10-20)，室温，浸泡时间2小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到抗菌全毛哔叽面料。

试样1：未经处理全毛哔叽面料；

试样2：经步骤(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性的全毛哔叽面料；

试样3：经步骤(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性、步骤(2)包含抗菌剂处理的全毛哔叽面料。

经上述工艺处理后，试样1和试样2对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均没有抗菌性，试样3对金黄色葡萄球菌的抑菌率为86.12％、对大肠杆菌的抑菌率为88.35％,室温下水洗10次后，试样3对金黄色葡萄球菌的抑菌率为80.02％、对大肠杆菌的抑菌率为78.84％，试样3具有良好的抗菌性及耐洗性。

实施例2

试样品种：全毛凡立丁。采用无机抗菌剂银离子抗菌剂。

(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性羊毛织物

处理工艺处方及条件：称取0.5mg/mL漆酶(漆酶酶活10U/mL)，2.0mg/mL TEMPO，5.0g/Lβ-环糊精，全毛凡立丁(浴比1:10)，同时放入pH为4.5的冰 乙酸-醋酸钠缓冲溶液中，于40℃的恒温水浴锅中处理12小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到β-环糊精接枝改性全毛凡立丁；

(2)β-环糊精接枝改性羊毛织物包含抗菌剂

将步骤(1)制备得到的β-环糊精接枝改性全毛凡立丁织物浸泡于银离子抗菌剂溶液，使羊毛织物上的β-环糊精包含抗菌剂，赋予羊毛织物抗菌性。

处理工艺处方及条件：抗菌剂用量5.0g/L，羊毛织物(浴比1:10)，室温，浸泡时间24小时，结束后取出用水充分洗涤，并于60℃烘干，制备得到抗菌全毛凡立丁织物。

试样1：未经处理全毛凡立丁织物；

试样2：经步骤(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性的全毛凡立丁织物；

试样3：经步骤(1)漆酶/TEMPO催化氧化β-环糊精接枝改性、步骤(2)包含抗菌剂处理的全毛凡立丁织物。

经上述工艺处理后，试样1和试样2对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均没有抗菌性，试样3对金黄色葡萄球菌的抑菌率为94.86％、对大肠杆菌的抑菌率为96.92％,室温下水洗10次后，试样3对金黄色葡萄球菌的抑菌率为88.54％、对

大肠杆菌的抑菌率为86.63％，试样3具有良好的抗菌性及耐洗性。