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羊毛织物生态防毡缩整理的研究

作　者: 张茜
导　师: 张健飞
学　校: 天津工业大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 羊毛防毡缩蛋白酶微生物角蛋白酶
分类号: TS195
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

传统的羊毛防毡缩整理中常常使用氯及其衍生物，氯化过程中产生的AOX(absorbable organic halogen)造成严重的环境污染，必将受到严格的限制。因此，开发无氯羊毛防毡缩整理技术具有重要的意义，酶处理被认为是最有可能替代氯化的方法之一。酶作为一种生物催化剂，由于其反应条件温和，催化效率高，环保，安全等优点已在纺织印染行业得到了较广泛的应用，但是由于羊毛是一种结构非常复杂的天然纤维，羊毛表面的鳞片层为含硫量较高的角蛋白，所以到目前为止酶对羊毛的防毡缩处理效果特别是用酶单独处理羊毛的防毡缩效果还不是十分理想，对于处理方法，酶种筛选的研究仍是工作的重点。本文主要研究了蛋白酶对羊毛的作用机理、蛋白酶处理对羊毛的毡缩率、失重率以及强力等的影响，并且针对降解羊毛角蛋白微生物的选育及其所分离角蛋白酶的性质做了初步的探讨。本研究选用了四种碱性蛋白酶，Savinase、Esperase、Woolase和木瓜蛋白酶对羊毛及其织物进行防毡缩处理，并选用了非氯氧化剂—双氧水作为前处理剂，同时也研究了前处理对毛织物用蛋白酶处理的影响，特别是证明了双氧水激活剂A的作用。结果表明，羊毛仅用蛋白酶处理，很难达到对外角质层有效降解和防毡缩的目的，双氧水前处理对于随后进行的蛋白酶防毡缩处理效果具有显著的影响。通过羊毛的Allworden反应、扫描电镜观察等分析得知，经双氧水和蛋白酶联合处理后，羊毛织物的毡缩率显著降低。但经过双氧水—酶联合处理后的羊毛织物虽然获得了较好的防毡缩效果，但是强力损伤普遍比较严重，研究表明，加大双氧水浓度并在低温下进行前处理，酶的复配和加入保护剂A等方法对减少这种强力损伤有一定的作用。文章初步研究了从埋有腐烂羊毛的泥土中分离得到的对羊毛角蛋白有良好降解能力的菌株ZW的生长情况和对羊毛角蛋白的利用情况，并对其分离的胞外酶的性质做了初步的探讨。研究表明，该菌株为好氧型菌株，能够利用羊毛角蛋白作为唯一的碳源和氮源进行生长繁殖。在温度为28℃，发酵液初始pH为9时菌株生长情况良好，并在该条件下对羊毛角蛋白具有良好的利用能力。从菌株ZW中提取的胞外酶对羊毛角蛋白有较好的降解效果，粗酶在45℃，pH为9时活力最高，并且温度20℃～50℃之间，pH在7～9之间有较好的稳定性，并且通过对粗酶处理过的羊毛表面进行电镜观察的结果表明，ZW的胞外酶对羊毛鳞片层具有一定的降解作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 羊毛防毡缩整理方法  10-14
    1.2.1 氧化法  11-13
      1.2.1.1 干氯化法  11
      1.2.1.2 NaClO法  11-12
      1.2.1.3 DCCA法  12
      1.2.1.4 非氯氧化处理  12-13
    1.2.2 聚合物沉积法  13-14
      1.2.2.1 合成聚合物  13
      1.2.2.2 天然聚合物  13-14
    1.2.3 低温等离子体法(LTP处理)  14
    1.2.4 生物酶法  14
  1.3 羊毛酶的防毡缩整理研究  14-17
    1.3.1 羊毛酶的防毡缩整理的国外研究情况  15-16
    1.3.2 羊毛酶的防毡缩整理的国内研究情况  16-17
  1.4 产角蛋白酶微生物以及角蛋白酶的研究  17
  1.5 本文研究的目的和内容  17-19
第二章理论部分  19-30
  2.1 羊毛的结构与毡缩机理  19-23
    2.1.1 羊毛的基本结构  19-21
    2.1.2 羊毛的鳞片结构  21-22
    2.1.3 羊毛的CMC结构  22
    2.1.4 羊毛纤维的毡缩机理  22-23
  2.2 羊毛防毡缩整理的原理  23-24
    2.2.1 降解法原理  23
    2.2.2 聚合物沉积法原理  23-24
  2.3 酶及酶的作用机理  24-25
    2.3.1 酶及其化学结构  24
    2.3.2 酶的作用机理  24-25
  2.4 蛋白酶及蛋白酶对羊毛作用进行防毡缩的作用机理  25-27
    2.4.1 蛋白酶简介  25-26
    2.4.2 蛋白酶对羊毛的作用  26-27
  2.5 微生物及角蛋白酶对角蛋白的降解  27-30
    2.5.1 角蛋白  27
    2.5.2 降解角蛋白的微生物及酶  27
    2.5.3 角蛋白降解的生化机制  27-29
    2.5.4 羊毛用角蛋白酶处理的理论依据  29-30
第三章蛋白酶对羊毛织物防毡缩整理性能的研究  30-53
  3.1 实验材料及设备  30-31
    3.1.1 纤维与织物  30
    3.1.2 酶制剂及主要化学品  30-31
    3.1.3 主要仪器及设备  31
  3.2 实验及测试方法  31-34
    3.2.1 羊毛及织物处理工艺  31-32
    3.2.2 叔丁氧基钾的叔丁醇(碱)溶液的配制  32
    3.2.3 溴Allworden反应  32
    3.2.4 羊毛毡缩率的测定  32-33
    3.2.5 羊毛回潮率的测定  33
    3.2.6 羊毛减量率的测定  33
    3.2.7 羊毛织物强力保持率的测定  33
    3.2.8 摩擦系数和定向摩擦效应  33-34
    3.2.9 扫描电镜  34
    3.2.10 羊毛纤维及织物的红外光谱检测  34
  3.3 结果与讨论  34-52
    3.3.1 双氧水预处理对羊毛防毡缩整理的影响  34-38
      3.3.1.1 双氧水预处理对酶后续处理羊毛毡缩性的影响  35-37
      3.3.1.2 双氧水预处理对羊毛强力保持率的影响  37-38
    3.3.2 酶和双氧水共同处理对羊毛性能的影响  38-42
      3.3.2.1 蛋白酶用量对羊毛毡缩率的影响  39-40
      3.3.2.2 蛋白酶用量对羊毛强力保持率的影响  40-41
      3.3.2.3 蛋白酶单独处理对羊毛减量率的影响  41-42
    3.3.3 蛋白酶单独处理对羊毛性能的影响  42-43
    3.3.4 叔丁氧基钾去除羊毛表面类脂层对羊毛性能的影响  43-44
    3.3.5 降低酶处理羊毛强力损伤的几种方法  44-45
      3.3.5.1 酶的复配法降低酶处理羊毛的强力损伤  44-45
      3.3.5.2 添加保护剂A降低酶处理羊毛的强力损伤  45
    3.3.6 经不同工艺处理后的羊毛的定向摩擦效应的变化  45-46
    3.3.7 经过不同工艺处理的羊毛的阿尔瓦登反应  46-48
    3.3.8 经过不同工艺处理的羊毛的电镜照片分析  48-49
    3.3.9 双氧水和酶共同处理后羊毛的红外光谱分析  49-52
  3.4 结论  52-53
第四章降解羊毛角蛋白微生物的选育及粗酶性质的初步研究  53-66
  4.1 实验材料及设备  53-54
    4.1.1 分离源  53
    4.1.2 主要仪器  53
    4.1.3 主要培养基  53-54
  4.2 实验方法  54-57
    4.2.1 降解羊毛角蛋白微生物的选育和鉴定  54-55
    4.2.2 微生物生长条件及羊毛角蛋白利用的实验  55-56
    4.2.3 粗酶的酶学特性的研究实验  56-57
  4.3 结果与讨论  57-64
    4.3.1 菌株ZW利用羊毛角蛋白能力的证实  57
    4.3.2 菌株ZW的初步鉴定  57-58
      4.3.2.1 菌株形态的鉴定  57-58
      4.3.2.2 菌株好氧性的鉴定  58
    4.3.3 菌株ZW的生长特性及对羊毛角蛋白的利用情况  58-62
      4.3.3.1 温度对菌株ZW生长及羊毛角蛋白利用的影响  58-59
      4.3.3.2 摇床转速对菌株生长和羊毛角蛋白利用的影响  59-60
      4.3.3.3 底物(羊毛)质量对菌株生长和羊毛角蛋白利用的影响  60-61
      4.3.3.4 初始pH对菌株生长和羊毛角蛋白利用的影响  61-62
    4.3.4 粗酶酶学特性的研究  62-64
      4.3.4.1 酶解的最适温度实验  62
      4.3.4.2 粗酶的热稳定性  62-63
      4.3.4.3 酶解的最适pH实验  63
      4.3.4.4 粗酶pH稳定性实验  63-64
  4.4 羊毛经过粗酶处理后电镜照片分析  64-65
  4.5 结论  65-66
参考文献  66-70
发表论文  70-71
致谢  71

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