摘要：論述了生物酶制劑在麻類纖維原料初步加工中的應(yīng)用，分別就苧麻、亞麻、大麻三類麻纖維應(yīng)用酶法生物脫膠進(jìn)行探討，分析了酶法脫膠的優(yōu)點(diǎn)和作用，為今后的酶法生物脫膠的研究提供了粗淺的思路。

　　關(guān)鍵詞：生物技術(shù)　酶　亞麻　苧麻　大麻　脫膠

　　0 引言

　　在麻類作物的韌皮中含有大量的纖維素和一些膠雜質(zhì)，由于膠雜質(zhì)使纖維膠結(jié)在一起，因而麻纖維不能直接用來紡紗。此外，在麻類作物的生長(zhǎng)、收割和剝制過程中韌皮上留下的各種疵點(diǎn)的存在都不利于紡紗工程的進(jìn)行，因此在紡紗前必須進(jìn)行脫膠。脫膠是麻纖維初步加工中的一道重要工序，它將韌皮中的膠質(zhì)去除，使麻纖維相互分離。對(duì)于不同的麻纖維，由于物理機(jī)械性能不同，用途不同，因此各種麻的脫膠方法也各不相同?，F(xiàn)在主要有化學(xué)脫膠和生物脫膠兩種，由于化學(xué)脫膠存在著麻纖維品質(zhì)差，成本高，污染環(huán)境等缺點(diǎn)，因此，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物酶法脫膠在麻紡原料加工中的應(yīng)用和研究逐漸受到重視，本文將著重對(duì)酶法脫膠進(jìn)行初步的探討。

　　1 生物技術(shù)在紡織上的應(yīng)用

　　20世紀(jì)40年代后，生物技術(shù)在理論和實(shí)用方面都獲得了迅速的發(fā)展，為今后生物技術(shù)的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在生物技術(shù)已經(jīng)廣泛用于農(nóng)、林、醫(yī)及食品、紡織、日化等行業(yè)。生物技術(shù)在紡織上的應(yīng)用在我國(guó)有著悠久的歷史，遠(yuǎn)在唐宋時(shí)期已掌握從動(dòng)植物體中提取酶的技術(shù)，并利用酶進(jìn)行絲織品的脫膠和精練。歐美、日本等約在1857 年開始應(yīng)用麥芽糖提取酶除去織物的淀粉漿料，以利于印花。現(xiàn)在生物技術(shù)在紡織上已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，利用酶進(jìn)行麻類纖維的生物脫膠、麻類纖維的柔軟處理、絲綢的精練、坯布的退漿，以及利用酶進(jìn)行紡織后整理的廢水處理等等。在織物的后整理中也可以應(yīng)用酶，如利用纖維素酶可以成功地去除起球起毛等疵點(diǎn)，減少毛羽及改善手感光滑度或達(dá)到褪色充舊(石磨水洗)效果，提高了織物的品質(zhì)，但不損傷織物。這是一種相對(duì)年輕的技術(shù)，但已得到很廣泛的工業(yè)應(yīng)用。生物技術(shù)應(yīng)用于紡織行業(yè)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，減小了環(huán)境污染，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2 麻類纖維生物脫膠的研究現(xiàn)狀

　　2.1 麻類纖維生物脫膠的研究現(xiàn)狀

　　長(zhǎng)期以來，麻紡原料的初步加工主要是指以苧麻為主的化學(xué)脫膠和以亞麻為主的生物漚麻法脫膠，新技術(shù)的研究主要側(cè)重于研制高效、經(jīng)濟(jì)的堿煮練助劑以及新型煮鍋和帶狀精干麻生產(chǎn)線。長(zhǎng)期以來使用的傳統(tǒng)脫膠方法由于其處理時(shí)間較長(zhǎng)、要耗用大量的水、處理過的污水中含有大量的有害化學(xué)成分、回收不易丑環(huán)境污染等問題不能得到有效的解決，因此科學(xué)工作者開始尋找新的脫膠方法。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物酶制劑在麻紡原料加工中的應(yīng)用已經(jīng)引起人們的注意，紡織工作者正在加強(qiáng)這方面的研究。

　　2.2 酶的有關(guān)概念

　　酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的，具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的有機(jī)催化劑。酶和一般的無機(jī)催化劑相比，其特點(diǎn)是催化效率極高，并且具有高度的專一性，酶的催化效率要比簡(jiǎn)單的無機(jī)催化劑的催化效率高1000萬～10萬億倍，正是由于酶有這樣強(qiáng)的催化效能，所以細(xì)胞在溫和的條件下就能順利地進(jìn)行催化反應(yīng)。酶的高度專一性表現(xiàn)為，一定的酶只能作用于一定的物質(zhì)，生成一定的產(chǎn)物，如淀粉酶只能水解淀粉，蛋白酶只能水解蛋白，二者不能互相替代。酶是由蛋白質(zhì)組成的，具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)，但酶比較脆弱，容易喪失催化活性。凡能破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)變性的因素(如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬等)，也都會(huì)使酶喪失活性。

　　2.3 酶法脫膠在麻紡初步加工中的應(yīng)用

　　纖維植物的纖維均在植物莖桿的韌皮部?jī)?nèi)，脫膠的目的就在于利用微生物的作用分解韌皮部與木質(zhì)部之間、韌皮部與皮及薄膜組織之間的果膠類物質(zhì)，以獲得紡織工業(yè)的原料纖維。酶法脫膠是將脫膠菌培養(yǎng)到細(xì)菌的衰老期后所產(chǎn)生的大量粗酶液，用此粗酶液浸漬麻類韌皮，或?qū)⒋置敢禾峒?，濃縮成液劑，或?qū)⒋置敢焊稍餅榉蹌?，使用時(shí)再將濃溶液或?qū)⒎蹌┤苡谒?，然后再浸漬麻類韌皮，使高分子的果膠及半纖維素等膠質(zhì)在酶的作用下分解成低分子量的組分而溶于水中或變成易去除的物質(zhì)。

　　應(yīng)用生物酶對(duì)原麻進(jìn)行脫膠，可降低脫膠成本，減少環(huán)境污染，提高精干麻的制成率和精梳梳成率，且酶脫膠后的纖維蓬松卷曲，纖維的平均長(zhǎng)度增加，麻粒、毛羽明顯減少，細(xì)紗品質(zhì)指標(biāo)顯著提高。

　　2.3.1 苧麻脫膠

　　目前苧麻脫膠生產(chǎn)都是采用以燒堿為主的化學(xué)脫膠工藝，由于使用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的高溫高壓或常溫常壓煮練，會(huì)使部分纖維分子鏈斷裂，結(jié)晶度提高，因而精干麻剛性大，抱合力差，織物手感粗硬，服用刺癢。另外，由于大量化工原料和能源的消耗，生產(chǎn)成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，生物脫膠技術(shù)的研究應(yīng)用為解決這些問題找到了一條出路。

　　但是由于目前研制出的酶制劑活性不高，生物脫膠還不能完全替代化學(xué)脫膠。有人曾經(jīng)試過只用微生物脫膠而不經(jīng)過任何化學(xué)處理，纖維強(qiáng)力損傷雖小，但只能去除41.6％的膠質(zhì)，含膠量高，用于紡紗還不理想?，F(xiàn)在研究最多的是生物酶一化學(xué)聯(lián)合脫膠法。為了有效地利用酶的活力，在酶處理前采用預(yù)處理工藝，即將原麻浸在含有表面活性劑的溶液中，在70℃下浸泡15min后取出，沖洗。酶處理時(shí)的工藝參數(shù)為：果膠酶濃度：5g/l，時(shí)間：3h， pH：3.3±0.2，溫度：60±1℃。經(jīng)過酶處理后的纖維如仍不能滿足紡織加工中的需要，則需進(jìn)行后處理，后處理工藝為：三聚磷酸鈉溶液： 0.45％，溫度：120℃，壓力：0.196MPa，時(shí)間1.5h，NaOH濃度：0.6％。經(jīng)過上述工藝處理后取得了如下效果：

　　(1)聯(lián)合脫膠所取得的麻纖維品質(zhì)優(yōu)良，殘膠率低，纖維損傷小，未經(jīng)漂白工序的纖維，其白度與常規(guī)化學(xué)脫膠的精干麻白度相當(dāng)。

　　(2)聯(lián)合脫膠縮短了工序，脫膠麻直接給油后，纖維的各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足后加工的需要。

　　(3)堿處理用堿量可減少，這樣處理后的污水中含堿量降低，有利于改善環(huán)境污染。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自1972年開展了生物脫膠技術(shù)研究，至1985年苧麻細(xì)菌化學(xué)聯(lián)合脫膠技術(shù)通過了紡織工業(yè)部和農(nóng)牧漁業(yè)部共同委托湖南省科委主持的中試技術(shù)鑒定，并獲得了國(guó)家發(fā)明專利，率先將生物技術(shù)用于苧麻脫膠生產(chǎn)上。其生產(chǎn)工藝流程為：

　　2002年，印染行業(yè)利潤(rùn)總額18.52億元、同比增長(zhǎng)21.68%，人均創(chuàng)利6290元、同比增長(zhǎng)18.61%，工業(yè)增加值（當(dāng)年價(jià)）163.63億元、同比增長(zhǎng)12.52%，全行業(yè)虧損面下降 5.73個(gè)百分點(diǎn)，虧損企業(yè)虧損總額同比下降5.48%。資產(chǎn)負(fù)債率62.27%、同比下降2.78個(gè)百分點(diǎn)。全行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益狀況呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì),利潤(rùn)穩(wěn)步增長(zhǎng)，達(dá)到近年來最好水平。

　　　　　　　　　　　菌種制育 　　
　　　　　　　　　　　　　↓
　　生苧麻扎把→裝籠→生物脫膠→精練→打纖→漂酸洗→脫水抖麻(或烘干)→給油→脫水抖麻→烘干

　　廣東連南精干麻廠應(yīng)用該技術(shù)穩(wěn)定生產(chǎn)后，經(jīng)過產(chǎn)品檢測(cè)，精干麻理化指標(biāo)能滿足現(xiàn)代高檔紡織要求，經(jīng)廣東樂昌苧麻廠進(jìn)一步試產(chǎn)，其27．78tex純麻紗獲得廣東省1990年度優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

　　2.3.2 亞麻脫膠

　　亞麻的脫膠方法主要可分為3種：雨露浸法脫膠、水浸漬法脫膠及酶法脫膠。雨露浸法是一種最古老的方法，在國(guó)內(nèi)外農(nóng)村中普遍采用。它是將麻莖鋪放在露天中，利用雨水和露水的自然浸漬和細(xì)菌分解條件來達(dá)到脫膠的目的，此法操作簡(jiǎn)單，但纖維質(zhì)量較差，不穩(wěn)定，受環(huán)境溫濕度條件的限制，勞動(dòng)力消耗大，占地面積大，時(shí)間長(zhǎng)。水浸漬法有冷水浸漬和溫水浸漬兩種，冷水浸漬法是將麻莖放人池塘或湖泊中浸漬，利用天然水浸漬和細(xì)菌分解來完成脫膠，此法亦很簡(jiǎn)單，但纖維質(zhì)量較差。溫水浸漬法是將麻莖放人麻池中，在適宜的溫度下浸漬一定的時(shí)間，由于此法對(duì)脫膠條件能很好控制，麻纖維質(zhì)量較好，國(guó)內(nèi)外的亞麻加工廠基本用此法?！　?/P>

　　在我國(guó)亞麻原莖脫膠多采用溫水浸漬法，俗稱"漚麻"，這種方法利用原莖和水源中的微生物自然發(fā)酵作用，產(chǎn)生果膠酶等酶類，使果膠類物質(zhì)部分分解。但是漚麻法仍存在浸漬周期長(zhǎng)，工藝條件不易穩(wěn)定控制，麻纖維質(zhì)量不穩(wěn)定，纖維易受細(xì)菌的感染，污染水源等問題。近年來，國(guó)內(nèi)外都對(duì)酶法脫膠進(jìn)行了研究，國(guó)外有采用漚麻時(shí)直接加入生物酶和助劑的方法，可縮短漚麻周期，改善和加速麻的生物過程。目前我國(guó)也有這方面的研究，研究的結(jié)果表明：

　　(1)適宜的加酶時(shí)間為漚麻開始后的8h。

　　(2)加酶量越大，即漚麻液中果膠酶濃度提高，亞麻原莖中膠質(zhì)的分解速度越快，與不加果膠酶的對(duì)照樣相比，添加1.5g/ml的樣品，縮短漚麻時(shí)間66％，適宜的加酶量為5.1×106-6.8×106u/t干莖。

　　(3)半纖維素酶和果膠酶混合使用進(jìn)一步縮短漚麻時(shí)間，兩種酶的加入配比為1∶1時(shí)，協(xié)同分解韌皮中膠質(zhì)的速度最快，漚麻時(shí)間只為34h，是不加果膠酶對(duì)照樣漚麻時(shí)間的26％。

　　(4)在38％下酶法漚麻時(shí)間可縮短為31h。在該溫度下外加的兩種酶與自然微生物產(chǎn)生的酶協(xié)同作用分解膠質(zhì)的速度最快，漚麻時(shí)間與對(duì)照樣相比可縮短75％。

　　通過生物酶的作用，纖維素與木質(zhì)素，半纖維素分離效果相當(dāng)好，且酶法脫膠因?yàn)闊o需使用有害化學(xué)助劑而對(duì)環(huán)境污染小。Robin Anson也認(rèn)為，在密閉環(huán)境下，用二氧化硫加催化劑酶可在幾小時(shí)內(nèi)達(dá)到傳統(tǒng)方法5-10天內(nèi)脫膠處理的效果，處理時(shí)間可大大縮短。目前亞麻酶法脫膠多是實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果，有待進(jìn)一步做大量研究工作，使之達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)使用水平。

　　2.3.3 大麻脫膠

　　由于大麻纖維過短，一般為12-25mm，只能采用與亞麻相似的半脫膠。另外大麻中木質(zhì)素、果膠、半纖維素含量較高，木質(zhì)素含量與苧麻、亞麻相比是最高的，而纖維素的含量相對(duì)于其它麻類纖維較低，從而脫膠難度較大。我國(guó)目前的大麻紡織企業(yè)大多數(shù)采用化學(xué)脫膠法。根據(jù)原麻品質(zhì)和紡紗工藝的不同要求，分別在高溫高壓或常溫常壓下進(jìn)行，但是根據(jù)王德驥的研究結(jié)果表明，大麻經(jīng)濃度為5g/l的預(yù)酸處理及二級(jí)煮練以后，木質(zhì)素的含量在1.5％以上，即使經(jīng)過后工序中的漂白作用也難以達(dá)到要求，并且化學(xué)脫膠不但耗堿多，耗水多，污染環(huán)境嚴(yán)重，而且由于進(jìn)行全脫膠，纖維成單纖維狀態(tài)，不能用于紡織，因此有人進(jìn)行大麻酶法適度脫膠與機(jī)械分離相結(jié)合提取大麻紡織纖維的研究，其工藝流程為：

　　大麻麻莖→漚制、剝制→機(jī)械除雜、切割→酸預(yù)水解→水洗→果膠酶適度脫膠→水洗→漂白→水洗→干燥→機(jī)械分離提取→紡織纖維經(jīng)機(jī)械分離后可獲得長(zhǎng)度為60～80mm的毛型纖維，用于紡27.78tex以上的純大麻紗，也可與毛、絲、滌混紡高檔服裝面料；其次是40-60mm的毛型短纖維，用于粗梳毛紡以及24-40mm的棉型纖維，供棉紡廠進(jìn)行棉麻混紡。

　　大麻酶法脫膠作用條件溫和，對(duì)纖維損傷小，易掌握脫膠程度，有利于提高出麻率，并且耗水少，污染輕，產(chǎn)生的粉塵少，有利于環(huán)境保護(hù)。但是脫膠后大麻纖維中木質(zhì)素含量較高(4.16％)，會(huì)降低麻纖維的可紡性。

　　1991年以來，山東泰安大麻紡織科研所與山東大學(xué)、泰安大麻紡織集團(tuán)等單位合作，對(duì)大麻微生物脫膠進(jìn)行攻關(guān)，取得階段性成果，進(jìn)行過百公斤規(guī)模的大麻脫膠試驗(yàn)。

　　2.4　影響酶脫膠的各種因素

　　2.4.1 溫度對(duì)酶脫膠的影響

　　溫度的適宜與否對(duì)脫膠速度有直接的影響。溫度適宜，可增強(qiáng)酶的作用，加快脫膠速度，脫膠作用好。溫度低時(shí)酶的活性降低，甚至使其停止生命活動(dòng)而處于休眠狀態(tài)。溫度過高會(huì)使酶死亡，這兩種情況對(duì)脫膠過程都是極不利的。

　　2.4.2 水質(zhì)對(duì)酶脫膠的影響

　　水質(zhì)對(duì)浸漬非常重要。水中的有機(jī)物的發(fā)酵會(huì)加長(zhǎng)浸漬脫膠的時(shí)間。水中不應(yīng)含有酸類，因?yàn)樗鼘?duì)浸漬過程中的果膠發(fā)酵影響很大，果膠酶生成好幾種酸，這必然要增加浸漬液的酸度，影響了酶的生長(zhǎng)條件。

　　2.4.3 水流速度的影響

　　如果采用天然水池浸漬脫膠時(shí)，水速不宜過快。如果水速過快，脫膠時(shí)間就要增長(zhǎng)，因?yàn)樗畷?huì)帶走大量的細(xì)菌及細(xì)菌繁殖所需的養(yǎng)分，酶的活性降低。

　　2.4.4 通氣情況對(duì)酶脫膠的影響

　　在浸漬的過程中我們應(yīng)在酶細(xì)胞單獨(dú)活動(dòng)時(shí)給予最適當(dāng)?shù)纳顥l件和供給充足的養(yǎng)料，以求加快脫膠的速度和改善脫膠效果。

　　3　結(jié)語

　　麻類纖維是我國(guó)重要的紡織纖維之一。麻類脫膠繼續(xù)向高質(zhì)量、連續(xù)化、節(jié)能、少污染的方向發(fā)展，酶法脫膠有著廣闊的前景，我們應(yīng)積極研究和推廣這項(xiàng)技術(shù)。目前我國(guó)生物酶制劑在麻紡織中的應(yīng)用尚未形成規(guī)模，生物酶制劑功能不完善，脫膠酶活性不高，脫膠率僅在40％一50％，不能完全替代化學(xué)脫膠，因此需要加大科技投人，研究高效率的酶制劑，不斷完善生物技術(shù)在麻紡原料初步加工中的應(yīng)用，為開發(fā)出高新麻類產(chǎn)品開辟出一條新路。

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