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摘 要：本文从酶的特性及作用机理出发，阐述了生物酶在常见纤维品种上的应用，展望了生物酶在纺织工业中的应用前景。
关键词：纺织；酶；生物酶
1、酶的定义
酶是活细泡产生的具有催化作用的一类特殊的蛋白质，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA或其复合体。酶的催化原理是降低化学反应的活化能，即：通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。酶具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
生物酶是一种无毒、对环境友好的生物催化剂，其化学本质为蛋白质。象其他蛋白质一样，酶分子由氨基酸长链组成，其中一部分链呈螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的，具有特殊的催化功能，其特性有：高效性、专一性、作用条件的温和性和无毒性。
2、酶的应用和发展现状
酶的生产和应用，在国内外已有80多年历史，进入20世纪80年代，生物工程作为一门新兴高新术在我国得到了迅速发展，酶的制造和应用领域逐渐扩大，酶在纺织工业中的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织染整的各领域的广泛应用，体现了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高，又因无毒无害，用量少，可生物降解废水，无污染而有利于生态环保的保护。
近年来由于人类对纺织品服用性能要求的不断提高，使得纺织品趋于多功能化和智能化。因此，染整工业正朝着生态和清洁生产方向发展，如采用生物技术和物理方法替代传统的化学方法对纺织品进行处理。此外，计算机技术的飞速发展也使染整工业由传统的效率低下、劳动强度高、粗放型生产模式向技术密集、精确控制、即时化方向转变；现代精细化工技术的进步也促使纺织品在保暖、美观的同时，趋于多功能化和智能化。
3、生物酶的特性
3.1 高效性
试验表明，用酶作催化剂，其催化效率是一般无机催化剂的107～1013倍，大大提高了染整加工的生产效率。酶的高效性的意义在于保证了细泡内化学反应的顺利进行和稳定的能量供应。
3.2 专一性
试验表明，每一种酶只作用于特定的基质，即酶只能催化一种或一类化学反应，因此对纤维组织的损伤小。目前发现的4000多种酶中，分别催化着不同的化学反应。
3.3 作用条件温和性
试验表明，只有在一定温度下，酶催化效率最好。即：每种酶都有自己的最适工作温度，在最适温度的两侧，反应速率都比较低，较高的温度更容易使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
3.4 无毒性
酶的无毒性使其在应用过程中对人体安全，对生态无影响。
4、生物酶的作用机理
酶蛋白与其它蛋白质的不同之处是酶具有活性中心。酶有四级结构：一级是氨基酸的排列顺序；二级是肽链的平面空间构象；三级是肽链的立体空间构象；四级是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质（失活或变性）。酶的作用机理比较被认同的是“诱导契合”學说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去。
5、生物酶的种类
5.1 果胶酶
果胶酶主要是由果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果胶酶作用于果胶物质时，果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上，而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解，为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的位置。
5.2 脂肪酶
脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸进一步进行B一氧化，每次脱下一个C2物，生成乙酰COA（N—环己基辛基胺），进入TCA（三羧酸）环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类。
5.3 蛋白酶
由微生物分泌的蛋白酶因菌种不同而异，如枯草杆菌分泌明胶酶和酪蛋白酶，可以水解明胶和酪蛋白；费氏链酶菌分泌角蛋白酶，可以水解动物的毛、角、蹄的角蛋白。蛋白酶将蛋白质分解成肽，再经肽酶水解成氨基酸。
5.4 纤维素酶
纤维素酶是一个多组分酶体系，纺织工业中应用的纤维素酶大多数是由木酶属真菌制造的。纤维素酶中的纤维素二糖水解酶又称为外切纤维素酶，由CHB I和CHB II两种酶组成，而内切葡聚糖酶，又称为内切纤维素酶，至少由5种纤维素酶（EG I、EG II、EG HI、EG IV、EG V）组成。此外，还有13一葡萄糖醛酶。这些纤维素酶在纤维素的水解中具有协同作用。
6、生物酶在纺织印染工业中的应用
生物酶在纺织印染工业中应用范围很广，除了已成熟应用的淀粉酶退浆、纤维素纤维织物的纤维素酶生物抛光、牛仔服的纤维素酶生物酶洗、真丝的蛋白酶脱胶、过氧化氢酶去除氧漂后的残留双氧水外，正在研究的包含漆酶牛仔服仿旧整理、蛋白酶羊毛防毡缩整理、葡萄糖氧化酶漂白、果胶酶+纤维素酶+脂肪酶的棉织物精练、纤维素酶+果胶酶的羊毛炭化、聚酯纤维酶改性等。一些处理已开始应用于工业生产。但酶的专一性既是生物酶的优点，也是它的局限性。天然植物纤维印染前处理的主要目的是去除纤维伴生物。由于这些杂质无法仅依靠专一性强的单一酶去除，必须将不同的酶进行复配，但不同的酶复配时存在最适条件的共适性问题。另外，天然纤维串的许多杂质尚没有相应的商品化酶，如能去除木质素的酶、去除稍蜡的酶，所以尽管科研人员对目前纺织品加工进行了长期的研究，但尚不能完全用酶处理方法代替。此外，纺织经纱上浆中最重要的浆料之一聚乙烯醇浆料，是近代出现的合成高分子化合物，由于目前还没有商品化的酶替代化学方法进行退浆，而造成对环境的严重污染。因此，纺织用生物酶的研究和开发还任重道远。
关键词：纺织；酶；生物酶
1、酶的定义
酶是活细泡产生的具有催化作用的一类特殊的蛋白质，绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA或其复合体。酶的催化原理是降低化学反应的活化能，即：通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。酶具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
生物酶是一种无毒、对环境友好的生物催化剂，其化学本质为蛋白质。象其他蛋白质一样，酶分子由氨基酸长链组成，其中一部分链呈螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的，具有特殊的催化功能，其特性有：高效性、专一性、作用条件的温和性和无毒性。
2、酶的应用和发展现状
酶的生产和应用，在国内外已有80多年历史，进入20世纪80年代，生物工程作为一门新兴高新术在我国得到了迅速发展，酶的制造和应用领域逐渐扩大，酶在纺织工业中的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织染整的各领域的广泛应用，体现了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高，又因无毒无害，用量少，可生物降解废水，无污染而有利于生态环保的保护。
近年来由于人类对纺织品服用性能要求的不断提高，使得纺织品趋于多功能化和智能化。因此，染整工业正朝着生态和清洁生产方向发展，如采用生物技术和物理方法替代传统的化学方法对纺织品进行处理。此外，计算机技术的飞速发展也使染整工业由传统的效率低下、劳动强度高、粗放型生产模式向技术密集、精确控制、即时化方向转变；现代精细化工技术的进步也促使纺织品在保暖、美观的同时，趋于多功能化和智能化。
3、生物酶的特性
3.1 高效性
试验表明，用酶作催化剂，其催化效率是一般无机催化剂的107～1013倍，大大提高了染整加工的生产效率。酶的高效性的意义在于保证了细泡内化学反应的顺利进行和稳定的能量供应。
3.2 专一性
试验表明，每一种酶只作用于特定的基质，即酶只能催化一种或一类化学反应，因此对纤维组织的损伤小。目前发现的4000多种酶中，分别催化着不同的化学反应。
3.3 作用条件温和性
试验表明，只有在一定温度下，酶催化效率最好。即：每种酶都有自己的最适工作温度，在最适温度的两侧，反应速率都比较低，较高的温度更容易使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。
3.4 无毒性
酶的无毒性使其在应用过程中对人体安全，对生态无影响。
4、生物酶的作用机理
酶蛋白与其它蛋白质的不同之处是酶具有活性中心。酶有四级结构：一级是氨基酸的排列顺序；二级是肽链的平面空间构象；三级是肽链的立体空间构象；四级是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质（失活或变性）。酶的作用机理比较被认同的是“诱导契合”學说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去。
5、生物酶的种类
5.1 果胶酶
果胶酶主要是由果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果胶酶作用于果胶物质时，果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上，而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解，为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的位置。
5.2 脂肪酶
脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸进一步进行B一氧化，每次脱下一个C2物，生成乙酰COA（N—环己基辛基胺），进入TCA（三羧酸）环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类。
5.3 蛋白酶
由微生物分泌的蛋白酶因菌种不同而异，如枯草杆菌分泌明胶酶和酪蛋白酶，可以水解明胶和酪蛋白；费氏链酶菌分泌角蛋白酶，可以水解动物的毛、角、蹄的角蛋白。蛋白酶将蛋白质分解成肽，再经肽酶水解成氨基酸。
5.4 纤维素酶
纤维素酶是一个多组分酶体系，纺织工业中应用的纤维素酶大多数是由木酶属真菌制造的。纤维素酶中的纤维素二糖水解酶又称为外切纤维素酶，由CHB I和CHB II两种酶组成，而内切葡聚糖酶，又称为内切纤维素酶，至少由5种纤维素酶（EG I、EG II、EG HI、EG IV、EG V）组成。此外，还有13一葡萄糖醛酶。这些纤维素酶在纤维素的水解中具有协同作用。
6、生物酶在纺织印染工业中的应用
生物酶在纺织印染工业中应用范围很广，除了已成熟应用的淀粉酶退浆、纤维素纤维织物的纤维素酶生物抛光、牛仔服的纤维素酶生物酶洗、真丝的蛋白酶脱胶、过氧化氢酶去除氧漂后的残留双氧水外，正在研究的包含漆酶牛仔服仿旧整理、蛋白酶羊毛防毡缩整理、葡萄糖氧化酶漂白、果胶酶+纤维素酶+脂肪酶的棉织物精练、纤维素酶+果胶酶的羊毛炭化、聚酯纤维酶改性等。一些处理已开始应用于工业生产。但酶的专一性既是生物酶的优点，也是它的局限性。天然植物纤维印染前处理的主要目的是去除纤维伴生物。由于这些杂质无法仅依靠专一性强的单一酶去除，必须将不同的酶进行复配，但不同的酶复配时存在最适条件的共适性问题。另外，天然纤维串的许多杂质尚没有相应的商品化酶，如能去除木质素的酶、去除稍蜡的酶，所以尽管科研人员对目前纺织品加工进行了长期的研究，但尚不能完全用酶处理方法代替。此外，纺织经纱上浆中最重要的浆料之一聚乙烯醇浆料，是近代出现的合成高分子化合物，由于目前还没有商品化的酶替代化学方法进行退浆，而造成对环境的严重污染。因此，纺织用生物酶的研究和开发还任重道远。