一種利用穀氨醯胺轉胺酶催化溶菌酶固定化對羊毛織物進行抗菌整理的方法

2023-05-27 13:50:51 1

專利名稱：一種利用穀氨醯胺轉胺酶催化溶菌酶固定化對羊毛織物進行抗菌整理的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用穀氨醯胺轉胺酶催化溶菌酶固定化對羊毛織物進行抗 菌整理的方法，屬於生物技術在紡織中的應用技術領域。
背景技術：
微生物在自然界的物質循環過程中起著極其重要的作用，人們的生活無時 無刻不在與微生物打交道，並受到它賜予的恩惠；同時，某些致病的微生物侵 入人體使健康受到威脅，甚至會危及生命。紡織品是人類接觸最多的材料，人 體的汗液、皮脂以及其他各種分泌物成為了各種微生物的良好的營養源，在合 適的外界條件(包括溼度、溫度等)下，微生物迅速生長，繁殖，並通過各種 途徑傳播疾病，威脅人類自身的生存和發展。隨著社會的迅猛發展和人民生活 水平的提高，人們對生活質量的要求越來越高，對環境衛生與自我健康日益重 視，因此抗菌衛生紡織品越來越受關注，開發抗菌製品市場廣闊。
目前國內的抗菌織物主要由兩種方法製得(l)直接採用抗菌纖維製成各類 織物；(2)將織物用抗菌劑進行後整理加工以獲得抗菌性能。目前在紡織品的抗 菌加工中，後整理方法約佔70%。比較而言，前者抗菌效果持久，耐洗性好， 但技術含量高，難度大，涉及領域廣，抗菌纖維生產較為不易，對抗菌劑要求 高，而後者加工處理較為簡單，但生產中三廢多，其耐洗性及抗菌效果持久性 較差。由於這種方法加工方便，並可供選擇的抗菌劑範圍廣，紡織品不管是原 料纖維還是紗線或織物甚至成衣均可通過後整理方法獲得抗菌功效，因此在目 前上市的各類抗菌織物中，以後整理加工的居多。
常用的抗菌劑主要有無機、有機、天然和高分子抗菌劑這四大類。
無機類抗菌劑多為金屬離子抗菌劑。其抗菌機理是離子緩釋抗菌機理，即 在使用過程中，抗菌活性離子緩慢釋放，靠金屬離子活性破壞細菌細胞膜或與 細菌酶蛋白的巰基等基團結合，破壞酶的活性，從而發揮抗菌作用。因為它會 從纖維表面釋放出來，從而這些金屬物質可以與皮膚接觸，通過皮膚毛孔滲透 人體，所以Hg， Ag等有害金屬離子對人體有較強的危害作用，還有一些無機抗 菌劑，雖有良好的抗菌性能，但因不能與纖維形成牢固的結合狀態，不耐水洗 被逐漸淘汰。有機抗菌劑的主要成分為季銨鹽類、醇類、雙胍類等含有反應性 功能團的化合物，具有見效快，殺菌能力強的特點，但易產生微生物耐(抗) 藥性，並存在作用期短、耐熱性差以及產生二次汙染等缺點。天然抗菌劑來自 於天然提取物，如殼聚糖、檜柏醇等，其主要抗菌機理被認為與有機季銨鹽類似，但效果不如有機抗菌劑，且產品尚不成熟。髙分子抗菌劑是人們根據有機 抗菌劑和天然高分子抗菌劑的抗菌機理進行分子設計，將有機抗菌劑和天然高 分子抗菌劑的特點結合起來合成的。主要包括合成的呲啶型主鏈的高分子、 帶呲啶側基的聚烯烴材料和改性PS-聚苯乙烯己內醯脲(POLYl)，目前處於研究
起步階段。
綜上，四類抗菌劑各有其優缺點。現階段對抗菌紡織品的要求主要是具有 高效廣譜的抗菌能力；抗菌效果持久，耐洗滌，耐磨損，壽命長；耐熱，耐曰 照，不易分解失效，柔軟、透溼、舒適性佳；使用安全，對健康無害，不會對 環境造成汙染。所以，抗菌整理劑應具有的理想特徵是(l)具有優良的抑制、 殺菌、消毒和除臭的功能，具有廣譜抗菌效果。(2)抗菌效果耐久性強，耐漂洗 和日曬。(3)對人體不產生副作用，無毒，不汙染環境。(4)不影響紡織品本身的 風格特徵，不損傷纖維，不影響其他紡織助劑的功效。(5)抗菌整理劑的使用方 法簡便，成本低，與其他整理劑具有相容性。
溶菌酶(Lysozyme)是一種天然的防腐劑，它廣泛分布於動物、植物和微生物 中，具有抗菌性強，安全無毒，熱穩定性好，作用範圍廣等無可比擬的優勢。 它是專門作用於微生物細胞壁的水解酶，能有效地水解細菌細胞壁的肽聚糖.其 水解位點是N—乙醯胞壁酸(NAM)的1位碳原子和N—乙醯葡萄糖胺(NAG)的4位
碳原子間的hl， 4糖苷鍵，結果使細菌細胞壁變得鬆弛，失去對細胞的保護作 用，最後細胞溶解死亡。
關於溶菌酶的應用有很多，溶菌酶作為一種存在於人體正常體液及組織中 的非特異性免疫因素，具有多種藥理作用，它具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤的功 效，目前日本已生產出醫用溶菌酶，其適應症為出血、血尿、血痰和鼻炎等。 溶菌酶具有破壞細菌細胞壁結構的功能，以此酶處理革蘭氏陽性細菌得到原生 質體，因此，溶菌酶是基因工程、細胞工程中細胞融合操作必不可少的工具酶。 溶菌酶是一種無毒、無副作用的蛋白質，又具有一定的溶菌作用，因此可用作 食品防腐劑，現已廣泛應用於水產品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒及飲料中的 防腐；還可以添入乳粉中，使牛乳人乳化，以抑制腸道中腐敗微生物的生存， 同時直接或間接地促進腸道中雙歧桿菌的增殖。
基於溶菌酶的抗菌特性，將其固定於紡織品表面，有望建立一種新型紡織 品抗菌方法，拓展生物酶在紡織品中的應用。目前溶菌酶的固定化主要有吸附 法和化學交聯法兩種。吸附法是利用酶分子與固定化載體之間的離子鍵和分子 間作用力結合，此法操作簡單卻因結合力弱而不耐洗滌；化學交聯法則是通過 交聯試劑(甲醛或戊二醛等)在羊毛織物和溶菌酶分子之間形成穩定的共價鍵， 大大提高了酶在載體上的結合牢度，但化學交聯劑容易引起酶的失活並造成羊 毛織物的泛黃而嚴重影響織物的性質，同時在使用過程中難以去除徹底，殘留的化學試劑容易造成二次汙染並對人體造成一定的損害。穀氨醯胺轉胺酶可以
催化蛋白質分子內、分子間發生交聯反應，目前廣泛應用於食品和醫藥行業。
羊毛蛋白和溶菌酶的胺基酸組成使其理論上可以作為穀氨醯胺轉胺酶的作用底
物。利用穀氨醯胺轉胺酶的催化交聯作用實現溶菌酶在羊毛織物上的固定化並
賦予其良好的抗菌性能，為羊毛織物的生物法功能化改性提供一種全新的研究
思路和方法。

發明內容
本發明的目的在於利用生物酶的催化交聯作用代替化學交聯反應，將溶菌 酶固定在紡織品上，以賦予織物優良的抗菌效果。
本發明的技術方案 一種對羊毛織物進行抗菌整理的方法，採用穀氨醯胺 轉胺酶催化溶菌酶固定化，對羊毛織物首先進行氧化預處理，再以穀氨醯胺轉 胺酶為催化劑，將溶菌酶固定於羊毛纖維表面；
溶菌酶固定化預處理後的羊毛織物浸漬於含有20U/g織物的穀氨醯胺轉胺 酶和2g/L溶菌酶的pH 7.0磷酸鹽緩衝溶液中，37'C恆溫處理8小時，取出用去離 子水充分洗滌，低溫風乾並置於4'C的冰箱中貯存。
所述的方法，所用穀氨醯胺轉胺酶為任何微生物和組織來源的酶製劑。
所述的方法，羊毛織物必須要經過氧化預處理，氧化劑選用雙氧水、高錳 酸鉀或其他氧化劑。
所述的方法，適用於處理的為任何機織或針織羊毛織物。
本發明的有益效果本發明方法與傳統的化學交聯抗菌整理技術相比是一 種新型的紡織品抗菌方法，避免了化學試劑引起的織物性質的變化及對人體的 損傷，降低了對環境的汙染。
具體實施例方式
織物華達呢毛坯皂洗後晾乾待用，穀氨醯胺轉胺酶市售食品級，溶菌 酶市售工業級。 實施例l:
a. 羊毛織物用高錳酸鉀氧化預處理工藝條件如下織物熱水浸漬、高錳
酸鉀溶液氧化(KMn04， 4%(owf)， JFC (江蘇凌飛化工有限公司產品)1 g / L， pH4，溫度40。C，時間30min，浴比l : 20)、皂洗(45。C， 15min)、中和清洗(純 鹼2X(owf))、清水衝洗、5(TC烘乾、脫色(NaHS03 6X(owf)， HAc 1%，溫度40。C， 時間30rain，浴比l : 20)、衝洗及晾乾。
b. 溶菌酶固定化氧化預處理後的羊毛織物浸漬於含有20U/g織物的穀氨醯 胺轉胺酶和2g/L溶菌酶的磷酸鹽緩衝溶液中，37'C恆溫處理8小時，取出用去離 子水充分洗滌，低溫風乾，並置於4"C的冰箱中貯存。
c. 固定化溶菌酶耐洗穩定性固定化後的羊毛試樣，在水浴恆溫振蕩器中置溫度，每次洗滌時間為10min，轉速150r/min，每次洗滌後 的織物風乾後進行酶活測定。以未洗滌的酶活為相對酶活100%。
在相同的固定條件下，未經氧化預處理的羊毛織物經穀氨醯胺轉胺酶催化 的固定化酶活為4.3 U/cm2，經氧化預處理後固定化酶活提高到20.5 U/cm2。 5 次洗滌後穀氨醯胺轉胺酶催化的固定化酶活保留了 50%以上，而以吸附方式得 到的固定化酶活僅保留了 30%。表明穀氨醯胺轉胺酶的催化作用使固定化酶具 有良好的耐洗性。
經實驗表明，在最優工藝條件下製得的羊毛織物上固定化的溶菌酶具有良 好的物理化學穩定性。 實施例2:
a. 羊毛織物雙氧水氧化預處理，工藝條件如下織物熱水浸漬、雙氧水氧 化(&02 30mL / L， Na2Si04 4g/L， Na2C03 0.2%(owf)， pH 8.5，溫度50。C， 時間60min，浴比l : 25)、清水衝洗及晾乾。
b. 溶菌酶固定化氧水預處理後的羊毛織物浸漬於含有20U/g織物的穀氨醯 胺轉胺酶和2g/L溶菌酶的磷酸鹽緩衝溶液中，37"C恆溫處理8小時，取出用去離 子水充分洗滌，低溫風乾，並置於4"C的冰箱中貯存。
c. 固定化溶菌酶耐洗穩定性固定化後的羊毛試樣，在水浴恆溫振蕩器中 於37'C洗滌5次，設置溫度，每次洗滌時間為10min，轉速150r/min,每次洗滌後 的織物風乾後進行酶活測定。以未洗漆的酶活為相對酶活100%。
在相同的固定條件下，未經氧化預處理的羊毛織物經穀氨醯胺轉胺酶催化 的固定化酶活為4.3U/cm2，經氧水預處理後固定化酶活提高到16.8 U/cm2。 對比實施例-
a. 羊毛織物11202氧化預處理，工藝條件如下H2O240 ml/L，Na2 Si03 3.5 g/L， JFC1.0g/L， 50°C、 pH8 8.5，時間35 min，浴比1:50。氧化預處理之後用去離 子水充分洗滌，晾乾備用。
b. 戊二醛交聯將羊毛織物剪成直徑為lcm的小圓片，浸漬於0.2%的戊二 醛溶液中，於25"C水浴恆溫振蕩器中低速振蕩6小時，取出後用去離子水充分洗 滌3 4次。
c. 溶菌酶固定化將上述經戊二醛處理的羊毛織物置於濃度為5g/L的溶菌 酶緩衝溶液(pH 7.0)中，於4"C反應6小時後，取出用去離子水充分洗滌，低溫 風乾，並置於4"C的冰箱中貯存。
羊毛織物經戊二醛交聯後固定化酶活為16.51 U/cm2。織物明顯泛黃，手感 變硬。
權利要求
1、一種對羊毛織物進行抗菌整理的方法，其特徵是採用穀氨醯胺轉胺酶催化溶菌酶固定化，對羊毛織物首先進行氧化預處理，再以穀氨醯胺轉胺酶為催化劑，將溶菌酶固定於羊毛纖維表面；溶菌酶固定化預處理後的羊毛織物浸漬於含有20U/g織物的穀氨醯胺轉胺酶和2g/L溶菌酶的pH 7.0磷酸鹽緩衝溶液中，37℃恆溫處理8小時，取出用去離子水充分洗滌，低溫風乾並置於4℃的冰箱中貯存。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所用穀氨醯胺轉胺酶為任何微 生物和組織來源的酶製劑。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於羊毛織物必須要經過氧化預處 理，氧化劑選用雙氧水、高錳酸鉀或其他氧化劑。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於適用於處理的為任何機織或針 織羊毛織物。
全文摘要
一種利用穀氨醯胺轉胺酶催化溶菌酶固定化對羊毛織物進行抗菌整理的方法，屬於生物技術在紡織中的應用技術領域。本發明方法工藝步驟為a.織物的預處理。b.溶菌酶固定化預處理後的羊毛織物浸漬於含有20U/g織物的穀氨醯胺轉胺酶和2g/L溶菌酶的磷酸鹽緩衝溶液中，37℃恆溫處理8小時，取出用去離子水充分洗滌，低溫風乾，並置於4℃的冰箱中貯存。本發明是一種新的羊毛織物抗菌整理方法，通過穀氨醯胺轉胺酶的催化作用，將溶菌酶固定在羊毛織物上，賦予織物優良的抗菌效果。
文檔編號D06M101/10GK101565899SQ200910031549
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者莉 崔, 平 王, 強 王, 範雪榮, 棟 黃 申請人:江南大學