传统的棉织物精练是在热碱液中进行的，效果非常显著，缺点是由于添加润湿剂、螯合剂等化学品，造成了印染废水处理的沉重负担，精练废水含碱量大，pH高，要耗用大量的酸中和，并用大量的水冲洗，消耗大量的化学试剂和水资源，而且使废水中的COD/BOD的比率增高，污染了环境，据统计，印染废水的70%来自前处理中的煮练。

而且，如果在碱精练中工艺条件控制不严格，还易造成纤维素氧化损伤，强力下降。另外，由于在浓碱液中精练，致使棉织物的局部碱浓度过高，产生较大的收缩，对后续加工的质量带来很大的影响。

近年来人们尝试用生物酶进行棉织物的精练，可在温和的温度及pH条件下有效去除棉的脂蜡，而且对纤维的结构和强力没有损伤。生物酶代替传统的碱精练是发展的趋势，除了环保这一因素，还有经济上的因素。从经济的角度看，酶精练的实际成本并不高于传统的碱精练，综合考虑所节约的能源和水，有时可能更经济。

1.精练酶的种类

棉织物精练的目的是去除果胶质、含氮物质、蜡状物质等天然杂质，提高棉的吸湿性以利于后续的漂白、丝光、染色、印花、整理等加工过程。根据棉纤维的组成，精练可使用果胶酶、脂肪酶、蛋白酶等，也有将这些酶制剂配合使用，产生相互协同作用改善精练效果。果胶质位于蜡质与纤维之间，因此有人将它称为“胶水”，它的作用相当于将蜡质黏合在纤维上，将果胶质去除后，蜡质暴露出来，可在随后的高温浴中乳化去除。现在使用的果胶酶有普通果胶酶、碱性果胶酶和原果胶酶。

目前桑蚕丝的精练方法主要有皂碱法、酶皂碱（或洗涤剂）复合法等。酶皂碱（或洗涤剂）复合法处理的织物茸毛少、手感柔软，采用该类工艺还可以节能、节汽、减少污染。

（1）纤维素酶。纤维素酶和其他酶一样是一种具有催化作用的活性蛋白质，能使纤维素长链大分子水解成低分子糖类或单分子葡萄糖。工业上应用的纤维素酶种类较多，由于来源不同，性能各有差异，其中分解纤维素作用最强的来源于线状菌（Trichoderma）的纤维素酶。

纤维素酶是能切断β-1，4-葡糖苷键的酶的总称，它由内切β-葡聚糖酶、外切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成。在这些酶的共同作用下，纤维素能被水解。纤维素酶是唯一在单独使用时能改善织物润湿性的酶，在温和的机械搅拌作用下，纤维素酶的活性增大，但若用非常高的剪切力剧烈搅动，则可以使酶失活。可能是因为生物酶的三维空间结构被破坏，从而破坏了这种酶所具有的专一性。由于在使用时，会不可避免地造成强力损失，因此在加工中必须调节纤维素酶的反应速度，采用生物酶精练时，由于纤维素酶的反应速度慢，所以容易调节，这是比使用碱法精练有利的一面。

纤维素酶使棉籽壳成为自由飘浮的壳屑，随后再加以处理能去除纤维表面的棉籽壳，内部棉籽壳也大大减少，白度提高。此外，也可以通过在精练时，采用不同酶的协同效应，如纤维素酶、果胶酶、木质素酶和半纤维素酶等，以及螯合剂（如EDTA）和机械搅拌的作用去除纤维上的杂质。

表面活性剂对酶精练也有辅助功效，有实验表明：随着非离子表面活性剂的浓度增加，其活性也随之增加；阴离子表面活性剂在低浓度时，可以适当地增加其活性，而阳离子表面活性剂通常起着抑制剂的作用。

纤维素酶处理时，要从酶组分、浓度、设备选用和工艺等方面加以控制，处理结束，必须使纤维素酶在碱性（pH＞9）或高温（80℃以上）下失活，以减少织物的损伤和纤维强度下降。

（2）碱性果胶酶。用于棉精练的碱性果胶酶，适用温度55℃左右，pH9.5左右，使用条件温和，稳定性好，最主要的优点是不破坏纤维素的结构。碱性果胶酶水解机理是在果胶质/果胶酶复合体界面处迅速发生水解作用，产生水溶性产物而游离初生胞壁基质，释放出果胶酶，并能为其他果胶质再吸附。这一过程周而复始地重复进行着，直至酶因某种因素，如化学品、pH、温度等的变化而失活，终止反应。以下是三种碱性果胶酶商品。

①BioPrep®系列是诺维信公司推出的碱性果胶酶，是一种基因改性的芽孢杆菌微生物，经发酵而制成的果胶酶，其使用温度不高于65℃。通过去除棉纤维初生胞壁中的果胶质，使露出的棉蜡在随后的热水清洗中容易洗除，提高织物的润湿性。此工艺被称为Bio-Preparation（生物前处理），被处理织物的柔软性较传统工艺的好，并保持较高的强力，但白度较碱煮稍逊。当结合含Ca2+的磷酸盐、碳酸盐等作为缓冲剂，会提高BipPrep®对果胶质的去除能力；若与非离子表面活性剂联用，可以获得良好的润湿性和乳化能力；若再加入少量阴离子表面活性剂，将更有助于棉蜡的去除。BioPrep®精练可在常规的湿加工设备中进行，如浸轧设备、J-型箱和喷射设备等。

②Scourzyme L®是诺维信公司于2003年推出的一种碱性果胶裂解酶，可用于棉、亚麻、大麻及其混纺织物的生物精练。使用Scourzyme L®的工艺被称为Bio-Scouring（生物精练）。与传统工艺相比，清洗用水至少减少50%，不仅节约了大量用水，同时节约了能源。从某种程度上讲，其成本比传统的化学精练更经济。Scourzyme L®适用的pH范围较宽，最佳为7.5～9.5；温度的选择视pH而定，pH8.2～8.5时最好使用55～60℃；当用于连续工艺时，建议在3O～40℃浸轧。具体工艺的pH、温度和处理时间的选择还应视织物种类、类型以及设备而定。加入缓冲剂有利于果胶质的去除。Scourzyme L®的应用工艺为：

Scourzyme L®精练乳化热水洗冷水洗

Scourzyme L®适用的设备同于BioPrep®。

③拜耳（Bayer）公司的Baylase EVO也是一种生物精练用碱性果胶酶，它能与酶退浆联用，适用于连续和间歇式工艺，为获得最佳效果，可加入非离子表面活性剂DIADAVIN®ANE和DIADAVIN®UN等。

（3）原果胶酶（PPase）。原果胶酶PPase是催化不溶性原果胶，分解出游离水溶性果胶质的酶的总称。根据PPase的作用机理，分成A、B两种类型。A型PPase切断原果胶质中的聚半乳糖醛酸部分；B型PPase则分解聚半乳糖醛酸以外的部分，使水溶性果胶质游离出来。经试验表明，用PPase处理的棉纱可达到露出纤维素纤维的程度，精练效果（以吸水性评价）和碱精练相同。由于PPase对纤维素不起作用，因此不会引起处理后纤维强度的降低，处理后织物染色深度较碱精练法深。

（4）清棉师Scolase 100T。清棉师Scolase 100T是一种高效绿色前处理剂。是由生物复合酶和螯合分散剂结合而成的阴离子型粉末状固体，易溶于50～60℃水中，1%水溶液的pH为11～12。前处理时，原则上只需使用清棉师Scolase 100T和双氧水，便可完成织物的退煮漂三合一连续式前处理加工，从而简化了工艺流程，提高了生产效率和织物半成品质量。该前处理工艺的作用机理是：90～100℃时，Scolase 100T使果胶、棉籽壳、蛋白质迅速降解，并在双氧水的协同作用下溶解于热水。Scolase 100T连续式前处理工艺为：(www.daowen.com)

化料→进布浸轧→汽蒸→热水洗（三道）→冷水洗→烘干

（5）煮练酶SKD系列。煮练酶SKD系列亦属基因改性生物复合酶制剂，利用酶的专一性和高效性，准确而彻底地分解纤维素共生物。煮练酶SKD系列产品可适用不同类型纺织品的前处理，如棉机织物、亚麻织物、亚麻/棉和棉/毛织物、全棉毛巾织物、棉/彩棉散纤维前处理以及苎麻脱胶工艺。使用煮练酶SKD产品可有效去除纤维素共生物及其他杂质，有利于后道染整加工，对纤维损伤少。

（6）半纤维素酶和木质素酶。天然的纤维素纤维中均含有半纤维素和木质素，尤其是麻类纤维含量较高，半纤维素和木质素极度影响纤维的可纺性能，通过半纤维素酶和木质素酶处理，可以大部分清除半纤维素和木质素，但半纤维素酶和木质素酶还没有在纺织工艺中单独使用，主要是和其他酶制剂，如果胶酶、纤维素酶等配合进行纤维处理。

2.精练工艺

目前酶精练常常使用的是间歇式设备，如J型箱、喷射染色机等，存在问题是效率太低。因而有待开发适合于生物精练的连续式设备和工艺。

（1）酶连续精练的基本工艺流程。

织物浸轧温水→浸轧生物酶液（二浸二轧）→履带箱汽蒸（45min，70～75℃）→去碱箱中热水洗（80～85℃）→水洗槽热水洗（80～85℃）→水洗槽温水洗（60～65℃）→水洗槽常温水洗→烘筒烘干→落布

（2）生产操作要求。

①在织物浸轧酶液时，需注意浸轧槽酶液的温度稳定性和织物带液量的连续均匀性，保证织物浸轧时，轧辊压力左中右均匀一致，且使其吸收酶液充分，并保证浸轧槽酶液高度保持稳定。配制工作液时注意化料方法，酶液pH、温度，以防酶失活。

②履带箱汽蒸时，需注意用直接蒸汽或间接蒸汽升温和保温时的连续稳定性，保证汽蒸时间充足，避免履带箱内由于操作不当造成绞布和气压过高使织物泛黄，影响产品质量。

③加强水洗效果，保持水洗槽喷淋常开，并且不断更换槽内冲洗下来的含杂质的水。织物落布保证布面干燥且不烫手，加强布面毛效检测频率和质量，提高毛效检测水平和方法，以保证织物润湿效果的一致性，如有毛效质量不合格的产品需再次返工回练，以便后道工序的正常运作。

（3）日本研发的连续式酶精练设备（图4-1）。

生物酶精练运用于染整加工的前处理工序，越来越受到大多数纺织印染企业的重视。在精练中，使用单一酶还很难达到理想的精练效果，还有待于加强各种生物酶精练剂的复配，以更好地发挥生物酶精练的各种优点，使工艺操作更加适用和高效。同时，酶精练中加入非离子表面活性剂有利于降低棉织物的表面张力，帮助酶向棉织物的微隙和裂缝中渗透，大大提高油蜡物质的去除；搅拌及使用混合酶可以提高精练效果，提高棉织物的润湿性能。

图4-1　连续式酶精练设备示意图

复合酶的应用是一项新技术，在洗毛时采用包含脂肪酶、蛋白酶等的复合酶配合洗涤剂使用，可同时洗去多种杂质，如羊脂、羊汗、蛋白质屑等，不仅能提高洗涤效果，还可增加原毛的手感和白度。

3.生物化学法复合精练

一般是生物酶精练后再氧漂，由于酶作用的温和性以及专一性，对棉纤维上杂质的可及性及攻击性不如高温强碱处理，使织物的润湿性仍不高。有研究用新的生物酶前处理工艺，即在酶处理前，织物先进行氧化漂白处理，使棉纤维表面受到一定程度的破坏，再用生物酶精练，提高了酶的可及性，织物的润湿性能有很大程度的提高，甚至超过传统的碱前处理效果。因此，纯棉织物生物酶前处理可以采用如下工艺。

织物热水预处理→氧漂→水洗→酶精练→水洗→干燥