1.生物酶的种类
酶的种类繁多,按其来源可分为动物酶、植物酶和微生物酶;根据生物在细胞内外形成酶又分为胞外酶和胞内酶。胞内酶种类最多,生物合成中,分解或化合的一系列催化反应基本上都是胞内酶参与的,而胞外酶则多数为使用酶,纺织染整加工中应用的酶基本都属于这一类,例如淀粉酶、蛋白酶等。氧化还原酶是催化物质进行氧化还原反应的,这类酶根据对基质的作用又可分为脱氢酶、氧化酶和过氧化氢酶。在纺织染整中应用的酶还有淀粉酶和蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、纤维素酶、复合酶等。
2.生物酶的作用原理
酶与一定底物结合并发生反应,当基物和酶的空间结构一致时,活性中心产生催化反应。事实上,酶的催化作用只发生在酶分子的一小部分上,这部位是具有三维结构的,它处在酶分子表面的一个裂槽内,这个部位成为活性部位或活性中心;在此处与底物结合并对底物起催化作用,对底物起催化作用的部位称为催化部位(或催化中心)。结合部位决定酶的催化作用的专一性,催化部位决定酶的催化活力和专一性。
酶催化某一特定的化学反应是通过降低该反应的活化能实现的。它与底物的作用方式比喻为“钥匙—锁”原理,即底物(基质)契合到酶蛋白的活性中心,与底物形成酶—底物络合物,改变底物的能量,使其易于发生转变。
也有人认为酶的初始状态的活性基团并非处于它们起催化作用的最适位置,但是酶分子与底物分子相互接近时,酶蛋白受底物分子的诱导,其构象将发生有利于同底物相结合的变化,从而使酶与底物相互契合而进行反应。近些年来有些实验结果支持诱导契合假说。
反应结束后,酶催化剂与其他所有的催化剂一样,仍保持原状,并可进行其他更进一步的转化。因此只需要少量的酶便足以维持反应的进行。酶催化反应的进程可表示为:
A+E→A—E→E+B
式中:A—底物;B—产物;E—酶。
酶的催化反应可以大大提高反应速率,节省时间;大多数酶催化反应均可在常温常压的温和条件下进行,因而比较容易控制,操作环境较安全。
酶催化反应进行到一定程度后,要采取一定措施使酶失活,如不及时使其失活,会造成纤维损坏。一般通过改变温度或pH来实现酶失活,有时亦可采用化学品使其“中毒”而失活。(www.daowen.com)
3.影响生物酶作用的因素
酶是高度专一性蛋白质,具有如此复杂组成结构的分子是非常敏感的,一旦失去了最佳的周围环境,就不能发挥最佳效用。影响酶作用的工艺参数有:浓度、pH、时间、浴比、温度、添加剂及机械作用。
(1)酶的浓度的影响。酶的浓度是其作用的基本条件,浓度越高水解反应就越快,但织物的强力就会降低很大。
(2)pH的影响。生物酶达到最大活性有其最适宜的pH或范围,pH的变化会改变酶与底物的结合状态,导致酶催化活力变化,影响反应速率。
(3)时间的影响。处理时间太短,作用效果不明显,而时间太长,生物酶侵入纤维内部,使纤维主干受到较大损伤。
(4)浴比的影响。浴比太大,相当于生物酶剂浓度减小,使织物减量相应减少;相反,浴比太小,影响作用的均匀性,而且生物酶浓度相对增大,会引起纤维强力损伤。
(5)温度的影响。温度对酶反应活性的影响非常复杂。它同时存在两个相反方面效应,随着温度的升高,酶接近反应物分子的概率增加,活性提高,但温度过高,又使酶失活的速率加快。
(6)添加剂的影响。处理液中或基质上同时存在的表面活性剂化学品对酶活性有不同的影响。因此,处理系统中助剂的作用不容忽略,这样处理的程度才能被精确地重现。不同类型的表面活性剂对纤维素酶作用的影响不同。控制好表面活性剂的种类及用量可使纤维素酶的作用效果更明显,降低酶处理的成本。
此外,低强度的超声波可协同酶的催化反应,加速底物与酶的接触和产物的释放,促进酶的生物催化活性,使催化反应速率提高;而较高强度的超声波会使酶失活。
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