CN102561053A - 一种漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，属于纺织品染色领域。采用茶多酚、漆酶及pH缓冲剂作为染液，具体方法是：将茶多酚溶于水中，用醋酸盐缓冲剂调节染浴pH至弱酸性，加入漆酶，在漆酶的催化作用下茶多酚发生聚合反应，同时完成对蚕丝织物的染色。本发明提供的漆酶酶促茶多酚蚕丝染色的方法，简单易行，染色条件温和，具有绿色环保、不易产生“灰伤”病疵的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化还原酶在蚕丝上的染色应用，特别涉及一种漆酶作为茶多酚聚合反应的催化剂使茶多酚的催化聚合和对蚕丝的染色同时进行的染色方法，属于纺织品染色领域。
背景技术
在传统的染色加工中，蚕丝主要采用酸性染料、中性染料和活性染料染色，传统工艺不可避免地存在染色温度高、能耗高、耗水量大、化学品用量大的缺点。更有甚者，如果在绳状染色过程中的工艺参数控制不当，则会因染色温度高、织物之间的摩擦力大而导致织物产生擦伤，出现“灰伤”病疵。如果采用低温染色，则可有效避免“灰伤”病疵的产生，同时还能降低能耗。
随着社会对环境保护的重视和消费者对自身健康的关注，生态纺织品极受青睐。在这一趋势下，天然植物提取物或者天然产物被应用于蚕丝的染整加工[参见文献A. R. Lee, J.-U. Hong, Y. A. Yang, E. Yi. Dyeing properties and antimicrobial activity of silk fabric with extract of Unripe Citrus Unshiu fruits. Fibers and Polymers, 2010, 11(7): 982-988；K. N. Vinod, T. Puttaswamy, K. N. Ninge Gowda, R. Sudhakar. Natural colorant from the bark of Macaranga peltata: kinetic and adsorption studies on silk. Coloration Technology, 2010, 126(1): 48-53.]。同时，由于氧化还原酶，例如过氧化物酶，能作用于各种胺类化合物和酚化合物从而导致颜色的产生，因此氧化还原酶可用于染色体系，从而对材料进行着色[参见文献H. Hadzhiyska, M. Calafell, J. M. Gibert, J. M. Dagà, T. Tzanov. Laccase-assisted dyeing of cotton. Biotechnology Letters, 2006, 28: 755-759； S. Kim, D. Moldes, A. Cavaco-Paulo. Laccase for enzymatic coloration of unbleached cotton. Enzyme and Microbial Technology, 2007, 40: 1788-1793.]。
一类还原氧化酶是过氧化物酶，另一类还原氧化酶是漆酶，漆酶是含铜多糖氧化酶，能催化许多化合物的氧化反应, 底物比较广泛, 包括许多与对二酚结构类似的化合物, 如氨基苯酚、邻对苯二酚、多酚、多胺、木质素、芳基二胺等。
WO 01/44563公开了一种用一种芳香二胺和一种或多种萘酚和氨基萘的混合物对材料（包括丝）的染色方法，所用的酶是过氧化物酶或卤化物过氧化氢酶、漆酶。
一系列酚类化合物和胺类化合物可以在漆酶作用下发生酶促反应并对蚕丝着色。但是，在染色时，有的酚类化合物和胺类化合物由于水溶性差，要借助有机溶剂溶解。由于大多数有机溶剂会影响酶的活性，因此，此染色体系所染得的蚕丝织物的染色效果也会受到不良影响。故该领域需要一种改进的蚕丝染色的酶促方法。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种染色的方法简单易行，染色条件温和，具有绿色环保、不易产生“灰伤”病疵的茶多酚用于漆酶对蚕丝的酶促染色方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，将浓度为2~6 g/L的茶多酚溶于水中制备染浴，用醋酸盐缓冲液调节染浴的pH值为3.5～6.5；染色浴比为10:1~30:1，加入蚕丝织物，加入漆酶溶液，染浴中漆酶的活性浓度为0.5~6 U/mL，U为酶活单位；以1~2.5℃/min的速度升温至40~80℃，保温2~4小时，得到暗黄色蚕丝染色织物。
本发明的pH需选择在使漆酶具有足够的酶促活性的范围内，优选约在3.5至6.5之间，更优选约在4.5到6之间，最优选的为5。
本发明染色的漆酶浓度，优选约在0.5至6 U/mL之间，更优选约在4到6 U/mL之间，最优选的为4 U/mL。
本发明在以下温度范围内染色，优选约在40至80℃之间，更优选约在40到70之间，最优选的为50℃。
本发明染浴的pH值为4.5~6。
茶多酚在水中的溶解性较好，在水溶液中可以充分溶解并在漆酶的催化氧化作用下发生聚合反应，染液颜色由橙黄色变为深棕色，有颜色的茶多酚聚合物以范德华力等作用力与蚕丝中的蛋白质大分子作用，达到对蚕丝染色的目的。
漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法中，漆酶的活性定义为：在30℃、pH 6.5的条件下，用丁香醛联氮为底物时，3 mL的反应底物在530nm波长下每分钟变化0.001个吸光度所需的酶量为一个酶活单位（U）。
本发明所述的漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，可以含有纺织品染色过程中常规使用的助剂，例如：阴离子和非离子表面活性剂，促染盐氯化钠或元明粉，以上单种助剂或几种助剂的混合物。当然，本领域技术人员应对这种或这些任选补充的化合物做出谨慎的选择，以使本发明漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色时，染色效果不受或基本上不受上述加料的不良影响。
通过染色，对被染色织物的颜色和色牢度进行评价，其颜色参数L*、a*和b*值（L*值表示染色织物的颜色明暗程度，a*值为红绿指数，b*值为黄蓝指数，特定的染色织物有特定的a*和b*值，处于颜色色相环中的特定位置）和色牢度显示，采用本发明漆酶催化茶多酚对蚕丝染色的技术方案，染色效果好。
将茶多酚应用于蚕丝的漆酶酶促染色，所染蚕丝织物耐光色牢度根据ISO 105-B02标准在Atlas XenoTest Alpha日晒牢度仪试验机上测定，与蓝色羊毛标样进行对比，显示茶多酚在漆酶存在下生成的有色物质在棉上的耐晒牢度为3级；耐水洗色牢度根据ISO 105-CO1标准在Washtec-P水洗牢度机上测定，用标准灰色样卡评价等级，显示对多纤维标准贴衬织物的沾色牢度为5级，变色牢度为3级；耐摩擦色牢度根据ISO 105-X12标准在耐摩擦色牢度仪上测定，用标准灰色样卡评价等级，显示耐干摩擦牢度为5级，耐湿摩擦牢度为5级。
与现有技术相比，本发明具有的优点是：
1、在本发明方法中采用的染料前体是茶多酚，茶多酚及其漆酶氧化产物均具有良好的抗菌、抗氧化等生物活性，在对蚕丝染色的同时，也能赋予蚕丝织物抗菌、抗氧化等功能性。
2、本发明应用的一种漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，简单易行，染色条件温和，具有绿色环保、不易产生“灰伤”病疵的优点。
具体实施方法
下列非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例1
（1）漆酶活性的测定：采用在有氧条件下氧化丁香醛联氮的方法测定漆酶活性，用紫外可见光分光光度法在530nm处测量生成的丁香醛联氮氧化产物的颜色（紫罗蓝色）。分析条件是：在30℃和醋酸盐缓冲液（pH 6.5）条件下，使用丁香醛联氮为底物时，3mL的反应底物在530nm波长下每分钟变化0.001个吸光度所需的酶量。酶活单位为U。
（2）漆酶催化茶多酚对蚕丝的染色：茶多酚3 g/L，pH用醋酸盐缓冲液分别调节至3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0和6.5，染色浴比为20:1，加入蚕丝双绉，加入浓度为2.5 U/mL从Rhus vernicifera获得的漆酶（购自SIGMA公司），以2℃/min速度升温50℃，保温2小时，得到暗黄色染色蚕丝织物。
同时，每个pH下都设置蚕丝双绉的染色对照样，对照样染色时不加漆酶，其余条件相同。本实施例提供的pH在3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0和6.5时得到的蚕丝双绉染色织物与对照样在360nm处的色差值分别为0.79、2.33、3.41、6.29、6.14、4.87、1.30。所述结果表明，在加入Rhus vernicifera漆酶的条件下，茶多酚对蚕丝双绉的染色颜色变深；在pH 5.0时，漆酶的加入能最大程度的提高茶多酚染色织物的颜色。
实施例2
茶多酚3 g/L，pH用醋酸盐缓冲液调节至5.0，染色浴比为20:1，加入蚕丝双绉，加入浓度为2.5 U/mL从Rhus vernicifera获得的漆酶（购自SIGMA公司），以2℃/min速度升温40、50、60、70和80℃，保温2小时，得到暗黄色染色蚕丝织物。
表1提供了本实施例不同温度下酶催化茶多酚对蚕丝双绉染色织物的颜色参数。
表1
| 温度 (℃) | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| L* | 81.64 | 77.61 | 79.66 | 78.88 | 75.85 |
| a* | 5.11 | 6.39 | 5.90 | 6.19 | 6.89 |
| b* | 18.90 | 21.48 | 18.67 | 18.43 | 19.18 |
实施例3
茶多酚3 g/L，pH用醋酸盐缓冲液调节至5.0，染色浴比为20:1，加入蚕丝双绉，加入浓度为1、2、3、4、5和6 U/mL从Rhus vernicifera获得的漆酶（购自SIGMA公司），以2℃/min速度升温50℃，保温2小时，得到不同深浅的暗黄色染色蚕丝织物。
表2提供了本实施例不同漆酶用量下酶催化茶多酚对蚕丝双绉织物染色的颜色参数。
表2
| 漆酶浓度 (U/mL) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| L* | 81.01 | 80.22 | 79.01 | 77.59 | 77.77 | 77.60 |
| a* | 5.26 | 5.70 | 6.13 | 6.73 | 6.68 | 6.71 |
| b* | 15.46 | 17.34 | 19.75 | 22.99 | 22.14 | 22.65 |
Claims (3)
1. 一种漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，其特征在于：将浓度为2~6 g/L的茶多酚溶于水中制备染浴，用醋酸盐缓冲液调节染浴的pH值为3.5～6.5；染色浴比为10:1~30:1，加入蚕丝织物，加入漆酶溶液，染浴中漆酶的活性浓度为0.5~6 U/mL，U为酶活单位；以1~2.5℃/min的速度升温至40~80℃，保温2~4小时，得到暗黄色蚕丝染色织物。
2. 根据权利要求1所述的漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，其特征在于：所述的漆酶溶液为固体漆酶溶于pH 值为5.0的醋酸盐缓冲溶液中。
3. 根据权利要求1所述的漆酶催化茶多酚用于蚕丝染色的方法，其特征在于：染浴的pH值为4.5~6。
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