紡織業(yè)新型酶制劑分析范文

第頁紡織業(yè)新型酶制劑分析范文3谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶

3.1谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶概述

谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（蛋白質(zhì)－谷氨酸－γ－谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶，簡稱TG），又稱轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶或γ－谷氨酰胺酰基轉(zhuǎn)胺酶，它能夠催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)、分子間發(fā)生交聯(lián)，催化含谷氨酰胺剩基的蛋白質(zhì)類物質(zhì)接枝含伯胺基的蛋白質(zhì)、氨基酸和其他功能性單體，從而進(jìn)一步改善蛋白質(zhì)類物質(zhì)的功能性質(zhì)，在食品、紡織等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景［11］。谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶存在于動物、植物和微生物中，包括來源于動物體的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（簡稱GTG）以及來源于微生物的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（簡稱MTG）［12］。

3.2谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的作用機(jī)理

谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶是一種催化酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶，其典型反應(yīng)如圖2所示［13］。利用這些催化反應(yīng)，在各種蛋白質(zhì)分子之間或者之內(nèi)引起共價(jià)交聯(lián)，從而對蛋白質(zhì)開展改性。谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶以肽鏈中谷氨酰胺殘基的γ－羧酰胺基作為酰基供體，而?；荏w可以是：a.多肽鏈中賴氨酸殘基的ε－氨基形成蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間的ε－（γ－谷氨酰）賴氨酸異肽鍵，見式（1）。使蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)，從而改變織物的質(zhì)地和構(gòu)造，改善蛋白質(zhì)的溶解性、起泡性、乳化性等許多物理性質(zhì)。b.伯胺基形成蛋白質(zhì)分子和小分子伯胺之間的連接，見式（2）。利用該反應(yīng)可以將一些限制性氨基酸引入蛋白質(zhì)以提高其營養(yǎng)價(jià)值。c.水當(dāng)不存在伯胺時，水會成為酰基受體，其結(jié)果是谷氨酰胺殘基脫去氨基生成谷氨酸殘基，見式（3）。該反應(yīng)可用于改變蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)及溶解度。

3.3谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的紡織應(yīng)用潛力

鑒于TG的獨(dú)特功能以及羊毛、蠶絲的'蛋白質(zhì)纖維屬性，目前國內(nèi)外已經(jīng)把TG引入羊毛、蠶絲的染整加工中，取得了一定的效果。TG應(yīng)用于羊毛的改性處理初期主要是改善纖維的物理機(jī)械性能。研究者利用TG的催化特性和羊毛的化學(xué)構(gòu)造特征（含有谷氨酰胺和賴氨酸?；?，實(shí)現(xiàn)了羊毛纖維蛋白質(zhì)大分子間的交聯(lián)。這種改性處理不僅能夠提高羊毛紗線和織物的強(qiáng)力，有效彌補(bǔ)酶處理前各種化學(xué)預(yù)處理和蛋白酶處理（水解）造成的纖維損傷，還可以減輕洗滌時羊毛制品的褪色和損傷（來自于洗滌液的偏堿性條件和蛋白酶對纖維的降解）。江南大學(xué)在國內(nèi)較早開展了這方面的研究。崔莉等［14］以微生物發(fā)酵生產(chǎn)的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（MTG）作為羊毛織物的酶整理劑，探討了MTG在羊毛織物防氈縮和強(qiáng)力損傷回復(fù)中的作用。MTG可使蛋白酶處理后織物強(qiáng)力提高30％，氈縮率從處理前的9.35％下降至2.30％。此外，通過纖維的氨基酸分析、紅外、電鏡和原子力顯微鏡分析，揭露了MTG酶對羊毛纖維的作用機(jī)制。

4角質(zhì)酶

4.1角質(zhì)酶概述

角質(zhì)酶（cutinase）是一種可以降解植物角質(zhì)的水解酶，屬于絲氨酸酯酶。角質(zhì)酶可被看作是酯酶和脂肪酶之間的過渡物質(zhì)，既可催化水解不溶性多聚體角質(zhì)的酯鍵，也可以作用于其他長鏈、短鏈脂肪酸酯、乳化的甘油三酯等［18］。除了水解反應(yīng)外，角質(zhì)酶還能參與酸與醇的酯化、一些脂肪酸鹽與醇的轉(zhuǎn)酯化。角質(zhì)酶作為一種多功能裂解酶，在紡織工業(yè)、食品工業(yè)以及化工工業(yè)等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。角質(zhì)酶對角質(zhì)等聚酯的水解機(jī)制反應(yīng)方程式見式（4）。

4.2角質(zhì)酶的紡織應(yīng)用潛力

用于紡織工業(yè)是角質(zhì)酶近年來的新的應(yīng)用方向。Degani等［19］考察了細(xì)菌角質(zhì)酶在棉織物精練中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該酶能水解棉纖維角質(zhì)層中的高分子量脂肪酸酯，從而提高棉織物的潤濕性能，且與果膠裂解酶具有較好的協(xié)同作用。畢鳳珍等［20］對國產(chǎn)角質(zhì)酶研究結(jié)果說明，角質(zhì)酶對棉纖維最外層的角質(zhì)構(gòu)造具有高度的可及性，可以提高棉纖維吸水性和著色效果，和果膠酶協(xié)同作用可更好地縮短吸水時間。王平等［21］系統(tǒng)研究了羊毛織物角質(zhì)酶預(yù)處理對蛋白酶防氈縮整理的促進(jìn)作用，建立了弱氧化／角質(zhì)酶預(yù)處理與蛋白酶處理相結(jié)合的加工模式，獲得了較好的防氈縮整理效果，為角質(zhì)酶的紡織應(yīng)用提供了新的方向。此外，角質(zhì)酶可用于酶法水解環(huán)狀低聚物（聚對苯二甲酸亞乙酯），這一低聚物是紡織工業(yè)中聚酯的主要組成部分，沉積于織物表面時會使纖維呈現(xiàn)淺灰色的外觀，用傳統(tǒng)的堿法處理不易去除，這一低聚物的去除有利于改善織物品質(zhì)。

近幾年，角質(zhì)酶用于聚酯纖維或織物表面的酶法改性也有一些研究，研究說明，角質(zhì)酶較普通脂肪酶對聚酯纖維的水解能力要強(qiáng)一些。然而角質(zhì)酶大多來源于常溫野生菌，酶活低、耐熱性差、生產(chǎn)成本高等問題使角質(zhì)酶在合纖改性中的應(yīng)用受到了限制。江南大學(xué)鑒定了來自于嗜熱子囊菌的耐熱角質(zhì)酶編碼基因，成為國內(nèi)外首次破譯的耐熱角質(zhì)酶基因。此外，還實(shí)現(xiàn)了該角質(zhì)酶在大腸桿菌中的高效表達(dá)，獲得了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程菌。重組T.fusca角質(zhì)酶表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性和酸堿抗性，在紡織生物精練中具有潛在的應(yīng)用前景［22］。綜合國內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)，近年來，關(guān)于角質(zhì)酶的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但是角質(zhì)酶在紡織纖維改性中的應(yīng)用仍然存在一些問題。

究其原因歸納如下：雖然國外對真菌角質(zhì)酶研究得較為深入，但是由于真菌角質(zhì)酶耐熱性差，不能有效地應(yīng)用于紡織生物精練中；棉纖維表面覆蓋成分復(fù)雜、致密，在一定程度上限制了酶的作用位點(diǎn)，使酶的作用效果大大降低，以至于研究者雖然提出了酶與纖維的吸附作用極其重要，但對于如何提高角質(zhì)酶對纖維的吸附力并沒有獲得確實(shí)可行的方法；研究者大都通過尋求好的菌種、優(yōu)化出好的工藝條件來增強(qiáng)生物酶對棉纖維的精練效果，而通過生物技術(shù)改造酶