漆酶／介體體系在染色中的應用

漆酶/介體體系因能夠催化無色的小分子酚類物質如苯酚等的原位聚合,而用于有色高聚物的合成。近些年來,已有一些專利報道了利用漆酶的這種作用進行織物染色[27-30]。通過在聚合液中加入合適的改性劑,還可以擴大染料的顏色范圍。

1蛋白質類纖維織物

蛋白質類纖維如頭發、羊毛等在漆酶的作用下,可采用一些芳香類物質如對苯二胺、鄰氨基酚等進行染色。Aaslyng等試驗發現,利用漆酶作氧化劑可以縮短蛋白質纖維的染色時間,降低染料預聚體的用量;相同條件下,真菌漆酶比漆樹漆酶的作用效果更明顯,色澤更深,因此還可以減少真菌漆酶的用量。由于漆酶催化預聚體形成高聚物,使其體積增大,因此將其固定在纖維內部,可提高染色牢度。

Zille等以2,5-二氨基苯磺酸為預聚體,鄰苯二酚和間苯二酚為改性劑,在無助劑的條件下利用長絨毛栓菌的漆酶對羊毛織物進行染色。結果表明,在溫和條件(pH值5.0,溫度50℃)下,染色織物的K/S值可達到23.91,對纖維不會造成損傷。織物的色深與織物、漆酶、染料預聚體及改性劑四者的接觸時間有較大的關系,隨著時間的延長,顏色逐漸加深。與傳統染色方法相比,利用漆酶染色節能降耗,減少污染,有效地降低了生產成本。

2纖維素纖維織物

(1)對還原、硫化染料隱色體的氧化

在纖維素纖維染色過程中,涉及氧化還原反應的染料有還原染料和硫化染料。由于氧化階段的雙氧水對織物有損傷,因此人們試圖采用作用條件更為溫和的氧化還原酶來進行氧化。Xu等利用多種氧化還原酶(包括漆酶)對還原染料及硫化染料的隱色體進行氧化還原試驗。以還原藍43為例,還原之前,其最大吸收波長λmax在626 nm,經連二亞硫酸鈉還原以后,顏色變淺,最大吸收波長也發生變化,而在626 nm處的吸光度為還原之前的40%;用嗜熱毀絲菌漆酶對隱色體氧化之后,染料的顏色又恢復到最初的色澤,且在最大吸收波長處的吸光度達到還原之前的80%以上。此外,加入介體可極大程度地提高氧化速率。

(2)對小分子物質的催化聚合

將漆酶/介體體系催化聚合的有色物質用于纖維素織物的染色雖不多見,但已經有人進行了嘗試。根據報道,可將漆酶/介體體系所催化的底物小分子分為兩類:芳香族化合物和黃酮類物質。H.Hadzhiyska等以2,5-二氨基苯磺酸(2,5-DAB-SA)為染料預聚體,以鄰苯二酚為改性劑在漆酶作用下對純棉針織物進行染色試驗。結果表明,在漆酶的參與下,芳香環以C—C和—N C等方式共價鍵合,形成深棕色物質。在40℃和pH值5.0的條件下,保持2,5-DABSA/鄰苯二酚摩爾分數比為1∶10,漆酶質量濃度0.1 g/L,染色3 h,可使其固著率達到70%以上。

由于漆酶/介體體系能夠催化纖維素中的天然色素黃酮類物質聚合形成有色物質,因此,S.Kim等嘗試對棉、麻織物進行漆酶催化聚合染色。試驗表明,催化槲皮素氧化聚合而得的棕色物質,其在織物上的K/S值比蕓香甘和桑色素要高;而且未漂白織物的得色率要高于漂白織物。分析認為,這是由于未漂白織物中的黃酮類物質可以作為聚合物染料的反應接點,從而增加上染量。由于在聚合和染色一步法工藝中,漆酶的最適溫度為50℃,所以采用兩步法(90℃染色1 h)可以在提高溫度的情況下進一步提升織物的表觀色深。加入電解質NaCl對染料有促染作用,可使織物K/S值進一步提高。但是,通過FT-IR分析,發現染料與纖維間并未發生共價鍵合,故耐洗牢度并不好。