漆酶／介体体系在染色中的应用

漆酶/介体体系因能够催化无色的小分子酚类物质如苯酚等的原位聚合,而用于有色高聚物的合成。近些年来,已有一些专利报道了利用漆酶的这种作用进行织物染色[27-30]。通过在聚合液中加入合适的改性剂,还可以扩大染料的颜色范围。

1蛋白质类纤维织物

蛋白质类纤维如头发、羊毛等在漆酶的作用下,可采用一些芳香类物质如对苯二胺、邻氨基酚等进行染色。Aaslyng等试验发现,利用漆酶作氧化剂可以缩短蛋白质纤维的染色时间,降低染料预聚体的用量;相同条件下,真菌漆酶比漆树漆酶的作用效果更明显,色泽更深,因此还可以减少真菌漆酶的用量。由于漆酶催化预聚体形成高聚物,使其体积增大,因此将其固定在纤维内部,可提高染色牢度。

Zille等以2,5-二氨基苯磺酸为预聚体,邻苯二酚和间苯二酚为改性剂,在无助剂的条件下利用长绒毛栓菌的漆酶对羊毛织物进行染色。结果表明,在温和条件(pH值5.0,温度50℃)下,染色织物的K/S值可达到23.91,对纤维不会造成损伤。织物的色深与织物、漆酶、染料预聚体及改性剂四者的接触时间有较大的关系,随着时间的延长,颜色逐渐加深。与传统染色方法相比,利用漆酶染色节能降耗,减少污染,有效地降低了生产成本。

2纤维素纤维织物

(1)对还原、硫化染料隐色体的氧化

在纤维素纤维染色过程中,涉及氧化还原反应的染料有还原染料和硫化染料。由于氧化阶段的双氧水对织物有损伤,因此人们试图采用作用条件更为温和的氧化还原酶来进行氧化。Xu等利用多种氧化还原酶(包括漆酶)对还原染料及硫化染料的隐色体进行氧化还原试验。以还原蓝43为例,还原之前,其最大吸收波长λmax在626 nm,经连二亚硫酸钠还原以后,颜色变浅,最大吸收波长也发生变化,而在626 nm处的吸光度为还原之前的40%;用嗜热毁丝菌漆酶对隐色体氧化之后,染料的颜色又恢复到最初的色泽,且在最大吸收波长处的吸光度达到还原之前的80%以上。此外,加入介体可极大程度地提高氧化速率。

(2)对小分子物质的催化聚合

将漆酶/介体体系催化聚合的有色物质用于纤维素织物的染色虽不多见,但已经有人进行了尝试。根据报道,可将漆酶/介体体系所催化的底物小分子分为两类:芳香族化合物和黄酮类物质。H.Hadzhiyska等以2,5-二氨基苯磺酸(2,5-DAB-SA)为染料预聚体,以邻苯二酚为改性剂在漆酶作用下对纯棉针织物进行染色试验。结果表明,在漆酶的参与下,芳香环以C—C和—N C等方式共价键合,形成深棕色物质。在40℃和pH值5.0的条件下,保持2,5-DABSA/邻苯二酚摩尔分数比为1∶10,漆酶质量浓度0.1 g/L,染色3 h,可使其固着率达到70%以上。

由于漆酶/介体体系能够催化纤维素中的天然色素黄酮类物质聚合形成有色物质,因此,S.Kim等尝试对棉、麻织物进行漆酶催化聚合染色。试验表明,催化槲皮素氧化聚合而得的棕色物质,其在织物上的K/S值比芸香甘和桑色素要高;而且未漂白织物的得色率要高于漂白织物。分析认为,这是由于未漂白织物中的黄酮类物质可以作为聚合物染料的反应接点,从而增加上染量。由于在聚合和染色一步法工艺中,漆酶的最适温度为50℃,所以采用两步法(90℃染色1 h)可以在提高温度的情况下进一步提升织物的表观色深。加入电解质NaCl对染料有促染作用,可使织物K/S值进一步提高。但是,通过FT-IR分析,发现染料与纤维间并未发生共价键合,故耐洗牢度并不好。