布艺之家讯：3.3.2利用正交试验对浸渍Cu2+后H2O2反应中各影响因素加以比较

选择L9(43)正交表进行正交分析，结果见表2。表2经Cu2+处理后H2O2反应各影响因素比较

经Cu2+处理后H2O2预处理条件选择各因子水平如下：

A——反应温度(℃)

A1=40A2=55A3=70;

B——H2O2(30%)浓度(ml/L)

B1=10B2=20B3=40

C——反应pH值

C1=5.5C2=7C3=8.5;

D——反应时间(min)

D1=30D2=60D3=90

由极差数据：各因子对减量率的重要性依次为：D>B>A>C，即最重要的反应条件为时间，H2O2浓度次之，再有温度。可见，在相同酶处理条件下，减量率受H2O2反应中影响因素的主次顺序与影响二硫键减少的一致。即随着时间的延长和H2O2浓度的增加，Cu2+-羊毛催化H2O2分解生成HO.的量急剧增加，二硫键的量快速下降，减量率快速增加。因此进一步证明了预处理对蛋白酶催化水解羊毛的促进作用主要在于破坏二硫键。H2O2的氧化作用、氯剂的氧化作用、Na2SO3还原作用都会对胱氨酸的二硫键产生一定的破坏作用(反应如式3-1，3-2)，有利于蛋白酶分子的进攻，这与前面的试验结果相符。 氧化：

(3-1)

还原：

(3-2)

3.3.3再通过单因子试验证明这种趋势，反应时间是较重要的影响因素

①浸Cu2+条件：Cu2+处理C=5ppm,T=55℃，pH=5.5～6.0,t=20min浴比1∶50；H2O2处理T=55℃，C=20ml/L,pH=6～7,浴比1∶25。

②不浸Cu2+处理条件：H2O2处理T=55℃，C=40ml/L,pH=11.0～11.5，稳定剂4.5g/l,浴比1∶25。

③酶处理条件同上。

由图5可见，Cu2+-羊毛复合物与浓度为20ml/L的H2O2反应作预处理，再经酶处理的减量率随时间的变化比未经Cu2+处理的羊毛与浓度为40ml/LH2O2的还要大。这是由于前者H2O2的量虽少，但其用于破坏二硫键的有效分解率却大。因此这一结论可以作为前面结论的一个佐证。

A—浸渍Cu2+的；B—未浸渍Cu2+的

图5浸渍Cu2+后随H2O2处理时间变化对减量率的影响

3.3.4减量率随Cu2+浓度的变化情况

已知，Cu2+-羊毛复合物与H2O2反应，随Cu2+的浓度增加，二硫键的量随之快速下降。再验证一下减量率是否也有这种变化趋势。

由图6可见，减量率也随着Cu2+浓度的增加而明显增加，即与二硫键减小的变化趋势一致。与预测结果相符。

图6减量率随Cu2+浓度的变化情况 3.3.5不同预处理对酶处理强力与断裂伸长的影响

由固体强度统计理论，物体的破坏在结构有缺陷的部位开始，并且在试样中缺陷的分布带有统计的性质。按缺陷的危险性来分，其分布也具有统计性质的，较危险的缺陷不常遇到。试样的强度决定于最危险的缺陷(薄弱环节)，当缺隐扩大到巨大的裂缝时就发生破裂，影响强度的缺陷主要因素就是结构的不均匀性。纤维有各种不同级别的较大的结构和缺陷的不均匀性谱图，因此强度统计理论对它完全适用。纤维的强度有一个平均值，纤维的不均匀性越大，所得到的强度与伸长就越低。根据此理论，经过不同的预处理或酶处理获得同等减量条件下，织物强力与断裂伸长越大，说明纤维的均匀性越好，即反应的均匀性越好。因此，通过强力试验，可以比较反应的均匀化程度。

选取不同温度条件的试验结果如表3。

表3不同处理条件机械性能的变化情况

注：①浸渍Cu2+的处理条件：C=10ppm,T=55℃，pH=5.5～6.0，t=20min，浴比1∶50；H2O2处理条件：T=55℃、70℃，C=2ml/l,pH=6.0～7.0,t=60min,浴比1∶25；

②未浸渍Cu2+的H2O2处理条件T=55℃、70℃，C=40ml/l,pH=11.0～11.5，稳定剂4.5g/l,t=60min，浴比1∶25；

③酶处理条件同前；

④未处理羊毛的强力为253.25N，断裂伸长为19.19cm；

由结果来看：①浸渍Cu2+的羊毛织物经相同温度的H2O2预处理及相同条件的酶处理比未浸渍Cu2+的减量率明显提高。②经Cu2+处理的减量率达8.14%的试样与未经Cu2+的减量率仅为5.38%的试样强力与断裂伸长相接近。而由固体强度理论推倒的结论，强度损失差不多，减量率越大的反应越均匀。因此，浸渍Cu2+的比未经Cu2+处理反应要均匀。根据前面的结论对此结果的解释是，经Cu2+处理后用H2O2处理时，更好地破坏鳞片层的二硫键，使酶分子更容易渗透，反应趋向均匀，也提高了酶催化水解羊毛反应的表面性。而未经Cu2+处理的，虽用H2O2处理后，亲水性有所提高，但网状结构破坏程度小，蛋白酶大分子仍旧难以渗透，尽管减量率比未经预处理的有所提高，但强力与断裂伸长仍损失严重。3.3.6扫描电镜照片

结合表3的强力、断裂伸长数据对电镜照片分析可知，未经Cu2+处理的减量率达5.35%时，鳞片还有大部分没有剥离，可强力与断裂伸长已下降到经Cu2+处理的鳞片已经基本完全剥离，可强力与断裂伸长已下降到经Cu2+处理的鳞片已经基本完全剥离，减量率达8%的程度。这进一步证实了经Cu2+处理后酶反应的均匀性。

通过以上对预处理作用的讨论研究，可见预处理对蛋白酶催化水解羊毛具有一定的促进作用，而预处理的根本就在于破坏鳞片层的二硫键，从而有利于蛋白酶大分子更均匀地在纤维表面发生反应。通过选择合适的预处理剂与合适的条件，在相同的酶作用获得较大的减量率；或在达到相同减量率的条件下，可以减小酶的浓度或酶的处理时间，这对提高反应效率、节省酶的用量都有好处的。同时预处理也提高了酶反应的均匀性与表面性。

(a)未经处理羊毛原样

(b)未浸渍Cu2+的羊毛经预处理+酶处理减量率为5.38%

(c)浸渍Cu2+的羊毛经H2O2预处理+酶处理减量率为8.15%

图7电镜照片

3.4预处理对酶处理羊毛机械性能的影响

表4预处理对酶处理羊毛机械性能的影响

A—未经预处理只经酶处理；B—预处理+酶处理

图8预处理后强度随减量率的变化

结果表明，①随着酶浓度的增加，经预处理的强度保持下降得比未经预处理的要快得多，主要原因是减量率下降大；②由图可见，相同减量率条件下，经预处理的试样强度保持比未经预处理的要大，这说明预处理提高了反应的均匀性。

由以上分析可得：酶处理给羊毛织物及纱线造成了较大的损失，使机械性能下降。随着减量率下降，强力及伸长下降相当明显，这可能是由于酶处理对细胞膜复合物CMC(对羊毛的机械性能起主要作用)有破坏作用。经预处理后再进行，酶处理比未经预处理的在达到同等减量的条件下，强力及伸长损失得小一些，但相比来说仍然很明显，因此，选择较合适的酶种，优化酶处理及预处理条件以保持羊毛优良的机械性能是羊毛酶处理的一个很重要的任务。 4结论

①预处理可明显有助于提高蛋白酶处理羊毛的减量率，即对酶处理有促进作用。而且促进程度随着预处理条件的变化而变化。

②H2O2预处理前浸渍Cu2+可提高蛋白酶处理羊毛减量率，预处理的根本在于破坏二硫键使酶分子更容易渗透。

③经过预处理再经酶处理的比未经预理而只经酶处理的强力与断裂伸长保持较好。说明了预处理除提高了反应的均匀性

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