天然非棉纤维素纤维的酶漂白 发明背景1.发明领域
本发明涉及一种基于天然非棉纤维素的织物的酶漂白方法。具体地说，本发明涉及用具有裂解木聚糖活性的酶漂白亚麻布、亚麻、黄麻、苎麻和类似织物的方法。2.背景技术
酶处理纤维素织物已经在工业上取得了很大的成功。尤其是棉织物，特别是粗斜纹布，工业上已经在这些纺织品的加工步骤，如砂洗、生物磨光和脱毛(depilling)中采用纤维素酶作为化学处理的替代。另外，淀粉酶已经被用作退浆剂。氧化还原酶也被提议在纺织工业中用于漂白和染料传递还原的目的。
洗涤行业也已经采用酶作为有用试剂应用于洗涤脏的织物和衣物，现有技术包括在洗涤剂配方中广泛使用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶。例如，描述蛋白酶组合物在从织物上去除蛋白性污渍是有用的。此外，为了去除织物上的污渍或对洗涤织物提供其他想要的特性，已经建议在衣物洗涤剂中使用纤维素酶、淀粉酶、角质酶、脂酶、过氧化物酶、氧化酶和木聚糖酶(WO 98/39402)。
木聚糖是一种复杂的杂聚物，主要由木糖和阿拉伯糖构成。陆生植物的木聚糖由β-1，4-连接的-D-吡喃木糖主链构成，其可以被乙酰残基、阿拉伯糖残基和甲基葡糖醛酸残基取代。木聚糖是继纤维素后生物界中含量第二丰富的糖。完全水解木聚糖需要许多酶，其中半纤维素酶是得到最广泛认可的。
例如，在纸浆和造纸工业中，半纤维素酶已经被用于纸浆的漂白，以减少随后的漂白步骤中化学制剂的剂量或增加纸浆的光亮度。(Kantelinen等，国际漂白会议，TAPPI会报，1-5(1998)；Viikari等，纸张和木材(Paper and Timber)7：384-389(1991))。这种用法还进一步被认为没有对纤维素纤维有损害的纤维素裂解活性。在PCT公开号WO 89/08738，WO 91/02791和WO 91/05908中进一步描述了在纸浆和造纸工业中的这种用法。半纤维素酶也被建议应用于将生物质转化为燃料(Viikari等，“半纤维素酶的工业应用”，林业和农业废物的生物转化，Saddler，J.ed.，CAB International，USA(1993))和饲料添加剂。
由此可见，在纺织和糖-木聚糖化学领域已经做了大量的工作，但是，纺织工业继续在寻找用对环境无害和对织物提供更优益效果的组合物来处理纤维素织物的改进方法。尤其是，纺织工业长期以来需要发展更有效和清洁地处理非棉天然纤维素纺织纱线和织物的方法以生产出更好的产品。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种漂白非棉纤维素纤维、纱线和/或织物的酶学方法，以及用其制造的纺织品。
本发明的另一个目的是提供一种漂白非棉纤维素纤维，纱线和/或织物的替代方法，以及用其制造的纺织品，它不使用对环境有害和不理想的化学品。
本发明的另一个目的是提供一种漂白亚麻、亚麻布、黄麻和或苎麻的简单而有效的方法，其符合工业标准的湿加工实践。
根据本发明，提供了一种在适合漂白纤维、纱线或织物的条件下，通过将半纤维素酶与纤维、纱线或织物接触一定的时间来漂白非棉纤维素纤维、纱线或织物的方法。半纤维素酶优选是木聚糖酶或甘露聚糖酶(Mannanase)，最优选是木聚糖酶。在根据本发明的特别优选方法中，纤维、纱线或织物包括亚麻、黄麻、苎麻或亚麻布。
在本发明的一个实施方案中，本发明的漂白方法在生产纺织产品之前进行；在本发明的另一个实施方案中，本发明的漂白方法在清洁的、无污染的纺织产品上进行。
在本发明的一个实施方案中，按照本发明提供的方法漂白的纤维、纱线或织物随后被加工成成品的纺织产品。在本发明的另一个实施方案中，纤维、纱线或织物用半纤维素酶连续处理或用半纤维素酶分批处理。
发明详述
根据本发明，提供了一种在适合漂白纤维、纱线或织物的条件下，通过将半纤维素酶与纤维、纱线或织物接触一定的时间来漂白非棉纤维素纤维、纱线或织物的方法。半纤维素酶优选是木聚糖酶或甘露聚糖酶，最优选是木聚糖酶。在根据本发明的特别优选的方法中，纤维、纱线或织物包括亚麻、黄麻、苎麻或亚麻布。
在本发明的一个实施方案中，本发明的漂白方法在生产纺织产品之前进行；在本发明的另一个实施方案中，本发明的漂白方法在清洁的、无污染的纺织产品上进行。
在本发明的一个实施方案中，按照本发明提供的方法漂白的纤维、纱线或织物随后被加工成成品的纺织产品。在本发明的另一个实施方案中，纤维、纱线或织物用半纤维素酶连续处理或用半纤维素酶分批处理。
这里用的“半纤维素酶”是指那些催化半纤维素降解和/或修饰的酶，包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、木糖苷酶、甘露糖苷酶、葡糖苷酶、阿拉伯糖苷酶、葡糖醛酸糖苷酶和半乳糖苷酶。在特别优选的实施方案中，半纤维素酶是木聚糖酶，其可以被理解为是任何降解木聚糖的天然或重组产生的酶。通常木聚糖降解酶是以内-或外-方式来水解木聚糖的内-和外-木聚糖酶，其包括以下酶，如内-1，3？木糖苷酶，内-β-1，4-木聚糖酶(1，4-β-木聚糖木聚糖水解酶；EC3.2.1.8)，1，3？-D-木聚糖木聚糖水解酶和β-1，4-木糖苷酶(1，4-β-木聚糖木聚糖水解酶；EC3.2.1.37)(EC Nos.3.2.1.32，3.2.1.72，3.2.1.8，3.2.1.37)。优选的木聚糖酶是那些源于丝状真菌或细菌的酶，包括来源于如下列属的真菌：曲霉属(Aspergillus)、Disportrichum、青霉属(Penicillium)、腐质霉属(Humicola)、脉孢菌属(Neurospora)、镰孢菌属(Fusarium)、木霉属(Trichoderma)和粘帚霉属(Gliocladium)或下列属的细菌：芽孢杆菌属(Bacillus)、栖热袍菌属(thermotoga)、链霉菌属(Streptomyces)、小四孢属(Microtetraspora)、马杜拉放线菌属(Actinomadura)、热单孢属(Thermomonospora)、放线菌属(Actinomyctes)和头孢属(Cepholosporum)。
所述酶可以是一种木聚糖酶，它被设计成具有有用的特性，如稳定性，活性或结合能力；或者它起先是一种没有或很弱木聚糖酶活性的酶，但是用定向改进方法或蛋白工程修饰后变成了一种具有显著木聚糖酶活性的酶。
这里用的“漂白”指的是处理纤维、织物和/或纱线使之颜色更浅的方法。例如，这里用的漂白指的是通过除去、修饰或掩盖纤维素纤维中引起色彩的化合物使织物变白。
“非棉纤维素纤维、纱线或织物”指的是那些主要由除棉以外的基于纤维素成分构成的纤维、纱线或织物。这类成分的实例包括亚麻布、苎麻、黄麻、亚麻和其他来源于非棉纤维素的类似成分。
在一个实施方案中，根据本发明的漂白包括制备含有有效量的半纤维素酶或是半纤维素酶和其他任选成分(包括如缓冲液或表面活性剂)的组合物的水溶液。有效量的半纤维素酶组合物指半纤维素酶浓度对于预期目的是足量的。因此，例如能够根据本发明在经历一系列洗涤之后实现漂白的组合物中半纤维素酶的“有效量”指的是能产生要求效果的量，如与没有用半纤维素酶的相似方法比较，改善了包含非棉纤维素的纺织产品的色彩特性。半纤维素酶的用量也取决于所使用的设备和方法中采用的参数，如半纤维素酶漂白溶液的温度，暴露于半纤维素酶溶液的时间和半纤维素酶活性(例如，与应用低活性的半纤维素酶组合物相比，应用高活性半纤维素酶组合物的特定溶液中的半纤维素酶浓度较低)。熟练的技工能根据上述的因素和希望得到的结果容易地确定漂白水溶液中半纤维素酶的确切浓度。
在一个漂白的实施方案中，处理组合物中可以用一种缓冲液，以使缓冲液的浓度足以维持溶液的pH值在所用的半纤维素酶发挥所需活性的范围内。半纤维素酶发挥活性的pH范围取决于所用的半纤维素酶的性质。所用的缓冲液的确切浓度取决于一些熟练技工易于考虑的因素。例如，在优选的实施方案中，所选的缓冲液和缓冲液浓度可以保持最终半纤维素酶溶液的pH值在发挥最佳半纤维素酶活性所需的pH范围内。本发明的半纤维素酶的最适pH范围可以按照熟知的技术来确定。该领域的技术人员也熟知在半纤维素酶活性范围内pH值的适合缓冲液。
除了半纤维素酶和缓冲液外，处理组合物还可以包含表面活性剂，即阳离子、非离子或阴离子表面活性剂。适合的表面活性剂包括任何与所用的半纤维素酶和处理的织物相容的表面活性剂，包括如阴离子、非离子和两性表面活性剂。适合的阴离子表面活性剂包括，但不限于，直链或支链烷基苯磺酸盐；具有直链或支链烷基基团或链烯基基团的烷基或链烯基醚硫酸盐；烷基或链烯基硫酸盐；烯属磺酸酯；链烷磺酸盐之类等等。阴离子表面活性剂合适的抗衡离子包括，但不限于，碱金属离子，如钠离子和钾离子；碱土金属离子，如钙离子和镁离子；铵离子；和有1-3个碳原子数为2或3的链烷醇基团的链烷醇胺。两性表面活性剂包括如季铵盐磺酸酯和内铵盐型两性表面活性剂，这些两性表面活性剂在同一分子上同时具有带正电和带负电的基团。非离子表面活性剂通常包括聚氧化烯醚以及高级脂肪酸链烷醇胺或其烯化氧加合物，和脂肪酸甘油单脂。也可以按本领域技术人员已知的方法应用表面活性剂的混合物。
在某些实施方案中，为了控制酶的降解，调整上述讨论的参数可能是需要的。例如在特定的时间点调节pH值以消除半纤维素酶活性从而避免不希望的过度降解。或者可以实施其他本领域认可的消除酶活性的方法，如化学处理，蛋白酶处理和/或热漂白。
下列非限制性实施例进一步说明上述发明。
实施例A.用于测定特定活性的技术：
Azo-Birchwood木聚糖酶测定
BCA蛋白测定
RBB Azo-CM-纤维素测定
电泳
光密度测定法
-测试方法：
材料：
a.1.织物：
-牡蛎(Oyster)天然亚麻织物(L-51)(LOT#699-8)来自Testfabrics，Inc.
a.2.试剂：
-50mM乙酸缓冲液，pH4.5
-50mM磷酸缓冲液，pH7.0酶：
-GC 140，来源于T.ressei的改进的木聚糖酶
-木聚糖酶52617-真菌来源，自身固有的
-GC 260，来源于短小芽孢杆菌(Bacillus pumulis)的改进的木聚糖酶，用于谷物淀粉分离。
-木聚糖酶720，细菌木聚糖酶
-木聚糖酶990391来自枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。
-应用步骤：
(1)涤垢仪如下设定参数：40℃，90rpm搅拌速度，60min洗涤时间。
(2)将涤垢仪的水浴设定加热到40℃，然后加入适量蒸馏水使洗涤液总体积达到1升。
(3)加入250毫升0.2M磷酸缓冲液(pH7.0)或0.2M乙酸缓冲液(pH4.5)使缓冲液终浓度为50mM(1升总体积)，测定pH值。
(4)加入适量的酶，测定洗涤液pH值。
(5)每罐中加入四个牡蛎亚麻布样，计时器设定洗涤60分钟。
(6)30和60分钟后测定洗涤液pH值。
(7)60分钟后，将每个罐内的布样装在网兜内，放在洗衣机内在以下条件下漂洗：漂洗循环，低温、低水位和常规速度。
(8)布样用中温蒸汽熨斗熨干10-15秒。
(9)用HunterLab Mini Scan光谱色度仪得出布样的CIELABL*，a*和b*值。(在洗涤前读取布样的L*，a*和b*值作为比较)。木聚糖酶来源Mg/l木聚糖酶 δb*(1个循环)绝对误差枯草芽孢杆菌103mg/l-1.9 0.3短小芽孢杆菌103mg/l-1.2 0.3
两种木聚糖酶都显示出了对生天然亚麻织物显著的漂白作用。生亚麻布样在洗涤之前是灰白的颜色，用木聚糖酶在40℃、pH7.0，60分钟洗涤一个循环后变成白色。用这些酶在60分钟，40℃和pH7.0的洗涤条件下处理后，两种木聚糖酶都减少了生亚麻布样的b*色标值。