纺织品的单浴生物精练和染色 【发明领域】
本发明涉及采用单浴(single bath)法处理纤维素纤维，尤其是纺织品，最具体的是棉织物，以实现精练(scouring)和染色的方法。发明背景
将纤维素材料如棉纤维加工成即可用于服装制造的材料涉及几个步骤：将该纤维纺成纱线；从该纱线制成机织或针织织物；随后是准备(preparation)、染色和整理工序。该准备工艺可以包括退浆(对于机织物)、精练和漂白，从而产生适于染色的纺织品。
A.精练：该精练工艺除去棉纱中天然存在的大量非纤维素化合物。除了这些天然非纤维素杂质外，精练还能除去残余的由生产引入的物质例如纺纱，络筒或浆纱所用润滑剂。常规精练工序典型地采用高碱性化学制品进行处理，这不仅会除去杂质也会弱化该纤维或织物的基础纤维素成分。该化学精练后进行大量洗涤，以降低杂质再沉积的危险。洗涤不充分将导致织物上出现碱性残余物和杂质的不均匀去除，而这在随后的工序中又导致不均匀的染色。而且，由于所采用的化学制品和从纤维中提取的物质，化学精练引起有关废水处理的环境问题。一种更好的方法涉及使用酶，尤其是果胶酶来进行精练，公开于美国专利5,912,407；Hartzell等，Textile Res.68：233(1998)；Hsieh等，Textile Res.69：590(1999)；Buchert等，Text.Chem.Col.& Am.Dyestuff Reptr.32：48(2000)；和Li等，Text.Chem.Color.29：71(1997)。
B.染色：纺织品的染色通常被认为是纺织品织物和服装的制造中最为重要和费钱的一个步骤。染料的主要类型有偶氮(单-、双-、三-、等)、羰基(蒽醌和靛蓝地衍生物)、花菁、二和三苯甲烷及酞菁染料。所有这些染料都含有产生颜色的生色基团。这些化学制品的结构构成了几种纤维素染料类型，即“染料索引”(Color Index)中所定义的还原染料、硫化染料、偶氮染料、直接染料和反应性染料。这些染料类型中的三种，即还原染料、硫化染料和偶氮染料，涉及氧化/还原机制。在这些染色操作中氧化/还原步骤的目的在于使该染料在不溶性和可溶性形式之间变化。
加工和染色操作以分批或连续模式，通过以平幅或绳状形式用液体加工流接触织物来进行。在连续方法中，采用饱和器向织物施加化学制品，之后在反应室中加热织物并在其中发生化学反应。然后洗涤步骤处理该织物，用于后面的加工步骤。分批加工一般在一个加工槽中进行，籍此使该织物循环通过该槽。反应期之后，排出这些化学制品，洗涤织物，然后施加后续的化学制品。间歇式浸轧-堆放回苏(discontinunous pad-batch)加工涉及连续施用加工化学制品，之后有一个停留期，对于冷轧卷堆，该时期可以是一天或多天。
无论采用分批、连续、或间歇式浸轧-堆放回苏，迄今为止精练和染色步骤一直不能相容；因此，必须在精练和染色之间洗涤或其它方式处理织物，或者是更换处理溶液。因此，在本领域需要对精练和染色方法进行调和，以便它们能够在单个槽中同时或顺序地进行，从而缩短加工时间、节约材料、和减少废水。发明概述
本发明提供用于纤维素纤维的单浴生物精练(bioscouring)和染色的方法。这些方法的实施方式是：用(i)生物精练酶，和(ii)染色系统接触该纤维；在接触该纤维的同一溶液中加入该生物精练酶和染色系统。该生物精练酶和染色系统可以基本上同时地加至含有该纤维的溶液中。或者，(i)在可以获得有效生物精练的足够长时间和适合条件下，用该生物精练酶接触该纤维，之后(ii)直接将该染色系统加至含有该纤维和生物精练酶的溶液中。
用于实施本发明的生物精练酶包括，但不限于，果胶酶、蛋白酶、脂肪酶和它们的组合。
该染色系统可以含有一种或多种直接、反应性、还原、硫化或偶氮染料。或者，该染色系统可以含有：(a)一种或多种单或多环芳香或杂芳族化合物，用作染料前体和/或用作增强剂或介体；和(b)(i)表现出过氧化物酶活性的酶和过氧化氢源或(ii)对该一种或多种单或多环芳香或杂芳族化合物表现出氧化酶活性的酶。
优选地，通过该生物精练酶除去纤维中按重量计至少约30％的果胶质；更优选除去至少约50％，最优选除去至少约75％。而且，采用本发明的方法，获得了满意的染色均匀度(目测测量)。染色牢度性质例如耐洗牢度、耐光牢度、耐摩擦脱色(湿和干)牢度优选为至少约3.0的颜色灰度等级(color gray scale)(AATCC技术手册(AATCCTechnical Manual)中EP1方法，第7卷，1995，第350页)，更优选为3.5以上，最优选为4.0以上。
在一个实施方案中，在溶液中存在约22克/升钠盐和2％物品重量(％o.w.g.)的反应性染料时，用2000APSU/kg织物的果胶酸裂解酶于大约pH 8、55℃接触该纤维约20分钟。通过采用碳酸钠提高pH，进一步增强该纤维的染料吸收。
在另一实施方案中，在存在约22克/升钠盐、约0.02g/l螯合剂(四乙二胺四乙酸钠)和2％o.w.g.反应性染料时，用2000APSU/kg织物的果胶酸裂解酶于大约pH 8、55℃接触该纤维约30分钟。通过采用碳酸钠提高pH，增强该纤维的染料吸收。
在另一实施方案中，在pH9的2mM硼酸缓冲液中用2000APSU/kg织物的果胶酸裂解酶55℃接触该纤维20分钟。在将pH降低至约7.5或更低后，接着加入钠盐和反应性染料。然后在60℃染色30分钟，通过采用碳酸钠提高pH增强染料的吸收。
在另一其它实施方案中，还可以用其它的酶，包括但不限于其它的果胶降解酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶，单独地、或彼此组合地或与果胶酸裂解酶组合地接触该纤维。
本发明的这些方法可以用于处理原纤维、纱线、或机织或针织纺织品。这些纤维可以是棉、亚麻(linen)、亚麻(flax)、苎麻、人造纤维素纤维、大麻、黄麻、或这些纤维的彼此混合物或与其它天然或合成纤维的混合物。附图简述
图1图示说明在机织棉织物上硫酸钠浓度的增加对果胶酸裂解酶活性的影响。
图2图示说明单浴生物准备(biopreparation)和染色对织物可湿性的影响。发明详述
本发明基于以下发现：通过采用生物精练酶联合染色系统可以在单个槽中实现对纤维素纤维的准备和染色。本发明方法通过(i)在可导致去除果胶的条件下用生物精练酶；和(ii)用染色系统，接触该纤维来实施。令人惊奇的是，在这些方法中，生物精练过程的产物不干扰染色。本发明方法可以用于纺织品的单浴生物准备和染色，以产生具有期望性质如均匀颜色的纺织品。本发明提供优于常规精练和染色操作的优点，包括：(i)加工时间的缩短；(ii)水的节约：和(iii)废水的减少。
“纤维素纤维”在本文中用以指但不限于棉、亚麻(linen)、亚麻(linen)、苎麻、人造纤维素纤维、大麻、黄麻和它们的混合物。该纤维可以含有，但不限于，原纤维、纱线、机织或针织纺织品或织物、或服装或成品。生物精练酶
果胶酶：任何具有降解植物细胞壁中果胶成分能力的果胶分解酶成分均可以用于实施本发明。适合的果胶酶包括，但不限于，真菌或细菌来源的果胶酶。化学或遗传修饰的果胶酶也包括在内。优选地，在本发明中使用的果胶酶是重组生产的并是单一成分的酶。
果胶酶可以根据其优选的底物，高甲酯化果胶或低甲酯化果胶和多聚半乳糖醛酸(果胶酸)，以及其反应机制，β-消除或水解，进行分类。果胶酶可以主要是内部作用的，即在该聚合物链内的随机位点上进行切割以产生寡聚物的混合物，或它们可以是外部作用的，即从该聚合物的一端进行攻击，产生单体或二聚体。几种作用于果胶平滑区域的果胶酶活性包括在“酶命名法”(Enzyme Nomenclature)(1992)提供的酶分类中，例如果胶酸裂解酶(EC 4.2.2.2)、果胶裂合酶(pectin lyase)(EC 4.2.2.10)、多聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.15)、聚半乳糖醛酸外切酶(EC 3.2.1.67)、外切多聚半乳糖醛酸裂合酶(exo-polygalacturonate lyase)(EC 4.2.2.9)和外切多聚α-半乳糖醛酸苷酶(exo-poly-alpha-galacturonosidase)(EC 3.2.1.82)。在优选实施方案中，本发明方法采用果胶酸裂解酶。
果胶酸裂解酶酶活性在本文中用以指通过反式消除随机切割果胶酸(又称作多聚半乳糖醛酸)中的-1，4-糖苷键的催化作用。果胶酸裂解酶也称作多聚半乳糖醛酸裂解酶和聚(1，4-D-半乳糖醛酸酐)裂合酶。为了本发明的目的，果胶酸裂解酶的酶活性为通过测量0.1M甘氨酸缓冲液(pH 10)中的0.1％w/v多聚半乳糖醛酸钠溶液在235nm处光吸收的增加所确定的活性。酶活性典型地表示为x mol/min，即每分钟催化形成x摩尔产物的酶量。另一种测定方法是通过振动粘度测量法测量0.1M甘氨酸缓冲液(pH 10)中的5％w/v多聚半乳糖醛酸钠溶液的粘度降低(APSU单位)。
应理解，任何果胶酸裂解酶均可以用于实施本发明。在一些实施方案中，这些方法利用在高于约70℃的温度下表现出最大活性的酶。果胶酸裂解酶还可以在高于约8的pH下表现出最大活性，和/或在不加入二价阳离子如钙离子时表现出酶活性。
其应用被本发明所包含的果胶酸裂解酶的非限制例子包括已经从不同细菌属例如欧文氏菌属(Erwinia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)和黄单孢菌属(Xanthomonas)，以及从枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(Nasser等(1993)FEBS Letts.335：319-326)和芽孢杆菌属YA-14(Kim等(1994)Biosci.Biotech.Biochem.58：947-949)克隆的果胶酸裂解酶。对以下细菌产生的pH 8-10范围内具有最大活性的果胶酸裂解酶的纯化也已有描述：短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)(Dave和Vaughn(1971)细菌学杂志(J.Bacteriol.)108：166-174)、多粘芽孢杆菌(B.polymyxa)(Nagel和Vaughn(1961)Arch.Biochem.Biophys.93：344-352)、嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)(Karbassi和Vaughn(1980)Can.J.Microbiol.26：377-384)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)(Hasegawa和Nagel(1966)J.Food Sci.31：838-845)和芽孢杆菌属RK9(Kelly和Fogarty(1978)Can.J.Microbiol.24：1164-1172)。以上任何果胶酸裂解酶，以及二价阳离子不依赖性和/或热稳定性果胶酸裂解酶均可以用于实施本发明。
在优选的实施方案中，该果胶酸裂解酶含有Heffron等(1995)Mol.Plant-Microbe Interact.8：331-334和Henrissat等(1995)PlantPhysiol.107：963-976中所公开的果胶酸裂解酶的氨基酸序列。
蛋白酶：适合的蛋白酶包括动物、植物或微生物来源的蛋白酶，优选微生物来源的蛋白酶。该蛋白酶可以是丝氨酸蛋白酶或金属蛋白酶，优选碱性微生物蛋白酶或胰蛋白酶样蛋白酶。蛋白酶的例子包括氨肽酶，包括脯氨酰氨肽酶(3.4.11.5)、X-pro氨肽酶(3.4.11.9)、细菌亮氨酰氨肽酶(3.4.11.10)、嗜热氨肽酶(3.4.11.12)、赖氨酰氨肽酶(3.4.11.15)、色氨酰氨肽酶(3.4.11.17)和甲硫氨酰氨肽酶(3.4.11.18)；丝氨酸内肽酶，包括胰凝乳蛋白酶(3.4.21.1)、胰蛋白酶(3.4.21.4)、黄瓜素(3.4.21.25)、brachyurin(3.4.21.32)、cerevisin(3.4.21.48)和枯草杆菌蛋白酶(3.4.21.62)；半胱氨酸内肽酶，包括木瓜蛋白酶(3.4.22.2)、ficain(3.4.22.3)、木瓜凝乳蛋白酶(3.4.22.6)、萝藦蛋白酶(3.4.22.7)、actinidain(3.4.22.14)、caricain(3.4.22.30)和ananain(3.4.22.31)；天冬氨酸内肽酶，包括胃蛋白酶A(3.4.23.1)、曲霉天冬酰蛋白酶I(Aspergillopepsin I)(3.4.23.18)、青霉天冬酰蛋白酶(3.4.23.20)和Saccharopepsin(3.4，23.25)；和金属内肽酶(metalloendopeptidase)，包括Bacillolysin(3.4.24.28)。
枯草杆菌蛋白酶的非限制例子包括枯草杆菌蛋白酶BPN’、枯草杆菌蛋白酶amylosacchariticus、枯草杆菌蛋白酶168、枯草杆菌蛋白酶mesentericopeptidase、枯草杆菌蛋白酶Carlsberg、枯草杆菌蛋白酶DY、枯草杆菌蛋白酶309、枯草杆菌蛋白酶147、thermitase、aqualysin、芽孢杆菌PB92(Bacillus PB92)蛋白酶、蛋白酶K、蛋白酶TW7和蛋白酶TW3。
商业可获得的蛋白酶包括AlcalaseTM、SavinaseTM、PrimaseTM、DuralaseTM、EsperaseTM、KannaseTM、和DurazymTM(Novo Nordisk A/S)、MaxataseTM、MaxacalTM、MaxapemTM、ProperaseTM、PurafectTM、PurafectOxPTM、FN2TM、和FN3TM(Genencor International公司)。
在本发明中有用的还有蛋白酶变体，如公开于以下文献中的那些：EP 130 756(Genentech)、EP 214 435(Henkel)、WO 87/04461(Amgen)、WO 87/05050(Genex)、EP 251 446(Genencor)、EP 260 105(Genencor)、Thomas等(1985)(自然(Nature)318，第375-376页)、Thomas等(1987)(J.Mol.Biol.，193，第803-813)页、Russel等(1987)(自然328，第496-500页)、WO 88/08028(Genex)、WO 88/08033(Amgen)、WO 89/06279(Novo Nordisk A/S)、WO 91/00345(NovoNordisk A/S)、EP 525 610(Solvay)和WO 94/02618(Gist-BrocadesN.V.)。
蛋白酶活性的测定可以按“酶分析方法(Methods of EnzymaticAnalysis)”，第3版，1984，Verlag Chemie，Weinheim，第5卷中所描述的方法进行。
脂肪酶：适合的脂肪酶(又称作羧酸酯水解酶)包括，但不限于，细菌或真菌来源的那些脂肪酶，包括三酰甘油脂肪酶(3.1.1.3)和磷脂酶A2(3.1.1.4)。用于本发明的脂肪酶包括，但不限于，来自腐质霉属(Humicola，同义词Thermomyces)的脂肪酶，例如EP 258 068和EP 305 216中描述的来自H.lanuginosa(T.lanuginosus)的脂肪酶，或WO 96/13580中描述的来自H.insolens的脂肪酶；假单胞菌属脂肪酶，例如产碱假单胞菌(P.alcaligenes)或类产碱假单胞菌(P.pseudoalcaligenes)(EP 218 272)、洋葱假单胞菌(P.cepacia)(EP 331 376)、施氏假单胞菌(P.stutzeri)(GB 1,372,034)、荧光假单胞菌(P.fluorescens)、假单胞菌属菌株SD 705(WO 95/06720和WO 96/27002)、P.wisconsinensis(WO 96/12012)的脂肪酶；芽孢杆菌属脂肪酶，例如枯草芽孢杆菌(Dartois等，Biochem.Biophys.Acta，1131：253-360，1993)、嗜热脂肪芽孢杆菌(JP 64/744992)、或短小芽孢杆菌(B.pumilus)(WO 91/16422)的脂肪酶。其它例子是脂肪酶变体，例如WO 92/05249、WO 94/01541、EP 407 225、EP 260105、WO 95/35381、WO 96/00292、WO 95/30744、WO 94/25578、WO95/14783、WO 95/22615、WO 97/04079和WO 97/07202中所述的那些。优选的商业可获得脂肪酶包括LipolaseTM和Lipolase UltraTM、LipozymeTM、PalataseTM、NovozymTM435、和LecitaseTM(所有均可从NovoNordisk A/S获得)。脂肪酶活性的测定可以按“酶分析方法”，第3版，1984，Verlag Chemie，Weinhein，第4卷中所述方法进行。
应理解，任何表现出生物精练活性的酶均可以用于实施本发明。即，本发明可以使用来源于其它生物体的生物精练酶，或来源于以上所列酶且其中添加、缺失或替代了一个或多个氨基酸的生物精练酶，包括杂合多肽在内，只要产生的多肽表现出生物精练活性即可。可用于实施本发明的这些变体可以采用常规诱变技术产生，并采用例如高通量筛选技术例如琼脂平板筛选法鉴定。例如，果胶酸裂解酶活性可以通过将测试溶液施加至含有0.7％w/v多聚半乳糖醛酸钠(Sigma P1879)的琼脂平板(例如LB琼脂)内打出的4mm孔中来测定。然后将这些平板在特定温度(例如75℃)下孵育6小时。然后将这些平板浸在(i)1M CaCl2中0.5小时，或(ii)1％混合烷基三甲基溴化铵(MTAB，Sigma M-7635)中1小时。这两种方法均导致该琼脂中多聚半乳糖醛酸盐的沉淀。果胶酸裂解酶活性可以通过沉淀的多聚半乳糖醛酸盐背景中显现的透明区来检测。该测定的灵敏性可以采用果胶酸裂解酶的标准沉淀稀释物来校准。
可以采用常规方法确定分离的生物精练酶对温度、pH和二价阳离子的依赖性。例如，可以在一温度和pH范围内，在有或无不同浓度的Ca++时，进行酶活性测定，并定量最适温度和pH以及二价阳离子的影响(如果有的话)。然后确定温度、pH、和阳离子依赖性，以明确具体果胶酸裂解酶对用于本发明的适合性。
用于本发明的生物精练酶可以来自它们的细胞来源，或可以重组产生，并可以是纯化的或分离的。如本文所用，“纯化的”或“分离的”酶是指该酶经处理除去了来源于产生该酶的细胞、并可能干扰其酶活性的非酶物质。典型地，该生物精练酶从作为内源性成分或作为重组产物产生该酶的细菌或真菌微生物中分离得到。如果该酶被分泌至培养基中，则纯化可以包括采用常规方法，通过离心、过滤或沉淀从该生物质分离该培养基。或者，可以通过细胞破碎和该生物质的分离从该宿主细胞中释放出该酶。在一些情况中，可以通过常规蛋白质纯化方法进行进一步纯化，这些方法包括但不限于硫酸铵沉淀；酸或离液剂抽提；离子交换、分子筛、和疏水层析，包括FPLC和HPLC；制备型等电聚焦；和制备型聚丙烯酰胺凝胶电泳。或者，可以采用亲和层析包括免疫亲和层析进行纯化。例如，可以采用具有作为亲和“标记物”的额外氨基酸序列的杂合重组果胶酸裂解酶，该亲和标记物将有利于采用合适的固相基质进行的纯化。
用于本发明方法的生物精练酶可以经化学修饰增强一或多种性质，以使其甚至更有利，例如增加可溶性、降低不稳定性或二价离子的依赖性等。这些修饰包括，但不限于，磷酸化、乙酰化、硫酸盐化、酰化、或本领域技术人员已知的其它蛋白质修饰。染色系统
在实施本发明中，可以采用与(i)生物精练所用条件(如果生物精练和染色同时进行)，或(ii)生物精练后调整的条件(如果染色在生物精练之后进行)相容的任何染色系统。这些染色系统包括，但不限于：
(a)常规染色系统，包括一或多种直接染料，例如C.I.直接红81，黄11和28，橙39，红76，蓝78、86、106、107和108，黑22；反应性染料，例如C.I.反应性红1、3、6、17、120、194，蓝4、19、171和182，黑5，紫5；还原染料，例如C.I.还原黄28，橙11和15，蓝6、16和20，绿1和3、8，褐1，黑9、27；硫化染料，例如C.I.硫化黑1和11、褐1、红10；和偶氮染料，例如与C.I.偶氮染料重氮成分44和45结合的C.I.偶联成分5和13。这些染料是本领域熟知的，并描述于例如Shore编《纤维素染色(Cellulosic Dyeing)》，Society of Dyers and Colorists，Alden Press，1995；和《染料索引》，Society of Dyers and Colorists and American Associationof Textile Chemists and Colorists，第1-8卷增补，1977-1988。
(b)利用一或多种氧化酶的染色系统。在酶染色系统中，一或多种单-或多环芳香或杂芳族化合物被(a)过氧化氢源和表现出过氧化物酶活性的酶氧化，或被(b)在该一或多种单-或多环芳香或杂芳族化合物例如酚和相关底物上表现出氧化酶活性的酶氧化。表现出过氧化物酶活性的酶包括，但不限于，过氧化物酶(EC 1.11.1.7)和卤过氧化物酶(haloperoxidase)，例如氯过氧化物酶(chloroperoxidase)(EC 1.11.1.10)、溴过氧化物酶(bromoperoxidase)(EC 1.11.1)和碘过氧化物(iodoperoxidase)(EC 1.11.1.8)。表现出氧化酶活性的酶包括，但不限于，胆红素氧化酶(EC 1.3.3.5)、儿茶酚氧化酶(EC1.10.3.1)、漆酶(EC 1.10.3.2)、邻氨基苯酚氧化酶(EC 1.10.3.4)、和多酚氧化酶(EC 1.10.3.2)。用于确定这些酶活性的测定方法是本领域普通技术人员熟知的。在优选实施方案中，该氧化酶是漆酶。
优选地，该酶是从选自下组的属中获得的漆酶：曲霉属(Aspergillus)、葡萄孢属(Botrytis)、金线菌属(Collybia)、层孔菌属(Fomes)、香菇属(Lentinus)、毁丝霉属(Myceliophthora)、脉孢菌属(Neurospora)、侧耳属(Pleurotus)、柄孢壳属(Podospora)、多孔菌属(Polyporus)、Scytalidium、栓菌属(Trametes)、和丝核菌属(Rhizoctonia)。在一个更优选的实施方案中，该漆酶从选自下组的种中获得：Humicola brevis var.thermoidea、Humicolabrevispora、Humicola grisea var.thermoidea、Humicola insolens、和Humicola lanuginosa(又称Thermomyces lanuginosus)、Myceliophthora thermophila、Myceliophthora vellerea、Polyporuspinsitus、Scytalidium thermophila、Scytalidium indonesiacum和嗜热色串孢(Torula thermophila)。该漆酶可以从Scytalidium的其它种例如Scytalidium acidophilum、Scytalidium album、Scytalidium aurantiacum、Scytalidium circinatum、Scytalidiumflaveobrunneum、Scytalidium hyalinum、Scytalidium lignicola和Scytalidium uredinicolum获得。立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)和灰盖鬼伞(Coprinus cinereus)。该漆酶可以从多孔菌属的其它种获得，例如获自环纹多孔菌(Polyporus zonatus)、Polyporusalveolaris、Polyporus arcularius、Polyporus australiensis、Polyporus badius、二形多孔菌(Polyporus biformis)、冬生多孔菌(Polyporus brumalis)、Polyporus ciliatus、Polyporus colensoi、Polyporus eucalyptorum、Polyporus meridionalis、黑柄多孔菌(Polyporus varius)、Polyporus palustris、喜根多孔菌(Polyporusrhizophilus)、Polyporus rugulosus、鳞多多孔菌(Polyporussquamosus)、块茎形多孔菌(Polyporus tuberaster)、和Polyporustumulosus。该漆酶还可以是1型(T1)铜位点中的至少一个氨基酸残基受到修饰的漆酶，其中该修饰的氧化酶相对该野生型氧化酶具有不同的pH和/或比活性。例如，该修饰的漆酶可以是在该T1铜位点的片段(a)中被修饰。
用于本发明的过氧化物酶可以从植物(例如辣根过氧化物酶)或微生物例如真菌或细菌中分离和制备。一些优选真菌包括属于半知菌亚门(Deuteromycotina)丝孢纲(Hyphomycetes)的菌株，例如镰孢霉属(Fusarium)、腐质霉属(Humicola)、木霉属(Trichoderma)、漆斑菌属(Myrothecium)、轮枝孢属(Verticillum)、Arthromyces、卡尔黑霉属(Caldariomyces)、Ulocladium、Embellisia、枝孢属(Cladosporium)或Dreschlera，尤其是尖镰孢(Fusarium oxysporum)(DSM 2672)、Humicola insolens、Trichoderma resii、Myrotheciumverrucana(IFO 6113)、黄萎轮枝孢(Verticillum alboatrum)、大丽花轮枝孢(Verticillum dahlie)、Arthromyces ramosus(FERMP-7754)、Caldariomyces fumago、Ulocladium chartarum、Embellisiaalli或Dreschlera halodes。
其它优选真菌包括担子菌亚门(Basidiomycotina)担子菌纲(Basidiomycetes)的菌株，例如鬼伞属(Coprinus)、Phanerochaete、革盖菌属(Coriolus)或栓菌属(Trametes)，尤其是Coprinus cinereusf.microsporus(IFO 8371)、长根鬼伞(Coprinus macrorhizus)、Phanerochaete chrysosporium(例如NA-12)、或采绒革盖菌(Coriolus versicolor)(例如PR4 28-A)。再优选的真菌包括结合菌亚门(Zygomycotina)Mycoraceae纲的菌株，例如根霉属(Rhizopus)或毛霉属(Mucor)，尤其是冻土毛霉(Mucor hiemalis)。
一些优选细菌包括放线菌目(Actinomycetales)菌株，例如类球形链霉菌(Streptomyces spheroides)(ATTC 23965)、热紫链霉菌(Streptomyces thermoviolaceus)(IFO 12382)或轮丝链轮丝菌轮丝亚种(Streptoverticillum verticillium ssp.verticillium)。其它优选细菌包括短小芽孢杆菌(Bacillus pumillus)(ATTC 12905)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)、Rhodomonas palustri、乳链球菌(Streptococcus lactis)、Pseudomonas purrocinia(ATCC 15958)或荧光假单胞菌(NRRL B-11)。
能够联合这些氧化酶一起使用的单-或多环芳香或杂芳族化合物包括，但不限于，具有一或多个以下取代基的那些：C1-6-烷氧基；C1-6-烷基；卤素；磺基；磺氨基；硝基；偶氮；羧基；酰胺基；氰基；甲酰基；羟基；C1-6-链烯基；卤羰基(halocarbonyl)；C1-6-氧基羰基；氨甲酰基；C1-6-氧烷基(C1-6-oxoalkyl)；脲基(carbamidoyl)；C1-6-烷基sulfanyl；sulfanyl；C1-6-烷基磺酰基；phosphonato；膦酰基；或任选地经一、二或三个C1-6-烷基基团取代的氨基。为了本发明的目的，多环化合物具有2、3或4个芳香环。这些单或多环芳香或杂芳族化合物的例子包括，但不限于，吖啶、蒽、苯、苯并呋喃、苯并噻唑、苯并噻唑啉(benzothiazoline)、咔啉、咔唑、喹啉、色烯、呋喃、咪唑、吲唑、茚、吲哚、萘(naphtalene)、 萘撑、萘基嘧啶、菲、吡喃、哒嗪、哒酮、吡啶、嘧啶、吡咯、喹唑啉、喹啉、喹喔啉、磺酰、噻吩、和三嗪，所有这些均可以被任选地取代。这些化合物的例子包括，但不限于芳族二胺、氨基苯酚、酚和萘酚。单浴生物准备和染色方法
根据本发明，生物准备(biopreparation)(或精练)和染色在一个槽中进行。有至少两种实施本发明的方式。在方式A中，生物精练酶和染色系统被加入接触纤维素纤维或织物的水性溶液或洗涤液中，并在适合的条件下孵育足够长时间以实现有效的精练和有效的染色。在方式B中，(i)将生物精练酶加入洗涤液中；(ii)在适合的条件下以足够长的时间进行第一次孵育以至少起始，优选实现，有效的精练；(iii)然后给含有该生物精练酶的该洗涤液中补加染色系统；并(iv)在适合的条件下以足够长的时间进行第二次孵育以实现有效的染色。应理解，方式B的方法可以还包括在步骤(ii)和(iii)之间调整洗涤液组合物的一或多种性质(例如pH、离子强度、浓度或湿润剂、或二价阳离子螯合剂如乙二胺四乙酸盐的浓度)，而且第一次和第二次孵育的条件还可以在温度、搅拌、pH、时间等方面不同。
在一系列实施方案中，调节该水溶液中的酶浓度，以便加入指定量纤维中的酶剂量为约0.1-约10,000mol/min/kg纤维，优选为约1-约2,000mol/min/kg纤维，最优选为约10-约500mol/min/kg纤维。在另一系列实施方案中，酶剂量为约250-12,000APSU/kg纤维，优选为约500-9000APSU/kg纤维，最优选为约1000-6000APSU/kg纤维。
含有生物精练酶的该水溶液具有约4-约11的pH。该优选pH将取决于精练和染色是同时(方式A)还是顺序地(方式B)进行。在方式A中，该洗涤液优选具有约5-约8.5的pH，最优选约7-约8的pH。在方式B中，步骤(i)和(ii)中的洗涤液优选具有约8-约11的pH，最优选约8.5-约9.5的pH，而在步骤(iii)和(iv)中具有约6-约11的pH。而且，该洗涤液优选含有低浓度的加入钙，即少于2mM Ca++，或完全不加入Ca++。
在方式A中，合并的精练和染色操作的执行温度可以在约25℃-约100℃之间，优选在约35℃-约90℃之间，最优选在约45℃-约80℃之间。在方式B中，进行精练的温度可以在约25℃-约100℃之间，优选在约35℃-约75℃之间，最优选在约45℃-约65℃之间；随后染色进行的温度可以在约30℃-约100℃之间，优选在约50℃-约100℃之间，最优选地在约60℃-约90℃之间。应理解，温度的选择将取决于(i)纤维的性质，即原纤维、纱线或纺织品；(ii)用于精练的具体酶，以及，如果用于染色的话，具体的氧化酶，和(iii)具体的染料或染料类型。
当采用根据AATCC测试方法39-1980(AATCC Test Method39-1980)的点滴试验(drop test)测量时，有效的精练典型地导致少于约10秒，优选少于约5秒，最优选少于约2秒的可湿性。典型地，根据本发明的有效精练要求消化纤维中相当大部分的果胶，按重量计优选至少30％、更优选至少50％，最优选至少70％的果胶。果胶的消化是指果胶中-1，4-糖苷键的断裂，以致可以通过例如洗涤或任何其它的常规分离方法从该纤维中除去消化产物。用于测量纤维中果胶消化程度的方法包括，但不限于，Luft，解剖学记录(The AnatomicalRecord)171：347，1971所描述的钌红染色法。
有效的染色典型地导致一或多个以下性质：(i)期望的色泽(color shade)和色浓度(color depth)(采用例如Mecbeth色目机通过L*a*b*测量所确定的)；(ii)满意的染色均匀度(通过目测评价的)；和(iii)至少约3.0、优选3.5以上、最优选4.0以上的染色牢度性质例如耐洗牢度、耐光牢度和耐摩擦脱色(湿和干)牢度(采用公开在AATCC技术手册，第7卷，1995，第350页的EP1方法按颜色灰度等级测量的)。
而且，本发明的方法可以导致，经单还原染料生物精练和染色的纤维相比仅经染色的纤维具有增强的染料吸收；优选地，染料吸收增强至少约10％。染料的吸收可以通过(i)测量染料溶液的消耗，或(ii)测量织物中颜色的强度(L*a*b*值)来测定。
为了获得有效精练，酶剂量(mol/min/kg纤维)、洗涤液中的酶浓度(mol/min/L洗涤液)、和用于指定量纤维的洗涤液的总体积(L/kg纤维)将根据以下因素变化：
(i)纤维的性质，即原纤维、纱线或纺织品；
(ii)精练和染色是同时还是顺序地进行；
(iii)所用的具体酶，和该酶的比活性；
(iv)该加工进行的温度、pH、时间等条件；
(v)该洗涤液中其它成分的存在；和
(vi)所用加工方案的类型，即连续、间歇式浸轧-堆放回苏、或分批加工。
待采用的适合条件，包括例如酶剂量、酶浓度、溶液体积和温度，可以仅采用常规实验通过确立条件矩阵和测试该矩阵中的不同点来确定。例如，可以改变酶量、接触发生的温度、和加工的总时间，之后评价获得的纤维或纺织品的(a)果胶去除；(b)精练性质例如可湿性；和(c)染色质量。
在方式A的优选实施方案中，在以下条件下用果胶酸裂解酶和纤维素染料如C.I.反应性蓝184接触纤维：(i)约55℃的温度；(ii)约7.0-10.5的pH；(iii)不加入二价阳离子；(iv)洗涤液∶织物的比例在约0.5-约50之间；和(v)约10-约500mol/min/kg纤维的生物精练酶剂量。
含有该酶的水性溶液接触纤维素材料的方式将取决于该加工方案是连续、间隙式浸轧-堆放回苏还是分批的。对于连续或间歇式浸轧-堆放回苏加工，该水性酶溶液包含在饱和器槽中，当织物经过该池时，被连续施加给该织物，在此过程中该织物典型地以0.5-1.5倍其重量的量吸收此加工液体。在分批操作中，将织物暴露于酶溶液约5分钟-24小时，液体与织物的比例为5∶1-50∶1。其它成分：
在本发明的一些实施方案中，该水溶液或洗涤液还含有增强精练和/或染色作用和/或对例如强度、起球抗性、吸水性和可染性产生优良影响的其它成分，包括但不限于其它酶，及表面活性剂、漂白剂、消泡剂、润滑剂、增效系统等。
适用于本发明的酶包括但不限于上述果胶酶、蛋白酶、和脂肪酶；和纤维素酶。纤维素酶划归在具有内切和外切活性以及纤维二糖水解性能的一系列酶家族中。用于实施本发明的纤维素酶可以来源于已知能够产生纤维素分解酶的微生物，例如腐质霉属、Thermomyces、芽孢杆菌属、木霉属、镰孢霉属、毁丝霉属(Myceliophthora)、Phanerochaete、耙性担子菌属(Irpex)、Scytalidium、裂褶菌属(Schizophyllum)、青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)、或地霉属(Geotricum)，尤其是Humicola insolens、尖镰孢、或Trichoderma reesei。适合的纤维素酶的非限制性例子公开于美国专利4,435,307；欧洲专利申请0 495 257；PCT专利申请WO 91/17244；和欧洲专利申请EP-A2-271 004中。
这些酶可以从它们的细胞来源分离，或可以重组制备，并可以被化学修饰或遗传修饰。典型地，在该水性溶液中加入的这些酶的水平为按该组合物的重量计约0.0001％-约1％，更优选约0.001％-约0.5％，最优选0.01％-0.2％的酶蛋白质。应理解，对于在本发明方法中与特定生物精练酶一起使用的每一种其它的酶，酶活性单位的量可以采用常规测定法容易地确定。
适用于实施本发明的表面活性剂包括，但不限于，非离子(美国专利4,565,647)；阴离子；阳离子；和兼性离子表面活性剂(美国专利3,929,678)；其典型地以按重量计约0.2％-约15％，优选按重量计约1％-约10％的浓度存在。阴离子表面活性剂包括，但不限于，直链烷基苯磺酸盐、-烯属磺酸酯、烷基硫酸盐(脂肪醇硫酸酯)、脂肪醇乙氧基硫酸盐、仲烷基磺酸盐、α-磺基脂肪酸甲酯、烷基-或链烯基琥珀酸、和肥皂。非离子表面活性剂包括，但不限于，脂肪醇乙氧基化物、壬基酚乙氧基化物、烷基多苷、烷基二甲基胺氧化物、乙氧基化脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺、多羟基烷基脂肪酸酰胺、葡糖胺的N-酰基N-烷基衍生物(“glucamides”)。
增效系统包括，但不限于，铝矽酸盐、硅酸盐、聚羧酸酯和脂肪酸、乙二胺四乙酸盐等物质、和金属离子螯合剂例如氨基聚磷酸酯、尤其是乙二胺四亚甲磷酸和二乙烯基三氨基五亚甲磷酸，其所包含在组合物中的浓度为按重量计约5％-80％、优选按重量计约5％-约30％。
消泡剂包括但不限于硅氧烷(美国专利3,933,672；DC-544(DowCorning))，典型地其所包含在组合物中的浓度为按重量计约0.01％-约1％。
该组合物可以还含有本领域常规已知的污垢悬浮剂、污垢释放剂、荧光增白剂、磨料、和/或杀菌剂。
以下实施例旨在非限制地举例说明本发明。实施例1：不经生物精练进行染色
A.预处理：采用双罗纹针织物(4600型，Ramseur公司，NC)，制成重约900克的6m×38cm圆筒形池物。将该圆筒形池物放置在喷射式染色机(Mathis喷射型JFO，Werner Mathis USA公司，NC)上，然后装入含有0.5g/l润湿剂(Basophen M，BASF)和0.75g/l润滑剂(Multiplus NB 100，BASF)的9.0升溶液。50℃处理该织物10分钟，之后将水排掉。
B.染色：在该喷射式染色机中加入含有0.5g/l Multiplus NB 100和22g/l硫酸钠(来自Fisher)的9.0升冷溶液。将该喷射式染色机的温度以4°F/分钟升高至55℃。在55℃，5分钟内加入织物重量2％(％o.w.g.，即％owf)的反应性藏青FG(来自Melatex公司，Charlotte，NC)，然后再连续循环15分钟。然后15分钟内在该槽中加入溶解的碳酸氢钠至0.5g/l终浓度，之后15分钟内在该槽中加入碳酸盐至5.85g/l终浓度。55℃循环30分钟后，排掉废水。
C.后处理：首先洗涤该圆筒形池物直到废水清澈(约15分钟)。然后加入9升热水并加热至90℃，保持10分钟以除去表面的染料。洗涤该圆筒形池物直到废水清澈(约10分钟)。然后将该织物移出该喷射式染色机并脱水。然后在Rhucker干燥机中149℃(300°F)干燥该圆筒形池物。
D.分析：由三或更多个人组成的小组评价该染色织物的亮度/暗度、条花和光泽。采用Macbeth色目机测量经染色的织物的L*a*b*。该织物的蓝色调被判断处于工业满意水平。结果显示在下表1中。实施例2：同时单浴精练和染色
采用与以上实施例1中相同的织物和设备。该实验基本上按与实施例1相同的方式进行，除了在硫酸钠之后加入2000APSU/kg织物的果胶酸裂解酶。在加入果胶酸裂解酶前，该槽的pH为7.84。按实施例1的方法进行分析。
该系列评分的结果和L*a*b*值显示于下表1中。采用果胶酸裂解酶和染色组合制备的有色织物比没有果胶酸裂解酶时染色的织物(对照织物，实施例1)具有改善的蓝色强度(由b*值指出的)，尽管色泽比对照织物略淡。该果胶酸裂解酶处理的织物也比该对照织物亮。就整体色泽包括染色的均匀度而言，该经果胶酸裂解酶处理的织物比该对照织物好。实施例3：EDTA对单浴精练和染色的影响
采用与以上实施例2中相同的织物和设备。该实验按与实施例2相同的方式进行，除了在硫酸钠加入之后、果胶酸裂解酶加入之前加入0.2g/l(四)乙二胺四乙酸钠。在加入染料(反应性藏青蓝FG，即“染料索引”的反应性蓝184)后，该槽的pH为7.90。液体与织物的比例变为15∶1，染色温度变为60℃而持续时间相同。
该系列评分的结果和L*a*b*值显示在下表1中。与未用果胶酸裂解酶处理的织物(实施例1)相比，正如b*值所显示的，该经生物精练的织物表现出改善的蓝色强度。该织物也具有更深的光泽和较少的条花。该整体色泽包括染色的均匀度在实施例1-3的织物中最好。表1 实施例1-3的织物的颜色和染色性质实施例# 色目机测量结果系列试验中的染色性质 L*b*亮度条花整体色泽1 29.14-18.33中等一些好2 29.92-18.40最亮一些更好3 28.55-18.41最暗最好最好实施例4：顺序生物精练和染色
所用织物和设备与以上实施例1-3中所述的相同。进行同样的前洗涤步骤。然而，在本实验中，在染色之前采用果胶酸裂解酶进行生物精练。
A.生物精练：将含有0.5g/l润滑剂Multiplus NB100、2mM四硼酸钠和0.2g/l(四)乙二胺四乙酸钠(EDTA)的溶液加入喷射式染色机中，获得10∶1的液体与织物比例。将该溶液的pH调节至9.0，并将该溶液加入至55℃。按与实施例2中相同的方式加入果胶酸裂解酶，并将该溶液于55℃维持20分钟。
B.染色：将pH调节至7.5之后，在该喷射式染色机中加入含有硫酸钠的溶液，以获得15∶1的液体与织物比例和22g/l的硫酸钠浓度。溶解反应性藏青FG，并按实施例1-3中相同的方式在8分钟内将其加入该喷射式染色机中。然后以4°F/分钟将该溶液加热至60℃，并于60℃循环40分钟。然后在15分钟内加入碳酸钠至5.85g/l浓度，并使该溶液再循环30分钟。然后排掉该染料溶液，并按实施例1中的方法进行后处理。
结果显示，以此方式染色的织物比实施例1-3中描述的任何织物具有更深的色泽。其还表现出比实施例1-3中描述的任何织物具有更少的条花。通过一系列数据判定的该整体等级，包括染色的均匀度，是实施例1-4中最好的。实施例5：硫酸钠对单浴精练和染色的影响
进行以下实验以测试硫酸钠对果胶酸裂解酶活性的影响，硫酸钠几乎总是在采用直接、反应性、硫化和还原染料进行的纤维素染色中用来增加染料的吸收。
制备含有2mM硼酸盐(pH 9.2)和1g/l非离子表面活性剂Tergitol15-S-12的缓冲液。将该溶液转移至Labomat烧杯(Werner-Mathis USA公司，NC)中。向每一个烧杯中加入不同量(0-100g/l)的硫酸钠。然后在这些烧杯中加入机织织物的布样(480U型，Testfabrics公司，PA)，以便该液体与织物的比例为10ml/g。在温度上升至60℃后，加入2000APSU/kg纤维的果胶酸裂解酶，并60℃孵育该织物30分钟。然后取出这些布样，并用热水和冷水洗涤两次。
该织物上留下的残余果胶物质的量通过测量经钌红(一种对果胶物质具有亲和力的染料)染色的该织物的颜色强度来确定。对于此钌红测定法，制备含有0.2g/l钌红、1.0g/l氯化铵、2.5ml/l 28％氢氧化氨溶液、1.0g/l Silwet L-77(Wetter，聚环氧烷修饰的七甲基三硅氧烷(trisiloxane))、和1.1g/l Tergitol 15-S-12的新鲜溶液。在Labomat烧杯中室温染色织物布样15分钟，然后用冷水洗涤。干燥后，通过在Macbeth色目机上于540nm处测量该钌红染色的织物的反射率，评价布样的颜色，并将该织物上的染料计算为K/S值。
结果显示在图1中。随着硫酸钠浓度的改变，织物上残余的果胶物质也发生改变。起初，增加硫酸钠的量导致残余果胶物质的减少。在约20g/l硫酸钠时，该织物上留有最少量的果胶残余物。进一步增加硫酸钠导致果胶残余物量的增加，即果胶酸裂解酶效力的降低。
这些结果说明，生物精练和染色可以在有常规用于染色的硫酸钠浓度存在时进行。在有更高浓度的硫酸钠时，为了获得同样的精练效果，应加入额外的果胶酸裂解酶。或者，应选择顺序精练和染色方法(例如实施例4中描述的)。实施例6：单浴生物准备和染色与传统的碱性两步精练和染色之间的
比较
以下实验用以对本发明方法与传统的两步精练和染色工艺进行比较。
采用两种双罗纹针织织物：(i)针织物460U(TestFabrics公司，West Pittston，PA)，其含有有限量的润滑剂和化学添加剂，和(ii)针织物4600(Ramseur Interlock Knitting公司，North Ramseur，NC)，其含有大量润滑剂添加物。将这两类织物缝合在一起形成一个筒。用0.25g/l润湿剂Basophen M(BASF，Charlotte，NC)40℃以10∶1(ml/g)的液体/织物比例洗涤该筒10分钟，以至少部分除去润滑剂添加物。该洗涤和所有以下步骤均在喷射式染色机(JFO型，WernerMathis，Charlotte，NC)中进行。该喷射式染色机以85 l/min进行操作，织物以10m/分钟通过该绞盘。
常规碱性精练和温和碱性精练分别在90℃和60℃进行。生物精练在55℃进行。所有的精练过程均在喷射式染色机中以10∶1的液体/织物比例进行15分钟。所用酶和化学制品列在表2中。Kierlon Jet B是来自BASF的表面活性剂。Dekol SN是来自BASF的螯合剂。磷酸钠和碳酸钠来自Fisher。在常规碱性精练中，在碱处理后75℃洗涤该织物15分钟(溢流)，之后50℃洗涤10分钟。对于温和碱性精练，在染色前、碱处理后，55℃溢流洗涤15分钟，然后50℃洗涤10分钟。在该碱性方法中这些洗涤的目的在于除去非纤维素杂质和降低pH。对于生物精练不需进行排水和洗涤，而且染色采用同一生物准备槽进行。表2 实施例6所用化学制品和酶工艺化学制品常规精练，然后染色温和碱精练，然后染色单浴生物精练和染色精练Kierlon Jet B con.(g/l)Dekol SN(g/l)碳酸钠(g/l)磷酸钠(Na2HPO4·7H2O g/l)果胶酸裂解酶(APSU/kg) 1 2 2 1 1 0.5 1 0.54 1000 1 20 3 6染色Kierlon Jet B con.(％owf)Dextralube SS-3000(％owf)硫酸钠(g/l)反应性藏青FG(％owf)碳酸钠(g/l) 1 1 20 3 6 1 20 3 6皂洗Kierlon Jet B con.(g/l)Dekol SN(g/l) 1 1 1 1
按下述对所有经精练的织物进行染色。溶解Dextrolube(DextelChemical公司，Charlotte，NC)、Kierlon Jet B和硫酸钠，并将它们加入。然后溶解染料并在40℃加入，最终液体/织物比例变为15∶1。以2.5℃/分钟将该溶液加热至60℃。60℃对该织物进行30分钟染色。15分钟内在该染色槽中加入碳酸钠后，对该织物再进行15分钟染色。然后排掉该染色液。
染色后，进行3个洗涤步骤，每次均将洗涤溶液排掉。第一次在温热进行10分钟。第二次洗涤或皂洗在90℃进行10分钟，所用化学制品显示在表2中。最后，对该织物进行溢流洗涤，直到废水清澈(大约10分钟)。
根据“AATCC测试方法79-1992”(AATCC Test Method 79-1992)，用水进行润湿试验。在该水滴试验中对沿该织物的3个区域的每一个都进行5次测量。采用反射系数Macbeth Color Eye System和Optiview1.7软件，利用10°标准观测器和D65光源(其代表了380-830nm范围内的平均自然光)，进行颜色测量。在圆筒形池物的不同位置上进行了10次测量。
结果显示在下表3中。经生物准备和染色的两种织物均表现出良好的可湿性(对于两种织物均＜1秒)。常规精练和染色后的织物也表现出良好的可湿性(对于两种织物均＜1秒)。然而，经温和碱精练和染色的织物可湿性差，对于TestFabric和Ramseur织物润湿时间分别为41和＞60秒。正如CIELAB(L*，a*，b*)值所显示的，在碱处理中无论织物的类型如何，该染色织物的得色量无显著差异。然而，经单浴生物准备和染色的织物与其它的稍有不同。该织物具有更亮(更高的L*)、更绿(更负的a*)和更蓝的颜色(更负的b*)。两人组评定该织物在颜色均匀度、织物的手感和光滑度上都较好。表3 实施例6中经生物精练和染色的织物及经碱精练和染色的织物的性质常规精练，然后染色温和碱精练，然后染色单浴生物精练和染色TestFabric RamseurTestFabricRamseur TestFabric Ramseur润湿时间(s)＜1 ＜141＞60 ＜1 ＜1 L*26.40 25.4126.1925.19 28.00 26.53 a*-4.83 -4.64-4.74-4.61 -5.37 -5.12 b*-17.98 -17.68-17.98-17.64 -18.57 -18.03实施例7：在单浴生物准备和染色中果胶酶剂量、螯合剂和表面活性
剂的影响
以下实验用以测试改变不同的参数对单浴生物准备和染色的影响。
采用的织物、其准备方法和Mathis Jet的使用与实施例6所述相同。在生物精练和染色期间，溶解Kierlon Jet B、Dextralube和磷酸盐并加入喷射式染色机中。循环该溶液5分钟后，加入该酶并循环5分钟。在该循环期间内将pH调节至8.5。然后以4℃/分钟将该槽溶液加热至45℃，并在45℃进行15分钟精练。在该池pH降至7.5以下后(如有必要采用酸性酸)，加入预先溶解的硫酸钠。在约35℃下5分钟内加入预先溶解的染料，液体/织物比例从10∶1变为约15∶1。以2.5℃/分钟将温度升至60℃。60℃循环30分钟后，15分钟内加入碳酸盐并使该池再循环15分钟然后将水排掉。该化学制品和酶列在表4中。
表4 实施例7中所用化学制品和酶工艺化学制品 试验 A B C D精练和染色Kierlon Jet B con.(g/l)Dextralube SS-3000(％owf)磷酸钠(Na2HPO4·7H2O g/l)果胶酸裂解酶(APSU/kg)硫酸钠(g/l)反应性藏青FG(％owf)碳酸钠(g/l) 1 1 0.54 2000 20 3 6 0.54 1000 20 3 6 0.54 1000 20 3 6 0.54 0 20 3 6皂洗Kielon Jet B con.(g/l)Dekol SN(g/l) 1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5
按实施例6所述进行3次洗涤。在皂洗阶段采用化学制品(表4)。将该织物从该喷射式染色机上卸载下来，脱水除去多余的液体，并在200℃干燥45分钟。按实施例6所述进行润湿测试和颜色测量。
结果显示在表5中。试验C和D中清楚地反映了果胶酶浓度的影响。果胶酶剂量从0增加至1000APSU/kg织物导致好得多的织物可湿性。正如试验B和C中所示的，在皂洗中增加螯合剂和表面活性剂也导致更好的织物可湿性。在该精练和染色槽中进一步增加螯合剂和表面活性剂不导致可湿性的改变，这可能是由于测试方法的灵敏度有限。我们推断，酶、螯合剂和表面活性剂的浓度对精练有重要影响。在该组试验中没有显著的颜色差异。
应该注意，试验A与实施6中进行的单浴生物准备和染色试验相同，除了在A中温度为45℃而在实施例6中为55℃。试验A中该颜色稍暗。通过比较从实施例6碱精练获得的颜色结果，我们推断，在单浴生物准备和染色中45℃的温度更好地模拟了碱精练和染色的织物颜色。表5 实施例7中经蛋白酶和/或果胶酸裂解酶处理的织物的性质试验：A B C D织物TF Ram TF Ram TF Ram TF Ram润湿(s)L*a*b*＜127.56-5.28-18.52 ＜1 26.25 -2.07 -17.94 ＜1 27.63 -5.27 -18.57 ＜1 26.35 -2.07 -17.98 ＜1 27.19 -5.16 -18.48 5.9 26.03 -4.97 -17.96 5.6 27.64 -5.32 -18.51 51.1 26.10 -5.07 -17.91实施例8：采用蛋白酶和果胶酸裂解酶进行单浴生物准备和染色
以下实验用以测试单浴生物精练和染色中蛋白酶作为生物精练酶的作用。
织物、其准备方法、和喷射式染色机的操作均同实施例6中所述。在该实验过程中，溶解Dextrol消泡剂、Dextralube、Clavodene(所有均来自Dexter Chemical，Charlotte，NC)和磷酸盐，并加入喷射式染色机中。循环该溶液5分钟后，加入酶并循环5分钟。在该循环期间内将pH调节至8.5。然后以4℃/分钟将该池溶液加热至50℃，并在50℃进行15分钟精练。在该池pH低于7.5(如有必要采用酸性酸)后，加入预先溶解的硫酸钠。在约35℃下5分钟内加入溶解的染料，该液体/织物比例从10∶1变为约15∶1。以2.5℃/分钟将温度升至60℃。在60℃循环30分钟后，在15分钟内加入碳酸盐并使该池再循环15分钟，然后将水排掉。该化学制品和酶列于表6中。Durazym 16.0LEX具有16.0DPU/g的活性，是Novo Nordisk的商业蛋白酶产品。表6 实施例8中所用的化学制品和酶工艺化学制品 试验 A B C D精练和染色Dextrol消泡剂NT-5(％owf)Dextralube SS-3000(％owf)Clavodene TU-5(％owf)磷酸钠(Na2HPO4·7H2O g/l)果胶酸裂解酶(APSU/kg)Durazym 16.0L EX(ml/l)硫酸钠(g/l)反应性藏青FG(％owf)碳酸钠(g/l) 0.3 1 1.5 0.54 0 0 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 0 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 0 1 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 1 20 3 6皂洗Kielon Jet B con.(g/l)Dekol SN(g/l) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
按实施例6中的方法进行3次洗涤。在皂洗阶段采用化学制品(表6)。将该织物从该喷射式染色机上卸载下来，甩干以除去多余的液体，并在200℃干燥45分钟。按实施例6所述进行润湿测试和颜色测量。
结果显示在表7中。未用酶、用果胶酶、蛋白酶或果胶酶/蛋白酶混合物处理的Test织物分别表现出2.7、＜1、＜1、和＜1秒的织物润湿时间。未用酶、用果胶酶、蛋白酶或果胶酶/蛋白酶混合物处理的Ramseur织物分别表现出35.7、≤1、13.4、和＜1-3秒的织物润湿时间。从这些数据，我们推断出，果胶酶或蛋白酶均可起到精练作用，并可以单独地在合并的生物准备和染色中使用。蛋白酶和果胶酶的混合物相对于单独的蛋白酶表现出提高的精练效果，但并不比单独的果胶酶更好。可能地，当同时加入时，该蛋白酶可以水解一些果胶酶；因此，预期当以顺序方式加入果胶酶和蛋白酶时有更好的结果。对于试验A-D的同样织物没有显著颜色差异。Test和Ramseur织物之间的颜色差异反映了这些织物最初的颜色差异。表7 实施例8中经蛋白酶和/或果胶酸裂解酶处理的织物的性质A：对照B：果胶酶C：蛋白酶D：蛋白酶和果胶酶织物 TF Ram TF Ram TF Ram TF Ram润湿(s)L*a*b* 2.7 27.70 -5.30 -18.46 35.7 26.27 -5.05 -17.91 ＜1 27.73 -5.27 -18.52 ≤1 26.41 -5.06 -18.01 ＜1 28.30 -5.44 -18.64 13.4 26.86 -5.22 -18.10 ＜1 28.58 -5.45 -18.73 ＜1-3 26.87 -5.16 -18.14实施例9：采用脂肪酶和果胶酸裂解酶进行单浴生物准备和染色
以下实验用以测试单浴生物精练和染色中脂肪酶作为生物精练酶的作用。
织物、其准备和喷射式染色机的操作均同实施例6中所述。该试验程序完全与实施例8中的一样，以便可以将实施例8试验A和B中的结果用于比较。试验E和F中，采用Lecitase替代实施例8试验C和D中的Duryzym。化学制品和酶列于表8中。LecitaseTM 10L是NovoNordisk的商业磷脂酶产品。它具有10,000LU/ml(Lecitase单位)的活性。表8 实施例9中所用化学制品和酶工艺化学制品 试验 A B C D精练和染色Dextrol消泡剂NT-5(％owf)Dextralube SS-3000(％owf)Clavodene TU-5(％owf)磷酸钠(Na2HPO4·7H2O g/l)果胶酸裂解酶(APSU/kg)Lecitase 10L(ml/l)硫酸钠(g/l)反应性藏青FG(％owf)碳酸钠(g/l) 0.3 1 1.5 0.54 0 0 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 0 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 0 3 20 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 3 20 3 6皂洗Kielon Jet B con.(g/l)Dekol SN(g/l) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5按实施例6所述进行润湿试验和颜色测量。
结果显示在表9中。正如试验E和A中所显示的，明显地，脂肪酶提高了织物的可湿性。脂肪酶的精练效果对于两种织物都是显著的。当一起采用脂肪酶和果胶酶时，相比单独的脂肪酶，织物可湿性提高，并与单独的果胶酶相当。此后一情况可能是由于测试方法的灵敏度所致。对于同样的织物，试验间没有颜色差异。表9 实施例9中经蛋白酶和/或果胶酸裂解酶处理的织物的性质A：对照B：果胶酶C：脂肪酶D：脂肪酶和果胶酶织物 TF Ram TF Ram TF Ram TF Ram润湿(s)L*a*b* 2.7 27.70 -5.30 -18.46 35.7 26.27 -5.05 -17.91 ＜1 27.73 -5.27 -18.52 ≤1 26.41 -5.06 -18.01 ＜1 26.52 -5.03 -18.33 5.7 25.45 -4.88 -17.90 ＜1 27.47 -5.22 -18.56 ≤1 26.45 -5.08 -18.00实施例10：采用高温染料进行单浴生物准备和染色
以下实验用以测试在单浴生物精练和染色中高温染料的作用。
织物、其准备和Mathis Jet的使用均与实施例6中所述相同。在该实验过程中，溶解Dextrol消泡剂、Dextralube、Clavodene(所有均来自Dexter Chemical，Charlotte，NC)和磷酸盐，加入喷射式染色机中，并按实施例8中的方法循环该溶液5分钟。加入酶并循环5分钟。在该循环期间将pH调节至8.5。然后以4℃/分钟将该槽溶液加热至50℃，并保持15分钟。在将该池pH调节至7.5以下(如有必要采用酸性酸)后，加入预先溶解的硫酸钠。在50℃下5分钟内加入预先溶解的高温染料Procien Navy H-EXL(来自BASF)，该液体/织物的比例保持在10∶1。以2.5℃/分钟将温度升至80℃。在80℃循环30分钟后，在15分钟内加入碳酸盐，并再使该槽循环45分钟，然后排除溶液。化学制品和酶列于表10中。Durazym 16.0L EX是商业蛋白酶产品，具有16.0 DPU/g活性。Denimax 301S是商业纤维素酶产品，具有1000 ECU/g活性。Durazym和Denimax 301S均是Novo Nordisk生产的。表10 实施例10中所用化学制品和酶工艺化学制品 试验 A B C D精练和染色Dextrol消泡剂NT-5(％owf)Dextralube SS-3000(％owf)Clavodene TU-5(％owf)磷酸钠(Na2HPO4·7H2O g/l)果胶酸裂解酶(APSU/kg)四多磷酸钠(g/l)Denimax 301S(ECU/g织物)Durazym 16.0L EX(ml/l)硫酸钠(g/l)Procion Navy H-EXL(％owf)碳酸钠(g/l) 0.3 1 1.5 0.54 2000 80 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 2 80 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 20 80 3 6 0.3 1 1.5 0.54 2000 1 80 3 6皂洗AATCC去污剂(g/l)Dextrol消泡剂NT-5(g/l) 1 0.3 1 0.3 1 0.3 1 0.3
进行四次洗涤。第一次在70℃溢流洗涤10分钟。在皂洗阶段或第二次洗涤中采用化学制品(表10)，在90℃进行10分钟。第三次洗涤与第一次洗涤相同。最后的洗涤采用冷水进行5分钟。将该织物从喷射式染色机上卸载下来，甩干以除去多余液体，在200℃干燥45分钟。按实施例6中所述进行润湿测试和颜色测量。根据AATCC ColorFastness to Laundering 61-IIA、AATCC Light Fastness 16-I、和AATCC Crock Fastness 8，重复三次评价染色牢度性质。根据ASTMD3786-87(针织物品和非机织织物的液压法顶破强力—薄膜顶破强力测试仪法)，测量织物的强力丧失。对每一织物均进行10次重复测量，给出平均数和标准差。根据ASTM D 4970-89(纺织品的起球抗性和其它相关变化-Martindale压力测试仪法)，测量织物的起球。通过布样与标准照片的视觉比较，将起球分成1-5个等级，5为不起球而1为极严重的起球。
润湿结果显示在图2中。明显地，在果胶酶生物准备和染色溶液中加入三多磷酸钠(STPP)、或纤维素酶(Denimax)、或蛋白酶(Durazym)导致棉织物更好的可湿性(或更好的精练)，这已由该点滴试验中较低的润湿时间证明。Test织物和Ramseur织物之间可湿性的差异反映了原始织物质量的差异。
颜色和染色牢度结果显示在表11-12中。在试验间没有显著的颜色变化。相同条件下处理的两种织物之间有颜色差异，这反映了织物最初的颜色差异。由至少3个人重复三次确定染色牢度。在此给出平均数据和标准差。明显地，不论织物的类型如何，加入纤维素酶增加了织物的耐光牢度并降低了耐摩擦脱色牢度。正如CIELAB值显示的，在染色牢度性质和颜色方面没有观察到其它差异。
Ramseur织物的机械性质显示在表13中。列出了织物达到断裂的时间、织物伸展长度(即延展性(distention))、和断裂时的压力。在果胶酶精练和染色溶液中加入纤维素酶导致相似的断裂压力但较小的延展性，这说明该织物丧失了更多的机械强度。正如较高的断裂压力但较低的延展性所说明的，STPP或蛋白酶的加入导致出现不确定的结论。
在生物精练和染色槽中加入纤维素酶提高了织物的起球抗性。起球等级的显著差异证明了这一点，对于加入和不加入纤维素酶进行处理的织物，在Nu-Martindale起球测试仪(来自James H.Heal & Co.Ltd.)上500次旋转后，起球等级分别是3和2。因此，在生物准备和染色溶液中加入纤维素酶还可以对棉料产生酶促整理(又称生物上光)作用，由此可在一个槽中将生物上光、生物准备和染色合并进行。
表11实施例10中织物的颜色试验 CIELAB值L*a*b*Test织物ABCD27.03±0.2527.35±0.1427.46±0.2227.74±0.11-3.21±0.19-3.31±0.10-3.38±0.12-3.39±0.09-17.67±0.07-17.79±0.10-17.68±0.06-17.87±0.03Ram.织物ABCD26.16±0.2126.46±0.1926.62±0.1726.79±0.14-3.20±0.13-3.17±0.11-3.30±0.11-3.22±0.11-17.30±0.06-17.48±0.06-17.24±0.08-17.40±0.06表12 实施例10中织物的染色牢度试验耐洗牢度着色耐光牢度 耐磨擦脱色牢度湿干Test织物ABCD4.8±0.34.8±0.34.8±0.34.8±0.35.0±0.05.0±0.05.0±0.05.0±0.04.1±0.34.1±0.44.5±0.44.2±0.24.0±0.44.0±0.43.8±0.53.9±0.45.0±0.05.0±0.04.5±0.04.9±0.0Ram.织物ABCD5.0±0.15.0±0.04.9±0.25.0±0.15.0±0.05.0±0.05.0±0.05.0±0.04.3±0.34.2±0.34.5±0.14.1±0.23.8±0.33.7±0.33.6±0.23.8±0.35.0±0.05.0±0.05.0±0.05.0±0.0表13实施例10的织物的机械性质 平均值 标准差 试验号 时间 (sec.) 延展性 (mm) 压力 (psi) 时间 (sec.) 延展性 (mm) 压力 (psi) A 12.51 17.72 118.24 0.48 0.32 3.85 B 12.65 16.84 125.49 0.51 0.27 4.44 C 11.67 16.91 119.92 0.54 0.15 4.46 D 12.59 17.04 123.64 0.88 0.28 7.87实施例11：在分析测定中果胶酸裂解酶与染料的相容性
在相容性试验中采用分析测定。在该测定之前，采用KH2PO4和NaOH(均来自Fisher)制备pH 8.5的5mM磷酸盐缓冲液。其它溶液的构成如下：
i)底物是钠盐形式的多聚半乳糖醛酸(来自SIGMA)。通过将多聚半乳糖醛酸钠盐溶解在磷酸盐缓冲液中构成11.436g/l底物溶液。
ii)通过将商业染料溶解在该磷酸盐缓冲液中制成10g/l的染料溶液。
iii)采用内在标准果胶酸裂解酶(2600APSU/g)。通过将该果胶酸裂解酶溶解在该磷酸盐缓冲液中制成500 APSU/ml的酶溶液。
在该测定过程中，向每个管吸加3.5ml底物溶液。加入0.5ml染料溶液或缓冲液并充分混合。然后在40℃水浴中预热该管5分钟。采用Hamilton Micro Lab 900加入总共0.5ml的溶液，包括酶和缓冲液。对于染料相容性测试，该0.5ml溶液由40μl酶溶液和460μl缓冲液组成。对于标准曲线，采用0-90μl酶溶液。一旦加入酶后，立即混合该溶液并将该管于40℃孵育20分钟。然后将该管放置在振动粘度计(Sofraser Viscometer-mivi 3000，法国)上，10秒后测量粘度。在所有的条件下，实验均重复进行二次。
表13 反应性染料与果胶酸裂解酶的相容性来源 商业名称 C.I.结构 C.I.名称 ％活性
无染料 100.0BASF Procion Crimson H 101.4
Procion Navy HEXL 106.8
Procion Br.Orange 151.8
HEXL
Procion Blue HEXL 130.0
Procion Yellow HEXL 129.9Melatex Reactive Navy FG 119.9Dystar Remazol Br.Violet 5R 18097 紫5 112.4
Remazol Br.Red 3BS 红239 116.2
Remazol Gold Yellow 114.8
RNL
Remazol Black B 20505 黑5 114.8
Remazol Br.Blue R 61200 蓝19 200.9
Spec.
Lexafix Navy Blue 205069 蓝225 126.9
E-BNA
Remazol Br.Orange 3R 17757 橙16 110.1Ciba Lanasol Red 5B 17555 红66 117.6
Cibacron Blue P-3R 117.6
Cibacron Navy C-B 205055 蓝238 111.3在0-5 APSU/ml果胶酸裂解酶浓度范围(加入0-45μl酶溶液)内获得标准线性曲线。以下等式中给出了此相关性：
Y＝216.68-16.403 X(R2＝0.9944)
其中：Y是粘度读数
X是酶活性，单位APSU/ml
当Y从实验测量获得后，然后采用以上等式计算X。将加有染料的酶活性与没有染料的对照的活性进行比较。表13中给出了相对活性。所有的相对活性均在100％以上，这说明这里所用的所有商业染料均与果胶酸裂解酶相容。由于反应性染料的生色团结构与直接染料和其它染料类型具有相似的化学结构，故可以预期，对于其它染料类型也有相似的相容结果。这些结果显示，几种染料对酶活性有积极影响。由于商业染料不纯而且通常含有盐，该积极影响可能是由染料配方中的盐引起的。盐对酶活性的影响在实施例5中已有说明。
本文所引用的所有专利、专利申请和参考文献均在此完整并入作为参考。
根据以上详细说明，本领域技术人员将能提出本发明的许多变化。这些明显的变化均包括在所附权利要求的完全预期的范围内。