簡要闡述酶催化機(jī)理,綜合討論了生物酶在羊毛紡織品染整加工中的研究及應(yīng)用最新進(jìn)展,指出生物酶處理工藝在節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、提高產(chǎn)品附加值方面有明顯的優(yōu)勢和必須解決的關(guān)鍵問題。
1前言
近幾年來,隨著人們生活水平的日益提高,對紡織品的質(zhì)量要求也越來越高,“回歸大自然”的呼聲日益強(qiáng)烈。紡織印染加工企業(yè)及其產(chǎn)品所帶來的潛在性的健康危害和環(huán)境污染也越來越引起人們的批評和關(guān)注。諸多方面的綜合因素促使人們超越傳統(tǒng)工藝的束縛,尋找新的突破口。酶是具有催化能力的特殊蛋白質(zhì),除了具有一般催化劑的特征外,對化學(xué)反應(yīng)的催化作用有更為顯著的特點(diǎn):(1)酶的催化效率高,比一般催化劑高106-1013倍,提高了染整加工行業(yè)的勞動生產(chǎn)率;(2)酶的催化反應(yīng)具有高度的專一性,酶對其作用底物有嚴(yán)格的選擇性,可以適用于生產(chǎn)中對單一纖維的處理;(3)酶催化反應(yīng)的條件溫和,一般酶在接近常溫和中性的環(huán)境下便可以催化反應(yīng),節(jié)約能源,設(shè)備要求低。(4)酶的催化活力可調(diào)節(jié)控制;(5)無毒性。因而,生物酶被譽(yù)為“環(huán)境的友好使者”(environment-friendly)。另外,酶加工使紡織品的附加值大大提高,增強(qiáng)了市場競爭力。所以,近年來酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用再一次引起人們極大關(guān)注和廣泛的研究興趣,已和超臨界CO2染色、低溫等離子體處理和數(shù)碼噴印技術(shù)并稱為目前紡織品染整加工的四大發(fā)展方向[1]。
2酶的催化機(jī)制
酶含有的三維結(jié)構(gòu)的活性中心,形如溝縫、孔隙、袋囊、空腔或凹穴, 酶在進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí),首先和底物形成酶-作用物復(fù)合體,該復(fù)合體一經(jīng)形成,生化反應(yīng)立即進(jìn)行,最后,復(fù)合體破碎,所生成的產(chǎn)物迅速與酶分子分離,分離后的酶分子又回復(fù)到最初形式,仍具有活力。如圖1所示[2]:
其中,關(guān)于酶與底物形成酶-作用物復(fù)合體(或中間絡(luò)合物),即酶的催化專一性,有三種學(xué)說:
一種學(xué)說是1894年德國化學(xué)家E.Fisher提出的鎖-鑰學(xué)說[4],如圖2所示[2]。
這個學(xué)說認(rèn)為,酶與底物結(jié)合時(shí),酶的活性中心結(jié)構(gòu)與底物的結(jié)構(gòu)必須吻合,它們就如同鎖和鑰匙一般,齒合性非常好地結(jié)合成中間絡(luò)合物。鎖-鑰學(xué)說的缺點(diǎn)在于認(rèn)為酶的結(jié)構(gòu)是剛性的,若如此,在一個酶促可逆反應(yīng)中,酶不可能同時(shí)與底物和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)都相配。
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