袁久剛， 王 平， 郭雨寧， 張 亮， 王 強， 范雪榮

（江南大學 生態(tài)紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122）

大蝸牛是近年來特種養(yǎng)殖行業(yè)的新秀，因其肉質鮮美，深受國內外消費者喜愛。目前我國已經成為散養(yǎng)大蝸牛的第三產地，年產蝸牛上萬噸。但是目前蝸牛主要以食用加工為主，而副產品的綜合利用率較低，其中就涉及蝸牛消化液中豐富的酶資源。

自然界中，蝸牛主要以植物的葉片和嫩芽為食，在長期進化過程中，其體內產生了能夠消化植物各種成分的生物酶。1898年，彼德爾曼首先發(fā)現蝸牛的消化腺中存在著大量生物酶。1922年，捷加從蝸牛的消化腺中分離并提取出了這種混合酶，并將其稱之為 “蝸牛酶”。我國科學工作者也于1974年分別從褐云瑪瑙螺和褐帶環(huán)口螺的消化腺中，成功分離和提取了蝸牛酶[1]。研究表明，每毫升蝸牛消化液平均可以提取100~130 mg干態(tài)的酶制劑[2]。

由于蝸牛酶主要存在于蝸牛的嗉囊和消化道中，因此以食用為主要用途的大蝸牛，在加工過程中，這些部位往往屬于被拋棄的對象，從而造成了酶資源的極大浪費。因此研究蝸牛酶的用途，對于提高蝸牛養(yǎng)殖行業(yè)的綜合利用水平具有積極意義。

在蝸牛酶中含量最多的酶主要是纖維素酶（質量分數10%）、果膠酶（質量分數10%）以及淀粉酶（質量分數8%）3種酶[3-4]，而這3種酶也是棉織物生物酶精練中最常用的酶制劑。其中，纖維素酶可以通過水解纖維素去除纖維上的雜質和織物表面的絨毛，提高織物的光潔度；果膠酶則可以去除棉纖維初生胞壁中的果膠，提高織物的潤濕性；而淀粉酶則可以分解棉織物織造過程中殘余的淀粉漿料，起到退漿效果。利用生物酶對棉織物精練具有耗水量低，對環(huán)境污染小，作用條件溫和，纖維強力損傷小，處理后的織物手感柔軟等優(yōu)點。因此，近年來得到了廣泛的關注。但是由于酶具有專一性，某一種酶只能去除織物上的某種雜質，所以織物性能的改善不夠全面。因此，目前對生物酶精練的研究已經從單一酶精練發(fā)展到復合酶精練。

而蝸牛酶所含的3種主要酶制劑則正是這樣一種天然復配酶制劑，因此從理論上講，蝸牛酶可直接用于棉織物的生物精練。但是此酶在紡織領域的研究非常少，所以研究蝸牛酶對棉織物的生物前處理非常有意義。該法不僅可以綜合利用蝸牛加工的副產物，而且具有環(huán)保、節(jié)能等特點，符合當前可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蝸牛酶，漳州金田生物科技有限公司提供；棉坯布，100%純棉，24 cm×24/128 cm×68/160 cm，160 g/m2，無錫第一棉紡織有限公司提供。

1.2 實驗儀器

Rapid十二杯振蕩水浴鍋，廈門瑞比公司制造；Alpha-1502型紫外可見分光光度儀，上海譜元儀器有限公司制造；WSD-3型全自動白度儀，北京康光儀器有限公司制造；Color-eye 7000A測色與配色儀，美國Macbeth公司制造。

1.3 實驗方法

1.3.1 蝸牛酶精練工藝 將棉織物置于一定溫度的蝸牛酶液中，恒溫振蕩處理一定時間，水洗并晾干。

1.3.2 酶活的測定 纖維素酶酶活[5]、果膠酶酶活[6]以及淀粉酶酶活[7]的測定均按照相應參考文獻進行。

1.3.3 水滴潤濕時間 將試樣在標準大氣下預平衡24 h，之后用圖釘固定使其平整，在距布面約1 cm高度滴下體積約0.1 mL的水滴，之后用秒表記錄水滴完全被織物吸收所需的時間。每塊試樣取5個均勻分布的點進行測試，最后取其平均值[8]。

1.3.4 白度 按照GB/T 8424.2-1997紡織品相對白度的儀器評定方法，在WSB-III型全自動白度測試儀上測試試樣的亨特白度值。

1.3.5 減量率 稱取約1 g待測織物，利用烘干法準確測定織物的回潮率。另取未處理的棉織物一塊，根據回潮率計算處理前織物的干質量m0，將該織物用蝸牛酶進行處理之后準確測定其干質量m。按公式（1）計算減量率[9]。

1.3.6 棉蠟去除率 取1 g待測織物，將其完全浸沒在20 mL質量分數0.4%的油紅-四氯化碳中，室溫反應5 min后取出染色試樣，在冷水中漂洗10 min，晾干。在D65光源、10°視角下測試試樣處理前后的K/S值分別記為A0和A。按公式（2）計算棉織物的棉蠟去除率[10]。

1.3.7 果膠去除率的測定 按照文獻方法測定精練前后織物的果膠含量[11]，果膠去除率按式（3）計算。

w0為未精練棉織物上果膠含量；w為精練后棉織物上果膠殘留量。

2 結果與討論

2.1 蝸牛酶各組分酶的酶學穩(wěn)定性

利用硫酸銨對蝸牛酶原樣進行濃縮沉淀，之后對蝸牛酶中的各組分酶進行酶活測試，結果如表1所示。

表1 蝸牛酶主要組分酶的酶學穩(wěn)定性能Tab.1 Enzyme stability of snailase composites

通過表1可以看出，蝸牛酶中纖維素酶組分的最適pH值在3～6.5之間。這說明蝸牛酶中纖維素酶適合在中性以及偏酸性的環(huán)境下發(fā)揮作用，與來源于曲霉、青霉和木霉的纖維素酶類似。蝸牛酶中果膠酶組分的最適溫度在35~75℃之間，而目前在紡織領域應用的果膠酶其最適溫度一般在45~55℃之間。與之相比，蝸牛酶中的果膠酶組分擁有更好的耐熱性能。對于生物酶精練而言，溫度的提升有利于果膠去除率的快速提高。與果膠酶的耐熱性能相比，蝸牛酶中淀粉酶的最適溫度比較低，只能在30~50℃這樣比較窄的范圍內保持酶活，因此屬于低溫型淀粉酶[12]，而這可能與蝸牛的生理環(huán)境有關。

綜合以上分析，可以看出，在最適pH值上，3種酶具有交集。即，當pH=6時，蝸牛酶可發(fā)揮最好效果。而在最適溫度的選擇上，需綜合考慮。首先，蝸牛酶中纖維素酶和果膠酶的含量比淀粉酶要高很多，而且精練過程中發(fā)揮主要作用的是果膠酶和纖維素酶，故最適溫度的選擇應該以纖維素酶和果膠酶為主。由纖維素酶和果膠酶的最適溫度區(qū)間可知，應該選擇50~65℃，但溫度超過60℃時，淀粉酶的酶活極小，故最適溫度應適當降低，可以考慮選擇50℃。

2.2 蝸牛酶處理對棉織物的減量效果

由于蝸牛酶中含有大量的纖維素酶和果膠酶，因此對棉織物處理過程中，蝸牛酶會對棉纖維中的果膠和部分纖維素進行水解，從而造成織物質量損失。所以，針對質量損失的檢測也可以從側面反映蝸牛酶對棉織物的精練效果。對蝸牛酶處理前后的織物進行減量率測試，結果如圖1所示。

由圖1可知，隨蝸牛酶質量濃度的增加，棉織物的減量率逐漸增大，當蝸牛酶質量濃度為15 g/L時，試樣的減量率可以達到4.2%，與空白樣相比，其減量率增加了3.4%。這說明蝸牛酶對棉纖維上的雜質有較強的水解作用，其所含的纖維素酶和果膠酶在精練過程中，能夠有效去除纖維所含的果膠和纖維表面的一些短絨，從而對織物造成一定的減量率。

圖1 蝸牛酶對棉織物的減量效果Fig.1 Effect of snailase treatment on cotton fabric weight loss

2.3 蝸牛酶對果膠的去除效果

在棉纖維的初生胞壁中存在大量的果膠物質，由于原果膠不溶于水，所以果膠的存在嚴重影響了織物的表面潤濕性。因此，果膠是紡織品精練時最主要的去除對象。對不同質量濃度蝸牛酶處理后的織物進行果膠萃取實驗，其果膠去除率結果見圖2。

圖2 蝸牛酶處理對果膠的去除效果Fig.2 Effect of snailase treatment on pectin removal

由圖2可知，隨蝸牛酶質量濃度的增加，棉織物的果膠去除率逐漸提高。當蝸牛酶質量濃度為15 g/L時，試樣的果膠去除率約為50.7%，較空白試樣有顯著提高。這充分說明蝸牛酶在精練過程中對棉纖維內的果膠質有很好的去除效果。但是由于本實驗所用的蝸牛酶為粗提液，其酶純度較低，所以與高活力的果膠酶精練和堿精練相比，蝸牛酶對果膠的去除效果并不是很理想。

2.4 蝸牛酶對棉蠟的去除效果

分別測定處理前后油紅染色織物的K/S值，按式（2）計算棉蠟去除率，結果見圖3?？芍伵Ｃ笇椢锷系拿尴炗幸欢ǔ潭鹊娜コЧ?，當蝸牛酶質量濃度為15 g/L時，棉蠟去除率可以達到39%，與空白試樣相比，提高了28%。結合蝸牛酶處理對棉織物果膠去除率和減量率的影響，可以看出，雖然蝸牛酶中并不含有能水解棉蠟的脂肪酶，但是通過對果膠以及纖維素的部分水解，能夠將附著在其上的棉蠟也一同去除。由于殘留在纖維表面的蠟質有助于改善棉織物的手感，所以棉蠟沒有必要完全去除。

圖3 蝸牛酶處理對棉蠟的去除效果Fig.3 Effect of snailase treatment on wax removal

2.5 蝸牛酶精練對織物潤濕性能的影響

分別采用不同質量濃度的蝸牛酶對棉機織物進行處理，并對處理后的織物進行水滴潤濕時間的測試，結果見圖4。

圖4 蝸牛酶處理對織物潤濕性能的影響Fig.4 Effect of snailase treatment on wetting property

由圖4可知，隨著蝸牛酶質量濃度的提升，織物潤濕時間逐漸降低，當蝸牛酶質量濃度超過10 g/L后，棉織物的潤濕時間變化不再明顯。與未處理的棉織物潤濕時間相比，經蝸牛酶處理后織物的潤濕時間降至5.2 s，這說明蝸牛酶處理可以大幅度提高棉織物的潤濕性。與圖3中蝸牛酶處理對棉蠟的去除率相結合分析，可以看出，蝸牛酶處理后棉織物潤濕性能的提高，主要是由于蝸牛酶體系中的果膠酶和纖維素酶協(xié)同作用的結果，隨著果膠以及纖維素的水解，附著在果膠以及初生胞壁纖維素上的棉蠟也會隨之去除，從而導致棉織物潤濕性能的提高。

2.6 蝸牛酶處理對織物白度的影響

由表2可知，隨著蝸牛酶質量濃度的增加，棉織物的白度并沒有得到顯著提高。這主要是因為棉織物的白度主要由纖維所含的色素決定，而色素主要存在于棉纖維胞腔內，由于蝸牛酶的可及度有限，不能對其進行水解，所以蝸牛酶處理對織物的白度影響較小。

表2 蝸牛酶處理對棉織物白度的影響Table 2 Effect of snailase treatment on fabric whiteness

3 結語

通過以上分析可以看出，從蝸牛胃液中提取的蝸牛復合酶組分對棉織物有一定的精練效果。經過蝸牛酶處理后，棉織物的果膠及蠟質都得到一定程度的去除，這有利于提高棉織物的潤濕性，但是對白度的提升效果并不是很好；另外，在精練中起主要作用的成分為纖維素酶和果膠酶。

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