徐碧初，孟慶華（通訊作者）

（1上海家化聯(lián)合股份有限公司 上海 201702）

（2上海交通大學化學化工學院 上海 200240）

1 引言

衣物沾染污漬的途徑很多，大致可分為直接接觸式、非接觸式和靜電吸附式三類。直接接觸式主要是指由固體或液體直接與服裝接觸所產(chǎn)生；非接觸式是指由于氣流的流動帶動各種塵埃落壓在服裝上所產(chǎn)生；靜電吸附式是指因服裝穿著過程中摩擦產(chǎn)生靜電荷，由靜電對污漬產(chǎn)生吸附導致。服裝沾染的污漬也主要以炭黑污漬、蛋白污漬及皮脂污漬為主。目前，傳統(tǒng)的液體洗滌劑大都以表面活性劑為主要成分，表面活性劑獨特的親疏水結(jié)構賦予其一定的去污洗滌作用，同時含有少量的有機或無機助劑，具有低成本的優(yōu)勢，但對于一些頑固的大分子污漬，如血液、奶漬、皮脂等卻很難清除干凈。而在嬰幼兒洗衣液中，皮膚刺激問題也尤為尖銳。嬰兒的皮膚厚度只有成人的十分之一，嬰兒抵御外界刺激的能力要大大弱于成人，若接觸同樣量的刺激物和毒性物，嬰兒的反應要比成人強烈得多。同時，嬰兒因免疫系統(tǒng)尚未完善，身體抵抗力弱，較容易出現(xiàn)皮膚過敏如紅斑、丘疹等。而大量的陰離子表面活性劑，例如十二烷基苯磺酸鈉（LAS）抗硬水能力較差，導致在洗滌中產(chǎn)生沉降[1]，是引起刺激的源頭之一。綜上所述，為了呵護嬰幼兒嬌弱肌膚，同時滿足針對其特殊污漬的去除能力，找到一種能夠兼顧兩種需求的替代組分迫在眉睫。

蛋白水解酶是最重要的一種酶制劑，能催化蛋白質(zhì)和多肽水解。它是從生物體細胞或組織中產(chǎn)生并提取出來的、經(jīng)加工后仍制成具有催化活性的生物化學品，擁有較高的催化效率和底物特異性。底物分子與酶分子相碰時酶和底物能夠配合起來，就像鑰匙和鎖一樣；每一種酶都有一個特定的表面，以便和一種特殊的構型相結(jié)合，使酶具有高度的專一性（如圖1）。蛋白水解酶已廣泛應用于液體洗衣液[2]、純化菜籽油[3]、制備氨基酸營養(yǎng)液[4]、制備活性多肽[5]、水產(chǎn)加工[6]和環(huán)保[7]等領域。

圖1 酶與底物的結(jié)合與分解示意圖Fig.1 The scheme of the combination and decomposition between the protease and the substrate

蛋白污漬是嬰幼兒織物清潔中最常見的特殊污漬。基于這一特性，蛋白水解酶J可以有效地將以蛋白為主的各種有機污垢（尤其是于嬰幼兒衣物污漬）分解為小分子化合物，然后再通過表面活性劑將其去除。相比傳統(tǒng)液體清洗劑，添加酶制劑不僅可以有效提高去污效率，還可以降低洗滌溫度、縮短洗滌時間，且在不影響去污力的前提下減少表面活性劑和磷酸鹽的使用量，減輕對自然界的污染。本文主要針對去污力以及漂洗難易兩點，針對蛋白水解酶洗衣液這款產(chǎn)品，進行不同溫度、濃度及存放時間下的洗滌實驗及泡沫測試，以此研究蛋白水解酶的添加對于嬰幼兒洗衣液功效及使用感的幫助和影響，同時建立一套洗衣液開發(fā)測試機制。

2 實驗部分

2.1 試劑與儀器

試劑：所用試劑均為分析純或化學純。蛋白水解酶J按照文獻方法制備[8]。

儀器：立式去污測試機RHLQ-1型，分光測色計CM-700d，超級恒溫水浴501型、羅氏泡沫儀

2.2 標準洗衣液和測試洗衣液的制備

按中華人民共和國輕工行業(yè)標準QB/T1224規(guī)定進行標準洗衣液（表1）和測試洗衣液（表2）的制備。配制應將各種成分依次加入一定量的水中，同時攪拌溶解（必要時加熱），并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值為8.5～9.0，補足水量即可。標準洗衣液配方編號為1。

表1 標準洗衣液的配方Table.1 The formula of the typical laundry detergent

在針對嬰幼兒洗衣液的研究中，我們更傾向于采用非離子或低刺激的、對酶制劑影響較小的表面活性劑[9]作為配方主原料，所以此次實驗也是遵循上述原則對現(xiàn)有基質(zhì)配方進行篩選，從而確認的Base（見表2）。并在此Base基礎上，添加不同濃度梯度的蛋白水解酶J制劑，以對比考察其去污力表現(xiàn)（見表3）。

表2 測試洗衣液Base的配方Table.2 The formula of the base laundry detergent

表3 測試洗衣液的配方Table.3 The formula of the test laundry detergents

2.3 去污性能測定

按中華人民共和國輕工行業(yè)標準QB/T1224中針對衣料用液體洗滌劑的測試規(guī)則進行蛋白污布的去污力測定，以其相對標準洗衣液的白度比值作為去污力數(shù)值。測量白度時光譜儀選擇波長為460nm。

2.4 起泡性能測定

按中華人民共和國國家標準GB/T7462對測試洗衣液配方進行發(fā)泡力測定。

3 結(jié)果與討論

3.1 濃度對蛋白水解酶去污力的影響

在30℃下對0～0.7%梯度的蛋白水解酶J添加量的配方進行去污力考察，發(fā)現(xiàn)其相對去污能力將隨著蛋白水解酶J濃度的升高而有階梯式增漲，但最終趨于一個平衡值（見圖2）。這意義在于，在蛋白水解酶J洗衣液的配方開發(fā)中，除了成本因素、配伍性及穩(wěn)定性以外，同時需要考慮到蛋白水解酶J在洗衣液中的投料效益。不難看出，事實上0.1%的蛋白水解酶J添加量下（3號測試洗衣液），洗衣液的去污率就已經(jīng)得到了2.6倍的提升。

圖2 不同含量對蛋白水解酶的洗衣液去污力的影響Fig.2 The effect of concentrations on the detergency of the protease

3.2 蛋白水解酶受溫度的及與表面活性劑的競爭

作為蛋白水解酶本身的培養(yǎng)與篩選，均將人體溫度附近溫度作為去污活性最強的溫度值，即：蛋白水解酶J活性隨著溫度的升高而增強，37℃附近時活性為最強點，而從此點繼續(xù)升溫后，酶的活性則會逐漸降低，到達55℃時蛋白水解酶J可能完全沉淀、失活。我們在10℃、30℃、37℃及50℃三個溫度下，對不同蛋白水解酶J濃度對去污力影響進行考察（圖3）。發(fā)現(xiàn)10℃與50℃下各蛋白水解酶J的去污活性確實較差，而去污活性最強的溫度點則出現(xiàn)在30℃，而非文獻所指37℃[10]。

圖3 不同溫度下不同含量蛋白水解酶J的洗衣液去污力Fig.3 The effect of temperatures on the detergency of the protease

對于最佳洗滌溫度偏離蛋白水解酶J的最佳活性溫度的這種差異性，我們認為這是蛋白水解酶J與洗衣液配方中含有的表面活性劑的競爭關系造成的，即：蛋白水解酶J與表面活性劑均由結(jié)合蛋白質(zhì)底物（污物）的能力，但表面活性劑活性隨溫度的提升遠快于蛋白水解酶J，則會導致在蛋白水解酶J還未與底物結(jié)合之前，就已經(jīng)被表面活性劑帶離了（圖4）。而表面活性劑并沒有對底物的分解能力，為可逆結(jié)合，可能又會將底物釋放出來而導致去污不徹底。當然，也有文獻報道蛋白水解酶與表面活性劑具有協(xié)同去污作用[11]。這一重要問題的提出表明，在蛋白水解酶洗衣液產(chǎn)品的開發(fā)工作中，針對不同基質(zhì)配方，對最佳洗滌溫度和表面活性劑的多組分作用進行深入研究，是有其必要與實用意義的。

圖4 洗衣液中蛋白水解酶與表面活性劑對底物結(jié)合的競爭關系Fig 4 The competitiveness between the protease and surfactant in the he laundry detergent

3.3 使用周期對蛋白水解酶在洗衣液去污力中的影響

蛋白水解酶的穩(wěn)定性對于洗衣液的有效使用周期是個很重要的制約因素[12]。消費者用完一瓶正常體量的洗衣液，需要兩個月左右的時間，故此次實驗中設置的37℃恒溫下進行穩(wěn)定性考察八周，以模仿消費者在即將用盡該產(chǎn)品時洗衣液中蛋白水解酶J的活性情況。從結(jié)果中我們不難發(fā)現(xiàn)，各濃度點下蛋白水解酶J的失活程度不大且基本一致（見圖5）。

圖5 使用周期對蛋白水解酶在洗衣液去污力中的影響Fig.5 The effect of use cycles on the detergency of the protease

3.4 蛋白水解酶濃度對洗衣液的起泡能力的影響

起泡能力亦為洗衣液的重要洗滌性能。通過測定結(jié)果可以看到（圖6），添加不同量的蛋白水解酶J測試配方的起消泡能力影響并不很大。換而言之，除了能提供卓越的清潔力以及自身安全天然的品質(zhì)之外，蛋白水解酶J并不會改變產(chǎn)品的漂洗性能。

圖6 不同含量蛋白水解酶的洗衣液起泡能力Fig.6 The effect of protease concentrations on the foamingproperties of the laundry detergent

4 結(jié)語

本文從洗滌溫度和蛋白水解酶J濃度兩個維度出發(fā)，對所開發(fā)的嬰兒洗衣液配方進行配方安全性、蛋白污漬去除力以及易漂洗性進行測試評估。蛋白水解酶J來源天然環(huán)保，無刺激易降解，對于嬰幼兒產(chǎn)品是理想選擇，同時，蛋白水解酶J洗衣液在正常溫度下即可發(fā)揮最佳去污能力，無需高溫或長時間洗滌，是優(yōu)秀的節(jié)能方案之一；蛋白水解酶J在在嬰幼兒織物清潔產(chǎn)品的卓越表現(xiàn)，使其成為洗衣液的藍海市場，因此，如何優(yōu)化或量化蛋白水解酶J的提取技術，降低蛋白水解酶J的使用成本，也將成為配方開發(fā)中十分重要的一個關注方向。

[1]王天壯，劉曉英，趙慧賢，等.陰離子表面活性劑鈣皂分散力測定方法-酸滴定法的改進[J].印染助劑，2013，30(9)：46-50.

[2]馬杰，耿靖坤，趙揚.液體蛋白酶在普通洗衣液中的應用研究[J].中國洗滌用品工業(yè)，2009(5)：78-79.

[3]薛照輝，吳謀成，尹經(jīng)章.堿性蛋白酶(alcalase)水解菜籽清蛋白的工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2003，19(5)：176-181.

[4]王金華，邱雁臨，樊黎生.堿性蛋白酶水解米渣制備氨基酸營養(yǎng)液[J].食品工業(yè)，2002(3)：10-11.

[5]馬艷芳，李玉洋，劉金龍，等.堿性蛋白酶水解螺旋藻制備抗氧化活性肽的工藝優(yōu)化[J].食品科學技術學報，2016，34(5)：26-32.

[6]徐坤華，張燕平，戴志遠，等.堿性蛋白酶水解中華管鞭蝦蝦頭的工藝優(yōu)化[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2010(10)：64-69.

[7]陳武勇，秦濤.氧化鎂和堿性蛋白酶兩步法處理廢鉻革屑[J].中國皮革，2001，30(15)：1-5.

[8]顏凱.由胰腺提取淤漿中用鹽回收蛋白水解酶[J].中國生化藥物雜志，1985(1)：22-27.

[9]楊慶利，楊秀全.表面活性劑對液體洗滌劑用蛋白水解酶儲存穩(wěn)定性的影響[J].日用化學工業(yè)，2005，35(5)：296-298.

[10]和淵，佟奕聰，白津菁，等.溫度對蛋白水解酶活性影響的實驗探究[J].生物學通報，2015，50(11)：45-46.

[11]邱學青，楊卓如.堿性蛋白水解酶與表面活性劑的協(xié)同去污性能研究[J].華南理工大學學報(自然科學版)，1995(5)：25-30.

[12]康林霞，張劍，秦潔，等.堿性蛋白水解酶在液體洗滌劑中的穩(wěn)定性[J].日用化學工業(yè)，2014，44(3)：139-142.