国内纺织酶的发展现状及趋势

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国内纺织酶的发展现状及趋势

徐丽华

（浙江传化股份有限公司，杭州萧山经济技术开发区，311215）

doi:10.3969/j.issn.1674-0319. 2010.04.006

1　纺织酶概况

进入21世纪以来，我国纺织工业快速发展，形成了从上游纤维原料加工到服装、家用、产业用终端产品制造不断完善的产业体系。根据中国纺织工业

作者简介

徐丽华，博士，浙江传化股份有限公司，从事纺织生物酶产品的开发。2007年于清华大学化工系毕业，曾任职于帝斯曼（中国）白色生物技术部门。一直从事工业酶的研发、应用及项目管理工作。

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等化学品；仅对特定的底物起作用，对基质损伤小；处理产生的废水可生物降解，能减少水及能源的消耗。纺织酶作为节能、高效、减排的代名词已经为众多的印染企业所认可和接受，纺织酶在印染行业也初步得到了较好的应用。

目前纺织生物酶主要应用于水洗和印染市场，而前者当前市场很大。据统计，2007年全国牛仔水洗市场消耗的纺织酶（主要是纤维素酶）约达6.5亿元人民币左右，其中诺维信占据了1/3的市场份额，杰能科约占20%左右。而酶在印染领域，据估计有3亿元人民币左右的市场，虽然比水洗市场小，但市场前景良好，据中国纺织工业协会统计，其市场容量比水洗市场还要大，未来五年全国有近10亿元人民币的市场份额，而随着环保压力的增大，市场空间预计将会进一步加大。

根据诺维信公开发布的研究数据表明，酶应用于印染行业，每加工1t 织物可以比传统印染工艺减少约400~1000 kg的碳排放；应用于皮革工艺，每加工1t 皮革制品可以减少约100 kg的碳排放。此外，根据麦肯锡的调研报告，诺维信的精炼酶工艺与传统工艺相比，废水排放可以减少60%，节能25%，总成本降低20%

。因此开发生物酶及其绿色处理

协会的数据，2007年，纺织工业产值达30 500亿元，占全国GDP 的12.4%，纺织工业约30%的产品销往国际市场。产品应用范围已扩大到航空、航天、水利、农业、交通、医疗等众多领域。但是，纺织工业在快速发展的过程中，长期积累的矛盾和问题也日渐凸显，最明显的一个问题是：节能减排任务艰巨。因此，纺织助剂及纺织印染企业目前都在积极开发环保型助剂产品，寻求应用新型环保、节能印染工艺来进行节能、清洁生产。而其中生物酶技术的应用，环保型染料助剂的开发将是实现印染行业节能减排的主要途径，以实现印染行业污染防治从“末端治理”向“源头预防”的转变。

酶是一种来源于动物、植物和微生物的具有催化作用的蛋白质，应用于纺织印染工艺具有较大的优越性，如反应速度快，处理条件（ 如温度、pH 值等）较温和，操作安全易控制且可取代强碱

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工艺，取代粗放式、高能耗、重污染的化学处理工艺，是印染行业发展的趋势。

随着国际纺织工业向东南亚的转移和集中，如中国、印度等国家已经是纺织酶制剂公司最大的市场。纺织酶制剂市场主要由丹麦的诺维信和丹尼斯克-杰能科主导，约占全球市场的70%以上，占中国市场的50%以上。其提供的产品主要是纺织酶成品，销售主要是通过代理商分销，同时也直接提供产品给终端客户。此外，德国的AB Enzymes公司、英国的丹尼悦公司主要是提供高浓缩的酶制剂产品，通过代理商销售及开发复配产品，自己则不面向终端印染客户。国内的酶制剂企业很多，在纺织酶领域的主要代表有宁夏夏盛公司、青岛康地恩公司、湖南尤特尔公司等。还有一些市场上比较活跃的国际国内纺织酶代理商，如新加坡百胜公司，国内的珠海华大公司，联胜、雅运等印染助剂公司。

2　纺织酶的研发、生产

目前纺织生物酶主要应用于水洗和印染市场。已成功开发的用于印染前处理加工的生物酶有退浆酶、精炼酶（主要成分为果胶酶）、除氧酶（过氧化氢酶）、水洗和抛光酶（纤维素酶）、蛋白酶（用于丝毛处理上），在水洗行业应用的主要是淀粉酶和纤维素酶。纺织酶作为酶制剂工业在纺织领域的应

用名称，是属于工业级酶制剂范畴，大宗商业化的酶制剂，包括纺其显著特点是用量大，属于大宗商织酶制剂，主要是由微生物来发酵品，且产品多为粗酶制品，产品的生产，如细菌类的枯草芽孢杆菌，纯度要求并不如食品级或特种酶制真菌类的黑曲霉和酵母等。微生物剂严格。

发酵生产的优点是可以通过基因重目前，工业级酶制剂的业务主组技术等来改造酶基因，提高酶的要是由少数几个国际供应商所把持，产量，简化提纯工艺，从而可以大如上述提到的诺维信、杰能科、AB 大降低生产成本。同时微生物生产Enzymes 等大型公司。酶制剂行业的酶制剂性能比较稳定，在工业上的显著特点是高的进入壁垒，快速具有良好的适应性（如pH 值，温度的技术变革和激烈的竞争，也因此等）。随着国际市场的转移及对技术、使得行业分化严重，实力雄厚的大劳动力成本等方面的考虑，国际酶企业将持续的占据优势并遥遥领先。制剂企业将原有在欧洲、美国的生这些公司通过投入大量的资金到新产基地迁移往发展中国家或相对成产品的研发及世界范围内的生产中，本较低的国家。如诺维信的主要生从而能够不断推出受知识产权保护

产基地在中国的天津和苏州，杰能

的新的具有高附加值的产品。例如，科公司的一个主要生产基地在国内诺维信公司每年投入其年销售收入的无锡，而德国AB Enzymes公司的约11%～13%用于全球范围内的的生产基地设在芬兰。

研发，而杰能科每年投入约占其年国内酶制剂企业在研发上的实销售收入的20%用于研发。作为酶力相对国际企业而言还是有相当的制剂生产企业，其核心的技术主要差距，研发上的投入相对较少，自为具有自主知识产权的各种酶基因、主知识产权的酶和菌种种类较少，改造的基因工程菌，及其强大的菌而且产品同质化严重；菌种发酵技种技术平台和先进的发酵生产工艺，

术相对还是不够成熟，缺乏自主知这种核心技术一方面是作为公司关识产权的高效重组菌表达体系，菌键技术（technology knowhow）而种发酵水平相对较低，后续的精制秘而不宣，另一种是以国际专利的工艺不够成熟，产品多为粗制品，形式来限制和排除其他竞争者。生产品的品质与利润率与国际企业相产出的同一种酶可以根据其特点应比还是有一定差距。但由于国内企用于多个工业领域，如淀粉酶可以业运营成本相对国际企业低，因此应用在淀粉深加工、燃料酒精、生很多时候可以靠较低廉的价格来占物基化学品生产及纺织印染行业中。领市场。更为突出的一点是，目前这些公司还设立有专门的应用研发国内的纺织酶产品大多仍是现有商部门，负责开发产品的应用工艺，业酶从其他领域到纺织领域的扩展开拓应用市场并拓展新的应用领域。

应用，因此酶的性能并不是最适合

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（淀粉酶）

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纺织的工业条件，高性能的新酶开发较滞后。而针对中国纺织原料及纺织加工工艺的特点，来有针对性的开发和筛选新菌种/酶种，或拓展现有酶的应用，是十分必要的。

在商业化的纺织酶中，国内可以实现产业化的酶品种主要为淀粉酶（用于退浆，中温和高温）和纤维素酶（水洗和抛光，主要是酸性）。而对于果胶酶，国内企业早期商业化的酸性果胶酶主要应用于啤酒和果汁生产中，应用于纺织，效果并不太理想。据了解，目前夏盛公司有商业化的碱性果胶酶产品，而康地恩公司目前碱性果胶酶正在产业化中。对于过氧化氢酶，目前江南

大学开发的过氧化氢酶也处于产业化中。而国际上新型的酶制剂产品，如中性、改性纤维素酶产品，宽温宽pH ，过氧化氢酶，碱性果胶酶产品相对比较成熟，也都申请了国际专利。而国内企业在这些新型酶的产业化方面大多处于起步阶段。

国内学术界在纺织酶方面的研究开发首推江南大学，如陈坚教授和堵国成教授研究组在纺织酶的研究方面已经有十几年的历史。他们研究了多种可以用于纺织的酶，包括菌种的筛选构建、发酵的优化以及后续的应用研究。其研究的纺织酶品种主要有碱性过氧化氢酶、碱

性果胶酶、角质酶、PV A 降解酶等。

3　纺织酶的应用

纺织品的加工工艺主要包括前处理、染色、印花和功能后整理等工序。而天然纤维织物，尤其是棉织物的前处理过程，是纺织酶应用最广泛的一个领域。前处理是纺织品染整加工中的第一道工序，其主要目的是去除杂质，包括：天然纤维的伴生物、合成纤维纺丝过程施加的油剂、在纺纱与纱线织造过程中沾染的油污以及为了满足加工要求而施加的油剂、浆料、色素等以满足染色、印花和后整理加工的要

表1　酶在染整加工中的作用和加工目的

酶的作用和作用对象

作用于非纤维（前处理）

去除杂质

果胶

酶的种类

果胶酶

应用范围

精炼

加工目的

去除棉麻纤维中的果胶等杂质

天然色素油脂

葡萄糖氧化酶脂肪酶

漂白精炼

去除棉纤维中的色素去除蚕丝、羊毛纤维中的油脂

丝胶

去除残留物

淀粉过氧化氢

蛋白酶淀粉酶过氧化氢酶

精炼退浆去除过氧化氢

去除蚕丝纤维中的丝胶去除经纱上的淀粉浆料去除氧漂后残留的过氧化氢

多糖类甘露聚糖酶、纤维素酶、淀粉酶

印花糊料退浆去除印花后的涂料

作用于纤维（后整理）物理和化学性能变化棉麻纤维纤维素酶柔软、抛光加工分解纤维，改善手感和风格

羊毛天然纤维

角蛋白酶、蛋白酶蛋白酶、纤维素酶

防毡缩酶改性

分解软化羊毛上的鳞片改善染色性，去除织物上纤维绒毛，增加光泽

表面变化

Lyocell 纤维天然纤维素纤维

纤维素酶纤维素酶、漆酶

桃皮绒加工生物酶洗

分解纤维，产生细绒毛牛仔布加工，染料脱色

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求。而目前前处理加工正向“高速、高效、短流程”方向发展，在前处理加工中需要实现节水、节能降耗减少排污，从节能降耗角度考虑，酯、聚丙烯酰胺等。其中淀粉类浆料约占70%左右。淀粉酶的退浆工艺比较成熟。常用的退浆酶有低温退浆酶、宽温退浆酶，还有少部分抛光酶以一定比例混合并应用于工艺中。

3.3　纤维素酶与生物抛光

需要关注低温、低碱、高效低用量的多功能助剂。作为环保的纺织助剂，生物酶应用于染整加工，使得印染过程可以在较低温度和近中性条件下进行纺织品的去杂和润湿性的改善。在较少用量的条件下就能促进纤维杂质的分解，且本身可生物降解。

牛仔布的返旧整理，也即牛仔水洗工艺，是纤维素酶应用最为成功，也是应用量最大的领域。用纤维素酶代替浮石进行返旧整理，在酶的作用下，织物表面部分纤维水解，与其结合的靛蓝染料借助水洗设备的摩擦和揉搓而脱落，从而呈现旧感表观。纤维素酶洗不仅可以解决浮石水洗整理的问题，如对织物损伤大，易断纱甚至产生破洞，而且浮石和沙粒还会损伤设备等，同时还可赋予织物独特的风格，光洁的表面，柔软的手感，改善的悬垂性和吸水性。

表1列出了目前酶制剂在印染加工及牛仔水洗中具体的应用及作用原理。

3.1　淀粉酶与退浆

棉梭织物织造纱线前都要经过上浆，以方便织造。常用的浆料主要有淀粉、羧甲基纤维素钠（CMC ）和淀粉衍生物等，也有部分合成浆料，如聚乙烯醇（PV A ）、聚丙烯酸

耐高温退浆酶（耐100℃高温，应生物抛光是一种用纤维素酶改用于连续气蒸退浆工艺）。其中低温善棉针织物表面，以达到持久的抗退浆酶和宽温退浆酶国内即有产业起毛起球并增加织物的光洁度和化产品，耐高温退浆酶主要有诺维柔软度的整理工艺。其主要原理信、AB Enzymes等公司。随着节能是利用纤维素酶对纤维素纤维的减排的需求，低成本、宽温退浆酶，水解作用，将织物表面突出纤维，尤其是能耐低温的退浆酶是需求的细小绒毛去除，从而改善织物的弹主要方向。

性和悬垂性，使服装和面料长久保持光鲜、柔软。纤维素酶同样可以

3.2　过氧化氢酶与除氧

应用于麻织物和其他纤维素纤维织物漂白工艺主要是去除精织物，使其去原纤化，消除穿着时炼后残余的天然色素，及残余的的刺痒感。

棉籽壳、蜡状物质等。目前常用目前的生物抛光酶主要有酸性的漂白过程是用双氧水（H 2O 2）纤维素酶，中性纤维素酶和低温酶来进行氧化漂白，在后续的印染及其高浓缩产品。而国内市场及之前，需要用大量的水来冲洗残纺织应用上最常见的是酸性纤维余的H 2O 2，以防止其与染料作用，素酶。酸性纤维素酶在织物抛光影响后续染色效果。而用过氧化整理的工业化工艺比较成熟，且氢酶来去除残余的双氧水，可以酶的抛光效果和理念也为市场和节省工艺时间，显著减少过程水客户所接受。但是酸性纤维素抛的用量和污水排放，目前这一应光酶的应用存在两个问题：一是用工艺比较成熟。国内过氧化氢抛光酶会损失织物或成衣的强力；酶较早是采用从猪肝中提取的酶，二是对染色布或色织布进行抛光，但其pH 值，范围及热稳定性不表面染料剥落，织物表面颜色不理想，而目前市场上优良的产品均一。针对如上问题，一些国际主要来自于国外，宽温宽pH 值

公司也相继开发了改性的酸性纤酶（能耐碱）是市场的主要需求维素酶（增强有效组分EG 比例），方向。目前另一个趋势是除氧抛中性纤维素酶（作用力弱些）以光一浴工艺，可以节能、节水、及低温抛光酶工艺等。此外一浴节省工艺时间，由诺维信最早提酶也有开发，如除氧抛光一浴酶、出概念并推出Combi 产品。除氧抛光染色一浴酶等。但大多数的抛抛光产品也可以通过将除氧酶和

光工艺仍为染前抛光。

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3.4　纤维素酶与牛仔水洗

目前常用的水洗酶为酸性纤维素酶，在较短时间内能产生有效的返旧处理效果，价格低，效率高，对棉纤维有较高的减量特性，不过国内也有少数的碱性果胶酶产业化，不过活力相对不够高。

纺织酶和纺织化学助剂的上游产业 — 纺织印染行业目前正面临着如下形势：①纺织印染行业在资源、能

3.6　其他纺织酶

目前有一些研究将另外一些新源、环保和生态等方面逐渐往理性方向回归；②国家将进一步淘汰落酸性纤维素酶对织物的强力损伤大，型酶应用于纺织印染工艺，但目前且容易引起靛蓝染料返沾染问题。市场上无成熟产品，或尚未实现产目前有关返沾染的机理虽然有很多业化生产以及尚未出现类似生物酶的研究，但尚未有一致的结论，不工艺。①PV A （聚乙烯醇）降解酶。过影响因素主要有纤维素酶的组分、PV A 浆料是除淀粉浆料之外的一大作用pH 值以及是否加表面活性剂等类浆料（约占20%左右）。价格低廉，都有关系。而研究表明中性纤维素但不易降解，很难退浆。目前有些酶可以有效防止沾染的发生。市场研发机构在进行PV A 降解酶的研究，上目前也有粉状中性纤维素酶产品。

但尚无商业化的PV A 降解酶。②漆酶。目前漆酶可以用于靛蓝染料的

3.5　碱性果胶酶与精炼

脱色。如何开发针对多种染料结构棉布精炼的目的是去除棉籽壳具有作用的漆酶，用于织物染色后和纤维素的共生物以及布上残留的低温皂洗，是工艺上需求的。目的浆料，使棉布获得良好的外观和前虽然有一些商业化的漆酶，但用吸水性，以利于后加工。传统的精于印染工业，成本太高，且作用范炼机理是用大量的碱液先将蜡质皂围较窄，较难推广。

化，再乳化净洗去除，同时将矿物此外，目前还有一些应用研究质和果胶质去除。而酶精炼工艺目比较有潜力实现的。一是脂肪酶应前尚不是很成熟，目前的商业化产用于化纤织物整理和减量。目前商品多是以果胶酶为主要成分，只能业化的脂肪酶易得，且成本会随着作用于果胶质，虽能部分提高织物技术进步逐步下降，而化纤布料经的润湿性，但是并不能去除蜡质及脂肪酶整理后吸湿性经研究会有较棉籽壳，从而影响织物的白度和毛好改善，这对于提高化纤面料的品效，尤其对于需要染成浅色的织物质和附加值会比较有效。另外，目效果不够理想。目前有很多研究用前有一些蛋白酶应用于丝毛整理复合酶，在果胶酶的成分里辅以脂中，但目前量并不是很大，但对于肪酶，半纤维素酶等来进行精炼。高附加值丝毛织物，还是有一定市诺维信推出了以碱性果胶酶为主要场潜力。

成分的工业酶产品，主要应用于染深色针织物上。此外，国内酶制剂4　发展趋势

厂商提供的多为酸性的果胶酶，用于传统的果汁加工，而纺织工艺偏随着国家对节能减排的高度重

向于需求中性偏碱性的果胶酶产品。

视及转变经济增长方式的强烈需求，反馈服务编码 W2871

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生物产业技术

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后产能，到2011年预计将淘汰75亿米落后产能；③纺织印染行业将进入“后危机时代”，市场、原料、能源、资源等不确定因素太多，而外需市场前景尚不确定。商务部指出，纺织工艺的全面复苏，有待欧美经济的好转，而这仍需3~5年；④节能减排势在必行，社会效益和经济效益兼顾。而面对这一严峻形势和强烈的市场需求，一些传统纺织化学助剂企业如浙江传化股份有限公司也逐渐步入纺织酶复配产品的开发。

浙江传化股份有限公司是浙江传化集团（2009年中国民营企业500强第159位）全资控股的子公司，是国内领先的纺织化学助剂企业，目前有10大产品系列，包括前处理助剂、染色助剂、柔软剂、防水整理剂、功能整理剂、印花助剂、防水剂、荧光增白剂、涂层助剂以及化纤油剂。市场覆盖全国范围并远销包括印度、孟加拉、泰国等在内的东南亚国家。凭借其在传统纺织化学助剂方面的市场、客户、技术、应用等方面的优势，传化股份

有限公司积极寻求与国内纺织酶研发、生产单位的精诚合作，借助双方优势开发纺织酶复配产品，服务

于印染终端客户。

国内纺织酶的发展现状及趋势

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

徐丽华

浙江传化股份有限公司,杭州萧山经济技术开发区,311215生物产业技术

BIOTECHNOLOGY & BUSINESS2010(4)

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