セルラーゼ、カタラーゼ、ラッカーゼなどの酵素は、繊維産業において一般的に使用されています。これらの酵素は、糊抜き（でん粉の除去）、過剰な過酸化水素の分解、繊維の漂白、およびリグニンの分解に用いられます。高い基質特異性、効率性、非毒性、環境適合性といった特性により、繊維産業における酵素利用は急速に拡大しています。デニム仕上げにおけるセルラーゼの適用や、繊維排水の脱色および繊維漂白におけるラッカーゼの適用は、近年の商業的進展として注目されています。さらに、酵素の使用により、工程時間の短縮、エネルギーおよび水使用量の削減、製品品質の向上、ならびに工程統合の可能性が期待されます。

繊維用途に用いられる酵素の特性

第一に、酵素は活性化エネルギーを低下させることで反応を加速し、触媒として作用するため反応終了時にも基本的に変性せずに残存します。第二に、酵素はより温和な条件下で作用します。酵素は低温域で触媒量にて使用でき、pHは中性付近で機能します。第三に、酵素は有毒・危険・汚染性の化学物質に代わる最適な代替手段です。第四に、酵素は特定の基質にのみ作用します。例えば、糊抜きに用いられる酵素はセルロースに影響を与えないため、綿の強度低下が生じません。第五に、酵素活性は至適条件に依存するため制御が容易です。第六に、酵素は生分解性です。酵素を用いた反応終了後、酵素は生分解性であり分解により有害廃棄物を生成しないため、残液は排水として処理でき、汚染を引き起こしません。

繊維加工における酵素の用途

• 酵素による糊抜き（Enzymatic desizing）

アミラーゼは、繊維産業において、湿潤加工の均一化および改善を目的として、でん粉系糊剤を除去するために使用されます。アミラーゼは低温（30～60℃）で糊抜き工程に使用でき、至適pHは5.5～6.5です。これらの酵素の利点は、でん粉に対して特異的に作用し、基布を損傷することなく糊剤のみを除去できる点にあります。

• 酵素による精練（Enzymatic scouring）

精練とは、綿表面に存在する非セルロース性物質を除去する工程です。一般に、バイオ精練（Bioscouring）ではセルラーゼとペクチナーゼを併用します。この工程では、ペクチナーゼがペクチンを消化して綿のキューティクル構造を破壊し、キューティクルと綿繊維本体との結合を除去します。一方、セルラーゼは綿のキューティクル直下にある一次壁セルロースを消化することでキューティクル構造を破壊します。

• 酵素による漂白（Enzymatic bleaching）

綿漂白の目的は、天然色素を脱色し、繊維に純白の外観を付与することです。綿の色調には主としてフラボノイドが関与しています。最も一般的な工業用漂白剤は過酸化水素です。従来の綿の前処理では多量のアルカリ薬剤を必要とし、その結果、大量のすすぎ水が発生します。しかし、漂白剤のラジカル反応が繊維と反応すると重合度の低下を招き、深刻な損傷につながる可能性があります。したがって、過酸化水素を酵素漂白システムに置換することにより、繊維損傷の低減による製品品質の向上に加え、過酸化水素除去に必要な洗浄水の大幅な削減が期待されます。本工程の代替として、適切な酵素系の組合せを用いる方法もあります。アミログルコシダーゼ、ペクチナーゼ、グルコースオキシダーゼを、活性pHおよび温度範囲の適合性を考慮して選定します。

• バイオポリッシング（Biopolishing）

バイオポリッシングは、主としてセルロース系繊維の毛羽立ちおよびピリング性を低減することで生地品質を向上させる仕上げ加工です。本工程の目的は、セルラーゼの作用により綿のミクロフィブリルを除去することにあります。バイオポリッシング処理により、生地表面がよりクリーンになり、清涼感、光沢、ならびに柔軟な風合いが付与されます。

参考文献

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1. Mojsov K. Application of enzymes in the textile industry: a review [J]. 2011.