消毒型洗衣液對淀粉酶、纖維素酶酶活影響的研究

汪聲晨，周玉玲，張桂敏

(湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062)

消毒型洗衣液對淀粉酶、纖維素酶酶活影響的研究

汪聲晨，周玉玲，張桂敏

(湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062)

衣物上常見的淀粉類污垢有巧克力、土豆泥、面條、粥等，加入淀粉酶的洗衣液對去除這類污垢效果良好；另外織物表面因多次洗滌而在主纖維上出現(xiàn)微毛和小絨球，纖維素酶可將主纖維上的微毛和絨球除去，從而使主纖維變得光滑柔軟，并具有增白效果. 本實驗選取革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的兩種代表菌 (藤黃八疊球菌和大腸桿菌)，通過牛津杯法測定消毒型洗衣液對上述兩種菌的抑菌效果. 結(jié)果顯示，該消毒型洗衣液對藤黃八疊球菌(革蘭氏陽性菌)有抑菌效果，而對大腸桿菌(革蘭氏陰性菌)無抑菌作用. 同時，以中溫淀粉酶和中溫纖維素酶樣品作為研究對象，通過DNS法測定加入洗衣液前后相應(yīng)酶的活力，結(jié)果顯示加入1%洗衣液后淀粉酶的活力降低32.8%，纖維素酶的活力降低5.4%，這說明消毒型洗衣液中的成分對上述兩種酶的活力有一定的影響，從而影響酶在洗滌方面的應(yīng)用.

淀粉酶；纖維素酶；洗衣液；抑菌效果；3, 5-二硝基水楊酸；酶活

0 引言

傳統(tǒng)的合成洗滌劑中包括表面活性劑、三聚磷酸鈉、硫酸鈉、熒光增白劑和其他助劑等組分. 其配方雖具有較高的穩(wěn)定性，但在自然界中會產(chǎn)生累積效應(yīng)，加重環(huán)境負荷，尤其是含磷洗滌劑會加劇封閉水體的富營養(yǎng)化，污染環(huán)境[1].為降低環(huán)境污染，提高衣物的洗滌效果，新一代洗滌劑在減少三聚磷酸鈉、熒光增白劑等助劑的同時，添加了酶制劑. 酶制劑的自然降解性較強且內(nèi)在毒性較低，這一優(yōu)點使得加酶洗滌劑所產(chǎn)生的洗滌廢水要遠遠少于傳統(tǒng)洗滌劑. 因此，與普通洗滌劑相比，加酶洗滌劑以其去污效率高、去污效果顯著、性價比高等突出優(yōu)點，在洗滌劑工業(yè)中受到高度重視. 與此同時，酶的引入使洗滌劑的性能提高到一個新的高度，促進了重垢液洗的發(fā)展.

目前已大規(guī)模應(yīng)用于洗滌劑工業(yè)的酶制劑主要有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶等2]. 有研究結(jié)果表明，在洗滌劑中加入蛋白酶, 可有效清除人體皮膚產(chǎn)生的皮脂、衍生蛋白質(zhì)和食物殘留物等, 其作用是使污垢容易從織物上清洗下來. 但有時在與皮膚接觸較多的內(nèi)衣領(lǐng)口、袖口上的污垢不僅附著在纖維表面, 而且還進入纖維內(nèi)部組織. 電鏡觀察結(jié)果表明, 這是織物泛黃的主要原因. 如果在洗滌劑中加入少量纖維素酶, 可使棉織物的纖維素結(jié)構(gòu)膨松, 纖維分子與水形成的凝膠結(jié)構(gòu)被有效地軟化, 使封閉在其中的污垢易從纖維縫隙間流出, 從而提高去污力, 且洗后織物因去掉棉纖維浮毛而色澤鮮艷、柔軟光滑[3-5].

然而，有些洗滌用品為了突出洗滌劑的消毒功能，在洗滌劑中同時加入了消毒劑，希望不但洗滌效果好，還能殺菌. 目前常用的消毒劑有廣譜殺菌劑如環(huán)氧乙烷、過氧乙酸、甲醛、戊二醛、含氯消毒劑(漂白粉、三合一、次氯酸鈉、優(yōu)氯凈等)[6-7]；中等水平消毒劑如碘伏、碘酒、乙醇、煤酚皂、高錳酸鉀；及低水平消毒劑，該類消毒劑性質(zhì)穩(wěn)定、能長期貯存，無異味，無刺激性，但殺菌譜窄，僅對芽胞有抑制作用，如季胺鹽類等[8-9].

本研究一方面研究加入消毒型洗衣液是否真的有抑菌效果；另一方面在中溫淀粉酶和中溫纖維素酶中添加1%的消毒型洗衣液，從而研究添加消毒型洗衣液是否能影響淀粉酶和纖維素酶的活力，了解對加酶洗衣液洗滌的影響.

1 實驗材料與方法

1.1實驗材料LB培養(yǎng)基(固體和液體)，大腸桿菌，藤黃八疊球菌，20 mg/mL的四環(huán)素，20 mg/mL的氨芐青霉; pH 6.5的0.2 mol/L磷酸緩沖液，1%的可溶性淀粉溶液，1%的羧甲基纖維素鈉溶液，3,5-二硝基水楊酸顯色液(DNS)，中溫淀粉酶，中溫纖維素酶，妙凌牌消毒型洗衣液.

1.2儀器和設(shè)備牛津杯、恒溫培養(yǎng)箱、高壓蒸汽滅菌鍋、 恒溫水浴鍋、磁力攪拌器、酶標儀等.

1.3方法

1.3.1 牛津杯法測定消毒型洗衣液抑菌效果 測定消毒型洗衣液的抑菌活力可用牛津杯法(也叫管碟法). 在涂布檢驗菌的平板上放上牛津杯，然后在牛津杯中加入抗生素. 抗生素在擴散過程中會形成濃度由高到低的范圍，菌體在平板上生長，在高濃度范圍長不出來，會在最低抑菌濃度范圍長出來，從而形成透明的抑菌圈. 抗生素濃度和活力越高，抑菌圈越大[10-12]. 其中，陰性對照為無菌水，藤黃八疊球菌的陽性對照為四環(huán)素(Tet)，大腸桿菌的陽性對照為氨芐青霉素(Amp).

1.3.2 DNS法測定消毒型洗衣液對其中淀粉酶、纖維素酶酶活的影響 淀粉酶、纖維素酶酶的活力用3, 5-二硝基水楊酸的顯色反應(yīng)來測定. 淀粉或者羧甲基纖維素鈉生成的還原糖與3, 5-二硝基水楊酸生成棕紅色的 3-氨基-5-硝基水楊酸，生成物顏色的深淺與還原糖的量成正比. 以每克樣品在一定時間內(nèi)生成的還原糖(葡萄糖)量表示酶活大小.

標準曲線的繪制：分別取葡萄糖標準液(1 mg/mL)0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL，于15 mL試管中，添加蒸餾水至1.0 mL, 分別準確加入DNS試劑2 mL，沸水浴加熱2 min，流水冷卻，用水補足到15 mL刻度. 在540 nm波長下測定吸光度，結(jié)果見表1. 以吸光度為橫坐標，葡萄糖含量為縱坐標繪制標準曲線，如圖1所示.

表1 不同濃度葡萄糖標準液DNS法測定A540值

圖1 葡萄糖A540的標準曲

酶活測定反應(yīng)體系： 在450 μL淀粉或者羧甲基纖維素鈉底物中加入1%的洗衣液5 μL，35 ℃預(yù)熱5 min后，然后加入相應(yīng)的中溫纖維素酶或中溫淀粉酶樣品45 μL，混合35 ℃反應(yīng)10 min，然后沸水浴5 min，冷卻后加入DNS試劑500 μL, 混合沸水浴5 min，冷卻后將反應(yīng)液樣品加到酶標板上，用酶標儀測定540 nm下吸光值；同時，按上述體系，做不加l%的洗衣液的樣品空白對照和l%的洗衣液、酶樣品都不加的標準空白對照, 每組實驗做3次重復(fù). 酶活力單位的定義為：在上述條件下，1 mg酶每分鐘催化羧甲基纖維素鈉或淀粉水解生成葡萄糖毫克數(shù)定為一個活力單位. 酶活力/(U/mg)= 酶液稀釋倍數(shù) ×A540對應(yīng)的葡萄糖量 / (10×0.045)，其中10——反應(yīng)所用時間/min, 0.045——反應(yīng)酶液體積/mL.

2 結(jié)果與分析

2.1消毒型洗衣液對藤黃八疊球菌、大腸桿菌的抑菌效果消毒型洗衣液對細菌抑菌能力的結(jié)果見圖2. 在含藤黃八疊球菌(革蘭氏陽性菌)檢測菌的平板上，消毒型洗衣液稀釋10倍和稀釋20倍的都有明顯的抑菌圈，但是稀釋20倍的抑菌圈直徑較??；而在含大腸桿菌(革蘭氏陰性菌)的平板中加入稀釋10倍、20倍的洗液液基本上沒有抑菌圈，說明該消毒型洗衣液對大腸桿菌無抑菌效果，對藤黃八疊球菌有抑菌效果，這也說明該消毒型洗液只能選擇性抑制革蘭氏陽性菌，而對革蘭氏陰性菌并沒有效果.

圖2 消毒型洗衣液對藤黃八疊球菌、大腸桿菌的抑菌效果陰性對照加的都是無菌水，左邊陽性對照加的是四環(huán)素(Tet)、右邊陽性對照加的是氨芐青霉素(Amp)

2.2DNS法測定消毒型洗衣液對淀粉酶酶活的影響使用酶標儀540 nm波長處測定標準空白(A0)、樣品空白和加了1%洗衣液樣品溶液(A)的吸光值，A540為實測吸光值，根據(jù)直線回歸方程計算中溫淀粉酶的酶活，結(jié)果見表2.

表2 測得的中溫淀粉酶樣品吸光度及算得的酶活

圖3 洗衣液對淀粉酶活力的影響

在未加入1%洗衣液條件下，測得的中溫淀粉酶的酶活力為18 789 U/mg；加入1%洗衣液后，測得的中溫淀粉酶的酶活力為12 620 U/mg，如圖3所示. 加入1%洗衣液后，淀粉酶的活力降低了32.8%，說明洗衣液中的消毒液等成分，對洗滌用酶淀粉酶有很大的影響.

2.3DNS法測定消毒型洗衣液對纖維素酶酶活的影響使用酶標儀540 nm波長處測定標準空白(A0)、樣品空白和加了1%洗衣液的樣品溶液(A)的吸光值，A540為實測吸光值，根據(jù)直線回歸方程計算中溫淀粉酶的酶活，結(jié)果見表3.

表3 測得的中溫纖維素酶樣品吸光度及酶活

圖4 洗衣液對纖維素酶活力的影響

從圖4可看出，在未加入1%洗衣液條件下，測得的中溫纖維素酶的酶活力為535 U/mg；加入1%洗衣液后，測得的中溫纖維素酶的酶活力下降為506 U/mg，降低5.4%. 因此，加入1%洗衣液后，雖然纖維素酶的酶活有一定程度降低，但影響不是很大.

3 討論與展望

多年的應(yīng)用實踐證明，與傳統(tǒng)洗滌劑相比，加酶洗滌劑的優(yōu)點主要在于：①加酶洗滌劑具有良好的性價比，洗滌劑生產(chǎn)企業(yè)可以在不增加成本的基礎(chǔ)上真正改善產(chǎn)品的洗滌性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量；②通過適量添加生物酶制劑的方式，可以調(diào)整優(yōu)化洗滌劑的產(chǎn)品配方，從而減少甚至不用三聚磷酸鈉，減輕洗滌劑對于水體的富營養(yǎng)化效應(yīng)，降低洗滌劑使用給環(huán)境帶來的污染. 據(jù)中國洗滌用品工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，進入新世紀，我國加酶洗滌劑產(chǎn)品迅速增加，目前已占洗滌產(chǎn)品的60%. 在不久的將來，各種加酶洗滌劑新產(chǎn)品將有望進一步取代傳統(tǒng)的合成洗滌劑，成為我國洗滌劑市場的主流產(chǎn)品.

為了突出洗衣液的額外功能，一些商家在洗衣液中額外添加消毒劑等成分. 從本研究的結(jié)果來看，僅加入1%的消毒型洗衣液就對淀粉酶和纖維素酶的活力產(chǎn)生大的影響. 但衣物污垢中油脂性污垢和蛋白類污垢普遍存在的, 為提高洗衣粉去污效果, 在洗衣粉中可加入脂肪酶和蛋白酶. 因此，需要進一步研究消毒型洗衣液對蛋白酶、脂肪酶等酶的酶活力的影響，做出綜合的評判.

另外，本研究中選用的淀粉酶和纖維素酶屬于溫和中溫酶，可能不能適應(yīng)消毒型洗衣液這樣復(fù)雜的環(huán)境. 因此，為了滿足消毒型洗衣液的使用環(huán)境，需要篩選或改造淀粉酶、纖維素酶以滿足消毒型洗衣液的pH、離子強度等環(huán)境.

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Theeffectsofdisinfectantlaundrydetergentonenzymeactivitiesofamylaseandcellulase

WANG Shengchen, ZHOU Yuling, ZHANG Guimin

(College of Life Sciences，Hubei University，Wuhan 430062，China)

For the common starchy dirt (chocolate, mashed potatoes, noodles and porridge) on clothing, laundry detergent which contains amylase can remove dirt effectively. While micro-hair and small pompon appear on the main fibers due to repeated washing of the fabric surface, the cellulase in laundry detergent can remove micro-hair and small pompon on the primary fibers, then, the main fibers become smooth and soft, while it has whitening effect. In this study, two representatives of Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria (SarcinaluteaandEscherichiacoli) were selected, antibacterial effect for the two-type bacteria of disinfection type of laundry detergent was determined by using Oxford cup method, the results showed that the disinfectant type of laundry detergent had antibacterial effects onSarcinalutea(Gram-positive bacteria), however no inhibitory effect onEscherichiacoli(Gram-negative bacteria). Besides, the mesophilic amylase and cellulase samples were applied for the research, the impact of enzyme activities of two enzymes generated by adding laundry detergent was determined by DNS colorimetry assay. It turned out that enzyme activities of the mesophilic amylase and cellulase reduced 32.8% and 5.4% after adding one percent of laundry detergent, respectively. The conclusions of the study showed that compositions of disinfectant laundry detergent had certain effects on the enzyme activities of amylase and cellulase in detergent industry.

amylase; cellulase; laundry detergent; antibacterial effect; 3,5-dinitrosalicylic acid; enzyme activity

2017-02-28

國家自然科學(xué)基金(31670069)資助

汪聲晨(1992-)，男，碩士生；周玉玲，通信作者，副教授， E-mail：zyl609@hubu.edu.cn

1000-2375(2017)06-0616-04

Q556

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.06.010

(責(zé)任編輯 游俊)