Mechanism of enzymatic scouring on cotton fabric using pectinase, protease, lipase and cellulase

กลไกการกำจัดสิ่งสกปรกบนผ้าฝ้ายด้วยเอนไซม์เพกทิเนส โพรทิเอส ไลเปสและเซลลูเลส

Name: Porntip Sae-be

LCSH: Cotton fabrics

LCSH: Cotton -- Cleaning

LCSH: Polygalacturonase

LCSH: Proteolytic enzymes

LCSH: Lipase

LCSH: Cellulase

Abstract: This research revealed the mechanism of enzymatic scouring of cotton fabric using 4 commercial enzymes: pectinase, lipase, protease, and cellulase. The mechanism was established based on results from the analyses of the hydrolyzed products and the scoured fabrics after scouring using a one-step process with pectinase and a two-step process with either lipase then cellulase, protease then cellulase, or lipase/protease then cellulase. Three analytical techniques consisting of UV-Vis spectrophotometry, HPLC and GC were used to determine the amounts of reducing sugars, galacturonic acid, amino acids, and fatty acids from the hydrolyses of cellulose, pectins, proteins, and waxes/fats respectively, and other tests were performed on scoured fabrics. UV-Vis spectrophotometric analysis indicated that the pectinase scouring process produced approximately 18 fold higher amounts of reducing sugars and galacturonic acid than any of the two-step scouring processes. The production rate of reducing sugars and galacturonic acid from most of the scouring processes showed a decrease with an increase in time in a quadratic relationship. The kinetic study of these two hydrolyzed products suggested that Ghose-Walseth kinetic system could be used to explain the production of reducing sugars and galacturonic acid from these enzymatic scouring processes. HPLC analysis revealed that the lipase/protease/cellulase scouring processes produced approximately 5 fold higher amounts of 17 amino acids than the pectinase scouring process. GC analysis for 18 fatty acids (C[subscript 8]–C[subscript 24]) revealed that three major fatty acids; palmitic acid, stearic acid, and behenic acid were found on both the scoured and the unscoured fabrics. Scoured fabrics were tested for content of proteins, extractable components, waxes, and anionic components including pectins and some differences among the fabric scoured with different enzyme combinations were found. After all scouring processes, fabrics showed adequate water absorbency because only a residual content of waxes was left. All enzymatic scouring processes did not affect the bulk property of the fabric such as the physical strength and the crystalline. All enzymes could be effectively used to scour cotton either alone or in combination. Although these enzymes showed various actions on cotton impurities, they all performed effective scouring. It was found that pectinase and cellulase could hydrolyze both pectins and cellulose directly, protease could act on them indirectly through the protein hydrolysis while lipase did not act on them at all. All four enzymes could act either directly or indirectly on proteins and waxes/fats.

Abstract: งานวิจัยนี้แสดงถึงกลไกการกำจัดสิ่งสกปรกบนผ้าฝ้ายด้วยเอนไซม์ทางการค้า 4 ชนิด คือ เพกทิเนส โพรทิเอส ไลเปส และเซลลูเลส โดยอาศัยผลของการวิเคราะห์หาผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสผ้าฝ้ายด้วยเอนไซม์ และการวิเคราะห์ผ้าหลังผ่านกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกขั้นตอนเดียวด้วยเอนไซม์เพกทิเนส และกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกสองขั้นตอนด้วยเอนไซม์ไลเปสแล้วต่อด้วยเซลลูเลส เอนไซม์โพรทิเอสแล้วต่อด้วยเซลลูเลส และ เอนไซม์ผสมระหว่างไลเปส/โพรทิเอสแล้วตามด้วยเซลลูเลส ซึ่งการวิเคราะห์หาผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการไฮโดรไลซิสประกอบด้วยการหาปริมาณน้ำตาลรีดิวซิงและกรดกาแลคทูโรนิกที่เกิดขึ้นในสารละลายโดยการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิลสเปกโทรสโกปี การหาชนิดและปริมาณของกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นในสารละลายโดยการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคไฮเพอร์ฟอร์มานซ์ลิควิดโครมาโทกราฟี และการหาชนิดและปริมาณของกรดไขมันบนผ้าโดยการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี นอกจากนี้มีการวิเคราะห์และทดสอบผ้าหลังผ่านกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรก จากผลของการวิเคราะห์ปริมาณน้ำตาลรีดิวซิงและกรดกาแลคทูโรนิกพบว่า กระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกบนผ้าฝ้ายด้วยเอนไซม์เพกทิเนสก่อให้เกิดปริมาณน้ำตาลรีดิวซิงและกรดกาแลกทูโรนิกเป็น 18 เท่าของการกำจัดสิ่งสกปรกสองด้วยเอนไซม์ชนิดอื่นๆ โดยอัตราเร็วของการเกิดน้ำตาลรีดิวซิงและกรดกาแลกทูโรนิกระหว่างกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกมีแนวโน้มลดลงเมื่อเวลาของการกำจัดสิ่งสกปรกเพิ่มขึ้น และมีความสัมพันธ์กันตามสมการกำลังสอง รูปแบบของการเกิดน้ำตาลรีดิวซิงและกรดกาแลกทูโรนิกในกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสมการทางจลศาสตร์ของ Ghose-Walseth เมื่อทำการวิเคราะห์หาปริมาณกรดอะมิโน 17 ชนิดที่เกิดขึ้นในสารละลาย หลังผ่านกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกพบว่า กระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกด้วยโพรทิเอส ไลเปส และเซลลูเลสมีปริมาณกรดอะมิโนมากกว่ากระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกด้วยเพกทิเนสอยู่ 5 เท่า และเมื่อทำการวิเคราะห์หาปริมาณกรดไขมัน 18 ชนิด (C[subscript 8]–C[subscript 24]) บนผ้าพบว่า กรดไขมัน 3 ชนิดที่มีปริมาณสูงสุดบนผ้าดิบและผ้าที่ผ่านกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรก คือ กรดพลามิติก กรดสเตอริก และกรดบีฮีนิค นอกจากนี้ผ้าที่ผ่านกระบวนการกำจัดสิ่งสกปรกด้วยเอนไซม์ชนิดต่างๆ ถูกนำมาทดสอบหาปริมาณโปรตีน ทดสอบหาสารประกอบที่สามารถละลายน้ำและไม่ละลายน้ำ (ปริมาณไขมัน) และทดสอบหาปริมาณสารประกอบที่มีประจุลบ (รวมทั้งเพกทินและอื่นๆ) พบว่าปริมาณสารต่างๆ เหล่านี้บนผ้ามีความแตกต่างกันบ้างเมื่อมีการใช้เอนไซม์ในการกำจัดสิ่งสกปรกที่แตกต่างกัน แต่การกำจัดสิ่งสกปรกทุกวิธีสามารถทำให้ผ้าดูดซึมน้ำได้ดี เนื่องจากปริมาณไขมันบนผ้าได้ถูกกำจัดออกเกือบหมด และการกำจัดสิ่งสกปรกไม่ส่งผลเสียต่อสมบัติโดยรวมของผ้าฝ้ายเช่น ความแข็งแรงและปริมาณผลึก การใช้เอนไซม์ในการกำจัดสิ่งสกปรกนี้สามารถใช้เอนไซม์เพียงชนิดเดียวหรือใช้เอนไซม์หลายชนิดร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถึงแม้ว่าเอนไซม์แต่ละชนิดจะมีผลต่อการกำจัดสิ่งสกปรกบนผ้าแตกต่างกัน แต่ก็มีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งสกปรกเหมือนกัน โดยพบว่า เพกทิเนสและเซลลูเลสสามารถไฮโดรไลซ์ทั้งเพกทินและเซลลูโลสได้โดยตรง โพรทิเอสสามารถไฮโดรไลซ์โปรตีนแล้วก่อให้เกิดการไฮโดรไลซ์เพกทินและเซลลูโลสทางอ้อม ในขณะที่ไลเปสจะไม่ไฮโดรไลซ์เพกทินและเซลลูโลสเลย เอนไซม์ทั้ง 4 ชนิดที่ใช้ในงานวิจัยนี้สามารถไฮโดรไลซ์โปรตีนและไขมัน/น้ำมันบนผ้าฝ้ายได้ทั้งทางตรงและทางอ้อม

Chulalongkorn University. Center of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Usa Sangwatanaroj

Role: advisor

Name: Hunsa Punnapayak

Role: advisor

Created: 2006

Modified: 2010-03-31

Issued: 2010-03-31

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Materials Science

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Porntip_Sa.pdf	5.92 MB	108	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.037405 วินาที