目前,国内羊毛抗毡缩普遍采用的是氯化法和氯化/树脂两步法。这两种方法以氯化处理为基础,易泛黄,对纤维强力损伤大,而且羊毛处理废水中存在大量的可吸收有机卤化物AOX(Absorbable organic halagen)污染环境,也会残留在纤维中,影响人体健康。近年来,国内外以立法的形式限制AOX的排放,这种背景下,环境友好的蛋白酶法防毡缩成为研究热点。通常使用的动物蛋白酶和微生物蛋白酶主要采用剥离模式对羊毛进行减量,即通过蛋白酶对羊毛CMC球状蛋白的水解,使羊毛细胞(包括鳞片细胞和皮质细胞)剥离纤维主体。羊毛的CMC对其机械性能至关重要,蛋白酶对羊毛处理的不可控性和不均匀,造成了羊毛纤维较大的损伤,这是限制其工业化应用的关键问题。蛋白酶对羊毛防毡缩整理的研究中必须攻克的难题是减少羊毛纤维的损伤。转谷氨酰胺酶(Transglutaminase EC 2.3.2.13,简称TGase, TG酶或TG)是一种转移酶,广泛存在于动物、植物、微生物体内,能够催化肽或蛋白质基团中谷氨酰胺残基上的γ-酰胺基团(酰基供体)和赖氨酸残基上的ε-氨基等伯胺(酰基受体)之间的酰基-转移反应,形成蛋白质分子内和分子间ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸肽键和异肽键,使蛋白质交联,从而提高蛋白质的稳定性并改善其功能性。羊毛是蛋白质纤维,可利用TGase的催化特性改善其性能。本论文主要针对蛋白酶防毡缩整理中存在的对羊毛纤维损伤问题,研究TGase对羊毛的修复改性工艺；将等离子与蛋白酶和TGase结合处理羊毛针织物,使羊毛针织物在保证强力的情况下,达到机可洗标准,提供一种清洁化的羊毛后整理工艺；探讨TGase催化羊毛接枝功能性物质,为纺织品节能环保型功能整理提供新的思路；研究TGase改性后羊毛的染色性能,提出了一种羊毛色织物用TGase进行增深洗涤的方法；分析TGase对羊毛蛋白的吸附性能及催化交联机理,为TGase在蛋白质纤维改性中的合理运用奠定基础。(1)研究TGase对羊毛的修复改性作用。结果表明TGase处理可以修复羊毛的化学损伤、生物损伤、化学/生物多重损伤,其中对化学/生物多重损伤的修复作用最大。指出pH值,温度,TGase处理浓度及作用时间是影响TGase对羊毛损伤修复作用的四个主要因素。通过单因素分析得到TGase作用羊毛纱线的最佳工艺为pH6.5-7.0,处理温度38-42℃, TGase浓度4%(o.w.f),时间2h。通过二次回归正交设计,得到TGase作用于羊毛机织物的最佳工艺为TGase浓度32.45%(o.w.f),时间108min,经TGase最优化工艺处理后,蛋白酶受损羊毛织物的强力可恢复提高20%左右。无论是羊毛机织物或针织物,经蛋白酶处理后,面积毡缩率和织物强力均有较大幅度的下降；TGase不仅可修复羊毛损伤,提高织物强力,还可适当降低织物的面积毡缩率。采用脂肪酶+蛋白酶+TGase三步对羊毛织物进行全酶法防缩整理,羊毛机织物的面积毡缩率降至3%以下,针织物降至8%左右,机织物断裂强力与原样相比,下降10%左右,针织物下降15%左右。采用常压低温等离子体+蛋白酶+TGase三步对羊毛织物进行联合改性,使羊毛针织物在保证强力的情况下,达到机可洗标准。DTA分析表明,TGase改性羊毛的α螺旋结构蛋白的熔化温度几乎无变化,热降解温度提高,羊毛蛋白的热稳定性明显增强。(2)利用转谷氨酰胺酶的催化特性,将TGase用于催化羊毛蛋白的谷酰胺残基的γ-酰胺基和壳聚糖、磷酸乙醇胺中的伯氨基之间的酰基-转移反应；将TGase用于催化羊毛蛋白和羊毛水解蛋白、丝素水解蛋白及丝胶等外源蛋白之间的酰基-转移反应,在羊毛表面接枝功能性物质,探讨羊毛的酶催化接枝功能整理。结果表明TGase与壳聚糖、羊毛水解蛋白、丝素水解蛋白、丝胶协同整理羊毛织物,进一步降低了羊毛织物的毡缩率,并提高了织物的抗皱性、强力和抗菌性。羊毛织物经TGase和磷酸乙醇胺联合改性,与单独磷酸乙醇胺处理相比,织物上含磷量明显提高,处理残液中的总磷量降低,氧指数增至29,DTA测试表明酶促阻燃羊毛放热峰的峰值温度降低,放热峰面积减少,阻止了剩余物的进一步分解；阻燃羊毛的裂解温度提高,热稳定性增强,延缓了羊毛纤维的热降解,抑制了可燃气体的产生。(3)研究转谷氨酰胺酶改性后羊毛的染色性能。探讨了TGase对羊毛常用弱酸性染料普拉红B、普拉黄GN、普拉蓝RAWL和天然苏木染料吸收光谱影响,结果表明TGase不影响这些染料在可见区的最大吸收波长,但随着TGase浓度的增大,染料溶液在最大吸收波长的吸光度逐渐增大,说明染料与TGase存在相互作用。以弱酸性普拉红为例,分析了TGase改性羊毛的弱酸性染料染色动力学和热力学性能,结果表明,TGase改性有利于染料的上染,提高了染料的上染速率,经蛋白酶和TGase联合改性后,染色扩散系数增加,半染时间减少,扩散活化能降低,可实现羊毛的低温染色；改性前后羊毛对弱酸性普拉红B的吸附模型属Langmuir;染料对TGase改性羊毛的亲和力几乎不变,改性前后羊毛吸附染料均为白发的可逆放热过程,改性羊毛吸附染料的放热量比未改性羊毛的小；染料上染羊毛纤维后体系的混乱程度均降低,染料上染改性羊毛后体系的混乱程度的降低不如未改性羊毛。TGase改性羊毛后续弱酸性染料染色和苏木天然直接染色及单宁酸、硫酸亚铁、明矾后媒染色的K/S值增加,对染色牢度影响不大。通过洗涤残液的吸光度分析表明,TGase改性使羊毛色织物在后续家用生物和非生物洗涤中掉色减少,耐洗性提高,TGase对羊毛色织物的生物和非生物洗涤具有护色作用。对染色织物的颜色参数分析表明：TGase本身可以作为护色增深剂对羊毛色织物进行增深处理。(4)探讨TGase的酶学性质及其对羊毛蛋白的吸附性能和催化交联机理。结果表明,TGase的最适pH为6-7,稳定的pH范围6-8；最适温度为45℃：,较稳定的温度范围为50℃以下。Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+、Mn2+,、K+、Na+对TGase酶活的影响不大,甚至有一定激活作用；而Cu2+、Zn2+、Hg2+、Pb2+对TGase酶活强烈抑制。TGase对羊毛的催化转移反应是一个固液多相反应,羊毛纤维对TGase的可及性是促成酶催化的关键因素,通过考马斯亮蓝比色法分析了TGase在羊毛纤维底物上的吸附性能,结果表明,随着TGase用量的增加、处理温度的提高和处理液的酸碱性的增强及浴比的减少,TGase在羊毛上的吸附率不断增加；经振荡处理,TGase与羊毛之间的吸附作用最大,超声波次之；预处理提高了TGase对羊毛的吸附,其中等离子预处理使吸附率大幅提高。以羊毛水解蛋白为模拟羊毛底物,通过流动时间、紫外光谱曲线和电泳分析,探讨了TGase的催化聚合作用；分析了TGase改性后羊毛纤维吸酸值、碱溶度、红外光谱、热性能和羊毛蛋白氨基酸组成的变化及CMC萃取蛋白紫外光谱、处理液中释氨量等性能。结果表明,TGase处理使底物羊毛水解蛋白液的流动时间逐渐增加；羊毛水解蛋白的紫外谱图表明,TGase处理使羊毛水解蛋白酰胺键的数量增加。电泳结果表明,TGase的催化作用使羊毛水解蛋白分子量增大,不能很好地进入分离胶,表明TGase可催化聚合羊毛水解蛋白。TGase改性羊毛纤维的吸酸值和碱溶度下降。氨基酸分析表明：羊毛纤维蛋白中谷氨酸(glu)的含量为13.45%,赖氨酸(1ys)的含量为2.85%,TGase改性羊毛蛋白大部分氨基酸的含量减少。随TGase与不同预处理羊毛纤维作用时间的增加,残液的总氨量增加,其中蛋白酶预处理羊毛与TGase作用后残液总氨量较大。扫描电镜显示TGase改性羊毛,其鳞片结构随着TGase浓度增加变得光滑。热重分析表明,未处理羊毛、蛋白酶防缩羊毛及蛋白酶/TGase联合处理羊毛的热分解温度分别是319℃、307.6℃和317.8℃,在400℃时的重量分别减少65.4%、65.51%和62.97%,这说明TGase处理使羊毛的热稳定性提高。傅立叶红外光谱及其二阶导数图谱揭示,TGase改性羊毛的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ的特征吸收强度明显增加。紫外光谱分析说明从TGase改性羊毛的胞间粘合物中萃取的蛋白质减少。改性前后羊毛纤维的x-衍射曲线基本相似,TGase改性羊毛的结晶指数稍增加。证实了TGase可以催化羊毛固态角蛋白底物发生自身交联,提高羊毛蛋白的化学稳定性。