CN101736583A - 生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织化学领域,它涉及一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法,其特征在于是由步骤一甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备、步骤二甲壳素脱乙酰酶的制备、步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料。本发明的甲壳素浆料水溶性较好,粘度稳定;且该浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性,因此在织造结束后无需退浆,避免了退浆废液的排放,节约了生产成本,减少了环境污染,达到了绿色环保的要求。
Description
技术领域
本发明属纺织化学领域,它涉及一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法,使得环保型甲壳素浆料更好的用于纺织厂经纱上浆。
背景技术
改性前甲壳素的大分子结构式如下:
现有的甲壳素浆料存在一个弱点,即水溶性不佳,无法满足正常上浆要求。目前解决甲壳素水溶性的方法一般是化学方法:用浓碱对甲壳素进行脱乙酰后,再用酸溶液溶解其脱乙酰产物,而后得到甲壳素浆料。该化学法脱乙酰应用了大量的强酸、强碱,容易造成甲壳素大分子链的断裂降低其分子量,脱乙酰后产物分子量及脱乙酰均匀性难以控制,更重要的是会对环境造成严重的污染,对操作的工人身体健康带来危害。
发明内容
针对上述缺陷,本发明提供了一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法,以解决甲壳素大分子链的断裂降低其分子量,以及造成环境污染等问题。
本发明解决技术问题的技术方案如下:
一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法,其特征在于是由如下步骤实现的:
步骤一:甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备
(1)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方,配方中各组分的重量百分比如下:
蔗糖 20~40
硝酸钠 2~5
磷酸氢二钾 1
硫酸亚铁 0.01
无水硫酸镁 0.5
氯化钾 0.5
水 余量
(2)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备:
①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分并加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.0~7.2,
然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶,打开瓶口,取一环构巢曲霉菌接种于上述③所得的溶液中,先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口,并置于温度为30℃,转速为200r/min的摇床上,培养42~54h,以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二:甲壳素脱乙酰酶的制备
(1)甲壳素脱乙酰酶培养基的配方,配方中各组分的重量百分比如下:
壳聚糖 10~20
酵母粉 2
硝酸钠 3~8
磷酸氢二钾 1.0
磷酸二氢钾 1.0
无水硫酸镁 0.5
水 余量
(2)甲壳素脱乙酰酶的制备:
①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分并加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5.5~6.5,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min,取出冷却后按体积比5~10%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液,以制得甲壳素脱乙酰酶培养基;
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃,转速为150r/min的摇床上,培养72~108h,以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三:生物酶法改性甲壳素浆料的制备
①称取甲壳素20~50g,溶解于存放400mL浓度为20~30%的NaOH溶液的烧杯中,在温度为95~98℃的条件下反应30~40min;
②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7,用真空泵抽滤,制得可用生物酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物;
③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中,在pH值为4.0~4.5,反应温度为45℃~55℃,酶用量为15~25mL,反应时间为12~36h的条件下,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料,其生物酶法改性后的甲壳素大分子结构式为:
与现有技术相比本发明的优点如下:
1.由于用甲壳素脱乙酰酶改性的本发明甲壳素浆料水溶性较好,脱乙酰度均匀,使得本发明的浆料粘度稳定;
2.本发明的浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性;在织造结束后无需退浆,避免了退浆废液的排放,减少了环境污染,节约了生产成本,达到了绿色环保的要求。
具体实施方式
实施例1:
步骤一:甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备
①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比:蔗糖30,硝酸钠2,磷酸氢二钾1,硫酸亚铁0.01,无水硫酸镁0.5,氯化钾0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.0,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶,打开瓶口,取一环构巢曲霉菌接种于上述③所得的溶液中,先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口,并置于温度为30℃,转速为200r/min的摇床上,培养48h,以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二:甲壳素脱乙酰酶的制备
①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比:壳聚糖15,酵母粉2,硝酸钠5.0,磷酸氢二钾1.0,磷酸二氢钾1.0,无水硫酸镁0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至6.5,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min,取出冷却后按体积比7%直接接入上述步骤
一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液,以制得甲壳素脱乙酰酶培养基;
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃,转速为150r/min的摇床上,培养96h,以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三:生物酶法改性甲壳素浆料的制备
①称取甲壳素50g,溶解于存放400mL浓度为20的NaOH溶液的烧杯中,在温度为98℃的条件下反应40min;
②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7,用真空泵抽滤,制得可用生物酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物;
③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中,在pH值为4.3,反应温度为45℃,酶用量为25mL,反应时间为24h的条件下,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料。
实施例2:
步骤一:甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备
①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比:蔗糖20,硝酸钠3.5,磷酸氢二钾1,硫酸亚铁0.01,无水硫酸镁0.5,氯化钾0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.1,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶,打开瓶口,取一环构巢曲霉菌接种于上述③中所得的溶液中,先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口,并置于温度为30℃,转速为200r/min的摇床上,培养42h,以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二:甲壳素脱乙酰酶的制备
①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比:壳聚糖10,酵母粉2,硝酸钠8,磷酸氢二钾1.0,磷酸二氢钾1.0,无水硫酸镁0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5.5,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min,取出冷却后按体积比5%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液,以制得甲壳素脱乙酰酶培养基;
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃,转速为150r/min的摇床上,培养108h,以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三:生物酶法改性甲壳素浆料的制备
①称取甲壳素30g,溶解于存放400mL浓度为25%的NaOH溶液的烧杯中,在温度为96℃的条件下反应35min;
②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7,用真空泵抽滤,制得可用生物酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物;
③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中,在pH值为4.0,反应温度为50℃,酶用量为20mL,反应时间为12h的条件下,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料。
实施例3:
步骤一:甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备
①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比:蔗糖40,硝酸钠5,磷酸氢二钾1,硫酸亚铁0.01,无水硫酸镁0.5,氯化钾0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.2,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶,打开瓶口,取一环构巢曲霉菌接种于上述③所得的溶液中,先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口,并置于温度为30℃,转速为200r/min的摇床上,培养54h,以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二:甲壳素脱乙酰酶的制备
①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比:壳聚糖20,酵母粉2,硝酸钠3,磷酸氢二钾1,磷酸二氢钾1,无水硫酸镁0.5,水余量,加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至6.5,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min,取出冷却后按体积比10%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液,以制得甲壳素脱乙酰酶培养基;
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃,转速为150r/min的摇床上,培养73h,以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三:生物酶法改性甲壳素浆料的制备
①称取甲壳素20g,溶解于存放400mL浓度为30%的NaOH溶液的烧杯中,在温度为95℃的条件下反应30min;
②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7,用真空泵抽滤,制得可用生物酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物;
③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中,在pH值为4.5,反应温度为55℃,酶用量为15mL,反应时间为36h的条件下,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料。
上述实施例1、实施例2、实施例3得到的本发明生物酶法改性甲壳素浆料,水溶性较好,粘度稳定;且该浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性,因此在织造结束后无需退浆,避免了退浆废液的排放,节约了生产成本,减少了环境污染,达到了绿色环保的要求。
上述所用原料、设备购于下述单位:
壳聚糖、甲壳素:上海卡博工贸有限公司;蔗糖、氢氧化钠NaOH、无水硫酸镁MgSO4、酵母粉:国药集团化学试剂有限公司;硝酸钠NaNO3:中国医药集团上海化学试剂公司;磷酸氢二钾K2HPO4、磷酸二氢钾KH2PO4:平湖化工试剂厂;硫酸亚铁FeSO4:上海精化科技研究所;氯化钾KCl:金山化工厂;构巢曲霉:上海工业用微生物研究所;去离子水:东华大学化学试剂处;脱脂纱布:上海针织二十一厂。
上述所用的设备:
立式压力蒸汽灭菌锅型号为:YXQ-LS-50S11,市场有购;摇床型号为:ZHWY211B,市场有购;真空泵型号为:CJD5/CR6-SA751.5,市场有购。
Claims (1)
1.一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法,其特征在于是由如下步骤实现的:
步骤一:甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备
(1)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方,配方中各组分的重量百分比如下:
蔗糖 20~40
硝酸钠 2~5
磷酸氢二钾 1
硫酸亚铁 0.01
无水硫酸镁 0.5
氯化钾 0.5
水 余量
(2)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备:
①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分并加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.0~7.2,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶,打开瓶口,取一环构巢曲霉菌接种于上述③所得的溶液中,先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口,并置于温度为30℃,转速为200r/min的摇床上,培养42~54h,以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二:甲壳素脱乙酰酶的制备
(1)甲壳素脱乙酰酶培养基的配方,配方中各组分的重量百分比如下:
壳聚糖 10~20
酵母粉 2
硝酸钠 3~8
磷酸氢二钾 1.0
磷酸二氢钾 1.0
无水硫酸镁 0.5
水 余量
(2)甲壳素脱乙酰酶的制备:
①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分并加入烧杯中,在温度为50℃条件下将其加热溶解;
②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5.5~6.5,然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口;
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内,在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下,通过湿热灭菌20min,灭菌后将其置于无菌工作台上,用紫外灯照射20min,取出冷却后按体积比5~10%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液,以制得甲壳素脱乙酰酶培养基;
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃,转速为150r/min的摇床上,培养72~108h,以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三:生物酶法改性甲壳素浆料的制备
①称取甲壳素20~50g,溶解于存放400mL浓度为20~30%的NaOH溶液的烧杯中,在温度为95~98℃的条件下反应30~40min;
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③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中,在pH值为4.0~4.5,反应温度为45℃~55℃,酶用量为15~25mL,反应时间为12~36h的条件下,最终制得生物酶法改性甲壳素浆料,其生物酶法改性后的甲壳素大分子结构式为:
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