CN102409413A

CN102409413A - 一种利用产紫青霉菌db1菌株制备麻纤维的方法

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Publication number: CN102409413A
Application number: CN2011102533204A
Authority: CN
Inventors: 丁若垚; 刘国亮; 董政娥; 黎征帆; 郁崇文; 张兴群
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: CN102409413B

Abstract

本发明涉及一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，包括：(1)将产紫青霉菌DB1菌株保存于马铃薯葡萄糖琼脂培养基中培养，添加冻存缓冲液；(2)在马铃薯葡萄糖培养基中接入步骤(1)所得的菌一环，摇瓶培养；(3)将步骤(2)所得的培养基接种入亚麻木质素发酵培养基，摇瓶培养得到发酵菌液；(4)将灭菌后的麻原料与步骤(3)所得发酵菌液混合，摇床处理，除去发酵液，得到麻纤维；(5)将上述麻纤维和脱胶液混合，处理后水洗，上油，干燥，即得。本发明的工艺简单，脱胶时间短，脱胶率高，适合大规模工业化生产。

Description

一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法

技术领域

本发明属于用真菌制备麻纤维领域，特别涉及一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法。

背景技术

麻是纺织原料之一，其品种主要有亚麻、苎麻、大麻、黄麻、红麻、罗布麻、剑麻、蕉麻、荨麻和苘麻等。麻纤维是从各种麻植物取得的纤维的统称，具有吸湿、透气、散热和抗菌等其他天然纤维无法比拟的优点。我国作为世界上麻类资源最丰富的国家之一，每年生产的麻纤维及其制品除满足国内市场的需求，还作为大宗商品出口美国、西欧及东南亚国家，年均创汇近百亿美元。在国家节能减排政策和消费者回归自然、追求绿色的消费观念推动下，麻类纤维绿色加工技术已经成为纺织领域的研究热点。

亚麻、大麻、黄麻和红麻纤维的主要组成为纤维素，此外还有较多的半纤维素、果胶和木质素等非纤维素物质包裹在麻纤维表面。这些胶质，特别是木质素等非纤维素物质胶结在纤维外面，使得原麻呈坚固的片条状。所以，原麻在纺纱过程中须通过一道脱胶过程去除木质素等胶质，以满足纺纱要求。目前，麻纺行业常用的煮练方法主要是化学方法，即利用强酸强碱对原麻或麻粗纱进行处理。化学脱胶工艺能耗大、设备损耗大，且排放的废水无法循环利用，污染问题严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用产紫青霉菌(Penicillium purpurogenum)DB1菌株制备麻纤维的方法，该制备方法简单、生产流程短、适合大规模工业化生产。

本发明的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，包括：

(1)将产紫青霉菌DB1菌株保存于马铃薯葡萄糖琼脂培养基，30℃220rpm培养48h，添加冻存缓冲液；其中冻存缓冲液由磷酸二氢钾0.0627g，磷酸氢二钾0.0177g，柠檬酸钠0.0588g，七水合硫酸镁0.02645g，甘油10mL，加水定容至100mL制得；马铃薯葡萄糖琼脂培养基的配方为：马铃薯200g，葡萄糖20g，自来水1000mL，自然pH值；

(2)在灭菌冷却后的50mL马铃薯葡萄糖培养基中，接入步骤(1)所得的菌一环，在转速220r/min、温度30℃条件下摇瓶培养48h；

(3)将步骤(2)所得的培养基接种入亚麻木质素发酵培养基5L，在转速220r/min、温度30℃条件下摇瓶培养48h得到发酵菌液；其中，亚麻发酵培养基配方为：亚麻原麻木质素5g，KCl 0.05g，磷酸氢二钾0.1g，MgSO₄0.05g，FeSO₄ 0.001g，(NH₄)₂SO₄0.5g，补水至100mL定容；

(4)将灭菌后的麻原料与步骤(3)所得发酵菌液按浴比1∶20混合，在30℃，160-220rpm摇床中处理1～4天，除去发酵液，得到麻纤维；

(5)将上述麻纤维和脱胶液混合，在70-100℃温度下处理1-8小时，然后水洗，并按常规的方法上油、干燥，即得到可供纺织用的纤维；其中麻纤维对脱胶液的重量比为1∶8-1∶25，脱胶温度为70-100℃，时间为1-8小时。

步骤(4)中所述的麻原料为亚麻原茎、亚麻纱线、亚麻织物、大麻原茎、大麻纱线、大麻织物、黄麻原茎、黄麻纱线、黄麻织物、红麻原茎、红麻纱线或红麻织物。

步骤(5)中所述的脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成；其中过氧化物脱胶剂、螯合剂和氢键破坏剂之和与脱胶溶液的重量比1∶8-1∶25。

步骤(5)中所述的过氧化物脱胶剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过碳酸钾、过碳酸钠、过碳酸铵、过硼酸钾、过硼酸钠或过硼酸铵，其用量为麻原料重量的0.25-8％。

步骤(5)中所述的螯合剂是磷酸钠、三聚磷酸钠，偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠的一种或几种，其用量为麻原料重量的0.1-4％。

步骤(5)中所述的氢键破坏剂是尿素，其用量为麻原料重量的0.05-2％。

步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶25的比例混合，脱胶温度为90℃，时间为1小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硫酸钾，其用量为麻原料重量的5％；氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的1％，螯合剂为磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，其用量均为麻原料重量的2％。

步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶8的比例混合，脱胶温度为100℃，时间为8小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硫酸钾，其用量为麻原料重量的8％；氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的2％，螯合剂为偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和三聚磷酸钠，其用量均为麻原料重量的2％。

步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶15的比例混合，脱胶温度为90℃，时间为2小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硼酸钠，用量为麻原料重量的2％，氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的0.05％，螯合剂为三聚磷酸钠和磷酸钠，其用量分别为麻原料重量的2％和1％。

步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶10的比例混合，脱胶温度为85℃，时间为1小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过碳酸钾，用量为麻原料重量的2.5％，氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的1％，螯合剂为磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸，其用量分别为麻原料重量的3％、1％和1％。

本发明所采用的产紫青霉菌(Penicillium purpurogenum)DB1菌株的保藏号为CGMCCNo.4694，保藏日为2011年3月17日，建议分类命名为：产紫青霉(Penicillium purpurogenum)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

根据18sR DNA测序Blast及聚类分析结果，该菌与产紫青霉菌相似性为99％，结合生理生化试验结果和镜检分析，命名此菌株为产紫青霉菌(Penicillium purpurogenum)DB1菌株。

本发明所采用的产紫青霉菌DB1菌株的制备方法，包括：

(1)将腐烂海草按1g∶20mL的比例置于富集培养基中室温静置培养30天，然后取0.1mL富集培养基涂布于分离培养基中，30℃静置培养1～4天，获得野生型亚麻生物处理菌株；

其中，富集培养基配方为：亚麻粉5g，自来水200mL，pH自然；分离培养基配方为：亚麻粉5g，(NH₄)₂SO₄5g，K₂HPO₄ 1g，MgSO₄0.5g，KCl 0.5g，FeSO₄0.01，琼脂20g，水1000mL，用NaOH将pH调节到7-7.2；

(2)将步骤(1)中得到的菌株接种到亚麻木质素营养培养基中，28℃培养72h。亚麻木质素营养培养基，其组分包括：亚麻木质素2g，NaNO₃3g，K₂HPO₄0.5g，MgSO₄ 1g，琼脂20g，水1000mL，用NaOH将pH调节到7-7.2；

(3)从上述培养基中选择出具有降解木质素能力的菌株。

在构建的培养条件下，该菌株培养条件粗放，耐热性好，生长繁殖快，可以有效去除亚麻、大麻、黄麻或红麻纤维中的木质素等胶质，且酶活稳定，菌、酶均无毒性。该菌株及培养系统能够直接用于亚麻脱胶。

本发明所采用的菌株生长周期短，菌种不易被污染，处理成本低，脱胶条件温和，抗污染能力强，耐热性能好，无环境污染，处理后纤维质量好；该菌株具有对亚麻、大麻、黄麻或红麻等韧皮纤维木质素降解的能力，能应用于韧皮纤维表面改性。

菌种前处理或处理后，实用环境友好型过氧化物进行灭活处理，以替代传统的沸水灭活工艺，以节约用水；同时利用灭活工艺中过氧化物的强氧化性对菌种处理后的麻试样进行精炼和漂白处理，以进一步优化工艺，节能减排。

与现有技术相比，本发明将环境友好型过氧化物应用于菌种的灭活、麻纤维的精炼和漂白工序，并将三个工序合并为一个工序。因此本发明具有工艺简单、生产流程短、适合大规模工业化生产等特点，对于探索产紫青霉菌在大规模生产条件下进行韧皮纤维表面改性和纺织加工前木质素去除的生物前处理具有重要意义。

有益效果

(1)本发明所采用的菌株及培养系统，经检测高产木质素降解酶，能够直接用于亚麻脱胶，具有脱胶周期短，木质素去除率达到70-80％，纤维分散率达100％，对亚麻脱胶效果良好，脱胶效率达95％，菌种不易被污染，处理成本低，纤维质量好，脱胶条件温和，抗污染能力强，耐热性能好，无环境污染等优点；

(2)本发明的制备方法具有工艺简单、适合大规模工业化生产等特点。利用该体系进行亚麻脱胶具有脱胶时间短，亚麻纤维分散率达到100％，脱胶率达到90％以上，精干麻质量好。

附图说明

图1为菌株显微镜染色照片(油镜)；

图2为土豆马铃薯培养基菌落照片；

图3为真菌处理过程照片；

图4为处理后亚麻纤维照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

亚麻脱胶菌种的筛选获得

(1)从东海舟山海域取样腐烂海草，先将海草与富集培养基按1g∶20mL的比例于富集培养基中室温静置培养30天，然后取0.1mL富集培养基涂布于分离培养基，30℃静置培养1～4天，获得野生型亚麻生物处理优势菌株；

其中，富集培养基配方为：亚麻粉5g，自来水200mL，pH自然；分离培养基配方为：亚麻粉5g，(NH₄)₂SO₄ 5g，K₂HPO₄ 1g，MgSO₄0.5g，KCl 0.5g，FeSO₄0.01，琼脂20g，水1000mL，用NaOH将pH调节到7-7.2；

(3)从上述培养基中选择出具有降解木质素能力的菌株。

实施例2

发酵菌液的制备：

(1)产紫青霉菌DB1菌株保存于马铃薯葡萄糖琼脂培养基，30℃220rpm培养48h，添加冻存缓冲液；冻存缓冲液由磷酸二氢钾0.0627g，磷酸氢二钾0.0177g，柠檬酸钠0.0588g，七水合硫酸镁0.02645g，甘油10mL，加水定容至100mL制得。

(3)将步骤(2)所得的培养基接种入亚麻木质素发酵培养基5L，在转速220r/min、温度30℃条件下摇瓶培养48h得到发酵菌液；其中，亚麻发酵培养基配方为：亚麻原麻木质素5g，KCl 0.05g，磷酸氢二钾0.1g，MgSO₄0.05g，FeSO₄0.001g，(NH₄)₂SO₄0.5g，补水至100mL定容。

实施例3

亚麻脱胶工艺如下：

将5g亚麻原茎置入250mL三角瓶，以亚麻原茎与实施例2的发酵菌液按浴比1∶20分装于三角瓶中，装液量为100mL，在40℃，200rpm摇床中分别脱胶1天；脱胶时间到时，除去脱胶液，停止生物处理。将生物处理后的亚麻原茎进行灭活处理，其工艺为：生物处理后的亚麻原茎和脱胶液以1∶10的比例混合，并在70℃的条件下处理3小时，其中过氧化物过碳酸钠的用量为亚麻原茎重量的3％，尿素用量为亚麻原茎重量的0.05％，三聚磷酸钠的用量为亚麻原茎重量的2％，乙二胺四乙酸二钠的用量为亚麻原茎重量的0.1％。脱胶后可制的2130支的纺织用亚麻纤维。

实施例4

大麻脱胶工艺如下：

将5g灭菌后的大麻纤维置入250mL三角瓶，以大麻与实施例2的发酵菌液按浴比1∶20分装于三角瓶中，装液量为100mL，在35℃，200rpm摇床中分别脱胶2天；脱胶时间到时，除去脱胶液，停止生物处理。将生物处理后的大麻进行灭活处理，其工艺为：生物处理后的大麻和脱胶液以1∶25的比例混合，并在90℃的条件下处理1小时，其中过氧化物过硫酸钾的用量为大麻重量的5％，尿素用量为大麻重量的1％，磷酸氢二钠的用量为大麻重量的2％，磷酸二氢钠的用量为大麻重量的2％。脱胶后可制的1190支的纺织用大麻纤维。

实施例5

黄麻脱胶工艺如下：

将5g灭菌后的黄麻原茎置入250mL三角瓶，以黄麻与实施例2的发酵菌液按浴比1∶20分装于三角瓶中，装液量为100mL，在40℃，160rpm摇床中分别脱胶4天；脱胶时间到时，除去脱胶液，停止生物处理。将生物处理后的黄麻进行灭活处理，其工艺为：生物处理后的黄麻和脱胶液以1∶8的比例混合，并在100℃的条件下处理8小时，其中过氧化物过硫酸钾的用量为黄麻的8％，尿素用量为黄麻原茎重量的2％，偏磷酸钠的用量为黄麻原茎重量的2％，乙二胺四乙酸二钠的用量为黄麻重量的2％，三聚磷酸钠的用量为黄麻重量的2％。脱胶后可制的820支的纺织用黄麻纤维。

实施例6

亚麻纱线煮练工艺如下：

将5g灭菌后的亚麻纱线(亚麻粗纱或亚麻二粗)置入250mL三角瓶，以亚麻纱线与实施例2的发酵菌液按浴比1∶20分装于三角瓶中，装液量为100mL，在40℃，180rpm摇床中分别脱胶1天；脱胶时间到时，除去脱胶液，停止生物处理。将生物处理后的亚麻纱线进行灭活处理，其工艺为：生物处理后的亚麻纱线和脱胶液以1∶15的比例混合，并在90℃的条件下处理2小时，其中过氧化物过硼酸钠用量为亚麻纱线重量的2％，尿素用量为亚麻纱线重量的0.05％，三聚磷酸钠的用量为亚麻纱线重量的2％，磷酸钠的用量为亚麻纱线的重量1％。脱胶后可制的1530支的纺织用亚麻纱线。

实施例7

亚麻织物生物处理工艺如下：

将5g灭菌后的亚麻织物置入250mL三角瓶，以亚麻原茎与实施例2的发酵菌液按浴比1∶20分装于三角瓶中，装液量为100mL，在40℃，200rpm摇床中分别脱胶1天；脱胶时间到时，除去脱胶液，停止生物处理。将生物处理后的亚麻织物进行灭活处理，其工艺为：生物处理后的亚麻织物和脱胶液以1∶10的比例混合，并在85℃的条件下处理1小时，其中过氧化物过碳酸钾的用量为亚麻织物的2.5％，尿素用量为亚麻织物重量的1％，磷酸钠的用量为亚麻织物重量的3％，乙二胺四乙酸二钠的用量为亚麻织物重量的1％，柠檬酸的用量为亚麻织物重量的1％。脱胶后，亚麻织物白度、柔软度显著改善，刺痒感显著减低。

Claims

1.一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，包括：

(1)将产紫青霉菌DB1菌株保存于马铃薯葡萄糖琼脂培养基中，30℃220rpm培养48h，添加冻存缓冲液；其中冻存缓冲液由磷酸二氢钾0.0627g，磷酸氢二钾0.0177g，柠檬酸钠0.0588g，七水合硫酸镁0.02645g，甘油10mL，加水定容至100mL制得；马铃薯葡萄糖琼脂培养基的配方为：马铃薯200g，葡萄糖20g，自来水1000mL，自然pH值；

(3)将步骤(2)所得的培养基接种入亚麻木质素发酵培养基5L，在转速220r/min、温度30℃条件下摇瓶培养48h得到发酵菌液；其中，亚麻发酵培养基配方为：亚麻原麻木质素5g，KCl 0.05g，磷酸氢二钾0.1g，MgSO₄ 0.05g，FeSO₄ 0.001g，(NH₄)₂SO₄0.5g，补水至100mL定容；

(5)将上述麻纤维和脱胶液混合，在70-100℃温度下处理1-8小时，然后水洗，上油、干燥，即得；其中麻纤维对脱胶液的重量比为1∶8-1∶25，脱胶温度为70-100℃，时间为1-8小时。

2.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的麻原料为亚麻原茎、亚麻纱线、亚麻织物、大麻原茎、大麻纱线、大麻织物、黄麻原茎、黄麻纱线、黄麻织物、红麻原茎、红麻纱线或红麻织物。

3.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成；其中过氧化物脱胶剂、螯合剂和氢键破坏剂之和与脱胶溶液的重量比为1∶8-1∶25。

4.根据权利要求3所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的过氧化物脱胶剂为过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过碳酸钾、过碳酸钠、过碳酸铵、过硼酸钾、过硼酸钠或过硼酸铵，其用量为麻原料重量的0.25-8％。

5.根据权利要求3所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的螯合剂是磷酸钠、三聚磷酸钠，偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠的一种或几种，其用量为麻原料重量的0.1-4％。

6.根据权利要求3所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的氢键破坏剂是尿素，其用量为麻原料重量的0.05-2％。

7.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶25的比例混合，脱胶温度为90℃，时间为1小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硫酸钾，其用量为麻原料重量的5％；氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的1％，螯合剂为磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，其用量均为麻原料重量的2％。

8.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶8的比例混合，脱胶温度为100℃，时间为8小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硫酸钾，其用量为麻原料重量的8％；氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的2％，螯合剂为偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和三聚磷酸钠，其用量均为麻原料重量的2％。

9.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶15的比例混合，脱胶温度为90℃，时间为2小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过硼酸钠，用量为麻原料重量的2％，氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的0.05％，螯合剂为三聚磷酸钠和磷酸钠，其用量分别为麻原料重量的2％和1％。

10.根据权利要求1所述的一种利用产紫青霉菌DB1菌株制备麻纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的麻纤维和脱胶液以重量比为1∶10的比例混合，脱胶温度为85℃，时间为1小时；其中脱胶液是由过氧化物脱胶剂、螯合剂、氢键破坏剂和水组成的，过氧化物脱胶剂为过碳酸钾，用量为麻原料重量的2.5％，氢键破坏剂为尿素，其用量为麻原料重量的1％，螯合剂为磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸，其用量分别为麻原料重量的3％、1％和1％。