CN104153213A

CN104153213A - 一种蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法

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Publication number: CN104153213A
Application number: CN201410420980.0A
Authority: CN
Inventors: 刘雅光; 陈国强; 田驰; 邢铁玲; 贡成良; 余莹莹; 杨明达; 盛家镛
Original assignee: Escape Silk Product Co Ltd Is Adopted In Liaoning; Suzhou University
Current assignee: Escape Silk Product Co Ltd Is Adopted In Liaoning; Suzhou University
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: CN104153213B

Abstract

本发明公开了一种蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，将红曲霉菌转移至培养液中，28～30℃扩大培养18～24小时，得到红曲霉菌扩大培养液；加入媒染剂，得到染色液，媒染剂包含重量百分比为20%～30%的三氧化二镧和45%～55%的二氧化铈，浓度为0.2～1.2g/L，向所述染色液内加入灭菌的蚕丝织物，使其与扩大培养后的红曲霉菌接触，再以150～180rpm的转速于28～30℃继续培养，直至染色完全，浴比为1∶15～25，染浴pH为3～6，染色时间为18～30小时。本发明采用低温染色技术，能够使红曲霉菌持续分化繁殖并不断分泌红色素，提高上染率、色牢度，同时实现工业废物的零排放，节能环保效果显著。

Description

一种蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法

技术领域

本发明涉及一种织物染色方法，具体涉及一种采用低温媒染技术对蚕丝织物进行染色处理的方法。

背景技术

红曲霉菌是一种常见的真菌，因其能产生大量的天然色素而备受关注。但是，相关研究主要集中于医用产品和食用色素的开发，而很少涉足其作为生物染料用于染整织物的领域。红曲色素是利用红曲霉菌发酵培养而制得的天然染料，属于红曲霉菌的次级代谢产物。多项理化分析实验结果证明：红曲色素由化学结构不同、性质相近的红、橙、黄3类色素组成，具有原料丰富、生产过程无污染、色价高、稳定性好、安全性高、着色性能好等优点。

然而，制约红曲色素等天然染料应用的一大难题在于对纺织纤维的亲和力较低，导致染色时间长，染色牢度差，因此大多数天然染料在染色时都需要使用媒染剂。传统媒染剂大多包含较高浓度的重金属离子，这些重金属离子由于与织物的结合能力相对较弱，会造成生态环境的污染，这违背了利用天然染料染色有利于环保的初衷。

刘艳春等人采用环境友好的稀土氯化镨作为媒染剂，将红曲色素用于蚕丝织物染色加工（参见刘艳春, 白刚, 蚕丝的红曲红素生态媒染染色, 纺织学报, 2012, 4(33):78-81和中国发明专利CN 102182078B）。该方法的染色温度必须达到80℃以上，才能利用高温使纤维蓬松，以便使色素更加容易渗透，否则难以实现预期的染色效果。宋墩墩等人也考察了红米红对蚕丝和锦纶的染色性能，其中媒染法的染色温度更是高达95℃才能达到预期的染色效果（参见宋墩墩, 唐人成, 红米红对蚕丝和锦纶的染色性能, 《纺织学报》2010, 31(9):49-55）。

然而，由于采用高温染色，会妨碍红曲霉菌分泌红曲色素，甚至会杀死微生物本身，这种染色原理导致了想要获得满意的色牢度和上染率就必须在染色过程中加入较多的红曲色素及媒染剂，而且染色液不能反复循环利用，加之高温作业势必需要更大的能耗，这都会相应增加生产成本。因此，目前亟需一种能够充分利用红曲霉菌的新颖的低温媒染方法，从而有效地提高色牢度和上染率，减少原料损耗，降低生产成本，符合环保要求，满足工业化生产的要求。

发明内容

针对目前红曲霉菌对蚕丝织物的高温染色存在能耗较高、环保性较差、原料浪费严重等问题，本发明的目的是提供一种新的红曲霉菌对蚕丝制品的低温媒染染色方法。

为实现上述发明目的，本发明的总体技术构思是，通过红曲霉菌液体发酵，并在发酵过程中直接与无菌蚕丝制品接触，在混合稀土媒染剂存在的条件下于30℃以下进行生物染色。

具体而言，本发明采取的技术方案如下所述：

一种蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，包括如下步骤：

1）红曲霉菌的扩大培养：将红曲霉菌转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以150～180 rpm的转速于28~30℃扩大培养18～24小时，直至所述红曲霉菌的浓度为0.5～1 g/L，得到红曲霉菌扩大培养液；

2）蚕丝织物的生物染色：将媒染剂加入到红曲霉菌扩大培养液中，得到染色液，其中所述媒染剂为混合稀土，其包含重量百分比为20%～30%的三氧化二镧和45%～55%的二氧化铈，其在所述染色液内的浓度为0.2～1.2 g/L，然后向所述染色液内加入灭菌的蚕丝织物，使其与扩大培养后的红曲霉菌接触，再以150～180 rpm的转速于28～30℃继续培养，直至染色完全，其中所述染色的浴比为1∶15～25，染浴pH为3～6，染色时间为18～30小时。

优选的，在上述方案中，步骤1）中所述培养液按照如下方法制备：称取去皮马铃薯，粉碎后加入到纯净水中，加热煮沸，加入葡萄糖继续煎煮直至马铃薯融化成泥状，滤取液体并倒入容器中，密封后于0.1 MPa、120℃的条件下灭菌20分钟即得。

优选的，在上述方案中，步骤1）中所述培养液内去皮马铃薯的浓度为200 g/L，葡萄糖的浓度为20 g/L。

优选的，在上述方案中，步骤1）中所述红曲霉菌的浓度为0.5 g/L。步骤2）中，所述染色液内媒染剂的浓度为0.2～0.4 g/L，所述媒染剂包含重量百分比为25.52%的三氧化二镧和50.82%的二氧化铈。

优选的，在上述方案中，步骤2）中所述染色的浴比为1∶20；染浴pH为3.6～4.0；染色的时间为18～24小时。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1）现有技术多采用高温染色技术，染色温度通常在80℃以上，但是高温条件不利于红曲霉分泌红色素，甚至会杀死微生物，而本发明采用低温染色，同时，使用培养液替代普通使用的水来制备染色液，微生物在此条件下可以进行菌丝分化和孢子繁殖，在此过程中，形成的菌丝体会持续分泌红色素，从而有利于提高染色牢度；

2）由于采用低温染色，微生物能进行孢子繁殖，使得染色液可以反复使用，因此能够实现工业废物零排放，污染度极低，属于环境友好型染色方法；

2）高温染色过程中需用大量热能和冲洗用水，生产成本较高，而本发明采用低温染色，成功地降低了能耗和用水量，节能环保效果显著；

3）本发明使用混合稀土作为媒染剂，有助于红曲霉菌分泌的色素分子与蚕丝纤维之间形成紧密而稳定的配位键，进而提高了上染率、色牢度等多项染色参数指标；

4）现有技术中有些化学染料以及高温染色方案的使用会使人类的皮肤和粘膜组织产生过敏反应，甚至诱发皮肤癌，天然染料存在给色量低，染色时间较长，染色牢度较差的缺陷，然而本发明所使用的红曲霉菌却对人体皮肤具有保健作用，较低的工作环境温度也有利于保障印染行业一线人员的身体健康。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例一、蚕丝织物的红曲霉菌染色。

1、培养液的制备：

利用电子天平称取200 g去皮马铃薯，切成片状，加入到1 L纯净水中，在电磁炉上加热煮沸，加入20 g葡萄糖继续煎煮，直至马铃薯融化成泥状，用四层纱布滤取液体并倒入玻璃容器中，密封后置于手提式不锈钢压力蒸汽灭菌器中，于0.1 MPa、120℃的条件下灭菌20分钟，得到培养液。

2、红曲霉菌的扩大培养：

采用常规的菌种筛选方法，从红曲霉菌（拉丁名：Monascus anka Nakazawa et Sato，菌株保藏号：ACCC30342，保藏单位：中国农业微生物菌种保藏中心，菌种提供单位：中国科学院微生物研究所菌种室）中挑选出专属分泌红色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的红曲霉菌转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于30℃扩大培养20小时，直至红曲霉菌的浓度为0.5 g/L，得到红曲霉菌扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL红曲霉菌扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入30 mg混合稀土（其中包含25.52重量%的La₂O₃和50.82重量%的CeO₂）作为媒染剂，混合均匀，得到染色液，然后按照1:20的染色浴比，将灭菌的真丝电力纺直接置于染色液中（采用柠檬酸调节pH值为3.6），使其与扩大培养后的红曲霉菌接触，然后再以180 rpm的转速于30℃继续培养20小时，直至染色完全。将染色后的织物取出，用纯净水冲洗5~10分钟，95～98℃烘干后以备染色性能考察试验所用。

实施例二、蚕丝织物的红曲霉菌染色。

1、培养液的制备：

2、红曲霉菌的扩大培养：

从商品化红曲霉菌中挑选出专属分泌红色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的红曲霉菌转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于30℃扩大培养24小时，直至红曲霉菌的浓度为0.8 g/L，得到红曲霉菌扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL红曲霉菌扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入20 mg混合稀土（其中包含30重量%的La₂O₃和45重量%的CeO₂）作为媒染剂，混合均匀，得到染色液，然后按照1:15的染色浴比，将灭菌的真丝电力纺直接置于包含媒染剂的培养液（采用柠檬酸调节pH值为3.6）中，使其与扩大培养后的红曲霉菌接触，然后再以180 rpm的转速于30℃继续培养24小时，直至染色完全。将染色后的织物取出，用纯净水冲洗5~10分钟，95～98℃烘干后以备染色性能考察试验所用。

实施例三、蚕丝织物的红曲霉菌染色。

1、培养液的制备：

2、红曲霉菌的扩大培养：

采用常规的菌种筛选方法，从商品化红曲霉菌中挑选出专属分泌红色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的红曲霉菌转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于28℃扩大培养18小时，直至红曲霉菌的浓度为1.0 g/L，得到红曲霉菌扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL红曲霉菌扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入40 mg混合稀土（其中包含20重量%的La₂O₃和55重量%的CeO₂）作为媒染剂，混合均匀，得到染色液，然后按照1:25的染色浴比，将灭菌的真丝电力纺直接置于包含媒染剂的培养液（采用柠檬酸调节pH值为4.0）中，使其与扩大培养后的红曲霉菌接触，然后再以180 rpm的转速于28℃继续培养24小时，直至染色完全。将染色后的织物取出，用纯净水冲洗5~10分钟，95～98℃烘干后以备染色性能考察试验所用。

实施例四、媒染剂的不同用量对染色效果的影响。

按照实施例一记载的方法对真丝电力纺进行一系列红曲霉菌低温染色，其中媒染剂混合稀土的浓度依次为0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 g/L，其上染率结果如表1所示。

表1、媒染剂的浓度对上染率的影响

浓度（g/L）	上染率（%）
		0	82.84
0.2	89.45
		0.4	88.85
0.6	88.02
		0.8	88.46
1.0	88.29

从表1中可以看出，采用一系列浓度的混合稀土作为媒染剂均能够获得较高的上染率（约88%左右）。这是因为稀土具有较强的配位络合作用，能够与红曲色素分子以及植物纤维分子中的羧基、羟基、氨基等基团形成多元络合，从而提高了上染率。当浓度为0.2~0.4 g/L之间时，上染率达到峰值，继续增加稀土的用量，上染率基本保持不变，可知红曲色素、稀土和植物纤维之间存在一定的饱和络合比。并且当浓度为0.2~0.4 g/L之间时，媒染剂的用量较少，更加节省稀土，符合低碳的要求。

实施例五、媒染剂的不同种类对上染率的影响。

按照实施例一记载的方法对真丝电力纺进行一系列红曲霉菌低温染色，其中媒染剂为单一稀土成分——氯化镨，其浓度依次为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 g/L，其上染率结果如表2所示。

表2、不同浓度的氯化镨媒染剂对上染率的影响

浓度（g/L）	上染率（%）
		0	82.84
0.5	85.82
		1.0	87.76
1.5	88.80
		2.0	88.17
2.5	87.95
		3.0	87.83

从表2中可以看出，采用一系列浓度的氯化镨作为媒染剂也能够获得较高的上染率（约87%左右）。当浓度为1.5~2.0 g/L之间时，上染率达到峰值。但是与本发明采用混合稀土作为媒染剂的方法相比，达到这一效果所需添加的氯化镨用量也较高。

实施例六、染浴pH值对上染率的影响。

按照实施例二记载的方法对真丝电力纺进行一系列红曲霉菌低温染色，其中将染色过程的染浴pH值依次调节至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0，其上染率结果如表3所示。

表3、染色过程的不同染浴pH对上染率的影响

pH	上染率（%）
		2.0	55.15
3.0	83.56
		4.0	86.33
5.0	82.59
		6.0	80.78
7.0	73.31

从表3中可以看出，当染浴pH过低（pH=2）时，上染率仅为55%左右，效果不甚理想。而在pH=3~6的广阔范围内，均能够获得较高的上染率（约80%左右），并且通过后续细化试验发现，当pH为3.6~4.0 g/L之间时，上染率达到峰值。

实施例七、染色时间对上染率的影响。

按照实施例二记载的方法对真丝电力纺进行一系列红曲霉菌低温染色，其中染色时间依次为6、12、18、24和30小时，其上染率结果如表4所示。

表4、染色过程的不同染色时间对上染率的影响

时间（小时）	上染率（%）
		6	81.14
12	83.05
		18	86.45
24	88.43
		30	88.42

从表4中可以看出，当染色时间过短（6~12小时）时，上染率不甚理想。当染色时间为24~30小时时，能够获得较高的上染率（约87%左右）。同时可以看出，染色24小时后，上染率几乎不变，此时已达到染色平衡，由此推知最佳的染色时间为18~24小时。

实施例八、红曲霉菌的不同用量对上染率的影响。

按照实施例三记载的方法对真丝电力纺进行一系列红曲霉菌低温染色，其中红曲霉菌的浓度依次为0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0 g/L，其上染率结果如表5所示。

表5、红曲霉菌的浓度对上染率的影响

浓度（g/L）	上染率（%）
		0.5	89.83
1.0	89.29
		2.0	88.35
4.0	88.15
		6.0	87.19
8.0	86.78
		10.0	86.24

从表5中可以看出，所获得上染率普遍较高（约88%左右）。当浓度为0.5~1.0 g/L之间时，上染率达到峰值，并且此时红曲霉菌的用量较少，符合低碳环保的要求。

实施例九、染色织物色牢度测试。

按照实施例一记载的方法对真丝电力纺进行红曲霉菌低温染色，然后进行色牢度实验，其结果如表6所示。

表6、红曲霉素低温染色的色牢度及摩擦牢度试验结果

。

从表6中可以看出，根据本发明的低温染色方法进行染色的织物的皂洗牢度、摩擦牢度、日晒牢度，均符合真丝绸染色标准。

Claims

1. 一种蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 根据权利要求1所述的蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于：步骤1）中所述培养液按照如下方法制备：称取去皮马铃薯，粉碎后加入到纯净水中，加热煮沸，加入葡萄糖继续煎煮直至马铃薯融化成泥状，滤取液体并倒入容器中，密封后进行灭菌处理即得即得。

3. 根据权利要求2所述的蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于：所述培养液内去皮马铃薯的浓度为200 g/L，葡萄糖的浓度为20 g/L。

4. 根据权利要求2所述的蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于：所述灭菌处理为在0.1 MPa、120℃的条件下灭菌20分钟。

5. 根据权利要求1所述的蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于：步骤2）中所述染色液内媒染剂的浓度为0.2～0.4 g/L。

6. 根据权利要求1所述的蚕丝或其织物的红曲霉菌染色方法，其特征在于：步骤2）中所述染色的染浴pH为3.6～4.0。