CN104179039A - 一种蚕丝或其织物的黑曲霉孢子粉染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蚕丝或其织物的黑曲霉孢子粉染色方法，向培养液中加入筛选纯化后的黑曲霉孢子粉，于28～30℃扩大培养18～24小时，直至浓度为3～5g/L，得扩大培养液；向扩大培养液中加入媒染剂，得染色液，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0.1～0.6g/L，将灭菌的蚕丝制品直接置于染色液中，于28～30℃继续培养，直至染色完全，浴比为1:15~25，染浴pH为6.5～7.0，染色时间为18～36小时。本发明采用低温染色技术，使黑曲霉菌持续分化繁殖并不断分泌黑色素，能提高上染率、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黑曲霉孢子粉染色方法

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

黑曲霉菌是重要的工业菌种之一，不仅可用于发酵制备结构各异、种类繁多的食品及饲料工业原材料，用于醋、酱油等副食品的着色剂，而且能够分泌具有防止紫外线辐射、清除自由基功能的黑色素，发挥抗氧化和防止衰老的功效，广泛用于防晒霜、防晒膏和黑发剂等化妆品中。

在纺织染整工业领域中，黑曲霉菌也有一定的应用。中国发明专利CN1109504A公开了一种用于酶洗纺织品的专用酶制剂，其中以黑曲霉菌发酵制备得到的C酶制剂是果胶酶和纤维素酶，主要用于麻、混纺纺织品的酶洗整理，可以使纺织品的表面光滑耐久、手感柔软、穿着舒适，降低断裂力和缩水率，提高硬挺度、丰满度及弹性。中国发明专利申请CN103485158A中，公开了采用黑曲霉发酵而得的液体酶作为除氧酶，用于棉麻交织物的漂染工艺中，进行除氧。

但是，如何利用黑曲霉菌产生的色素作为生物染料在织物染色工艺中加以应用，目前尚未见报道。

近年来，随着人们对于环境的保护意识越来越强，化学染料的缺点也日益明显，研究人员开始把目光转向天然染料。天然染料的来源主要是植物染料、动物染料和矿物染料，因其能够与环境相容，可生物降解，原料可以再生，对皮肤无过敏性和致癌性，受到人们的关注和青睐。然而，天然染料对纺织纤维的亲和力比较低，给色量低，染色时间较长，染色牢度较差，因此大部分天然染料在上染织物时都要使用媒染剂，而大部分媒染剂都含有一些重金属离子，这些重金属离子会对生态环境造成一定的污染。此外，当采用微生物产生的色素作为天然染料的来源时，一些常规的生物染料染色方法需要进行高温加热，会导致菌种在染色过程中死亡。使用后染色液一般不能循环利用，并且染色废液排放对环境有一定污染。

因此，当试图采用黑曲霉菌作为天然黑色素的来源进行生物染色时，需要寻求新的媒染剂，同时需要改进染色的方法，以有效利用黑曲霉菌这种来源充足、培养简便的原料，满足印染行业生产的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种黑曲霉孢子粉对蚕丝及蚕丝织物进行低温媒染染色的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案总体思路为，通过黑曲霉孢子粉的液体发酵，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黑曲霉孢子粉染色方法，包括如下步骤：

1）黑曲霉孢子粉的扩大培养：将黑曲霉孢子粉转移至培养液中，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，直至所述黑曲霉孢子粉的浓度为3～5 g/L，得到黑曲霉孢子粉扩大培养液；

2）蚕丝或其织物的生物染色：将媒染剂加入到黑曲霉孢子粉扩大培养液中，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，混合稀土在所述染色液内的浓度为0.1～0.6 g/L；然后向所述染色液内加入经过灭菌处理的蚕丝或其织物，使其与扩大培养后的黑曲霉孢子粉接触，再以150～180 rpm的转速于28～30℃继续培养，直至染色完全，其中染色的浴比为1∶15～25，染浴pH为6.5～7.0，染色时间为18～36小时。

进一步的技术方案，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，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）中所述黑曲霉孢子粉的浓度为4 g/L。

优选的，在上述方案中，步骤2）中所述染色液内媒染剂的浓度为0.4 g/L。

优选的，在上述方案中，步骤2）中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。所述染色的染浴pH为6.5。所述染色的时间为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黑曲霉分泌黑色素，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黑色素，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循环使用，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；

3）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；

4）本发明使用特殊的混合稀土作为媒染剂，有助于黑曲霉孢子粉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；

5）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，而本发明所使用的黑曲霉孢子粉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、蚕丝织物的黑曲霉孢子粉染色。

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、黑曲霉孢子粉的扩大培养：

采用常规的菌种筛选方法，从商品化黑曲霉菌（拉丁名称：Aspergillus niger，菌号：AS3.324，生产厂家：山东沂源康源生物科技有限公司）中挑选出专属分泌黑色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的黑曲霉孢子粉转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于30℃扩大培养20小时，直至黑曲霉孢子粉的浓度为4 g/L，得到黑曲霉孢子粉扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL黑曲霉孢子粉扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入400 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（采用乙酸钠/乙酸缓冲液调节pH值为6.5），使其与扩大培养后的黑曲霉孢子粉接触，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。

 实施例二、蚕丝织物的黑曲霉孢子粉染色。

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、黑曲霉孢子粉的扩大培养：

采用常规的菌种筛选方法，从商品化黑曲霉菌中挑选出专属分泌黑色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的黑曲霉孢子粉转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于30℃扩大培养20小时，直至黑曲霉孢子粉的浓度为3 g/L，得到黑曲霉孢子粉扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL黑曲霉孢子粉扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入100 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染色液中（采用乙酸钠/乙酸缓冲液调节pH值为6.8），使其与扩大培养后的黑曲霉孢子粉接触，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。

 实施例三、蚕丝织物的黑曲霉孢子粉染色。

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、黑曲霉孢子粉的扩大培养：

采用常规的菌种筛选方法，从商品化黑曲霉菌中挑选出专属分泌黑色素的菌丝体，采用无菌操作将筛选后的黑曲霉孢子粉转移至培养液中，在恒温振荡培养器内以180 rpm的转速于28℃扩大培养24小时，直至黑曲霉孢子粉的浓度为5 g/L，得到黑曲霉孢子粉扩大培养液。

3、织物的生物染色：

量取100 mL黑曲霉孢子粉扩大培养液至500 mL锥形瓶中，加入600 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染色液中（采用乙酸钠/乙酸缓冲液调节pH值为7.0），使其与扩大培养后的黑曲霉孢子粉接触，然后再以180 rpm的转速于28℃继续培养36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K/S值的影响。

按照实施例一记载的方法对真丝电力纺进行一系列黑曲霉孢子粉低温染色，其中媒染剂混合稀土的浓度依次为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和0.8 g/L，将熨烫晾晒后的织物试样在分光测色仪中进行K/S值测定，其结果如表1所示。

表1、媒染剂的浓度对K/S值的影响

。

从表1中可以看出，混合稀土的浓度为0.4 g/L时，染色后织物的K/S值最高（9.19），染色效果最好。在0~0.4 g/L的浓度范围内，K/S值大体随着混合稀土浓度的增加而增加，但当超过0.4 g/L时，K/S值却随着混合稀土浓度的增加而降低，甚至会出现低于未添加媒染剂的织物K/S值的结果。这种现象表明作为媒染剂的混合稀土与织物纤维以及染料分子之间存在一定的络合比，一旦达到饱和值，即便再增加媒染剂的用量，也无法进一步提高K/S值，并且还表明混合稀土成分中包含具有少量氧化作用的成分，在达到媒染剂饱和络合比之后，其氧化漂白作用将随着混合稀土浓度的增加而增加。此外，从表1中还可以看出，当混合稀土的浓度为0.4 g/L时，能够实现以较少的媒染剂用量而获得较高的K/S值，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K/S值的影响。

按照实施例一记载的方法对真丝电力纺进行一系列黑曲霉孢子粉低温染色，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，将熨烫晾晒后的织物试样在分光测色仪中进行K/S值测定，其结果如表2所示。

表2、不同浓度的氯化镨媒染剂对K/S值的影响

。

从表2中可以看出，当氯化镨浓度为1.0 g/L时，染色后试样的K/S值最高（8.76），低于采用混合稀土作为媒染剂所得到的最大K/S值（9.19），并且氯化镨对蚕丝及其织物染色的媒染剂的用量也较高，相比而言不具有优势效果。

 实施例六、染浴pH值对K/S值的影响。

按照实施例二记载的方法对真丝电力纺进行一系列黑曲霉孢子粉低温染色。由于黑曲霉孢子粉适宜在pH≥5的环境下培养，并且考虑到碱性过强会导致黑曲霉菌分泌黑色素的活性降低这一客观事实，因此将染色过程的染浴pH值依次调节至5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5和8.0，将熨烫晾晒后的织物试样在分光测色仪中进行K/S值测定，其结果如表3所示。

表3、染色过程的不同染浴pH对K/S值的影响

。

从表3中可以看出，当pH值为6.5时，染色织物的K/S值最高（13.13），表明黑曲霉菌最适于在此环境下进行培育，因而能够分泌出最多的黑色素，进而使得织物的染色效果最好。并且在pH为6.5~7.0的范围内，染色织物的K/S值处于较高水平，染色效果较好。

 实施例七、染色时间对K/S值的影响。

按照实施例二记载的方法对真丝电力纺进行一系列黑曲霉孢子粉低温染色，其中染色时间依次为6、12、18、24、36、48和60小时，将熨烫晾晒后的织物试样在分光测色仪中进行K/S值测定，其结果如表4所示。

表4、染色过程的不同染色时间对K/S值的影响

。

从表4中可以看出，当染色时间过短（6~12小时）时，染色效果不甚理想。当染色时间为18~36小时时，能够获得较高的K/S值，且染色24小时可以获得最高的K/S值（13.58），可提高蚕丝及其织物的染色牢度。同时可以看出，染色时间超过24小时后，K/S值将随着时间的延长而降低。

 实施例八、黑曲霉孢子粉的不同用量对K/S值的影响。

按照实施例三记载的方法对真丝电力纺进行一系列黑曲霉孢子粉低温染色，其中黑曲霉孢子粉的浓度依次为1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 g/L，将熨烫晾晒后的织物试样在分光测色仪中进行K/S值测定，其结果如表5所示。

表5、黑曲霉孢子粉的浓度对K/S值的影响

。

从表5中可以看出，当黑曲霉孢子粉的浓度为3~5 g/L时，可以获得较高的K/S值，并且当浓度为4 g/L时，K/S值达到峰值，染色效果最佳。

 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黑曲霉孢子粉低温染色，然后进行色牢度实验，其结果如表6所示。

表6、黑曲霉孢子粉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、摩擦牢度和日晒牢度，均符合真丝绸染色标准。

Claims (5)

1. 一种蚕丝或其织物的黑曲霉孢子粉染色方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）黑曲霉孢子粉的扩大培养：将黑曲霉孢子粉转移至培养液中，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，直至所述黑曲霉孢子粉的浓度为3～5 g/L，得到黑曲霉孢子粉扩大培养液；

2）蚕丝或其织物的生物染色：将媒染剂加入到黑曲霉孢子粉扩大培养液中，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，混合稀土在所述染色液内的浓度为0.1～0.6 g/L；然后向所述染色液内加入经过灭菌处理的蚕丝或其织物，使其与扩大培养后的黑曲霉孢子粉接触，再以150～180 rpm的转速于28～30℃继续培养，直至染色完全，其中染色的浴比为1∶15～25，染浴pH为6.5～7.0，染色时间为18～36小时。

2. 根据权利要求1所述的蚕丝或其织物的黑曲霉孢子粉染色方法，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。

3. 根据权利要求2所述的蚕丝或其织物的黑曲霉孢子粉染色方法，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黑曲霉孢子粉染色方法，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黑曲霉孢子粉染色方法，其特征在于：步骤2）中所述染色液内媒染剂的浓度为0.4 g/L。