CN104674354A - 一种热带假丝酵母dk2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维的方法 - Google Patents

一种热带假丝酵母dk2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维的方法 Download PDF

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郁崇文
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01CCHEMICAL TREATMENT OF NATURAL FILAMENTARY OR FIBROUS MATERIAL TO OBTAIN FILAMENTS OR FIBRES FOR SPINNING; CARBONISING RAGS TO RECOVER ANIMAL FIBRES
    • D01C1/00Treatment of vegetable material
    • D01C1/04Bacteriological retting

Abstract

本发明涉及一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维的方法,包括:(1)培养菌株;(2)制备粗酶液;(3)将灭菌后的麻类原料与粗酶液和双氧水的混合液按质量体积比1:10~30混合,调节pH值,在超声波条件下摇床处理,最后加入氢氧化钠,并升高温度进行脱胶,除去脱胶液,冲洗,当pH值为自然时,停止冲洗,完成脱胶。本发明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;脱胶方法流程简单,时间缩短,能耗减少,排污量减少,有利环境保护。

Description

-种热带假竺酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤 维的方法
技术领域
[0001] 本发明属于生物纺织技术领域,特别设及一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超 声波联合制备麻纤维的方法。
背景技术
[0002] 麻是纺织原料之一,其品种主要有亚麻、巧麻、大麻、红麻、黄麻、罗布麻、剑麻、蕉 麻、等麻和荷麻等。巧麻是我国特有的麻类资源,被称为"中国草",我国是世界上的主要巧 麻生产国,巧麻产量占世界总产量90% W上;亚麻纤维俗称"纤维皇后",是世界上最古老 的纺织纤维,制成的织物用途很广泛。大麻纤维也是人类最早利用的纺织纤维之一,我国大 麻产量居世界首位。作为绿色生态纤维,麻纤维具有吸湿、透气、抑菌、防霉、抗紫外线、无静 电等优良性能,所制成的纺织品具有透气凉爽、抑菌防腐等特性。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。
[0003] 麻纤维种类繁多,它们由不同比重的纤维素、半纤维素、木质素、果胶和杂质组成, 纺织加工中,必须经过"脱胶",亚麻脱胶又称亚麻粗纱煮炼,即去除果胶、半纤维素和木质 素等非纤维素物质(统称为胶质),才能获得用于轻纺的纤维,实现其使用价值。常用的微 生物脱胶是利用微生物W麻纤维中的胶质为其碳素、氮素营养来源的特性,将麻纤维中的 果胶、半纤维素、木质素等物质分解转化为简单的低分子物质,从中得到本身生命活动所需 的营养物质和热能,从而完成麻纤维的脱胶过程。通过采集菌样,再进行富集培养,分离纯 化,在适宜的培养基及培养条件下可W培养出健壮而又有较强生命力的菌种,然后接种到 需脱胶的原麻上进行脱胶。
[0004] 工业中普遍使用的化学脱胶方法需经4-6次水洗,生产一吨精干麻通常需要 500-700吨水,而且生产中工作不连续、劳动强度大、脱胶工艺时间长,能耗高,脱胶质量影 响织物外观。更不能适应高档、高支织物需要。为了去除更多胶质,提高脱胶效率,方便后 道工序加工,工业选择了化学方法和细菌联合对亚麻煮练,此法联合处理麻是生产优质纤 维的加工工艺,其过程中的菌种选择和加双氧水的工艺是脱胶的关键。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波 联合制备麻纤维的方法,该方法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;脱胶方法流程简单,时间缩短,能耗减少,排污量减少,有利环境保护。
[0006] 本发明的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维的方法,包 括:
[0007] (1)将热带假丝酵母DK2菌株保存于PDA培养基培养,添加冻存缓冲液;经由PDA 斜面培养基转接入装有基础液体培养基的=角瓶中,接入所得的菌一环,在摇床中25~ 30°C恒温震荡培养3~4d后,培养基接种入亚麻发酵培养基(亚麻发酵培养基的组成 为?),摇瓶培养得到发酵菌液,发酵菌液经过滤得到菌丝体,菌丝体用无菌水洗净打散,随 后收集于无菌水中制成菌丝悬浮液,保存备用;
[000引 (2)在基础液体培养基中分别加入1~2% w/v的天然底物和不同浓度的 化S04 • 5&0作为产酶培养基,在S角瓶中装入产酶培养基,接入上述菌丝悬浮液,在摇床中 25~30°C恒温震荡培养,培养过程中定时提取发酵液,离屯、后取上清液即为粗酶液;
[0009] (3)将灭菌后的麻类原料与上述粗酶液和双氧水的混合液按质量体积比1:10~ 30混合,调节抑值,然后在超声波条件下摇床处理,最后加入氨氧化钢,并升高温度进行脱 胶,除去脱胶液,冲洗,当抑值为自然时,停止冲洗,完成脱胶。
[0010] 所述步骤(1)中的热带假丝酵母DK2菌株的ITS序列如SEQ ID NO: 1所示。
[0011] 根据ITS测序Blast及聚类分析结果,该菌与热带假丝酵母菌相似性为99 %,结合 生理生化试验结果和镜检分析,命名此菌株为热带假丝酵母(Candida tropicalis)DK2菌 株。ITS测序中,所采用的正向引物为;ITSU5-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3')、反向引物为IT S4 (5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3'),均为国际通用引物,由上海生工生物工程技术服务有限 公司合成。
[0012] 本发明所采用的热带假丝酵母(Candida tropicalis)DK2菌株,保藏单位名称: CGMCC中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中屯、,保藏地址;北京市朝阳区北辰西 路1号院3号中国科学院微生物研究所,保藏号为CGMCC NO. 10186,保藏日期为2014年12 月15日。建议分类命名为;热带假丝酵母(Candida tropicalis)。
[0013] 所述步骤(1)中的冻存缓冲液每100ml的配方为;磯酸二氨钟0.1 g,磯酸氨二钟 0. 02g,巧樣酸钢0. 06g,^;:水合硫酸儀0. 03g,甘油12ml,加水定容至100ml,制得。
[0014] 所述步骤(1)中的基础液体培养基的组成为;马铃馨200g,葡萄糖20g,蒸馈水 1000血,pH自然;亚麻发酵培养基的组成为;每1000ml培养基包括亚麻皮200g,款皮50g, 麦芽汁50ml和水950ml。
[0015] 所述步骤(1)中的保存温度为40°C。
[0016] 所述步骤(2)中的天然底物为茶叶、稻草、麦草、花生壳、豆稍、庶渣、枯皮、玉米杆 或麦鼓;CuS〇4 • 5&0的浓度范围为0-4mM。
[0017] 所述步骤(2)中的产酶培养基的组成为;NaN〇32. 5g,K&POJg,化化• 6&0 0.1 g, M拆〇4〇. 3g,化Cl 0.1 g,化CI3O. Olg,油菜枯杆粉0. 5g,蒸馈水1000血,抑用稀盐酸调至 6. 〇-?. 0〇
[001引所述步骤做中的麻类原料为亚麻、巧麻、黄麻、红麻或竹的原茎、纤维、纱线或织 物。
[0019] 所述步骤做中的粗酶液和双氧水之间的体积比为1:10 ;所述调节抑值至 4. 0-7. 0。
[0020] 所述步骤(3)中的超声波工作功率为1% -100% ;摇床处理工艺参数为:温度 10-60°C,转速10-300巧111,处理时间10min-5d ;脱胶工艺参数为:脱胶时间lOmin-2化,脱胶 温度50-80°C,升温速度0. 1-10°C /min,氨氧化钢用量为麻类原料质量的0. 5% -30%。 [002。 有益效果
[0022] (1)本发明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、巧麻、黄 麻、红麻和竹等麻类原料的非纤维素物质具有降解的能力,能应用于初皮纤维表面改性。
[0023] (2)双氧水受热分解后,生成氧气和水,对环境无污染,双氧水对生产设备也不产 生腐蚀作用;而且,超声波仪能够提高脱胶效果,对生产设备无影响。
[0024] (3)在利用热带假丝酵母DK2菌种所产酶液处理麻类原料的过程中,使用环境友 好型过氧化氨,W及超声波仪的共同作用下,辅助酶进行处理,在酸性条件下利用超声波仪 对大分子链的作用,W及双氧水的还原作用,降低麻类原料在酸性条件下的水解程度;同 时,利用双氧水在碱性条件下的氧化性和漂白性,在酶、氨氧化钢和超声波的共同作用下分 阶段对麻类原料进行脱胶处理。将麻类原料传统脱胶工艺中的前处理、脱胶、灭活、漂白等 工序简化为一个工序。本发明所提供的脱胶方法流程简单,时间缩短,能耗减少,排污量减 少,有利环境保护。
附图说明
[0025] 图1和图2均为本发明菌株显微镜染色照片(油镜)。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,该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W对本发明作各种改动或修改,该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。
[0027] 实施例1
[002引本实施例记载热带假丝酵母DK2制备脱胶酶液的方法:
[0029] (1)将热带假丝酵母DK2菌株保存于PDA培养基,30°C 20化pm培养24小时,添加 冻存缓冲液;经由PDA斜面培养基转接入装有灭菌冷却后的50mL基础液体培养基的300mL =角瓶中,接入所得的菌一环,并在摇床中15化pm,28°C恒温震荡培养3d后,将50ml摇瓶培 养后,培养基接种入亚麻发酵培养基化,在转速2(K)r/min、温度30°C条件下摇瓶培养24小 时得到发酵菌液,发酵液经无菌纱布过滤,菌丝体用无菌水洗净并在Waring高速打碎杯中 打散10s,收集于无菌水(与发酵液等体积)中制成菌丝悬浮液,于40°C下保存备用。
[0030] 冻存缓冲液每100ml的配方为;磯酸二氨钟0.1 g,磯酸氨二钟0. 02g,巧樣酸钢 0. 06g,^;:水合硫酸儀0. 03径,甘油121111,加水定容至10〇1111,制得。
[0031] 基础液体培养基的组成为;马铃馨200g,葡萄糖20g,蒸馈水lOOOmL,抑自然。
[0032] 亚麻发酵培养基的组成为;每1000ml培养基包括亚麻皮200g,款皮50g,麦芽汁 50ml 和水 950ml。
[0033] (2)在基础液体培养基中分别加入1% (w/v)的天然底物(茶叶、稻草、麦草、花生 壳、豆稍、庶渣、枯皮、玉米杆或麦鼓)和不同浓度的化S〇4 • 5H2〇(〇-4mM)即为产酶培养基。 300mL S角瓶中装入产酶培养基80mU接入20mL菌丝悬浮液,W未添加天然底物或硫酸铜 的试样为对照,在摇床中150rpm,28°C恒温震荡培养。培养过程中定时提取发酵液,离屯、后 上清液即为粗酶液,用于酶活的测定。
[0034] 产酶培养基的组成为;NaN〇32. 5g,K&POJg,CaCls • 6&0 0.1 g,M拆〇4〇. 3g,化C1 0.1 g,化CI3O. Olg,油菜枯杆粉0. 5g,蒸馈水1000血,抑用稀盐酸调至6. 0-7. 0。
[0035] 实施例2
[0036] 由热带假丝酵母DK2菌株制备漆酶与双氧水超声波联合用于亚麻原茎脱胶的工 艺如下:
[0037] 将5g亚麻原茎置于250ml锥形瓶,W亚麻原茎与粗酶液和双氧水混合液按1 ;20 分装于锥形瓶中,装液量为100ml,混合液抑值为6. 0,亚麻原茎与双氧水质量比为1:5,与 粗酶液质量比为1:15。在40°C,200巧m摇床中分别脱胶1天、2天和4天,超声波功率为 80 %,时间到设定时间后加入10 %氨氧化钢,设定温度75°C,升温速度rC /min,时间为5 小时,超声波功率为20%,脱胶时间到,除去脱胶液,用自来水冲洗数次,W除去亚麻原茎上 的细菌和非纤维素物质,完成脱胶。
[003引通过对亚麻脱胶观察发现,脱胶后,原本成束的亚麻分散成纤维状,发酵液明显变 稠;经过双氧水氧化脱胶后,亚麻白度增加,脱胶率增加。
[0039] 实施例3
[0040] 由热带假丝酵母DK2菌株制备漆酶与双氧水超声波联合用于巧麻纱线的工艺如 下:
[0041] 将5g巧麻灭菌纱线(巧麻粗纱或巧麻细纱)置入250ml锥形瓶,^巧麻纱线与 粗酶液和双氧水混合液按1 ;20分装于锥形瓶中,装液量为100ml,混合液抑值为7. 0,巧 麻纱线与双氧水质量比为1:1,与粗酶液质量比为1:19。在10°C,1化pm摇床中分别脱胶 10111111,超声波功率为10%,时间到设定时间后加入0.5%氨氧化钢,设定温度501:,升温速 度10°C /min,时间为lOmin,超声波功率为1 %,脱胶时间到时,除去脱胶液,用自来水冲洗 数次,W除去巧麻纱线上的细菌和非纤维素物质,完成脱胶。
[0042] 通过巧麻纱线脱胶观察发现,脱胶后,巧麻纱线柔软度提高,白度增加,纱线强度 未发生明显变化。
[0043] 实施例4
[0044] 由热带假丝酵母DK2菌株制备漆酶与双氧水超声波联合用于竹脱胶的工艺如下:
[0045] W竹与粗酶液和双氧水混合液按1 ;20分装于锥形瓶中,装液量为100ml,混合液 抑值为4.0,竹与双氧水质量比为1:19,与粗酶液质量比为1:1。在60°C,300巧m摇床中分 别脱胶5山超声波功率为100 %,时间到设定时间后加入30 %氨氧化钢,设定温度80°C,升 温速度0. rC /min,时间为2化,超声波功率为70 %,脱胶时间到时,除去脱胶液,用自来水 冲洗数次,W除去竹上的细菌和非纤维素物质,完成脱胶。
[0046] 通过对脱胶竹观察发现,脱胶后竹分散度显著改善,柔软度提高。
[0047] 实施例5
[0048] 由热带假丝酵母DK2菌株制备漆酶与双氧水超声波联合用于黄麻脱胶的工艺如 下:
[0049] W黄麻与粗酶液和双氧水混合液按1 ;20分装于锥形瓶中,装液量为100ml,混合 液抑值为5. 0,黄麻与双氧水质量比为1:10,与粗酶液质量比为1:10。在50°C,250巧m摇床 中分别脱胶4山超声波功率为60%,时间到设定时间后加入20%氨氧化钢,设定温度70°C, 升温速度2°C /min,时间为12h,超声波功率为40%,脱胶时间到时,除去脱胶液,用自来水 冲洗数次,W除去黄麻上的细菌和非纤维素物质,完成脱胶。
[0化0] 通过对脱胶黄麻观察发现,脱胶后黄麻白度、柔软度显著改善,刺痒感显著减低。 [0化1] 实施例6
[0化2] 由热带假丝酵母DK2菌株制备漆酶与双氧水超声波联合用于红麻织物脱胶的工 艺如下:
[0化3] W红麻织物与粗酶液和双氧水混合液按1 ;20分装于锥形瓶中,装液量为100ml, 混合液抑值为5. 5,红麻织物与双氧水质量比为1:15,与粗酶液质量比为1:5。在55°C, 150rpm摇床中分别脱胶Id,超声波功率为15%,时间到设定时间后加入5%氨氧化钢,设定 温度60°C,升温速度5°C /min,时间为2h,超声波功率为5%,脱胶时间到时,除去脱胶液,用 自来水冲洗数次,W除去红麻织物上的细菌和非纤维素物质,完成脱胶。
[0化4] 通过对脱胶红麻织物观察发现,脱胶后红麻织物白度增加、柔软度提高,刺痒感减 低。

Claims (10)

1. 一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维的方法,包括: (1) 将热带假丝酵母DK2菌株保存于PDA培养基培养,添加冻存缓冲液;经由PDA斜面 培养基转接入装有基础液体培养基的三角瓶中,接入所得的菌一环,在摇床中25~30°C恒 温震荡培养3~4d后,培养基接种入亚麻发酵培养基,摇瓶培养得到发酵菌液,发酵菌液经 过滤得到菌丝体,菌丝体用无菌水洗净打散,随后收集于无菌水中制成菌丝悬浮液,保存备 用; (2) 在基础液体培养基中分别加入1~2% w/v的天然底物和不同浓度的CuS04 • 5H20 作为产酶培养基,在三角瓶中装入产酶培养基,接入上述菌丝悬浮液,在摇床中25~30°C 恒温震荡培养,培养过程中定时提取发酵液,离心后取上清液即为粗酶液; (3) 将灭菌后的麻类原料与上述粗酶液和双氧水的混合液按质量体积比1:10~30混 合,调节pH值,然后在超声波条件下摇床处理,最后加入氢氧化钠,并升高温度进行脱胶, 除去脱胶液,冲洗,当pH值为自然时,停止冲洗,完成脱胶。
2. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维 的方法,其特征在于:所述步骤(1)中的热带假丝酵母DK2菌株的ITS序列如SEQ ID NO: 1 所示。
3. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维 的方法,其特征在于:所述步骤(1)中的冻存缓冲液每l〇〇ml的配方为:磷酸二氢钾0. lg, 磷酸氢二钾〇. 〇2g,柠檬酸钠0. 06g,七水合硫酸镁0. 03g,甘油12ml,加水定容至100ml,制 得。
4. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤 维的方法,其特征在于:所述步骤(1)中的基础液体培养基的组成为:马铃薯200g,葡萄 糖20g,蒸馏水1000mL,pH自然;亚麻发酵培养基的组成为:每1000ml培养基包括亚麻皮 2〇〇g,麸皮50g,麦芽汁50ml和水950ml。
5. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维 的方法,其特征在于:所述步骤(1)中的保存温度为40°C。
6. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维 的方法,其特征在于:所述步骤(2)中的天然底物为茶叶、稻草、麦草、花生壳、豆柏、蔗渣、 桔皮、玉米杆或麦鼓;CuS0 4 • 5H20的浓度范围为0-4mM。
7. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤 维的方法,其特征在于:所述步骤(2)中的产酶培养基的组成为:NaN0 3 2 . 5g,KH2P04 lg, CaCl2 • 6H200. lg,MgS04 0• 3g,NaCl 0• lg,FeCl3 0• Olg,油菜秸杆粉 0• 5g,蒸馏水 1000mL, pH用稀盐酸调至6. 0-7.0。
8. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤维 的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的麻类原料为亚麻、苎麻、黄麻、红麻或竹的原茎、纤 维、纱线或织物。
9. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻纤 维的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的粗酶液和双氧水之间的体积比为1:10 ;所述调节 pH 值至 4. 0-7. 0。
10. 根据权利要求1所述的一种热带假丝酵母DK2菌株与双氧水超声波联合制备麻 纤维的方法,其特征在于:所述步骤(3)中的超声波工作功率为1% -100% ;摇床处理工 艺参数为:温度10_60°C,转速10_300rpm,处理时间10min-5d ;脱胶工艺参数为:脱胶时间 10min-24h,脱胶温度50-80°C,升温速度0. 1-10°C /min,氢氧化钠用量为麻类原料质量的 0• 5% _30%〇
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