CN1089669A - 大麻酶解脱胶 - Google Patents

Abstract

一种大麻酶解脱胶方法，在厌氧条件下培养大麻 自生菌，使综合活力上升到100—200μ/ml，再加入 人工培养补充菌，构成一种复合果胶分解酶。控制脱 胶液的pH与温度，令菌种快速繁殖生长维持活力为 200—250μ/ml，控制脱胶时间，使大麻适时适度地 脱胶，尔后水洗到中性、烘干。用本发明脱胶技术生 产的脱胶麻可以纺制5—36NM各种档次的大麻纱， 使大麻制成率提高到33％，脱胶速度快，产品质量稳 定。本发明开辟了大麻工业化生物脱胶的新途径。

Description

本发明与麻类脱胶技术有关，更具体地说是关于大麻酶解脱胶技术。

大麻纤维可纺性的关键在于纤维上胶质物脱除的程度。所谓胶质物是除纤维素以外，包括半纤维素、果胶质、木质素蜡质等几类物质的通称，约占大麻韧皮纤维的20%以上。果胶质在这些物质与纤维的连接上起着重要作用。据JOSlyntaby研究认为，果胶质在植物组织中一般呈原果胶状态。由于大麻中的果胶质与多价离子如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺结合，使低酯果胶不溶和高脂果胶膨胀减少;果胶质的羧基和其他细胞壁组分-纤维素、半纤维素的羟基结合;果胶质与果胶质之间或果胶质与细胞壁其他组分之间形成一种次级框架结合或产生机械缠绕等等特性，使大麻中的果胶成为一种水不溶果胶质，如果将这种水不溶果胶改变为水溶果胶或将大分子聚合物果胶降解为低聚碳水化合物，就可以达到部分脱胶之目的。

目前采用的大麻脱胶方法主要是化学脱胶法，以氢氧化钠为主要脱胶剂进行脱胶。由于氢氧化钠对大麻中纤维素有不同程度损伤，产品制成率低，仅为18%左右，而且脱胶成本高，脱胶残液对环境造成污染。

另一种自然沤麻法脱胶，是利用水和大麻皮上网络的微生物、大量生长繁殖，而分解除去大麻纤维上的胶质。这种自然沤麻脱胶法，耗时长，一般需要十几天，而且纤维质量难以保证，不能适应工业化生产需要。

本发明的目的在于提供一种以人工控制条件培养酶菌液，脱除大麻果胶质的生产工艺，使得大麻上果胶能快速地适度脱胶。

大麻的酶解脱胶包括分解酶菌液的培养与大麻脱胶等过程。本发明的解决方案在于所用的分解酶是一种复合果胶分解酶菌液，它包括梭状芽孢杆菌【Clostridium  felsineum】【Ⅰ】、生孢梭状芽孢杆菌【Clostridium  sporogenes】【Ⅱ】、Clostridium  Baeillus【Ⅲ】和炭黑曲霉菌株HG55-B【Ⅳ】等四种菌株。梭状芽孢杆菌主要对果胶的初级状态进行分解，而Clostridium  Baeillus则主要分解果胶、胶质和部分半纤维素，而生孢梭状芽孢杆菌和炭黑曲霉菌株HG55-B，则起到增进活力与部分脱胶作用。本发明的脱胶工艺包括以下步骤：

1、用一种特选的培养基培养菌种，在这种培养基中培养得到的菌液，以Clostridium  Baeillus和炭黑曲霉菌株HG55-B为主，其综合活力为200μ-250μ/ml。

2、用清水浸泡大麻，以麻皮自身带有的菌种在常温下繁殖。所得到的这种自生菌、以梭状芽孢杆菌与生孢梭状芽孢杆菌为主。在中性条件下，令自生菌生长，当综合活力达到50-70μ/ml时，转入厌氧繁殖。

3、加入酵母菌，其加入量为大麻量的5-20%，造成厌氧菌生长条件，使自生菌在厌氧条件下繁殖生长。调脱胶液pH为5-7调温至20-35℃，此时菌种繁殖加快。当综合活力达到100μ/ml时，梭状芽孢杆菌与生孢梭状芽孢杆菌的相对含量呈线性增长此时仍以梭状芽孢杆菌为主，脱胶液中四种菌株的相对比例为：Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ＝3∶1∶1∶1。当综合活力上升到100-200μ/ml时，即改变条件转入快速繁殖脱胶阶段。当然在前两个阶段，菌种在繁殖的同时也对大麻起到初级脱胶作用。

4、脱胶液中菌种综合活力升到100-200μ/ml之后，往脱胶液中加入活力为200～250μ/ml的补充菌液或者不加补充菌液，其加入量为大麻重的0-20%。然后改变控制条件，使脱胶液中菌种边快速繁殖生长，边脱胶，掌握脱胶时间，使大麻适时适适度地脱胶，其作用原理如下：

式中：PMGL-聚甲基米乳糖醛酸裂解酶

θPGL-聚米乳糖醛酸裂解酶

PMG-聚甲基米乳糖醛酸水解酶

PG-聚米乳糖醛酸水解酶

PE-果胶酯酶

5、脱胶后的大麻先用0.5-2%【重量】的NaoH水溶液清洗，再用清水洗涤脱胶麻到中性后烘干，供纺纱使用。

大麻纺纱支数的高低，取决于大麻脱胶程度，即脱胶麻中残留胶的多少，含胶量越多，纺纱支数越低，大麻的脱胶量可以由大麻脱胶工艺得到控制。本发明的一个重要特点是在脱胶过程中加入了人工培养补充菌液。通过添加补充菌液，改变脱胶液中菌种的相对比例，提高菌种的综合活力和脱胶能力，使菌种边快速繁殖、边快速脱胶，其脱胶工艺步骤是：在厌氧条件下使自生菌综合活力上升到200μ/ml之后，往脱胶液中加入补充菌液，其加入量为大麻重的5-20%浴比为1∶40，这时脱胶液中四种菌株的相对比例变为：Ⅲ∶Ⅳ∶Ⅰ∶Ⅱ＝4∶2∶1∶1。调节脱胶液pH至7-9，温度在30-65℃，综合活力升至250μ/ml时，整个体系开始边繁殖菌种、边脱胶过程。此时脱胶液中各种菌株的相对比例保持在Ⅲ∶Ⅳ∶Ⅰ∶Ⅱ＝2∶2∶2∶1左右。如此脱胶适当时间则可得到合格的脱胶大麻，脱胶反应时间依据大麻纺纱支数要求进行选择。脱胶麻最后用0.5-2.0%的氢氧化钠水溶液清洗，再用清水洗涤到中性后烘干，供纺纱工序使用。

用这种方法脱胶，由于在脱胶过程中加入补充菌液，提高了Clostridium  Baeillus和炭黑曲霉菌株HG55-B的相对比例，酶解过程变得更为激烈，果胶分解酶在脱除果胶的同时也可以使部分半纤维素脱离麻纤维素而被除去，这种脱胶液其综合活力最高可以达到400μ/ml，因此它可用于纺制10-36NM大麻纱。

生产低支数的大麻纱，其大麻脱胶工艺可采用不添加补充菌脱胶工艺。其脱胶操作是：在厌氧条件下使自生菌综合活力上升到100μ/ml后，把大麻出池，用塑料薄膜袋定量分装密封，然后升温到60-80℃，保持恒温，不断翻滚，这时自生菌边快速繁殖边脱胶，其综合活力达到200μ/ml左右，如此繁殖脱胶一定时间，大麻基本上即可完成脱胶过程，接着把上述脱胶麻再放回原脱胶液中进一步熟化。这时需要适时适度地降低脱胶液中的菌种综合活力，使大麻脱胶控制在一个适当水平上。第一阶段调pH值至8.5-9.5在90℃下保持恒温、熟化，综合活力逐渐下降到150μ/ml，接着再调pH至6-7，使综合活力降到50μ/ml，这时要控制大麻不被过度熟化，适时地把脱胶麻先用0.5-2%的氢氧化钠水溶液清洗，再用清水洗到中性后烘干，供纺纱工序使用。用这种自生菌脱胶菌种综合活力低，最高在200μ/ml左右，脱胶过程比较温和，脱胶后大麻含胶量比较高，可用于纺制5-16NM大麻纱。

本发明的另一个重要特点是所说的补充菌液是通过以下方法进行培养：首先配制一种果胶分解酶培养基，所说的培养基包含有麸皮、磷酸二氢钾、硫酸镁、玉米面和氢氧化钠等组分，其组成含量【%重量】为：0.8-1.0麸皮，0.1-0.2磷酸二氢钾，0.075-0.1硫酸镁，0.5-0.8玉米面，0.035-0.045氢氧化钾和平衡量的水。

把配制好的培养基，调节pH至5-7，在恒温40℃下使菌种生长、培养，得到活力为200-400μ/ml的菌种母液。再把培养成的菌种母液，放入培养罐中作扩大适应性培养。在浴比为1∶10的清水中，调培养液pH为7，在恒温40℃下繁殖菌种，经过一定时间，即可得到活力为200-250μ/ml的菌液。这种人工培养的菌液，再以1∶40的浴比，加入大麻脱胶液中，在厌氧条件下进行大麻脱胶。

下面再用一个实际例子，对本发明作进一步描述。

在500毫升烧杯中置入培养基。培养基的组成为：麸皮8克/升，KH₂PO₄1克/升，MgSO₄0.75克/升，玉米面5克/升，氢氧化钠0.35克/升，调节pH为7，在恒温40℃下搅拌培养使菌种生长，得到活力为200-400μ/ml的菌种母液。

将母液注入5000ml的发酵瓶中，加入浴比为1∶10的清水，调pH至7，在40℃恒温下，搅拌培养一定时间，即可得到以Clostridium  Baeillus和炭黑曲霉菌株HG55-B为主的菌液，其活力为200-252μ/ml。

将大麻扎捆放入装有清水的容器中，令菌种自然生长。当综合活力达到50-70μ/ml时，加大麻重1-5%的酵母菌，调pH为5-7，水温至20-35℃保温，这时已造成厌氧菌生长条件，当综合活力上升到200μ/ml时，加入上述培养好的果胶分解酶补充菌液，其加入量为大麻量的5-20%，调整温度至30-65℃，pH为7-9，适时适度地应脱胶。最后将脱胶大麻取出，先用0.5-2%的氢氧化钠溶液清洗，再用水清洗至中性后烘干，供大麻纺纱使用。

本发明的优点是很明显的。按照本发明提供的大麻脱胶技术，可以根据大麻纺纱支数，控制大麻纤维的脱胶量。可使大麻制成率提高到33%，脱胶成本比通常化学法脱胶降低四分之一。由于本发明在整个脱胶过程中，四种菌种的相对比例，可以分阶段进行调节，并通过控制脱胶液的PH和液相温度，提高了大麻脱胶速度，适时、适度地进行脱胶，所以本发明比自然沤麻脱胶，脱胶速度快，产品质量稳定，为大麻工业化生物脱胶开辟了新途径。

下面再举二个实例对本发明作进一步说明，当然并不局限在这二个实例之中。

实例一：以下实例是用于生产24NM纯大麻纱的大麻脱胶操作。

将大麻放入装有清水容器中，令菌种自然生长。当综合活力达到50-70μ/ml时，加大麻重3%的酵母菌，调水温至25℃，pH＝6，保温24小时，综合活力上升到200μ/ml时，再加入大麻重8%的人工培养果胶分解酶补充菌液，调pH至7，在40℃下反应6小时。取出脱胶麻，先用0.5%氢氧化钠溶液洗一次，再用水洗至中性后烘干，大麻制成率为33%。

实施例二：

用清水浸泡大麻，以麻皮自生菌在室温下繁殖，当综合活力达到50-70μ/ml时，加入大麻重2%的酵母菌，调pH至6，水温30℃，保温8小时，加剧厌氧菌生长。当综合活力达到100μ/ml时，把大麻出池用塑料薄膜袋分装密封。在70℃下恒温翻滚，菌种快速生长，综合活力达到200μ/ml，脱胶20小时。重新把大麻放回原脱胶液中，调pH至8.5，恒温90℃熟化12小时，综合活力下降到150μ/ml，再调pH至6.5熟化，待综合活力下降到50μ/ml停止熟化，用0.5%的氢氧化钠清洗再用水洗到中性后烘干，制成的脱胶麻可用于纺制8NM麻纱。

Claims (7)

1、一种大麻酶解脱胶的方法，包括分解酶菌液的培养、大麻脱胶等过程，其特征在于所用的分解酶是一种复合果胶分解酶菌液，它包括梭状芽孢杆菌(Clostridium  felsineum)(Ⅰ)、生孢梭状芽孢杆菌(Clostridium  sporogenes)(Ⅱ)、Clostridium  Baeillus(Ⅲ)和炭黑曲霉菌株HG55-B(Ⅳ)等四种菌株，其脱胶工艺包括以下几个步骤：

1.1、以培养基培养得到以Clostridium  Baeillus和炭黑曲霉菌株HG55-B为主的补充菌液，其综合活力为200-250μ/ml；

1.2、在中性清水中浸泡大麻，常温下作大麻自生菌培养，综合活力达到50-70μ/ml；

1.3、加入酵母菌，使自生菌在厌氧条件下繁殖生长；

1.3.1、调pH为5-7；

1.3.2、调脱胶液温度至20-35℃；

1.3.3、综合活力上升到100-200μ/ml；

1.3.4、脱胶液中四种菌株的相对比例为：Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ=3∶1∶1∶1；

1.4、在脱胶液中加入活力为200～250μ/ml的补充菌液，其加入量为大麻量的0-20%；

1.5、控制条件使脱胶液中菌种快速繁殖、脱胶；

1.6、用0.5-2%(重量)的氢氧化钠水溶液和清水洗涤脱胶麻到中性后烘干。

2、按照权利要求1所述的脱胶方法，其特征在于步骤1.3中酵母菌的加入量为大麻量的1-5%。

3、按照权利要求1所述的脱胶方法，其特征在于步骤1.4中补充菌液的加入量为零。

4、按照权利要求1所述的脱胶方法，其特征在于步骤1.4中补充菌液的加入量为大麻重的5-20%。

5、按照权利要求1和3所述的脱胶方法，其特征在于当脱胶液中不加补充菌液时，大麻按下述步骤快速繁殖菌种、脱胶;

5.1、使自生菌综合活力上升到100μ/ml;

5.2、把大麻出池用塑料薄膜袋定量分装密封，使菌种快速繁殖、脱胶;

5.2.1、升温至60-80℃保持恒温;

5.2.2、使菌种综合活力达到200μ/ml;

5.2.3、定时菌种繁殖脱胶;

5.3、经脱胶大麻再放回原脱胶液熟化，并适时、适度降低脱胶液的菌种综合活力;

5.3.1、调pH至8.5-9.5，在90℃下保持恒温，熟化，综合活力降到150μ/ml;

5.3.2、再调PH至6-7，在90℃下恒温，综合活力降到50μ/ml。

6、按照权利要求1和4所述的脱胶方法，其特征在于加入补充菌液按以下步骤快速繁殖菌种和脱胶：

6.1、使自生菌综合活力上升到200μ/ml;

6.2、加入补充液，使脱胶液中四种菌株相对比例为：

Ⅲ∶Ⅳ∶Ⅱ∶Ⅰ＝4∶2∶1∶1

6.2.1、浴比为1∶40;

6.3、调脱胶液pH至7-9;

6.4、调脱胶液温度至30-65℃;

6.5、使综合活力上升到250μ/ml;

6.6、四种菌株相对比例变为：Ⅲ∶Ⅳ∶Ⅰ∶Ⅱ＝2∶2∶2∶1;

6.7、菌种适时适度地边繁殖、边脱胶。

7、按照权利要求1所述的脱胶方法，其特征在于步骤1.1中所说菌液的培养方法包括以下步骤：

7.1、配制果胶分解酶培养基，其组分含量【%重量】为：0.8-1麸皮、0.1-0.2磷酸二氢钾、0.075-0.1硫酸镁、0.5-0.8玉米面、0.035-0.045氢氧化钠，及平衡量的水;

7.2、培养菌种、培养基在pH为5-7、恒温40℃下搅拌培养生菌，得到活力为200-400μ/ml的菌种母液;

7.3、菌种繁殖，在浴比为1∶10，pH为7的清水中，恒温40℃下繁殖菌种，得到活力为200-250μ/ml的菌液。