CN111378607B - 一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液及其制备方法 - Google Patents

一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液及其制备方法。本发明解决了现有沤麻脱胶的方法脱胶周期长效率低、容易污染环境、成本高、易失活的问题。本发明芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液是由芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM‑10接种到魔芋粉液体培养基获得的培养物上清液制备而成，即将YM‑10接种于魔芋粉液体培养基中，振荡培养44～50h，离心去沉淀，所得到的上清液即为亚麻脱胶液；本发明的亚麻脱胶液周期短效率高，不会使沤麻液受到污染，脱胶成本低，不易失活。

Description

一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种细菌产亚麻脱胶液及其制备方法。
背景技术
亚麻(Linum usitatissimum)是一种在我国广泛种植的一年生草本植物，纤用亚麻的经济附加值很高。亚麻在我国的新疆、湖南和黑龙江等地均有种植，但亚麻纤维在纺织品市场仍供不应求。亚麻纤维是人类使用最早的天然植物纤维，具有吸湿透气、抗菌保健等功效。
亚麻纤维呈束状分散于亚麻原茎中，纤维束之间及内部由胶质粘连。将亚麻原茎浸入水中称为沤麻，靠微生物产生的脱胶酶降解胶质的过程称为脱胶。因此脱胶又可分为天然脱胶、加菌脱胶和酶法脱胶，脱胶是获得纯净纤维的关键，脱胶效果直接影响纤维得率和质量。天然脱胶依靠水中及亚麻原茎上天然存在的微生物，微生物数量少产酶少，脱胶周期长且脱胶不彻底；加菌脱胶是将具有产脱胶酶能力的微生物加入沤麻液中，虽然促进了脱胶的进行，但是脱胶菌的存在会带来环境污染的隐患。酶法脱胶使用纯酶制剂，提高脱胶效率且不环境污染，但是，纯酶制剂价格高且易失活，增加成本又达不到预期脱胶效果。
发明内容
本发明为了解决现有沤麻脱胶的方法脱胶周期长效率低、容易污染环境、成本高、易失活的问题，而提供的一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液及其制备方法。
本发明的芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液是由芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种到魔芋粉液体培养基获得的培养物上清液制备而成，其中魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水组成。
所述芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液制备方法按照以下步骤进行：
将芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种于魔芋粉液体培养基中，在34～36℃、100～130r/min的条件下振荡培养44～50h，然后离心去沉淀，得到的上清液即得到亚麻脱胶液；其中，魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水制成，魔芋粉液体培养基pH值为5.5～7.5。
本发明亚麻脱胶液所使用的原始培养基中只有魔芋粉和豆饼粉，随着发酵的进行，魔芋粉和豆饼粉被芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10消耗，浓度逐渐降低降低；培养物经过离心，芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10也被去除了，在用本发明亚麻脱胶液进行脱胶后，消除了环境污染隐患，与天然脱胶相比较，脱胶周期短，效率高；本发明中的氮源是豆饼粉，是大豆榨油后的废弃物，属于工业级的原料，本发明亚麻脱胶液制作成本较低；使用本发明亚麻脱胶液的成本仅为使用纯酶制剂的25％～35％。
本发明中的亚麻脱胶液的酶系组分多样，有果胶酶、甘露聚糖酶、纤维素酶，亚麻脱胶液中果胶酶的浓度为600～800U/mL，甘露聚糖酶浓度为2200～4200U/mL、纤维素酶浓度为＜5U/mL，这三种酶作用下可有效降解胶质中的果胶、半纤维素和木质素，且不损伤纤维素，在脱胶的同时不破坏亚麻纤维，脱胶效果好；本发明的亚麻脱胶液中脱胶酶酶系丰富、酶活力高，酶活稳定，不易失活；将亚麻原茎中复杂的胶质组分脱除，脱胶时间短，残胶率低，纤维得率高，长纤维率高，纤维强度高，纤维细度小。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液是由芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种到魔芋粉液体培养基获得的培养物上清液制备而成，其中魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水组成。
本实施方式用于制备亚麻脱胶液的菌株是芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobactersp.)HDYM-10记载于“黑龙江省不同地区亚麻沤麻液中功能菌生物多样性的研究”中(黑龙江大学硕士学位论文，2006，冯永刚，指导教师平文祥)，现保藏于黑龙江大学生命科学学院省高校微生物重点实验室。
本实施方式亚麻脱胶液所使用的原始培养基中只有魔芋粉和豆饼粉，随着发酵的进行，魔芋粉和豆饼粉被芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10消耗，浓度逐渐降低降低；培养物经过离心，芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10也被去除了，在用本实施方式亚麻脱胶液进行脱胶，不存在环境污染的问题，与天然脱胶相比较，脱胶周期短，效率高。
本实施方式的脱胶液可有效降解胶质中的三种主要成分果胶、半纤维素和木质素，且不损伤纤维素，亚麻脱胶液中果胶酶的浓度为600～800U/mL，甘露聚糖酶浓度为2200～4200U/mL、纤维素酶浓度为1～5U/mL；在脱胶的同时不破坏亚麻纤维，脱胶效果好；本实施方式的亚麻脱胶液中脱胶酶酶系丰富、酶活力高，酶活稳定，不易失活；在用于亚麻脱胶时，可以将亚麻原茎中复杂的胶质组分脱除，脱胶时间短，残胶率低，纤维得率高，长纤维率高，纤维强度高，纤维细度小。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：魔芋粉液体培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、10份豆饼粉和1000份的水组成。其他与具体实施方式相同。
具体实施方式三：本实施方式芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液制备方法按照以下步骤进行：
将芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种于魔芋粉液体培养基中，在34～36℃、100～130r/min的条件下振荡培养44～50h，然后离心去沉淀，得到的上清液即得到亚麻脱胶液；其中，魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水制成，魔芋粉液体培养基pH值为5.5～7.5。
本实施方式中离心转速为4500r/min、离心时间为10min。
本实施方式所得到的脱胶液可有效降解胶质中的三种主要成分果胶、半纤维素和木质素，亚麻脱胶液中果胶酶的浓度为600～800U/mL，甘露聚糖酶浓度为2200～4200U/mL、纤维素酶浓度为1～5U/mL；本发明亚麻脱胶液(即亚麻脱胶混合液)中酶系组分多样，能够全面去除亚麻原茎中的复杂胶质组分，残胶率更低。在脱胶的同时不破坏亚麻纤维，脱胶效果好；本实施方式的亚麻脱胶液中脱胶酶酶系丰富、酶活力高，酶活稳定，将亚麻原茎中复杂的胶质组分脱除，脱胶时间短，残胶率低，纤维得率高，长纤维率高，纤维强度高，纤维细度小。
本发明亚麻脱胶液所使用的原始培养基中只有魔芋粉和豆饼粉，随着发酵的进行，魔芋粉和豆饼粉被芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10消耗，浓度逐渐降低降低；培养物经过离心，芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10也被去除，消除了环境污染隐患，脱胶结束后，与天然脱胶相比较，脱胶周期短，效率高。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：在35℃、120r/min的条件下振荡培养48h。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：魔芋粉液体培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、10份豆饼粉和1000份的水组成。其他与具体实施方式相同。其他与具体实施方式四相同。
实施例1
将芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种于魔芋粉液体培养基中，在35℃、120r/min的条件下振荡培养48h，然后离心去沉淀，得到的上清液即得到亚麻脱胶液；其中，魔芋粉液体培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、10份豆饼粉和1000份的水制成，魔芋粉液体培养基pH值为6.5。
其中，芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10种子液的细胞浓度为108个/mL，接种量为2％。
本实施例所得到的亚麻脱胶液中果胶酶的浓度为750U/mL，甘露聚糖酶浓度为3200U/mL、纤维素酶浓度为1～5U/mL。
本实施例制备的亚麻脱胶液在温度为20～45℃、pH值4～8的条件下，保存60h后果胶酶和甘露聚糖酶活力均保持在初始酶活力的70％以上。
对比试验
将亚麻原茎在自来水中浸泡2h，除去表面可溶杂质及灰尘、泥土；弃去自来水，将亚麻原茎分为五份，每份200g。
试验1取4000mL实施例1制备得到的亚麻脱胶液；将200g处理后的亚麻原茎平铺在恒温(室温)水浴锅中，再将亚麻脱胶液加入到水浴锅中，水浴时间为72h，即沤麻结束，然后取出亚麻于通风处晾干获得干茎，再将干茎养生48h后上机打麻，获得亚麻纤维。
试验2将200g处理后的亚麻原茎平铺在恒温(室温)水浴锅中，再将自来水加入到水浴锅中，水浴时间为96h，即沤麻结束，然后取出亚麻于通风处晾干获得干茎，再将干茎养生48h后上机打麻，获得亚麻纤维。
试验3将200g处理后的亚麻原茎平铺在恒温(室温)水浴锅中，再加入4000mL芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10的自来水菌悬液，HDYM-10的自来水菌悬液的细胞浓度为108个/mL；水浴时间为72h，即沤麻结束，然后取出亚麻于通风处晾干获得干茎，再将干茎养生48h后上机打麻，获得亚麻纤维。
测定试验1～试验3中的亚麻纤维强度、纤维得率、残胶率、长纤维率和细度，结果如表1所示。
表1不同脱胶方法亚麻纤维强度、纤维得率、残胶率长纤维率和细度比较
Figure BDA0002424663900000041
Figure BDA0002424663900000051
从表1可以看出，试验3中采用芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10的自来水菌悬液来进行脱胶时，细菌仅能利用亚麻原茎中的胶质为底物被诱导产酶，产酶速度慢，酶活低，脱胶效果差；而本发明所得到的亚麻脱胶液(即亚麻脱胶混合液)中酶系组分多样，含有具有脱胶活性的胞外诱导酶—果胶酶和甘露聚糖酶，且酶活高，其中，果胶酶的浓度为750U/mL，甘露聚糖酶浓度为3200U/mL、纤维素酶浓度为5U/mL；本发明的亚麻脱胶液能够全面去除亚麻原茎中的复杂胶质组分，残胶率低，本发明亚麻脱胶液中不含微生物，避免了微生物污染环境的问题，使用本发明亚麻脱胶液的成本仅为使用纯酶制剂的30％，成本低，亚麻脱胶效果更好。
实施例2利用本发明的方法，采用魔芋粉酵母膏培养基进行培养，具体方法按照以下步骤进行：
将芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种于魔芋粉酵母膏培养基中，在35℃、120r/min的条件下振荡培养48h，然后离心去沉淀，得到的上清液即得到亚麻脱胶液；其中，魔芋粉酵母膏培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、魔芋粉酵母膏培养基和1000份的水制成，魔芋粉液体培养基pH值为6.5；其中，芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10种子液的细胞浓度为108个/mL，接种量为2％。
本实施例所得到的亚麻脱胶液中果胶酶的浓度为550U/mL，甘露聚糖酶浓度为3000U/mL。
实施例1和实施2的试验结果进行比较，实施例1的方法产酶活力更高，实施例1培养基中的豆饼粉价格低廉，在进行亚麻脱胶时，成本更低。

Claims (5)

1.一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液，其特征在于芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液是由芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种到魔芋粉液体培养基中在34～36℃、100～130r/min的条件下振荡培养44～50h，获得的培养物上清液制备而成，其中魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水组成。
2.根据权利要求1所述的一种芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液，其特征在于魔芋粉液体培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、10份豆饼粉和1000份的水组成。
3.权利要求1所述的芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液的制备方法，其特征在于芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液制备方法按照以下步骤进行：
将芽孢盐杆菌属细菌(Sporohalobacter sp.)HDYM-10接种于魔芋粉液体培养基中，在34～36℃、100～130r/min的条件下振荡培养44～50h，然后离心去沉淀，得到的上清液即得到亚麻脱胶液；其中，魔芋粉液体培养基按照重量份数比由18～22份魔芋粉、8～12份豆饼粉和900～1100份的水制成，魔芋粉液体培养基pH值为5.5～7.5。
4.根据权利要求3所述的芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液的制备方法，其特征在于在35℃、120r/min的条件下振荡培养48h。
5.根据权利要求3所述的芽孢盐杆菌属细菌产亚麻脱胶液的制备方法，其特征在于魔芋粉液体培养基按照重量份数比由20份魔芋粉、10份豆饼粉和1000份的水组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104962538A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 黑龙江大学 一种芽孢盐杆菌属细菌产β-甘露聚糖酶的方法

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CN104962538A (zh) * 2015-07-13 2015-10-07 黑龙江大学 一种芽孢盐杆菌属细菌产β-甘露聚糖酶的方法

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