CN1188513C

CN1188513C - 大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法及其应用

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Publication number: CN1188513C
Application number: CNB021101523A
Authority: CN
Inventors: 殷立德; 刘自镕; 周明琼; 孙中爱; 任建平; 刘兴荣; 朱林; 孙培敏; 周桂芬; 魏守文; 王侠; 冯瑞良; 金宗武; 谢小济
Original assignee: Shandong Taishan Hemp Textile Group Corp; SHANDONG FIBER INSPECTION BUREAU; Shandong University
Current assignee: Shandong Taishan Hemp Textile Group Corp; SHANDONG FIBER INSPECTION BUREAU; Shandong University
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: CN1374398A

Abstract

一种大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法及其应用，属于微生物工程技术领域。酶制剂的制备方法包括高酶活菌种的斜面培养和保存、摇瓶培养、种子罐培养和发酵罐生产，选用枯草芽孢杆菌No.13菌株，保藏号为CCTCC NO.M200038。大麻脱胶的方法包括发酵酶液过滤渣，稀释酶液3～6倍，放入脱胶罐中，将稀释酶液的PH调至7.5～9.0，原麻预处理，脱胶液与原麻浴比(10～20)∶1，脱胶时间2～10小时。本发明方法无污染，制成的大麻麻条平均长度、细度、断裂强度，均好于化学法。

Description

大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法及其应用

(一)技术领域

本发明涉及一种高效的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法及其应用，属于微生物工程技术领域。

(二)背景技术

大麻(Cannabis stative)系大麻科大麻属一年生草木植物，是世界上最古老的纤维作物之一。其韧皮的主要成份为纤维素、半纤维素、果胶、木质素和粗蛋白等。不仅胶质成份复杂，而且含量高，特别是木质素含量约为苎麻的5～8倍，亚麻的2～3倍。大麻纤维一般长7mm～50mm，宽14μm～17μm。利用现代设备进行大麻纺织一直是世界难题。

为使大麻纺纱成为可能，只能用其工艺纤维，这就既要去除纤维束间的胶质适度分解大麻的纤维束，又不能脱胶太多。采用酶法脱胶须有几种酶的联合作用，并能有效控制酶水解的程度和改进梳理技术，使大麻纤维的长度、细度符合纺织工艺的要求。山东大学2001年9月26日提出的001127440.9号专利申请中已提到用No.13菌株来进行大麻脱胶酶的生产，但没有脱胶的具体步骤。

大麻脱胶十余年来一直“移植”苎麻脱胶工艺，其缺陷是：环境污染和脱胶纤维“生、熟”不匀，且制成率偏低。酶法脱胶工艺可以使其得到根本性改进。现有技术中曾有利用自然空气微生物菌群或原麻上的微生物群落进行脱胶，但由于菌种混杂，脱胶效果不稳定，脱胶时间长达数天，难以工业化。专利1089669提供了大麻酶解脱胶技术，其内容是控制一定条件让大麻原麻附着的厌氧菌群生长，以达到对大麻脱胶的目的。很明显，这仍是人工控制条件下的自然沤麻，效果难以稳定，工业应用十分困难。

(三)发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种高效的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法及其应用。

本发明选用枯草芽孢杆菌No.13菌株，其生物特性：菌体杆状、革兰氏染色阳性(G⁺)，内生孢子近端生，孢子囊小于或等于菌体，孢子椭圆形、好氧、过氧化氢酶阳性，对葡萄糖、果糖、蔗糖等能发酵产酸、对乳糖、半乳糖不产酸，能水解淀粉，在含7％NaCl的肉汤中生长良好。根据伯杰细菌鉴定手册(第八版1984科学出版社)及相关文献鉴定该菌为枯草芽孢杆菌No.13(Bacillus subtilis)。

按本领域技术人员已知的方法，在济南近郊采集土壤样品，选择分离、经摇瓶发酵进行初、复筛，然后经紫外线和氯化锂复合诱变以及原生质体融合等处理，并根据脱胶效果和酶活性高低二项标准，进行筛选，获得一株实验室编号No.13的菌株，已于2000年11月20日将该菌提交给中国典型培养物保藏，保藏号为CCTCC NO.M200038。

大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法包括高酶活菌种的斜面培养和保存、摇瓶培养、种子罐培养和发酵罐生产。

高酶活菌种的斜面培养和保存条件：土豆培养斜面或者牛肉蛋白胨琼脂斜面。PH7.2～7.4，100Pa灭菌20～30分钟，放置成斜面，用接种环划线接种该菌种，30℃～34℃培养24～48小时，保存备用。

土豆培养斜面的培养基：重量百分比10～20％土豆汁100份，蔗糖1.0～2.0份，果胶0.2～0.4份，酵母膏0.03～0.1份，琼脂1.5～1.8份，均为重量份，下同。

牛肉蛋白胨琼脂斜面的培养基：牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl 0.5份，琼脂1.8～2.0份，水100份。

摇瓶培养的培养基：(1)麸皮3.0～5.0份，玉米粉1.0～2.0份，(NH₄)₂SO₄ 0.5～1.5份，K₂HPO₄ 0.05～0.1份，MgSO₄·7H₂O 0.1～0.2份，酵母膏0.02～0.05份。或者(2)牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl 0.5份，蔗糖0.5～1.0份，水100份。消前PH7.5～8.5。培养条件30～34℃，180～220转/分钟，时间48～72小时。

培养结束后，按Somogyi氏法测定果胶酶(以Sigma聚半乳糖醛酸为底物)、木聚糖酶(以Sigma木聚糖为底物)、甘露聚糖酶(以Sigma槐豆胶为底物)的酶活力。酶活力单位定义为在测定条件下，由底物每分钟释放1μmol产物所需的酶量即一个酶活力单位，用μ/ml表示。

种子罐培养可以分一、二级，和发酵罐(三级)生产的培养基相同。培养基：麸皮3.0～5.0份，玉米粉1.0～2.0份，豆饼粉0.5～1.5份，(NH₄)₂SO₄ 0.5～1.0份，K₂HPO₄0.05～0.10份，MgSO₄·7H₂O 0.10～0.20份，消前PH7.5～8.5。一、二级种子及发酵产酶控制条件：罐压：0.03Mpa，温度：32℃～34℃，通气量(空气体积m³/发酵液体积m³·分钟)1∶0.3～0.5，培养时间一、二级种子均为8～14小时，发酵罐时间12～18小时。

发酵生产过程注意测定和记录罐温、PH、菌成长状况、有无杂菌，酶活增长状况及碳氮代谢变化等。

大麻脱胶工业用酶制剂的应用，包括使用上述产品对大麻进行酶法脱胶。大麻脱胶常规工艺步骤为原麻，切根，扎把，软麻，装笼，预煮，脱胶，打麻，水洗，脱水，抖松，上油，脱水，抖松，烘干，软麻，堆仓养生，本发明对大麻进行酶法脱胶具体步骤如下：

(1)发酵生产的发酵酶液经板框过滤或离心除渣，用水稀释酶液3～6倍，放入脱胶罐中，将稀释酶液的PH调至7.5～9.0，作为脱胶液待用。

(2)原麻预处理可按常规进行，切根处150～160mm，扎把，软麻采用干软1～2遍，80～100℃水浸1～1.5小时，准备脱胶。

(3)脱胶液与原麻浴比(10～20)∶1(体积L∶重量KG)，PH7.5～9.0，脱胶温度控制在40℃～50℃，脱胶酶液保持静态或动态，脱胶时间2～10小时。脱胶酶液由于酶活损失不大可重复使用。

脱胶麻经洗麻机洗麻，后续工序按常规进行。

制成的大麻麻条平均长度90～95mm(化学法86mm)，平均细度19dtex～20dtex(化学法14.29dtex)，断裂强度3.5～3.7g/D(化学法为3.12g/D)。不经任何处理完全能够纺8～24Nm纯大麻纱及32～80Nm大麻混纺麻。另外与化学法相比，本发明还具有对环境无污染，改善工人劳动条件等优点。

(四)具体实施方式

实施例1：大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法

脱胶酶液按三级发酵工艺生产：一级种子罐50L，二级种子罐500L，发酵罐10M³。

CCTCC No.M200038菌斜面菌种接种入摇瓶产酶培养基中。其制备方法为：300ml摇瓶装产酶培养基50ml置32℃±1℃，200转/分钟摇床培养72小时。

土豆培养斜面的培养基：重量百分比20％土豆汁100份，蔗糖1.5份，果胶0.3份，酵母膏0.05份，琼脂1.6份。均为重量份，下同。

摇瓶培养的培养基：(1)麸皮3.0份，玉米粉1.0份，(NH₄)₂SO₄ 1.0份，K₂HPO₄0.1份，MgSO₄·7H₂O 0.1份，酵母膏0.03份。消前PH8.0。

罐用产酶培养基：麸皮5.0份，玉米粉2.0份，豆饼粉1.0份，(NH₄)₂SO₄ 1.0份，K₂HPO₄ 0.05份，MgSO₄·7H₂O 0.10份，消前PH8.0。装罐体积65％。控制条件：罐压：0.03Mpa，温度：33℃±1℃，通气量(空气体积m³/发酵液体积m³·分钟)1∶0.4，培养时间一、二级种子均为10小时，发酵罐时间16小时。

放罐标准：发酵液PH5.5，酶活不再上升，果胶酶活力1000μ/ml，木聚糖酶活力60μ/ml，甘露聚糖酶活力50μ/ml。

实施例2：大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法。

如实施例1所述，所不同的是：

斜面的培养基为牛肉蛋白胨琼脂斜面的培养基：牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl0.5份，琼脂2.0份，水100份。

摇瓶培养的培养基：牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl 0.5份，蔗糖0.8份，水100份。

脱胶酶液按一级种子罐和发酵罐工艺生产：一级种子罐50L，发酵罐10M³。

实施例3：大麻脱胶步骤如下：

(1)如实施例1所述的脱胶酶液，经水稀释5倍后，调PH8.5。

(2)大麻切根150mm，扎把，采用干软2遍，90℃、PH8的水中浸泡1小时。

(3)大麻与稀释后酶液的浴比按1∶18(重量：体积)，40℃水浴保温脱胶6小时，PH8。每笼大麻装320Kg，共分三笼，三批脱胶计960Kg。

取出水洗后，脱水，抖松，上油，脱油，抖松，烘干，软麻，堆仓养生。按化学脱胶麻条分析测试方法测试结果：平均长度93mm，平均细度19.23dtex，断裂强度3.6g/D。

实施例4：如实施例3所述，所不同的是：

每笼大麻装160Kg，共分五批，脱胶计800kg。

酶法脱胶麻条中麻粒、密集等疵点几乎为零，成纱条干，强力不匀率较好，织造时断头率下降10％以上，由于酶法脱胶纤维分离均匀、适中，落麻减少，梳理制成率比化学法的产品提高7～8个百分点。

Claims

1.一种大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，包括高酶活菌种的斜面培养和保存、摇瓶培养、种子罐培养和发酵罐生产，其特征在于，选用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)No.13菌株，保藏号为CCTCC NO.M200038，其生物特性：菌体杆状、革兰氏染色阳性(G⁺)，内生孢子近端生，孢子囊小于或等于菌体，孢子椭圆形、好氧、过氧化氢酶阳性，对葡萄糖、果糖、蔗糖能发酵产酸、对乳糖、半乳糖不产酸，能水解淀粉，在含7％NaCl的肉汤中生长良好。

2.如权利要求1所述的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，其特征在于，高酶活菌种的斜面培养和保存条件：土豆培养斜面或者牛肉蛋白胨琼脂斜面，PH7.2～7.4，100Pa灭菌20～30分钟，放置成斜面，用接种环划线接种该菌种，30℃～34℃培养24～48小时，保存备用。

3.如权利要求2所述的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，其特征在于，土豆培养斜面的培养基：重量百分比10～20％土豆汁100份，蔗糖1.0～2.0份，果胶0.2～0.4份，酵母膏0.03～0.1份，琼脂1.5～1.8份，均为重量份。

4.如权利要求2所述的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，其特征在于，牛肉膏蛋白胨琼脂斜面的培养基：牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl 0.5份，琼脂1.8～2.0份，水100份，均为重量份。

5.如权利要求1所述的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，其特征在于，摇瓶培养的培养基：(1)麸皮3.0～5.0.份，玉米粉1.0～2.0份，(NH₄)₂SO₄ 0.5～1.5份，K₂HPO₄ 0.05～0.1份，MgSO₄·7H₂O 0.1～0.2份，酵母膏0.02～0.05份；或者(2)牛肉膏0.3份，蛋白胨0.5份，NaCl 0.5份，蔗糖0.5～1.0份，水100份；消前PH7.5～8.5。培养条件30～34℃，180～220转/分钟，时间48～72小时，均为重量份。

6.如权利要求1所述的大麻脱胶工业用酶制剂的制备方法，其特征在于，种子罐培养分一、二级，和发酵罐生产的培养基相同，培养基：麸皮3.0～5.0份，玉米粉1.0～2.0份，豆饼粉0.5～1.5份，(NH₄)₂SO₄ 0.5～1.0份，K₂HPO₄ 0.05～0.10份，MgSO₄·7H₂O 0.10～0.20份，消前PH7.5～8.5；一、二级种子及发酵产酶控制条件：罐压：0.03Mpa，温度：32℃～34℃，通气量(空气体积m³/发酵液体积m³·分钟)1∶0.3～0.5，培养时间一、二级种子均为8～14小时，发酵罐时间12～18小时，均为重量份。

7.大麻脱胶工业用酶制剂的应用，包括使用权利要求1～6的产品对大麻进行酶法脱胶，步骤包括将原麻切根，扎把，软麻，装笼，预煮，脱胶，打麻，水洗，脱水，抖松，上油，脱水，抖松，烘干，软麻，堆仓养生，其特征在于具体操作如下：

(1)发酵生产的发酵酶液经板框过滤或离心除渣，用水稀释酶液3～6倍，放入脱胶罐中，将稀释酶液的PH调至7.5～9.0，作为脱胶液待用；

(2)原麻预处理可按常规进行，切麻离根处150～160mm，扎把，软麻采用干软1～2遍，80～100℃水浸1～1.5小时，准备脱胶；

(3)脱胶液与原麻浴比(10～20)∶1(体积L：重量KG)，PH7.5～9.0，脱胶温度控制在40℃～50℃，脱胶酶液保持静态或动态，脱胶时间2～10小时。