專利名稱：一種利用爪哇正青霉菌db4菌株制備麻纖維的方法
技術領域：
本發明屬于用真菌制備麻纖維領域，特別涉及一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法。
背景技術：
麻是紡織原料之一，其品種主要有亞麻、苧麻、大麻、黃麻、紅麻、羅布麻、劍麻、蕉麻、蕁麻和苘麻等。麻纖維是從各種麻植物取得的纖維的統稱，具有吸濕、透氣、散熱和抗菌等其他天然纖維無法比擬的優點。我國作為世界上麻類資源最豐富的國家之一，每年生產的麻纖維及其制品除滿足國內市場的需求，還作為大宗商品出口美國、西歐及東南亞國家， 年均創匯近百億美元。在國家節能減排政策和消費者回歸自然、追求綠色的消費觀念推動下，麻類纖維綠色加工技術已經成為紡織領域的研究熱點。亞麻、大麻、黃麻和紅麻纖維的主要組成為纖維素，此外還有較多的半纖維素、果膠和木質素等非纖維素物質包裹在麻纖維表面。這些膠質，特別是木質素等非纖維素物質膠結在纖維外面，使得原麻呈堅固的片條狀。所以，原麻在紡紗過程中須通過一道脫膠過程去除木質素等膠質，以滿足紡紗要求。目前，麻紡行業常用的煮練方法主要是化學方法，即利用強酸強堿對原麻或麻粗紗進行處理。化學處理工藝能耗大，設備損耗大、且排放的廢水無法循環利用，污染問題嚴重。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用爪哇正青霉菌(Eupenicillium javanicum)DB4菌株制備麻纖維的方法，該方法工藝簡單，適合大規模工業化生產。本發明的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，包括(1)將爪哇正青霉菌DB4菌株保存于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基，300C 220rpm培養 48h，添加凍存緩沖液；其中凍存緩沖液由磷酸二氫鉀0. 0627g，磷酸氫二鉀0. 0177g，檸檬酸鈉0. 0588g，七水合硫酸鎂0. 02645g，甘油10ml，加水定容至IOOml制得；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基的配方為馬鈴薯200g，葡萄糖20g，自來水lOOOmL，自然pH值；(2)在滅菌冷卻后的50mL馬鈴薯葡萄糖培養基中，接入步驟(1)所得的菌一環，在轉速220r/min、溫度30°C條件下搖瓶培養48h ；(3)將步驟( 所得的培養基接種入亞麻木質素發酵培養基5L，在轉速220r/min、 溫度30°C條件下搖瓶培養4 得到發酵菌液；其中，亞麻發酵培養基配方為亞麻原麻木質素 5g，KCl 0. 05g，磷酸氫二鉀 0. lg, MgSO4O. 05g, FeSO4O. OOlg, (NH4)2SO4O. 5g，補水至 IOOml定容；(4)將滅菌后的麻原料與步驟C3)所得發酵菌液按浴比1 20混合，在30°C， 160-220rpm搖床中處理1 4天，除去發酵液，得到經過生物前處理和生物煮練過程的麻纖維；(5)將上述經過生物前處理和生物煮練過程的麻纖維和脫膠液混合，在70-100°C溫度下處理1-8小時，然后水洗，并按常規的方法上油、干燥，即得到可供紡織用的纖維；其中麻纖維對脫膠液的重量比為1 8-1 25，脫膠溫度為70-100°C，時間為1-8小時。步驟中所述的麻原料為亞麻原莖、亞麻紗線、亞麻織物、大麻原莖、大麻紗線、 大麻織物、黃麻原莖、黃麻紗線、黃麻織物、紅麻原莖、紅麻紗線或紅麻織物。步驟(5)中所述的脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成；其中過氧化物脫膠劑、螯合劑和氫鍵破壞劑之和與脫膠溶液的重量比1:8-1: 25。步驟(5)中所述的過氧化物脫膠劑為過氧化氫、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、 過碳酸鉀、過碳酸鈉、過碳酸銨、過硼酸鉀、過硼酸鈉或過硼酸銨，其用量為麻原料重量的 0. 25-8%。步驟(5)中所述的螯合劑是磷酸鈉、三聚磷酸鈉，偏磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉的一種或幾種，其用量為麻原料重量的0. 1-4%。步驟(5)中所述的氫鍵破壞劑是尿素，其用量為麻原料重量的0. 05-2%。步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 10的比例混合，脫膠溫度為 70°C，時間為3小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過氧化氫，其用量為麻原料重量的3% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的0. 05%，螯合劑為三聚磷酸鈉和乙二胺四乙酸二鈉，其用量分別為麻原料重量的 2%禾口 0. 1%。步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 25的比例混合，脫膠溫度為 90°C，時間為1小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過硫酸銨，其用量為麻原料重量的5% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的1%，螯合劑為磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉，其用量均為麻原料重量的2%。步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 8的比例混合，脫膠溫度為 100°C，時間為8小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的， 過氧化物脫膠劑為過硼酸鈉，其用量為麻原料重量的8% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的2%，螯合劑為偏磷酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和三聚磷酸鈉，其用量均為麻原料重量的2%。步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 10的比例混合，脫膠溫度為 85°C，時間為1小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過碳酸鉀，其用量為麻原料重量的2. 5% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的1%，螯合劑為磷酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸，其用量分別為麻原料重量的 3%、1%和 1%。本發明的爪哇正青霉菌(Eupenicillium javanicum)DB4菌株的保藏號為CGMCC No. 4696，保藏日為2011年3月17日，建議分類命名為爪哇正青霉(Eupenicillium javanicum)，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址北京市朝陽區北辰西路1號院3號。根據18sR DNA測序Blast及聚類分析結果，該菌與爪哇正青霉菌相似性為 99%，結合生理生化試驗結果和鏡檢分析，命名此菌株為爪哇正青霉菌(Eupenicillium javanicum) DB4該爪哇正青霉菌DB4菌株的獲得方法，如下
(1)將腐爛海草按Ig 20ml的比例置于富集培養基中室溫靜置培養30天，然后取0. Iml富集培養基涂布于分離培養基中，30°C靜置培養1 4天，獲得野生型亞麻生物處理優勢菌株；(2)將步驟(1)中得到的菌株接種到亞麻木質素營養培養基中，28°C培養72h ；(3)從上述亞麻木質素營養培養基中選擇出具有降解木質素能力的菌株，即得。所述步驟(1)中的富集培養基配方為亞麻粉5g，自來水200ml，pH自然；分離培養基配方為亞麻粉 5g, (NH4) 2S045g, K2HPO4 lg，MgSO4O. 5g，KCl 0. 5g, FeSO4O. 01，瓊脂 20g， 水 IOOOmL,用 NaOH 將 pH 調節到 7-7. 2。所述步驟O)中的亞麻木質素營養培養基的組分包括亞麻木質素2g，NaN0s3g, K2HPO4O. 5g，MgSO4 lg,瓊脂 20g，水 lOOOmL，用 NaOH 將 pH 調節到 7-7. 2。在構建的培養條件下，該菌株培養條件粗放，耐熱性好，生長繁殖快，可以有效去除亞麻、大麻、黃麻或紅麻纖維中的木質素等膠質，且酶活穩定，菌、酶均無毒性。該菌株及培養系統能夠直接用于亞麻脫膠。本發明所采用的菌株生長周期短，菌種不易被污染，處理成本低，脫膠條件溫和， 抗污染能力強，耐熱性能好，無環境污染，處理后纖維質量好；該菌株具有對亞麻、大麻、黃麻或紅麻等韌皮纖維木質素降解的能力，能應用于韌皮纖維表面改性。菌種前處理或處理后，實用環境友好型過氧化物進行滅活處理，以替代傳統的沸水滅活工藝，以節約用水；同時利用滅活工藝中過氧化物的強氧化性對菌種處理后的麻試樣進行精煉和漂白處理，以進一步優化工藝，節能減排。與現有技術相比，本發明將環境友好型過氧化物應用于菌種的滅活、麻纖維的精煉和漂白工序，并將三個工序合并為一個工序。因此本發明具有工藝簡單、生產流程短、適合大規模工業化生產等特點，對于探索產紫青霉菌在大規模生產條件下進行韌皮纖維表面改性和紡織加工前木質素去除的生物前處理具有重要意義。有益效果(1)本發明采用菌株及培養系統，經檢測可同時高產果膠酶和半纖維素酶，能夠直接用于亞麻脫膠，具有脫膠周期短，纖維分散率達100 %，對亞麻脫膠效果良好，脫膠效率達 95%,菌種具有不易被污染，處理成本低，纖維質量好，脫膠條件溫和，抗污染能力強，耐熱性能好，無環境污染等優點；( 本發明具有工藝簡單、適合大規模工業化生產等特點。利用該體系進行亞麻脫膠具有脫膠時間短，亞麻纖維分散率達到100%，脫膠率達到90%以上，精干麻質量好。


圖1為菌株顯微鏡染色照片(油鏡)；圖2為土豆馬鈴薯培養基菌落照片；圖3為真菌處理過程照片；圖4為處理后亞麻纖維照片。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。 實施例1 亞麻脫膠菌種的篩選獲得(1)從東海舟山海域取樣腐爛海草，先將海草與富集培養基按Ig 20ml的比例于富集培養基中室溫靜置培養30天，然后取0. Iml富集培養基涂布于分離培養基，30°C靜置培養1 4天，獲得野生型亞麻生物處理優勢菌株；其中，富集培養基配方為亞麻粉5g，自來水200ml，pH自然；分離培養基配方為亞麻粉 5g, (NH4)2SOjg, K2HPO4 lg, MgSO4O. 5g，KCl 0. 5g，FeSO4O. 01，瓊脂 20g，水 lOOOmL，用NaOH將pH調節到7-7. 2 ；(2)將步驟(1)中得到的菌株接種到亞麻木質素營養培養基中二8°C培養72h。亞麻木質素營養培養基，其組分包括亞麻木質素2g，NaN0s3g, K2HPO4O. 5g，MgSO4 lg，瓊脂20g,水 IOOOmL,用 NaOH 將 pH 調節到 7-7. 2 ；( 從上述培養基中選擇出具有降解木質素能力的菌株。實施例2發酵菌液的制備(1)將實施例1所得的爪哇正青霉菌DB4菌株保存于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中，300C 220rpm培養48h，添加凍存緩沖液；其中凍存緩沖液由磷酸二氫鉀0. 0627g，磷酸氫二鉀0. 0177g,檸檬酸鈉0. 0588g,七水合硫酸鎂0. 02645g,甘油10ml，加水定容至IOOrnl制得；(2)在滅菌冷卻后的50mL馬鈴薯葡萄糖培養基中，接入步驟(1)所得的菌一環，在轉速220r/min、溫度30°C條件下搖瓶培養48h ；(3)將步驟( 所得的培養基接種入亞麻木質素發酵培養基5L，在轉速220r/min、溫度30°C條件下搖瓶培養4 得到發酵菌液；其中，亞麻發酵培養基配方為亞麻原麻木質素 5g，KCl 0. 05g，磷酸氫二鉀 0. lg，MgSO4O. 05g, FeSO4O. OOlg, (NH4)2SO4O. 5g，補水至 100ml定容。實施例3亞麻脫膠工藝如下將5g亞麻原莖置入250ml三角瓶，以亞麻原莖與實施例2的發酵菌液按浴比1 20分裝于三角瓶中，裝液量為100ml，在40°C，200rpm搖床中分別脫膠1天；脫膠時間到時，除去脫膠液，停止生物處理。將生物處理后的亞麻原莖進行滅活處理，其工藝為生物處理后的亞麻原莖和脫膠液以1 10的比例混合，并在70°C的條件下處理3小時，其中過氧化物過氧化氫的用量為亞麻原莖的3%，尿素用量為亞麻原莖的0.05%，三聚磷酸鈉的用量為亞麻原莖的2%，乙二胺四乙酸二鈉的用量為亞麻原莖的0. 1%。脫膠后可制的2130支的紡織用亞麻纖維。實施例4大麻紗線煮練工藝如下將5g滅菌后的大麻紗線置入250ml三角瓶，以大麻紗線與實施例2的發酵菌液按浴比1 20分裝于三角瓶中，裝液量為100ml，在35°C，200rpm搖床中分別脫膠2天；脫膠時間到時，除去脫膠液，停止生物處理。將生物處理后的大麻紗線進行滅活處理，其工藝為生物處理后的大麻紗線和脫膠液以1 25的比例混合，并在90°C的條件下處理1小時，其中過氧化物過硫酸銨的用量為大麻紗線重量的5%，尿素用量為大麻紗線重量的1%，磷酸氫二鈉的用量為大麻紗線重量的2%，磷酸二氫鈉的用量為大麻紗線重量的2%。脫膠后制備的紡織用大麻紗線手感柔軟、白度高、斷頭率小、強度高。實施例5黃麻紗線煮練工藝如下將5g滅菌后的黃麻紗線置入250ml三角瓶，以黃麻紗線與實施例2的發酵菌液按浴比1 20分裝于三角瓶中，裝液量為100ml，在40°C，200rpm搖床中分別脫膠4天；脫膠時間到時，除去脫膠液，停止生物處理。將生物處理后的黃麻紗線進行滅活處理，其工藝為生物處理后的黃麻紗線和脫膠液以1 8的比例混合，并在100°C的條件下處理8小時，其中過氧化物過硼酸鈉的用量為黃麻紗線重量的8%，尿素用量為黃麻紗線重量的2%，偏磷酸鈉的用量為黃麻紗線重量的2%，乙二胺四乙酸二鈉的用量為黃麻紗線重量的2%，三聚磷酸鈉的用量為黃麻紗線重量的2%。脫膠后可制的760支的紡織用黃麻紗線。實施例6亞麻織物生物處理工藝如下將5g滅菌后的亞麻織物置入250ml三角瓶，以亞麻織物與實施例2的發酵菌液按浴比1 20分裝于三角瓶中，裝液量為100ml，在40°C，200rpm搖床中分別脫膠1天；脫膠時間到時，除去脫膠液，停止生物處理。將生物處理后的亞麻織物進行滅活處理，其工藝為生物處理后的亞麻織物和脫膠液以1 10的比例混合，并在85°C的條件下處理1小時，其中過氧化物過碳酸鉀的用量為亞麻織物重量的2. 5%，尿素用量為亞麻織物重量的1%，磷酸鈉的用量為亞麻織物重量的3%，乙二胺四乙酸二鈉的用量為亞麻織物重量的1%，檸檬酸的用量為亞麻織物重量的1%。脫膠后，亞麻織物白度、柔軟度顯著改善，刺癢感顯著減低。
權利要求
1.一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，包括(1)將爪哇正青霉菌DB4菌株保存于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基，30°C220rpm培養48h， 添加凍存緩沖液；其中凍存緩沖液由磷酸二氫鉀0. 0627g，磷酸氫二鉀0. 0177g，檸檬酸鈉 0. 0588g，七水合硫酸鎂0. 02645g，甘油10ml，加水定容至IOOml制得；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基的配方為馬鈴薯200g，葡萄糖20g，自來水IOOOmL,自然pH值；(2)在滅菌冷卻后的50mL馬鈴薯葡萄糖培養基中，接入步驟(1)所得的菌一環，在轉速 220r/min、溫度30°C條件下搖瓶培養48h ；(3)將步驟( 所得的培養基接種入亞麻木質素發酵培養基5L，在轉速220r/min、溫度30°C條件下搖瓶培養4 得到發酵菌液；其中，亞麻發酵培養基配方為亞麻原麻木質素 5g，KCl 0. 05g，磷酸氫二鉀 0. lg，MgSO4O. 05g, FeSO4 0. OOlg，(NH4)2SO4 0. 5g，補水至 100ml 定容；(4)將滅菌后的麻原料與步驟⑶所得發酵菌液按浴比1 20混合，在30°C， 160-220rpm搖床中處理1 4天，除去發酵液，得到麻纖維；(5)將上述麻纖維和脫膠液混合，在70-100°C溫度下處理1-8小時，然后水洗，并按常規的方法上油、干燥，即得到可供紡織用的纖維；其中麻纖維對脫膠液的重量比為 1:8-1: 25，脫膠溫度為70-100°C，時間為1-8小時。
2.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟中所述的麻原料為亞麻原莖、亞麻紗線、亞麻織物、大麻原莖、大麻紗線、大麻織物、黃麻原莖、黃麻紗線、黃麻織物、紅麻原莖、紅麻紗線或紅麻織物。
3.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成；其中過氧化物脫膠劑、螯合劑和氫鍵破壞劑之和與脫膠溶液的重量比為1:8-1: 25。
4.根據權利要求3所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的過氧化物脫膠劑為過氧化氫、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、 過碳酸鉀、過碳酸鈉、過碳酸銨、過硼酸鉀、過硼酸鈉或過硼酸銨，其用量為麻原料重量的 0. 25-8%。
5.根據權利要求3所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的螯合劑是磷酸鈉、三聚磷酸鈉，偏磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉的一種或幾種，其用量為麻原料重量的0. 1-4%。
6.根據權利要求3所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的氫鍵破壞劑是尿素，其用量為麻原料重量的0.05-2%。
7.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 10的比例混合，脫膠溫度為70°C， 時間為3小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過氧化氫，其用量為麻原料重量的3% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的0. 05%，螯合劑為三聚磷酸鈉和乙二胺四乙酸二鈉，其用量分別為麻原料重量的2% 和 0. 1 %。
8.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟( 中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 25的比例混合，脫膠溫度為90°C，時間為1小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過硫酸銨，其用量為麻原料重量的5% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的1%，螯合劑為磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉，其用量均為麻原料重量的2%。
9.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 8的比例混合，脫膠溫度為100°C， 時間為8小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過硼酸鈉，其用量為麻原料重量的8% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的2%，螯合劑為偏磷酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和三聚磷酸鈉，其用量均為麻原料重量的2 % ο
10.根據權利要求1所述的一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，其特征在于步驟(5)中所述的麻纖維和脫膠液以重量比為1 10的比例混合，脫膠溫度為 85°C，時間為1小時；其中脫膠液是由過氧化物脫膠劑、螯合劑、氫鍵破壞劑和水組成的，過氧化物脫膠劑為過碳酸鉀，其用量為麻原料重量的2. 5% ；氫鍵破壞劑為尿素，其用量為麻原料重量的1%，螯合劑為磷酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸，其用量分別為麻原料重量的 3%、1%和 1%。
全文摘要
本發明涉及一種利用爪哇正青霉菌DB4菌株制備麻纖維的方法，包括(1)將爪哇正青霉菌DB4菌株保存于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中培養，添加凍存緩沖液；(2)在馬鈴薯葡萄糖培養基中接入步驟(1)所得的菌一環，搖瓶培養；(3)將步驟(2)所得的培養基接種入亞麻木質素發酵培養基，搖瓶培養得到發酵菌液；(4)將滅菌后的麻原料與步驟(3)所得發酵菌液混合，搖床處理，除去發酵液，得到麻纖維；(5)將上述麻纖維和脫膠液混合，處理后水洗，上油，干燥，即得。本發明的工藝簡單，脫膠時間短，脫膠率高，適合大規模工業化生產。
文檔編號D01C1/00GK102392308SQ20111025333
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者丁若垚, 劉國亮, 張興群, 董政娥, 薛小華, 郁崇文 申請人:東華大學