苎麻生物脱胶研究进展
王 军
,
夏东升
,
陈 悟
,
陈洪高
,
曾庆福
3
(
武汉科技学院纺织印染清洁生产教育部工程研究中心
,
湖北武汉
430073)
摘要 苎麻生物脱胶是一种绿色环保的脱胶方法 ,相比化学脱胶法 ,生物脱胶具有提高精干麻质量 ,不损伤纤维 ,无污染等优点。生物
脱胶技术成为国内外苎麻研究者的研究热点 ,也是未来苎麻脱胶的主要发展方向。综述了生物脱胶的研究进展。
关键词 苎麻 ;脱胶 ;微生物 ;酶
中图分类号 S563. 1 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611(2008) 15 - 06517 - 02
Research Advancement in the Biologic Degumming of Ramie
WANG Jun et al ( Engineering Research Center of Textile Printing ,inistry of Education ,Wuhan University of Science and Engineering ,Wuhan ,Hubei
430073)
Abstract The biologic degumming of ramie bast fibers is a kind of method with green and environment
2friendly. Comparison with the chemical degum2
ming ,the biologic degumming shows the advantages of quality improvement of the refined dried
2ramie ,without injury fiber and non2pollution. Therefore ,the
biological degumming technology ,as a hotspot for ramie researcher at home and abroad ,is main development direction of the ramie degumming in the fu
2
ture. In this paper the research on the biological degumming technique was summarized.
Key words Ramie ;Degumming Microbiology ; Enzyme.
基金项目 武汉科技学院校青年基金
(20073204) ;
中国纺织工业协会
项目
(2006074)
。
作者简介 王军
(1976 - ) ,
男
,
山东高唐人
,
讲师
,
从事苎麻生物脱胶
及纤维改良的教学和研究 。
3 通讯作者。
收稿日期
2008
2
03
2
25
我国是苎麻资源大国
,
其种植面积和纤维产量均占世界
的
90 %
以上
,
其纤维产品具有吸湿散热快、
透气好、
不贴身、
抗菌、
挺括美观等优点
,
是高档天然纤维产品。苎麻的生产
加工程序为
:
收割 →刮制 →脱胶 →梳理 →纺纱 →织布 →漂整
→印染
,
其中脱胶、
漂整和印染是十分复杂的化学反应过程
,
传统的化学脱胶方式造成严重的水质污染
,
影响水生动植物
的生存和环境污染。
《纺织工业“十一五”发展纲要》明确要
求推广应用促进低污染、
低能耗脱胶技术。目前
,
生物脱胶
技术成为国内外苎麻研究者研究的热点。
1
生物脱胶的方法
生物脱胶主要包括微生物脱胶和酶脱胶两种方法。微
生物脱胶是把经过筛选的脱胶菌株接种到生苎麻上
,
以苎麻
上的胶质为营养源
,
让脱胶菌在生苎麻上大量繁殖
,
在脱胶
菌繁殖过程中
,
分泌出脱胶酶分解胶质
,
使高分子量的果胶
及半纤维素等大分子分解成小分子物质而溶于水中
,
即在缓
和条件下进行的一系列“胶养菌
,
菌产酶
,
酶脱胶”的生化反
应。酶脱胶是直接利用脱胶酶制剂或者脱胶菌株产生酶纯
化的酶作用于苎麻上
,
利用酶的生物活性
,
降解苎麻纤维外
包裹的胶质复合体
,
从而使纤维分离出来。常用的脱胶酶有
果胶酶、
半纤维素酶和木质素降解酶等
,
这
3
种酶类的组成
较复杂。胶酶大致可分为
9
种组分
,
包括果胶裂解酶、
果胶
甲酯酶和原果胶酶等。
2
微生物脱胶的研究进展
中国在麻类微生物脱胶方面进行了一系列的研究
,
国外
开展的研究工作较少
,
主要是日本和印度
[1 ]
。从工业化角度
研究微生物脱胶
,
我国始于
20
世纪
80
年代
[2 - 3 ]
,
经历了
20
多年的发展
,
微生物脱胶方面的研究取得了丰硕的成果
,
但
也存在着不足。目前
,
微生物脱胶菌株大多是直接进行筛
选
,
只有少数几例通过生物工程技术来获取。
Liangshuang
Zheng
等筛选了
3
株嗜碱性菌株
(NT
2
39
、
NT
2
53
、
NT
2
76)
应用于
苎麻的脱胶过程
,
结果不仅降低了苎麻的残胶率
,
而且还提
高了苎麻的光泽度
[4 ]
。
“苎麻生物脱胶工艺技术与设备”已
由中国农业科学院麻类研究所成功研制
,
并已获国家发明专
利
(CN95112564. 8) ,
该所通过大量野生菌株筛选并经种内质
粒
DNA
分子转化育种
,
获得一个繁殖速度快、
产脱胶关键
酶、
培养条件粗犷的新菌株
T85
2
260
[5 ]
。应用该菌株进行上
百次苎麻脱胶试验
,
最终研究形成了“苎麻生物脱胶工艺技
术与设备”
[6 ]
,
但是其效果众说纷纭
,
至今在生产应用中仍辅
以化学脱胶工艺生产的精干麻才能达到纺织工业的要求
;
黄
俊丽等在克隆脱胶关键酶基因木聚糖酶基因的基础上
,
成功
构建了该基因的表达载体
,
将该表达载体转化进黑曲霉菌株
An1
的原生质体
,
获得黑曲霉转化子
AT1
[7 ]
。甄东晓等利用
PCR
技术从耐热梭状芽孢杆菌中扩增得到产耐热果胶裂解
酶的结构基因
pel
9
A ,
将其克隆于表达载体
pET28a
中
,
并将
重组质粒转化入受体菌
E. coli
BL
2
21 ,
诱导后的粗酶液果胶去
除率为
81. 00 %
[8 ]
。储长流等以枯草芽孢杆菌
B13
为原菌
株
,
通过紫外诱变育种法
,
筛选出产高活性果胶酶和半纤维
素酶的菌株
S2
[9 ]
。刘正初研究了两株脱胶菌
T66
和
T1163
的
脱胶酶系
,
结果发现二者的脱胶能力相对
T85
2
260
较弱
[10 ]
。
此外
,
武汉大学成功研究了苎麻快速生物脱胶新技术
,
也已
申请了专利号
CN89104529. 5
。曾莹等针对现在国内外存在
筛选的微生物脱胶菌株关键酶活力不高或分泌酶系不全、
苎
麻经微生物脱胶处理后仍然达不到纺纱要求等缺陷
,
研究了
脱胶菌株黑曲霉
An6 ,
通过优化脱胶条件
,
使脱胶麻的平均残
胶率达到
14. 42 % ,
再结合
0. 5 %
的
NaOH
碱煮
,
生产的精干
麻达到了纺织工业的要求
[11 ]
。对筛选的脱胶菌株进行原生
质体融合研究
,
目前只有山东大学微生物技术国家重点实验
室开展的融合子菌株苎麻脱胶研究。金玉娟等采用
G +
的
芽孢杆菌
B12
2
13
2
2
和
G
2的欧文氏菌
E26
2
2
2
3
原生质体进行融
合
,
获得
284
株融合子
,
经初筛和复筛获得
2
株脱胶能力强于
2
个原始菌株的融合子菌株
[12 - 13 ]
。上述菌种大多是好氧菌
或者兼性菌
,
厌氧菌方面
,
何绍江从沤麻泥、
麻地和菜园土采
集土杨
,
用亨氏厌氧技术分离到
5
种苎麻厌氧脱胶菌
,
其中
4
种菌进行了脱胶试验和鉴定工作
,
结果表明总残胶可降至
安徽农业科学
,Journal of Anhui Agri . Sci . 2008 ,36 (15) :6517 - 6518
责任编辑 李玮 责任校对 况玲玲