一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法技术

本发明专利技术涉及一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法，使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116和芽孢杆菌Bacillus sp.HG-247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤后所得菌液与水混和，然后经过发酵培养、产酶培养、生物脱胶达到快速、彻底脱除苎麻的胶质各种成分的目的。经过优化过的培养基种类和发酵条件使得两种微生物均能生长良好且培养周期短，制得的苎麻精干麻的各项技术指标远高于一级精干麻的国家标准，超低的残胶率使得精干麻非常蓬松，纺纱的预处理过程简单、灰尘明显减少，纺纱时的断头率低，苎麻纱线的综合生产成本降低的同时，苎麻纱线的品质得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微生物
，更具体的说，涉及一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法。
技术介绍
苎麻韧皮中除含有纤维素外，还含有半纤维素、果胶、木质素等胶质成分。这些胶质包裹着纤维，使其胶结在一起形成较硬的片状麻束，需要通过一定的方法除去胶质，以获得用于纺纱织布的纤维原料。脱胶方法直接关系苎麻纤维品质，以及脱胶废水和废渣带来的环保问题。微生物脱胶是把具有降解胶质能力的菌株接种到苎麻韧皮上，脱胶菌分泌脱胶酶系降解苎麻胶质，以其降解产物为营养源进行生长繁殖。脱胶酶通过酶解的方式使高分子量的半纤维素及果胶等大分子降解为小分子物质后脱离纤维达到脱胶效果。微生物脱胶作用温和、成本低廉、高效环保，显示出显著的经济和社会效益，从而成为苎麻纤维生产的主要发展方向。在苎麻韧皮部，半纤维素是与纤维素相连的低聚合度无定型物质，苎麻胶质的半纤维素成分主要包括木聚糖和甘露聚糖，是苎麻脱胶的重点和难点。半纤维素以共价键的形式与木质素相连，半纤维素的去除在一定程度上对木质素的去除起至关重要的作用。木聚糖(xylan)是一种异型多糖，内切β-1,4-木聚糖酶是木聚糖酶系中最主要的酶，它通过催化水解木聚糖主链内部的β-1,4-木糖苷键来降解木聚糖，其产物以寡聚木糖、木二糖为主，伴有少量的木糖，在其他各种辅酶的协同下，彻底降解木聚糖。甘露聚糖(mannan)根据自身结构差异被分为均一甘露聚糖、半乳甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖和葡甘露聚糖四类，与均一甘露聚糖相比后三类又称为异甘露聚糖。β-甘露聚糖酶是甘露聚糖主链上β-1,4-D-甘露糖苷键的内切水解酶，能够水解各种甘露聚糖。一种脱胶菌株分泌的多种脱胶酶在表达上存在时间先后的差异，在一个时间点上往往只表现出单个酶活高，反映在苎麻脱胶上存在处理时间相对较长、处理效果相对较弱的问题；而使用多种菌株混和脱胶，可实现在发酵过程中同时几种脱胶酶的高效表达，从而大幅提高脱胶效率、进一步减少产品苎麻纤维的胶质含量。利用不同菌株产生的降解酶系的互补性进行混和脱胶处理，木聚糖酶和甘露聚糖酶的协同作用能够高效破坏半纤维素的结构，从而也对果胶的降解有增强作用。曾庆华等在公开号为CN101550606的专利技术专利中公开了一种利用复合酶制剂进行苎麻脱胶的方法，配合后续的碱煮工序，使得传统的生物脱胶的酶练、沤麻、洗麻三道工序合为一道工序，时间缩短至原来的一半，提高了生产效率；汪观清在公开号为CN102747434的专利技术专利中公开了一种苎麻复配生物酶脱胶方法，主要是将原麻依次通过剪麻扎把、双氧水浸泡、温水浸泡、装笼、浸酶、发酵、煮炼、打麻、酸洗、水洗、脱水、抖麻、制油、给油、脱油和烘干处理，最后将烘干好的的精干麻打包入库。以上专利技术中多道工序涉及使用大量化学试剂，会对生态环境造成破坏。杜兆芳等在公开号为CN101463503的专利技术专利中公开了一种利用苎麻复配生物酶脱胶的工艺方法，克服了现有生物―化学脱胶工艺复杂、污染环境、工艺难控的问题，脱胶周期短，脱胶彻底，过程易控制；吴狄等在公开号为CN102605437的专利技术专利中公开了一种用复合酶制剂脱胶的方法，先在酸性酶液中脱胶，再在碱性酶液中脱胶，具有效率高，成本低，耗能少，对环境污染小等优点；刘鲁民等在公开号为CN101451132的专利技术专利中公开了一种苎麻脱胶用复合酶制剂及其制备方法。本专利技术通过多种生物酶的复配，使碱性果胶酶和半纤维素酶共同发挥作用，达到脱胶的目的；所述工艺方法能够节省酸碱原料，具有处理条件温和，成本低，纤维质量好，环境污染小等优点。该专利技术进行苎麻脱胶的先决条件是通过购买或制备的方式获得酶制剂，增加工艺步骤且增加了成本。现有技术中并没有用两种微生物混和发酵直接应用于苎麻韧皮脱胶生产精干麻的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法，解决现有技术中一种菌株无法彻底分解苎麻胶质的各种成分、两种微生物混和发酵培养时的相容性等问题。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为：提供一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法，所述方法包括如下步骤：S1、脱胶菌液培养：使用芽孢杆菌Bacillussp.HG-116作为菌种，经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillussp.HG-247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；芽孢杆菌Bacillussp.HG-116为一株高产木聚糖酶的菌株，该菌株于2014年9月22日提交给中国典型培养物保藏中心保藏，地址在中国湖北省武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCCNo:M2014438)；芽孢杆菌Bacillussp.HG-247为一株高产甘露聚糖酶的菌株，该菌株于2014年9月22日提交给中国典型培养物保藏中心保藏，地址在中国湖北省武汉市武汉大学，保藏编号为CCTCCNo:M2014439)。S2、发酵培养：将均匀挂在麻笼支架上的苎麻移入苎麻脱胶罐中，该苎麻是指苎麻韧皮，也即苎麻原麻；向所述苎麻脱胶罐中注水，加入碳源和氮源，调节温度至32～37℃，加入菌液A与菌液B的体积比为3∶2～5∶1的混和菌液，所述混和菌液与水的体积比为1∶20～1∶35，构成发酵液，调节所述发酵液的初始pH值为6.5～7.2，以10～25m3/h的速度通入过滤空气，发酵培养0～3.2h；苎麻与所述发酵液的料液比为1∶7～1∶15；S3、产酶培养：向所述发酵液中添加木聚糖酶促剂和甘露聚糖酶促剂，调节pH值为6.8～8.1，以15～35m3/h的速度通入过滤空气，在35～37℃下产酶培养2.5～3.5h；S4、生物脱胶：调节pH值为7.5～8.5，以7.5～15m3/h的速度通入过滤空气，在36～45℃下生物脱胶1.5～4h。在本专利技术的微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法中，所述步骤S4之后还包括：S5、脱胶菌液处理：将苎麻发酵罐密封，加热使压力升至0.1～0.15MPa，保持20～40min；气压降至常压，移出麻笼。在本专利技术的微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法中，所述步骤S1之前还包括：S0、菌种保存：将芽孢杆菌Bacillussp.HG-116菌种按0.5％～2.5％的接种量接种到盛有60～100mL一号培养基的250mL摇瓶中，于30～40℃、120～200r/min转速的条件下培养1.5～6h，培养后的菌液用甘油保种方法于-20℃条件下保存，得到HG-116菌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、脱胶菌液培养：使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG‑116作为菌种，经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillus sp.HG‑247作为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；S2、发酵培养：将均匀挂在麻笼支架上的苎麻移入苎麻脱胶罐中，向所述苎麻脱胶罐中注水，加入碳源和氮源，调节温度至32～37℃，加入菌液A与菌液B的体积比为3∶2～5∶1的混和菌液，所述混和菌液与水的体积比为1∶20～1∶35，构成发酵液，调节所述发酵液的初始pH值为6.5～7.2，以10～25m3/h的速度通入过滤空气，发酵培养0～3.2h；苎麻与所述发酵液的料液比为1∶7～1∶15；S3、产酶培养：向所述发酵液中添加木聚糖酶促剂和甘露聚糖酶促剂，调节pH值为6.8～8.1，以15～35m3/h的速度通入过滤空气，在35～37℃下产酶培养2.5～3.5h；S4、生物脱胶：调节pH值为7.5～8.5，以7.5～15m3/h的速度通入过滤空气，在36～45℃下生物脱胶1.5～4h。

【技术特征摘要】
1.一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法，其特征在于，所述方法
包括如下步骤：
S1、脱胶菌液培养：使用芽孢杆菌Bacillussp.HG-116作为菌种，经过菌
种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液A；使用芽孢杆菌Bacillussp.HG-247作
为菌种，分别经过菌种活化步骤、扩大培养步骤获得菌液B；
S2、发酵培养：将均匀挂在麻笼支架上的苎麻移入苎麻脱胶罐中，向所
述苎麻脱胶罐中注水，加入碳源和氮源，调节温度至32～37℃，加入菌液A
与菌液B的体积比为3∶2～5∶1的混和菌液，所述混和菌液与水的体积比为
1∶20～1∶35，构成发酵液，调节所述发酵液的初始pH值为6.5～7.2，以10～
25m3/h的速度通入过滤空气，发酵培养0～3.2h；苎麻与所述发酵液的料液
比为1∶7～1∶15；
S3、产酶培养：向所述发酵液中添加木聚糖酶促剂和甘露聚糖酶促剂，
调节pH值为6.8～8.1，以15～35m3/h的速度通入过滤空气，在35～37℃下
产酶培养2.5～3.5h；
S4、生物脱胶：调节pH值为7.5～8.5，以7.5～15m3/h的速度通入过滤
空气，在36～45℃下生物脱胶1.5～4h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括：
S5、脱胶菌液处理：将苎麻发酵罐密封，加热使压力升至0.1～0.15MPa，
保持20～40min；气压降至常压，移出麻笼。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
S0、菌种保存：将芽孢杆菌Bacillussp.HG-116菌种按0.5％～2.5％的接
种量接种到盛有60～100mL一号培养基的250mL摇瓶中，于30～40℃、
120～200r/min转速的条件下培养1.5～6h，培养后的菌液用甘油保种方法于
-20℃条件下保存，得到HG-116菌种管；将芽孢杆菌Bacillussp.HG-247菌
种按0.5％～2.5％的接种量接种到盛有60～100mL三号培养基的250mL摇瓶
中，于30～40℃、120～200r/min转速的条件下培养2～5h，培养后的菌液

\t用甘油保种方法于-20℃条件下保存，得到HG-247菌种管。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述一号培养基包括：蔗糖20～30g/L、蛋白胨5～8g/L、磷酸二氢钾2～
4g/L、七水合硫酸镁0.5～3g/L、硝酸钙0.2～1g/L，氯化钠0.2～3g/L；
所述三号培养基包括：葡萄糖25～40g/L、蛋白胨8～15g/L、酵母浸粉
3～10g/L、磷酸二氢钾2～7g/L、硝酸钙0.2～1g/L。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，芽孢杆
菌Bacillussp.HG-116的菌种活化步骤具体为：
将所述HG-116菌种管于室温下放置3min至菌液融化后，按0.5％～2.5％
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余龙江，樊培，李为，周蓬蓬，张非，杨玉珍，胡祖德，胡振华，
申请(专利权)人：华中科技大学，湖北精华纺织集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42