专利名称：生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法
技术领域：
本发明属纺织化学领域，它涉及一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法，使得
环保型甲壳素浆料更好的用于纺织厂经纱上浆。
背景技术：
改性前甲壳素的大分子结构式如下
现有的甲壳素浆料存在一个弱点，即水溶性不佳，无法满足正常上浆要求。目前解 决甲壳素水溶性的方法一般是化学方法用浓碱对甲壳素进行脱乙酰后，再用酸溶液溶解 其脱乙酰产物，而后得到甲壳素浆料。该化学法脱乙酰应用了大量的强酸、强碱，容易造成 甲壳素大分子链的断裂降低其分子量，脱乙酰后产物分子量及脱乙酰均匀性难以控制，更 重要的是会对环境造成严重的污染，对操作的工人身体健康带来危害。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法，以解决 甲壳素大分子链的断裂降低其分子量，以及造成环境污染等问题。
本发明解决技术问题的技术方案如下 —种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法，其特征在于是由如下步骤实现的
步骤一 甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备 (1)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方，配方中各组分的重量百分比如下 蔗糖 20 40 硝酸钠 2 5 磷酸氢二钾 1 硫酸亚铁 0.01 无水硫酸镁 0.5 氯化钾 0.5 水 余量 (2)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分并加入烧杯中，在温度为 5(TC条件下将其加热溶解；
②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7. 0 7. 2，
然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ；
③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min ;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶，打开瓶口，取一环构巢曲霉菌接种 于上述③所得的溶液中，先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ，并置于温度为30°C ，转速 为200r/min的摇床上，培养42 54h，以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二 甲壳素脱乙酰酶的制备 (1)甲壳素脱乙酰酶培养基的配方，配方中各组分的重量百分比如下 壳聚糖 10 20 酵母粉 2 硝酸钠 3 8 磷酸氢二钾 1. 0 磷酸二氢钾 1. 0 无水硫酸镁 0. 5 水 余量 (2)甲壳素脱乙酰酶的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分并加入烧杯中，在温度为5(TC 条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5. 5 6. 5，然后将 其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min，取出冷 却后按体积比5 10%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液，以制得 甲壳素脱乙酰酶培养基； ④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为3rC，转速为150r/min 的摇床上，培养72 108h，以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备 ①称取甲壳素20 50g，溶解于存放400mL浓度为20 30%的NaOH溶液的烧杯 中，在温度为95 98。C的条件下反应30 40min ; ②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7，用真空泵抽滤，制得可用生物 酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物； ③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物
中，在pH值为4. 0 4. 5，反应温度为45°C 55°C ，酶用量为15 25mL，反应时间为12
36h的条件下，最终制得生物酶法改性甲壳素浆料，其生物酶法改性后的甲壳素大分子结构
式为
与现有技术相比本发明的优点如下 1.由于用甲壳素脱乙酰酶改性的本发明甲壳素浆料水溶性较好，脱乙酰度均匀， 使得本发明的浆料粘度稳定； 2.本发明的浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性；在织造结束后无需退浆，避免了 退浆废液的排放，减少了环境污染，节约了生产成本，达到了绿色环保的要求。
具体实施方式
实施例1 : 步骤一 甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比蔗糖30， 硝酸钠2，磷酸氢二钾l，硫酸亚铁0. Ol，无水硫酸镁O. 5，氯化钾0. 5，水余量，加入烧杯中， 在温度为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7. 0，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min ;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶，打开瓶口，取一环构巢曲霉菌接种 于上述③所得的溶液中，先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ，并置于温度为30°C ，转速 为200r/min的摇床上，培养48h，以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二 甲壳素脱乙酰酶的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比壳聚糖15，酵 母粉2，硝酸钠5. O，磷酸氢二钾1. O，磷酸二氢钾1. O，无水硫酸镁O. 5，水余量，加入烧杯中， 在温度为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至6. 5，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为121。C和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min，取出冷 却后按体积比7%直接接入上述步骤 —中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液，以制得甲壳素脱乙酰酶培养基；
④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为3rC，转速为150r/min 的摇床上，培养96h，以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备
6
①称取甲壳素50g，溶解于存放400mL浓度为20的NaOH溶液的烧杯中，在温度为 98t:的条件下反应40min ; ②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7，用真空泵抽滤，制得可用生物 酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物； ③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物 中，在pH值为4. 3，反应温度为45°C ，酶用量为25mL，反应时间为24h的条件下，最终制得生 物酶法改性甲壳素浆料。
实施例2: 步骤一 甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比蔗糖20， 硝酸钠3. 5，磷酸氢二钾1，硫酸亚铁0. 01，无水硫酸镁0. 5，氯化钾0. 5，水余量，加入烧杯 中，在温度为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7. 1，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min ;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶，打开瓶口，取一环构巢曲霉菌接种 于上述③中所得的溶液中，先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ，并置于温度为30°C ，转 速为200r/min的摇床上，培养42h，以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二 甲壳素脱乙酰酶的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比壳聚糖IO，酵 母粉2，硝酸钠8，磷酸氢二钾1. 0，磷酸二氢钾1. 0，无水硫酸镁0. 5，水余量，加入烧杯中，在 温度为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5. 5，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min，取出冷 却后按体积比5%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液，以制得甲壳 素脱乙酰酶培养基；④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为3rC，转速为150r/min 的摇床上，培养108h，以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备 ①称取甲壳素30g，溶解于存放400mL浓度为25%的NaOH溶液的烧杯中，在温度 为96。C的条件下反应35min ; ②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7，用真空泵抽滤，制得可用生物 酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物； ③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物 中，在pH值为4. 0，反应温度为50°C ，酶用量为20mL，反应时间为12h的条件下，最终制得生 物酶法改性甲壳素浆料。
实施例3 : 步骤一 甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分的重量百分比蔗糖40， 硝酸钠5，磷酸氢二钾l，硫酸亚铁0. Ol，无水硫酸镁O. 5，氯化钾0. 5，水余量，加入烧杯中， 在温度为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7. 2，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min ;
④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶，打开瓶口，取一环构巢曲霉菌接种 于上述③所得的溶液中，先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ，并置于温度为30°C ，转速 为200r/min的摇床上，培养54h，以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。
步骤二 甲壳素脱乙酰酶的制备 ①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分的重量百分比壳聚糖20，酵 母粉2，硝酸钠3，磷酸氢二钾1 ，磷酸二氢钾1 ，无水硫酸镁0. 5，水余量，加入烧杯中，在温度 为5(TC条件下将其加热溶解； ②用0. lmol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至6. 5，然后将其装于 250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口 ； ③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为12rC和压力为0. lMPa的 条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min，取出冷 却后按体积比10%直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液，以制得甲壳 素脱乙酰酶培养基； ④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为3rC，转速为150r/min 的摇床上，培养73h，以制得甲壳素脱乙酰酶。
步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备 ①称取甲壳素20g，溶解于存放400mL浓度为30%的NaOH溶液的烧杯中，在温度 为95。C的条件下反应30min ; ②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7，用真空泵抽滤，制得可用生物 酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物； ③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物 中，在pH值为4. 5，反应温度为55°C ，酶用量为15mL，反应时间为36h的条件下，最终制得生 物酶法改性甲壳素浆料。 上述实施例1、实施例2、实施例3得到的本发明生物酶法改性甲壳素浆料，水溶性 较好，粘度稳定；且该浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性，因此在织造结束后无需退浆，避 免了退浆废液的排放，节约了生产成本，减少了环境污染，达到了绿色环保的要求。
上述所用原料、设备购于下述单位 壳聚糖、甲壳素上海卡博工贸有限公司；蔗糖、氢氧化钠NaOH、无水硫酸镁 MgS(^、酵母粉国药集团化学试剂有限公司；硝酸钠NaN03 :中国医药集团上海化学试剂公 司；磷酸氢二钾iyiP(V磷酸二氢钾KH2P04 :平湖化工试剂厂；硫酸亚铁FeS(^ :上海精化科
8技研究所；氯化钾KCl :金山化工厂；构巢曲霉上海工业用微生物研究所；去离子水东华 大学化学试剂处；脱脂纱布上海针织二十一厂。
上述所用的设备 立式压力蒸汽灭菌锅型号为YXQ-LS-50S11，市场有购；摇床型号为ZHWY211B， 市场有购；真空泵型号为CJD5/CR6-SA751. 5，市场有购。
权利要求
一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法，其特征在于是由如下步骤实现的步骤一甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备(1)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方，配方中各组分的重量百分比如下蔗糖 20～40硝酸钠2～5磷酸氢二钾1硫酸亚铁 0.01无水硫酸镁0.5氯化钾0.5水余量(2)甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备①按甲壳素脱乙酰酶种子培养液的配方分别称取各组分并加入烧杯中，在温度为50℃条件下将其加热溶解；②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至7.0～7.2，然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口；③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min；④打开立式压力蒸汽灭菌锅取出上述锥形瓶，打开瓶口，取一环构巢曲霉菌接种于上述③所得的溶液中，先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口，并置于温度为30℃，转速为200r/min的摇床上，培养42～54h，以制得甲壳素脱乙酰酶种子培养液。步骤二甲壳素脱乙酰酶的制备(1)甲壳素脱乙酰酶培养基的配方，配方中各组分的重量百分比如下壳聚糖10～20酵母粉2硝酸钠3～8磷酸氢二钾1.0磷酸二氢钾1.0无水硫酸镁0.5水余量(2)甲壳素脱乙酰酶的制备①按甲壳素脱乙酰酶培养基的配方分别称取各组分并加入烧杯中，在温度为50℃条件下将其加热溶解；②用0.1mol/L的NaOH溶液调节上述①中所得溶液的pH值至5.5～6.5，然后将其装于250mL锥形瓶中先后用八层脱脂纱布和八层纸包扎瓶口；③将上述锥形瓶放在立式压力蒸汽灭菌锅内，在温度为121℃和压力为0.1MPa的条件下，通过湿热灭菌20min，灭菌后将其置于无菌工作台上，用紫外灯照射20min，取出冷却后按体积比5～10％直接接入上述步骤一中制得的甲壳素脱乙酰酶种子培养液，以制得甲壳素脱乙酰酶培养基；④将上述③中制得的甲壳素脱乙酰酶培养基置于温度为31℃，转速为150r/min的摇床上，培养72～108h，以制得甲壳素脱乙酰酶。步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备①称取甲壳素20～50g，溶解于存放400mL浓度为20～30％的NaOH溶液的烧杯中，在温度为95～98℃的条件下反应30～40min；②用去离子水将上述①中的溶液洗至中性pH为7，用真空泵抽滤，制得可用生物酶处理的甲壳素脱乙酰酶底物；③将步骤二制得的甲壳素脱乙酰酶加入到上述②中制得的甲壳素脱乙酰酶底物中，在pH值为4.0～4.5，反应温度为45℃～55℃，酶用量为15～25mL，反应时间为12～36h的条件下，最终制得生物酶法改性甲壳素浆料，其生物酶法改性后的甲壳素大分子结构式为F2009102014101C00031.tif
全文摘要
本发明属于纺织化学领域，它涉及一种生物酶法改性甲壳素浆料的制备方法，其特征在于是由步骤一甲壳素脱乙酰酶种子培养液的制备、步骤二甲壳素脱乙酰酶的制备、步骤三生物酶法改性甲壳素浆料的制备，最终制得生物酶法改性甲壳素浆料。本发明的甲壳素浆料水溶性较好，粘度稳定；且该浆料可赋予织物一定的抑菌杀菌性，因此在织造结束后无需退浆，避免了退浆废液的排放，节约了生产成本，减少了环境污染，达到了绿色环保的要求。
文档编号D06M15/03GK101736583SQ200910201410
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者李朝丽, 田心杰, 申芳, 郭建生, 陈秀苗 申请人:东华大学