一种亚麻粗纱生物脱胶方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于生物技术领域，更具体地，涉及一种亚麻粗纱生物脱胶方法。
【背景技术】
[0002] 亚麻(Linum usitatissimum)，是一年生草本植物，起源于近东、地中海沿岸，广泛 种植于欧亚大陆，属于被子植物门、双子叶植物纲、栊牛儿目、亚麻科、亚麻属植物。亚麻纤 维被誉为"纤维皇后"，是人类最早使用的天然纤维，早在一万年前，古埃及人就已经开始种 植亚麻。亚麻纤维具有吸湿透气、抗菌保健、挺括大方、生态环保、冬暖夏凉等众多优势特 性，随着人们生活水平的提高，对织物舒适度及品质的要求越来越高，亚麻纤维制品将会有 十分广阔的市场。
[0003] 目前，亚麻纺纱一般采用湿纺形式，但由于亚麻粗纱中含有较多胶质成分，致使纤 维分离程度较差，可纺性差。为了提高其可纺性，在生产中往往对粗纱进行化学煮练，去除 部分果胶、半纤维素、木质素等胶质，使粗纱中的纤维束分裂成较细的纤维，从而提高纤维 的分裂度，以便加工成高支纱及高档产品。化学煮练过程用到了大量的碱及氧化剂，且煮练 需在高温(90°C以上）下进行，这种方法能耗高、用水量大、污染严重，并且会损伤亚麻纤维， 降低纤维品质。当今世界，能源紧张，环境污染严重，随着人们对可持续发展的日益重视，纺 织行业的绿色加工也越来越受到关注。
[0004] 近年来，为了减少或根治化学脱胶造成的污染，人们探索研究了生物脱胶，包括酶 法脱胶和微生物脱胶的方式来生产亚麻纤维。
[0005] 刘晓兰等在CN 101074433A号专利中，公开了一种由黑曲霉产生的脱胶酶及其在 亚麻脱胶中的应用的发明。以麸皮、豆柏、硫酸铵和硫酸钠为培养基，进行固体发酵后用天 然水静止浸提粗酶液，用于亚麻脱胶。所选的黑曲霉具有产酶量大、酶系齐全、无毒，且培养 条件粗放等优点，可提尚精干麻的制成率和精梳梳成率，细纱品质指标显者提尚，降低了生 产成本，减轻了污染。但是，所选的黑曲霉活化时间长（需4~5天），发酵产酶周期长（需 72h)，生产周期过长，工业大规模生产应用成本很高。
[0006] 吕家华等在申请号为CN 102206874A的专利中，公开了一种亚麻脱胶的酶制剂，将 果胶酶和半纤维素酶进行复配，得到混合酶液，用于亚麻脱胶。所选木聚糖酶活力为2000U/ ml~50000U/ml、甘露聚糖酶活力为3000U/ml~50000U/ml、葡聚糖酶活力为2000U/ml~ 50000U/ml，碱性果胶酶活力为50~5000U/ml，亚麻与水浴比为1:10~15，pH8 · 5~9 · 5，温度 20°C~55°C，脱胶30~80h，生产的亚麻纤维强度高，制成率高，但商品酶售价高，用量大，酶 活性不稳定，且难以重复使用，进行工业化推广应用较难。
[0007] 赵丹等在申请号为CN 104928763A的发明专利中，公开了一种亚麻脱胶液及其制 备方法，脱胶液由地衣芽孢杆菌HDYM-03在魔芋粉液体培养基中发酵后离心取上清液制备 而成，魔芋粉培养基由魔芋粉、酵母膏和蒸馏水制成，制备的亚麻脱胶液脱胶时间短、脱胶 彻底、残胶率低、纤维素得率高且强度高。但菌种发酵时间长(48h)，且需要用到大型离心机 等设备，生产周期过长、设备要求偏高，难以进行工业化生产应用。
[0008] 以上现有技术存在的问题一方面在于生物脱胶所用菌株活化、扩增以及发酵环节 时间较长；另一方面，脱胶废水量大且难处理。目前，真正用于工业生产的生物脱胶技术尚 不成熟，还需要进一步研究，不断改进。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种亚麻粗纱的生物脱胶方 法，其目的在于通过将脱胶菌种利用亚麻脱胶液循环发酵产酶，由此解决现有技术脱胶废 水量大难处理、菌种活化、扩增以及发酵时间长、脱胶成本高等技术问题。
[0010]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种亚麻粗纱生物脱胶方法，包 括以下步骤：
[0011] (1)将发酵获得的脱胶菌液过滤获得含粗酶的清液和浓缩菌液，将浓缩菌液回收， 加入新的二号培养基进行循环发酵；
[0012] (2)将步骤(1)中获得的含粗酶的清液加入到水浸泡的亚麻粗纱中，使得含粗酶的 清液和水的体积比在1:10至1:5之间，进行脱胶3~6h，获得亚麻脱胶液；
[0013] (3)将步骤(3)中获得的亚麻脱胶液滤除杂菌后添加到步骤(1)中的发酵体系中。
[0014] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述脱胶菌为芽孢杆菌Bacillus SP.HG-28。
[0015] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述脱胶菌液按照如下方法活化培养:将所述脱胶 菌在一号培养基中活化，活化后的菌液按1%~5%接种量接种到一号培养基中进行培养， 得到种子液，培养条件为:32~38°C、pH 7.0~7.5、和150~200r/min转速，培养时间4~8h。
[0016] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述种子液按照如下方法进行扩大培养:将所述种 子液按1 %~5 %的接种量接种到一号培养基中，于32~38°C、pH7.0~7.5、100~150r/min 转速和1~3m3/h通气量的条件下培养3~6h。
[0017] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述一号培养基包括：10g/L的蛋白胨、5g/l的酵母 浸粉、以及l〇g/L的NaCl，其初始pH值为7 · 0~7 · 5。
[0018] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述脱胶菌液按照如下方法获得:将脱胶菌的种子 菌液按2 · 5 %~8 %的接种量接种到二号培养基，于32~38°C、pH7 · 0~7 · 5、60~100r/min和 3~10m3/h通气量的条件下培养4~8h，获得脱胶菌液。
[0019] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述二号培养基包括：5~20g/L的黄豆柏粉、5~ 15g/L的麸皮、10~50g/L的亚麻韧皮粉、0~5g/L的NaCl、0~0 · lg/L的K2HP〇4、以及0~0 · Ig/ L的(NH4)2SO4，其初始pH值为6 · 8~7 · 7。
[0020] 优选地，所述生物脱胶方法，其对于未脱胶亚麻粗纱重复步骤(1)至(3)2~4次。
[0021] 优选地，所述生物脱胶方法，其所述脱胶菌液用于2~8批次的亚麻粗纱脱胶。
[0022] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果：
[0023] 本发明提供的亚麻粗纱生物脱胶方法，由于脱胶酶液进行了多次循环利用，且脱 下的胶质部分被脱胶菌种作为营养物质利用并产脱胶酶，因此大大减少了废水量以及废水 处理难度，既环保节能又降低了生产成本，且脱胶效果好，生产的亚麻纱超过国家优等品标 准(FZ32001-2009)。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之 间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本发明提供的亚麻粗纱生物脱胶方法包括如下步骤：
[0026] Sl、脱胶菌种的活化培养：以芽孢杆菌BaciIlus sp.HG-28作为菌种，在一号培养 基中活化，活化后的菌液按1 %~5%接种量接种到装有200~400ml-号培养基的IL摇瓶中 进行培养得到种子液，培养条件为:32~38°C，pH 7.0~7.5，150~200r/min转速，培养时间 4~8h。其中，所述的一号培养基包括：10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。与水 混合、定容后，调节初始pH值为7.0~7.5。
[0027] S2、种子液扩大培养:将Sl所得种子液按1 %~5%的接种量接种到50L发酵罐中， 发酵罐中盛放灭菌的35L-号培养基，于32~38°C，pH7.0~7.5，100~150r/min转速和1~ 3m 3/h通气量的条件下培养3~6h，获得种子菌液。
[0028] S3、发酵产酶:将S2所得种子菌液按2.5%~8%的接种量接种到1吨发酵罐中，发 酵罐中装有事先灭过菌的500~800L二号培养基，于32~38°C，pH7.0~7.5，60~100r/min 和3~IOm3A通气量的条件下培养4~8h，获得脱胶菌液。所述的二号培养基包括:5~20g/L 的黄豆柏粉、5~15g/L的麸皮、10~50g/L的亚麻韧皮粉、0~5g/L的NaCUO~0.1g/L的 K2HP〇4、0~0. lg/L的(NH4)2S〇4。与水混合、定容后，调节初始pH值为6.8~7.7。
[0029] S4、生物脱胶：（1)将S3步骤产生的脱胶菌液经与发酵罐耦联的微滤装置过滤，分 别得到含粗酶的清液和浓缩菌液，其中，浓缩的菌液由管道系统直接返回到发酵罐中，并补 充新鲜培养基继续发酵产酶；（2)然后将上述过滤得到的含粗酶的清液经管道送入事先装 有水浸泡的亚麻粗纱的开放式脱胶槽中进行脱胶3~6h，使得含粗酶的清液和水的体积比 在1:10至1: 5之间；（3)在脱胶过程中，将部分亚麻脱胶液经与脱胶槽耦联的另一个微滤装 置过滤除去杂菌后，得到的滤液经管道直接送入上述发酵罐中作为营养物供菌体生长和继 续发酵产酶3~6h，并适当补充占发酵体系总体积20%至25%的新鲜培养基，促进发酵；（4) 重复进行上述步骤2~4次，完成第一批次亚麻粗纱生物脱胶。
[0030] 取出已脱胶的亚麻粗纱，再将新一批未脱胶的亚麻粗纱浸入含有脱胶酶液的原脱 胶槽中，重复进行上述步骤，完成新一批次的亚麻粗纱生物脱胶。待完成2~8批次新的亚麻 粗纱生物脱胶后，排空并清洗发酵罐及脱胶槽系统，重复开始新一轮的发酵及生物脱胶过 程。