一种微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微生物技术领域，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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] -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。
[0007] 曾庆华等在公开号为CN 101550606的发明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、怄麻、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CN 102747434的发明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。以上发明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。
[0008] 杜兆芳等在公开号为CN 101463503的发明专利中公开了一种利用苎麻复配生物 酶脱胶的工艺方法，克服了现有生物一化学脱胶工艺复杂、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CN 102605437的发明专利中公开了 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CN 101451132的发明专利中 公开了一种苎麻脱胶用复合酶制剂及其制备方法。本发明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。该发明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。
[0009] 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。
【发明内容】
[0010] 本发明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。
[0011] 为了解决上述问题，本发明的技术方案为：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：
[0012] 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 ;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CCTCC No:M 2014438);芽孢杆菌Bacillus sp.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CCTCC No:M 2014439)。
[0013] 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°C， 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，发酵培养〇~3. 2h;苎麻与所述发酵液的料液比为1 : 7~1 : 15;
[0014] 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°C下产酶培养2. 5~3. 5h ;
[0015] 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°C下生物脱胶1. 5~4h。
[0016] 在本发明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：
[0017] S5、脱胶菌液处理：将苎麻发酵罐密封，加热使压力升至(λ 1~(λ 15MPa，保持 20~40min ;气压降至常压，移出麻笼。
[0018] 在本发明的微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法中，所述步骤Sl之前还包括：
[0019] S0、菌种保存：将芽孢杆菌Bacillus sp.HG-116菌种按0. 5%~2. 5%的接种量接 种到盛有60~IOOmL -号培养基的250mL摇瓶中，于30~40°C、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°C条件下保存，得到HG-116菌 种管；将芽孢杆菌Bacillus sp. HG-247菌种按0. 5%~2. 5%的接种量接种到盛有60~ IOOmL三号培养基的250mL摇瓶中，于30~40°C、120~200r/min转速的条件下培养2~ 5h，培养后的菌液用甘油保种方法于-20°C条件下保存，得到HG-247菌种管。该甘油保种方 法的过程如下：配制体积分数为50%的甘油水溶液，菌液与甘油水溶液按照体积比3:2混 和均匀后装于EP管或者离心管，于-20°C下保存备用。
[0020] 在本发明的微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法中，
[0021] 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、 七水合硫酸镁〇. 5~3g/L、硝酸钙0. 2~lg/L，氯化钠0. 2~3g/L ;上述组分用水混和、溶 解，调节pH为6. 5~7. 5 ;
[0022] 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~IOg/ U磷酸二氢钾2~7g/L、硝酸钙0. 2~lg/L ;上述组分用水混和、溶解，调节pH为6. 5~ 7. 5。
[0023] 在本发明的微生物混和脱胶生产苎麻精干麻的方法中，所述步骤Sl中，芽孢杆菌 Bacillus sp.HG-116的菌种活化步骤具体为：
[0024] 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%的接种 量接种到盛有250mL -号培养基的IL摇瓶中，于30~40°C、120~200r/min转速的条件 下培养1. 5~6h，得到HG-116活化菌种。
[0025] 在本发明的微