一种基于枯草芽孢杆菌发酵法制备青柿天然染料的工艺及所得染料的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于天然染料制备和应用领域，具体涉及一种采用发酵法制备青柿天然染 料的工艺及所得染料的应用。
【背景技术】
[0002] 天然染料以其天然无污染、对人体益生保健以及色彩中正柔和等独特的性质逐渐 为大众熟知。一般选用的天然染料均取自中药材，在染整过程中，染料与有益组分一同上染 织物，使得织物不仅色泽独特、自然，而且多有护肤、驱虫等保健养生、优化生活等附加功 能。
[0003] 柿子树是柿树科浆果类温带落叶果树，原产我国，在我国已有一千多年的种植历 史。目前我国种植面积最大，而且柿果产量最多。柿子柔嫩多汁、甘甜爽口、营养丰富，有甜 柿和涩柿两种，甜柿可以鲜食，也可以做柿饼、柿醋、柿酒等，柿叶可以做柿茶;涩柿不可直 接食用，需要经过脱涩处理。青涩柿子中含有大量的单宁。单宁亦称鞣酸，为多酚聚合物，是 一种由儿茶酚等聚合而成多酚聚合物，含有许多邻位的酚羟基，因而有许多特殊功能。存在 于柿果使其呈湿味的酸类物质称为柿单宁(kaki tannin)。
[0004] 目前，柿单宁主要来源于天然提取或化学合成。提取柿单宁的传统常用方法主要 有酸提、碱提和水提等，其中以热水浸提居多，酸、碱提取都会破坏柿单宁的结构，且不利于 后续纯化使用；而热水浸提的提取率一般较低，难以满足生产需求。一般经过水或醇提取 后，提取液减压浓缩后要经过充分的吸附、淋洗、洗脱等系列流程，特别是需用蒸馏水反复 淋洗至洗出液用苯酚-硫酸法检测不出糖为止，操作过程繁琐，否则在后期干燥过程中由于 柿单宁浓缩液含糖份比例过高，干燥机"粘壁"严重，无法达到物料干燥粉状固态化。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种青柿天然染料的提取方法，避免现有技 术中提取青柿染料工艺时存在的"操作繁琐、糖份难以清除"的问题，同时提供一种该工艺 提取的青柿染料的应用。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于枯草芽孢杆菌发酵法 制备青柿天然染料的工艺，具体步骤为：
[0007] (1)对青柿进行去蒂、洗涤预处理，
[0008] 本发明所采用的青柿主要为自然落果的青柿，青柿表层会沾染土壤等杂物，故而 在取得原料后，需要对其进行去蒂、洗涤等预处理，
[0009] (2)将步骤（1)中经过预处理的青柿粉碎(粉碎至0.5~0.8cm3的颗粒大小即可）， 将固体与汁液一同移至容器中，加水正好淹没柿子后，于60~70°C下对所得混合液进行灭 菌处理30min，冷却至常温(25°C)后再向混合液中加入枯草芽孢杆菌实验菌液并搅匀，调节 发酵pH = 7.5~8,并于37±2°C温度范围内发酵3~4天后，以滤网过滤去除固体物，对滤液 继续发酵1天，得到青柿天然染液，
[00?0]其中，在投料关系上，经粉碎的步骤（1)中经过预处理的青柿为1000±20g，加入的 用于淹没柿子的水为1900g，向混合液中加入的枯草芽孢杆菌实验菌液的体积为100mL，菌 浓度为2 X 109CFU/mL~1 X 101()CFU/mL，
[0011] 这里，枯草芽孢杆菌实验菌液的制备工艺为：取枯草芽孢杆菌冻存管一支，常温 (25°C)融化后，用接种环取菌悬液以划线法接种至营养琼脂培养基平皿上，在37±2°C下培 养22h;再从培养皿上取典型菌落接种至营养琼脂培养基斜面试管内，在37±2°C下培养 22h，将该斜面试管贮存于冰箱内（5~10°C)，作为保存菌；用接种环取该保存菌，以划线法 接种到琼脂培养基平皿上，在37±2°C下培养24h得到典型菌落(一周内使用）；取该典型菌 落于100mL营养肉汤中，在37±2°C下培养24h得到枯草芽孢杆菌实验菌液，
[0012] 步骤(2)中，当采用滤网过滤去除固体物后，再对滤液继续发酵1天的目的在于:使 发酵液中糖分进一步降低，甚至基本除去，
[0013] 对于步骤(2)中所得到的青柿天然染液，可以通过冷冻干燥的方法得到青柿子提 取物粉末，并密封避光保存。
[0014] 本发明还提供了一种上述制备方法所得到的青柿染料的应用，即采用该青柿染料 对织物进行染色，具体的染色工艺为:将上述得到的青柿子提取物粉末加入去离子水中稀 释，得到均匀的稀释液，调节稀释液的pH后，将洁净的织物浸入到稀释液中，对织物进行染 色，染色完毕后水洗并烘干，得到染色织物，
[0015] 这里的织物为真丝织物或麻织物，
[0016] 其中，青柿子提取物粉末在稀释液中的质量浓度为1.0~1.5%，调节稀释液的pH 为3~5,对织物进行染色时的参数为:浴比1:15~25、染色温度65~75°C、染色时间为35~ 50分钟，上染后的织物具有优异的抗菌性能和抗紫外性能。
[0017] 本发明还提供了一种上述制备方法所得到的青柿染料在防治炭疽病方面的应用， 具体为:将青柿子提取物粉末配成溶质质量分数为3~5 %的水溶液，对植物果实进行喷施； 或者以植物果实作为防治对象，将基于青柿子提取物粉末作为染料的染色织物包裹于植 物果实上。
[0018] 本发明的有益效果在于：由于柿果中除所需的有效成分外，还包括糖、酸以及果胶 等主要可溶性成分，因此本发明采用酵母菌发酵的方式，在提取青柿染料的同时将糖类成 分彻底分解转化为酒精，避免了后续干燥过程中由于提取物中含糖份比例过高而导致的干 燥机"粘壁"现象。
[0019] 本发明所制备的青柿提取物作为天然染料使用时，避免了有机化学染料对人体皮 肤的损害，并且具有优良的上染率和牢度;且染料本身具有良好的抗菌、抗紫外特性，对织 物进行上染后赋予织物抗菌性能、抗紫外性能。
[0020] 本发明于枯草芽孢杆菌发酵环境下得到青柿提取物，在发酵结束后无需对提取液 进行加热灭菌并再过滤的操作，节省了工序，且非但没有影响青柿提取物本身的使用价值， 而且枯草芽孢杆菌发酵的副产物还与青柿提取物发生了在防治炭疽病方面的协同效果。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1
[0022]营养肉汤的制备工艺：
[0023]将蛋白胨10g、牛肉浸出粉3g、氯化钠5g溶于1000mL蒸馏水中，溶解后于121°C高压 灭菌15min后，降至常温(25°C)，得到营养肉汤；
[0024] 枯草芽孢杆菌实验菌液的制备工艺为：
[0025] 取枯草芽孢杆菌冻存管一支，常温(25°C)融化后，用接种环取菌悬液以划线法接 种至营养琼脂培养基平皿上，在37 °C下培养22h;再从培养皿上取典型菌落接种至营养琼脂 培养基斜面试管内，在37°C下培养22h，将该斜面试管贮存于冰箱内（5°C)，作为保存菌；用 接种环取该保存菌，以划线法接种到琼脂培养基平皿上，在37°C下培养24h得到典型菌落； 立即取该典型菌落于l〇〇mL上述营养肉汤中，在37°C下培养24h得到枯草芽孢杆菌实验菌 液。
[0026]青柿天然染料的提取：
[0027] (1)对青柿进行去蒂、洗涤预处理，去除青柿表层沾染的土壤等杂物；
[0028] (2)将步骤（1)中经过预处理的青柿1000g粉碎至0.5~0.8cm3的颗粒大小，将固体 与汁液一同移至容器中，加水1900g正好淹没柿子后，于70°C下对所得混合液进行灭菌处理 后，冷却至常温(25 °C)后再向该混合液中加入菌浓度为5 X 109CFU/mL的枯草芽孢杆菌实验 菌液100mL并搅匀，调节发酵pH = 7.5,并于37°C温度下发酵4天(96小时）后，以滤网过滤去 除固体物，对滤液于37°C下继续发酵1天，得到青柿天然染液，通过冷冻干燥的方法得到青 柿子提取物粉末，并密封避光保存。
[0029] 染色工艺：
[0030] 将上述得到的青柿子提取物粉末加入去离子水中稀释，得到青柿子提取物粉末质 量浓度为1.5%的均匀稀释液，调节稀释液的pH为4，将洁净的亚麻床单浸入到稀释液中，浴 比为1:20,70°C下对亚麻床单染色45分钟，染色完毕后水洗并于70°C下烘干，得到银灰色染 色织物，具体使用性能如表1所示。
[0031] 表 1
[0032]
[0033] 耐摩擦色牢度按GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试；
[0034] 耐皂洗色牢度按GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测试；
[0035] 耐光色牢度按GB/T 8426-1998《纺织品色牢度试验耐光色牢度》测试；
[0036]防紫外能力按GB/T18830-2009《纺织品防紫外性能的评定》测试；
[0037] 颜色深度(K/S值）的测定:将染色织物折叠两次（四层），采用Datacolor SF600X电 脑测色配色仪在Amax处测定染色织物的K/S值，每个试样测四次取平均值。
[0038]对本实施例中得到的染色织物，进行染色前后抗菌性能的检测：
[0039]将本实施例中得到的染色织物剪成直径为2cm的圆形，将未染色的相同规格的亚 麻床单作为空白样品也剪成直径为2cm的圆形，备用，
[0040] 然后按GB/T 20944.2--2007琼脂平皿扩散法，将配好的固体营养基在121°C高 温灭菌20min，趁热倒入表面皿中冷却，冷凝后涂上大肠杆菌，将染色后的亚麻床单和空白 样品紧紧贴在固体营养基上，在培养箱中培养18h，观察到本实施例中得到的染色织物对大 肠杆菌的抗菌率为85%，亚麻床单空白样品对大肠杆菌的抑菌率仅为12%。
[0041 ]对比实施例1
[0042] (与实施例1相比，对比实施例1中按照传统的枯草芽孢杆菌发酵提取工艺，发酵完 毕后对提取液进行了 "加热灭菌并再过滤"操作）
[0043] 枯草芽孢杆菌实验菌液的制备工艺同实施例1;
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