专利名称：利用微生物处理毛或羽毛的方法
技术领域：
本发明涉及利用真菌分解和精制大量毛和羽毛的技术。本发明也涉及将利用真菌处理已经分解和精制的毛和羽毛用作肥料的技术。
在皮革生产中，必须在皮革进一步加工之前从兽皮上除去毛。通常的除去毛的方法是在硫化物和石灰中溶解毛。在世界范围内，每年处理的毛至少几万吨(参见例如，美国皮革工业统计1995)，并且来自去毛步骤的液体废料占了来自皮革生产的废水流中的大部分的污染物。
为了应付这种局面，最近商业化了所谓的“保留毛的去毛方法”，其中利用减少量的硫化物除去毛(参见“非色素鞣皮技术的发展和研究”，1995年MITI委托的项目的报告，日本皮革技术协会公开，1996年3月30日)。该方法能够减少流出液中的污染物，但在另一方面，通常可溶和可处置的废毛以固体回收。因为毛的可分解度小，还没有建立有效的处理废毛的方法。
大量的羽毛产生于家禽业。大部分被丢弃并且一些用作饲料；但是，作为资源的商业可行性用途，一般认为来自废羽毛的饲料是太昂贵了。
毛和羽毛是纤维的，结构硬，它们不能立即用作原材料。将毛和羽毛制成粉末是有利于它们有效地用于各个领域的。但是，干磨毛和羽毛不能给予轻而软的毛和羽毛必须的效果。另外，它们的结构很硬，不施加强内部力量是不能研磨的。至今开发的湿磨方法包括将毛或羽毛切成适当的长度，在较长的时间内将它们粉碎成粉末，或在压力下加热它们，并且之后将它们膨胀变形，制成粉末(参见，例如，未审查的公开的日本专利申请(kokai)号207855/1990叙述的名称为“生产毛粉末的方法”的发明)。但是，利用常规方法处理大量的毛和羽毛耗价太大，并且需要很大的设备以致于不能以商业规模实施。
未审查公开的德国专利申请号1,090,673公开了利用弗氏链霉菌对毛和羽毛进行蛋白质水解使它们成为水溶性的方法。但是，这一方法不仅不能解决来自皮革生产的被污染的流出液的问题，也不适合处理大量的毛和羽毛的目的。
简要地说，还没有建立能够提供可以方便地以低耗价处理来自保留毛的去毛方法的大量的废毛和家禽业中产生的羽毛，而有效地利用它们的能力增强的方法的技术。
所以，本发明的目的是提供能够大量处理在皮革生产中大量产生的废毛以及来源于家禽业的羽毛的技术。换句话说，本发明的目的在于方便地以低耗价处理大量的毛和羽毛并且有效地利用得到的分解和精制产物。
为了达到所述的目的，本发明人广泛地进行了研究，并且发现通过以毛或羽毛作为营养源，一些真菌种类可以生长，并且毛或羽毛最终被分解和精制到容易利用的状态。在这些发现的基础上本发明已经完成。
所以，根据它的第一方面，本发明提供了利用需氧的并且可以分解毛和羽毛的真菌在含氧气体流中处理毛或羽毛分解和精制它们的方法。
根据它的第二方面，本发明提供了分解和精制用本方法获得的毛或羽毛的产物。
本发明人也发现，这样获得的分解和精制毛或羽毛的产物可用作肥料。所以，根据它的第三方面，本发明提供了含有这样的分解和精制毛或羽毛的产物的肥料。
图1是在多级(或多层)填充柱中利用真菌分解毛或羽毛的过程的图解说明。
图2A，2B，2C和2D是展示在多级填充柱中分解毛的进展的图。
图3是在搅拌槽中利用真菌分解毛或羽毛的过程的图解。
图4A，4B和4C是展示在多级填充柱中分解毛的进展的图。
图5是与对照相比，利用本发明的肥料生长Pakchoi的图。
图6是与对照相比，利用本发明的肥料生长Pakchoi的图。
图7是与对照相比，利用本发明的肥料生长红芜菁的图。和图8是与对照相比，利用本发明的肥料生长红芜菁的根的图。
下面详细叙述本发明。
只要它们可以完全分解毛和羽毛，任何真菌种类都可以用于本发明。优选的是需氧真菌。可以用于本发明的举证的真菌包括下面Acremonium strictum，四真节皮菌，A.curreyi，A.tuberculatum，Arthroderm multifidum，A.cuniculi，Aphanoascus terreus，蚕白僵菌，枝顶头孢，Chrysosporium asperatum，C.carmichaelii，C.crassitunicatum，C.europae，C.evolceanui，C.georgii，C.inducum，C.inops，嗜角质金孢子菌，C.lobatum，C.lucknowense，C.luteum，C.merdarium，C.multifidum，C.pannicola，粗褶金孢子菌，短小金孢子菌，霜粉金孢子菌，C.pseudomerdarium，C.queenslandicum，热带金孢子菌，C.xerophillum，C.zonatrum，Ctenomyces serratus，絮状表皮癣菌，Gymnoascus umbrinus，头癣小孢子菌，犬小孢子菌，库克氏小孢子菌，石膏状小孢子菌，短柄帚霉，Scopulariopsis candida，艾吉罗氏发癣菌，须发癣菌，深红色发癣菌，T.terrestre，范布鲁西米氏发癣菌，疣状发癣菌。在这些中间，嗜角质金孢子菌是特别优选的。
用本发明的方法处理的原材料包括来自保留毛的去毛方法的废毛以及家禽业中产生的羽毛。但是，这些不是唯一的例子，起源于其它方法和情况的各种毛和鸟的羽毛可以用作原材料。
本发明的方法从利用含有有助于真菌生长的液体，例如含有酵母提取物的Y培养基(参见下面的表1)浸透的毛或羽毛开始。此后，在培养基中加入可以用于本发明的任何真菌，在适当的时间内进行培养。
表1 Y培养基的组成
注意，利用任何其它生长助剂如家用废水和工业废水可以替代作为生长助剂的Y培养基。如果利用的真菌可以没有它们而生长，则可以省略这样的补充培养基。
当毛和羽毛进行分解时，逐渐产生大量氨气。在普通的培养方法中，逐渐产生的氨气引起培养系统中pH的实质性增加，并且抑制利用的真菌的生长，最后引起了毛或羽毛分解的过早停滞(即，它们没有完全分解)。为了应付这种局面，可以利用水洗涤培养基以降低pH，但这不是工业上的可行方法，因为它需要大量的水，时间和耗价。另一方面，如果反应系统干涸，真菌生长就受到抑制，再次阻止了毛和羽毛的分解。
作为为了解决问题他们进行广泛研究的结果，本发明人发现，当从防止培养基干燥的观点出发，使含氧的气体如空气潮湿，并且在培养仪器中保持循环时，或当这样的含氧气体保持循环并偶尔喷洒水时，逐渐产生的氨作为气体被除去了，并且反应系统中的pH能够保持在真菌生长范围内。取例如真菌嗜角质金孢子菌；这是高度需氧的生物体，并且它的生长受到恒定的空气循环的促进而不是抑制。发现用这一方法处理的毛已经完全分解并且可以十分容易地精制。
优选地在pH5-8.5，在20-28℃进行培养10-30天的时间。但是，只要选择的真菌可以培养，可以利用任何条件。
在培养后残留的毛或羽毛已经经受明显的分解过程并且不仅可以利用普通的精制机器而且可以通过压板或一些其它的适当的工具对毛或羽毛进行手动压榨容易地精制。在土壤中加入精制的毛或羽毛辅助它们的聚集；可取代的方法是，它们容易被土壤生物体，昆虫和小的动物分解使它们本身成为肥料。从反应器移出的氨可以通过稀酸溶液，以致它作为铵盐回收，随后用作氮肥。
所以，根据本发明的分解和精制毛和羽毛的技术，通过顺从环境的途径可以处理曾经是环境污染的主要因素的来自皮革生产的大量废毛和存在于家禽工业的同样大量的羽毛，处理的产物发现能够有效用于农业领域。
提供下面的实施例的目的是进一步说明本发明但不用于限制本发明。
实施例1在多级填充柱中分解毛在可以从一端接收空气和从另一端排出空气的多级填充柱中填充牛毛。利用保留毛的去毛方法处理毛，并且利用4升Y培养基浸透1公斤得到的毛(参见
图1)。在混合物中，加入100毫升嗜角质金孢子菌(以登记号FERM BP-7099保藏于工业科学和技术部，国家生物科学和人技术研究院)的种子液体。为了防止真菌干燥，保持潮湿的空气循环，而排出的空气直接进入稀酸，以致从培养系统除去气体形式的逐渐形成的氨，并且在稀酸中回收。代替循环潮湿空气，通过偶尔喷洒水可以循环干燥空气。在20-28℃，在pH5-8.5进行培养25-28天。图2A，2B，2C和2D是显示培养的结果的图图2A显示了未处理的毛；图2B显示了利用嗜角质金孢子菌培养8天的毛；图2C显示了培养25天的毛；图2D显示了在培养25天后利用压板轻微压下的毛。显然，图2D中的毛精制到它们没有原始形状的痕迹的程度。利用普通的研磨器可以容易地精制培养的毛，并且在人眼中，它们不再保持毛的形状。在显微镜下检测显示毛已经精制到直径的范围为几十微米到几百微米。
测量了在培养25和28天后保留的不溶物的干重，并且下面的表2显示了结果。
表2. 毛的分解(wt％
<p>表3.毛的分解(N含量
但在偶然喷洒水的情况下循环干燥空气可以取代它。在培养20-30天后，毛转变成容易精制的状态。培养条件是20-28℃，pH5-8.5，时间20-30天。
实施例3分解羽毛正如实施例1，利用小鸡的羽毛，Y培养基和嗜角质金孢子菌的种子液体填充多级填充柱，并且在20-28℃，在pH5-8.5进行培养10天。真菌甚至生长在有效地分解能够容易地精制的羽毛的羽干上(参见图4)。图4A显示未处理的羽毛；图4B显示通过培养嗜角质金孢子菌10天处理的羽毛，并且显然真菌甚至在羽毛的羽干上增殖以便加强它们的分解；图4C与图4B相同，不同的是利用压板精制部分处理的羽毛。正如图4C显示的，可以容易地精制用本发明的方法处理的羽毛。
实施例4将实施例1中获得的精制的牛毛高温灭菌，在含有2.3升花园土壤的两个盆中各填充6克毛。另外两个盆中只各填充2.3升同样的土壤用作对照。含有精制的牛毛的盆和对照盆各播种Pakchoi；在萌发后，进行稀疏化，在每个盆中生长三个植株。在培养41天后，收集包括根的植株，称量它们的重量。
在含有精制的牛毛的盆中生长物大于对照盆(参见图5和6)。对照生长物重量7.9±3.9克(平均±SD；n＝6)，而在含有精制的牛毛的盆中生长物重量为15.5±4.3克(n＝6)；差异是明显的(在Student’s t-检验中p＜0.05)。
实施例5将实施例1获得的精制的牛毛高温灭菌，在两个含有2.3升花园土壤的盆中各填充25克毛。另外两个盆只各填充了2.3升同样的土壤，用作对照。利用红芜菁播种含有精制的牛毛的盆和对照盆；在萌发后，进行稀疏化，在每个盆中生长三个植株。在培养43天后，收集包括根的植株，称量它们的重量。
含有精制的牛毛的盆中的生长物大于对照盆(参见图7和8)。对照生长物重量3.5±0.8克(平均±SD；n＝6)，而在含有精制毛的盆中的生长物重量5.7±1.1克(n＝6)；差异是明显的(在Student’s t-检验中p＜0.05)。
正如从实施例4和5的结果知道的，利用本发明的方法精制的毛或羽毛可以明显促进植物的生长，因此可用作肥料。
本发明提供了分解和精制大量毛和羽毛的方便和低廉的方法。分解和精制的毛和羽毛有利地用作土壤调节剂或肥料。另外，含有来源于氨气的铵盐的液体可用作氮肥。
权利要求
1.利用可以分解毛和羽毛的真菌在含氧气体流中处理而分解和精制毛或羽毛的方法。
2.分解和精制用权利要求1所述的方法获得的毛或羽毛的产物。
3.含有根据权利要求2所述分解和精制毛或羽毛的产物的肥料。
全文摘要
利用可以分解毛和羽毛的真菌在含氧气体流中处理可以分解和精制大量毛和羽毛,得到的分解和精制的毛和羽毛可用作肥料。
文档编号C05F1/00GK1274701SQ0011803
公开日2000年11月29日 申请日期2000年4月20日 优先权日1999年4月20日
发明者小山洋一, 铃木兴辉, 大形公纪, 楠畑雅, 入江伸吉 申请人:财团法人日本皮革研究所