专利名称：植物纤维的酶法制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制备植物纤维的方法。
背景技术：
大麻纤维历史上一直用于纺织品工业。然而，最近在复合材料中的突破允许再生性纤维例如来自大麻的那些纤维代替剥离的纤维作为复合材料中的增强剂。因此，在不损害其完整性的情况下提取大麻纤维的方法的研发将促进它们在纺织品工业和生物复合材料中的应用。所述方法优选是节能的，并且避免使用危险的和/或非生物降解性的试剂。在纤维植物例如大麻、亚麻和黄麻的茎杆中，含有韧皮纤维(bast fiber)的树皮样层环绕木心或干木。手工剥离的或机械剥离的是可以将大麻茎杆分为大麻“树皮”和大麻“干木”部分的方法。“干木”部分可以用来进行化学制浆(Kortekaas 1998)。“树皮”用来描述茎杆的所有外部组织，包括韧皮纤维。韧皮纤维或纤维束被果胶或胶质材料所包围。植物纤维由多糖(主要是纤维素)组成。这不同于由蛋白质组成的动物纤维如来自蚕和蜘蛛的丝料、来自绵羊或其他毛皮牲畜的毛料。植物纤维在任何工业应用之前需要从剥离的树皮中分离出。提取主要包括脱胶， 即从纤维中去除果胶。果胶是一种多糖，是半乳糖醛酸的聚合物。果胶不溶于水或酸。然而，可以通过强碱溶液例如烧碱(浓氢氧化钠)去除果胶。用于分离出洁净纤维的常用方法包括各种改进型的雨露怄麻法、水怄麻法和化学法以及酶法处理。所述方法包括使将纤维保持在一起的胶质物松解并去除。传统方法是水怄麻法或雨露怄麻法。在雨露怄麻法中，在切割后将茎梗置于地里。在世界上一些地方，通过将茎梗束置于池塘或水流中而对大麻进行水怄麻。这两种怄麻(有限腐败)方法取决于天然微生物分泌的酶对果胶所进行的消化。水怄麻法的缺点是污染水道或水流。雨露怄麻法需要2周至6周以上才完成，并且受到天气的极大影响，不能保证存在有利的条件。酶怄麻法涉及在存在或不存在其它酶例如木聚糖酶和/或纤维素酶的情况下果胶酶的作用。然而，这种酶在分离大麻纤维中的实际应用仍然停留在实验阶段。现在常见的工业方法涉及到化学怄麻法，化学怄麻法涉及到烈性的危险化学品如纯碱、烧碱和草酸，经常在160°c高温在若干个大气压下进行。本领域中已知有多种怄麻法。Clarke等(clarke，2002)描述了一种用于通过将剥离的韧皮部树皮(在预处理方法中经过或未经过酶溶液浸泡)放到封闭不透气的容器例如塑料袋中，从所述韧皮部树皮去除果胶或胶质材料以获得单独的纤维的方法。所述韧皮部树皮天然具有的酶生成微生物靠由酶预处理而释放的初始营养物生长，并将在这种封闭环境中完成怄麻过程。Clarke还描述了一种替代性的预处理方法，所述方法包括用化学品代替酶，所述化学品包括烧碱、纯碱、硅酸钠、草酸和乙二胺四乙酸(EDTA)。因此，需要涉及环境友好的和/或生物降解性的试剂的更温和且有效的方法来分离大麻纤维。果胶是否为脱胶的唯一目标物也是个问题。除了主要目标物果胶之外的其他胶质物质的去除可以提供了获得更加精细更加柔软的大麻纤维的机会。Sung等(Sung，2007)教导了在约6-13的pH在约90°C以下的温度用含有柠檬酸二钠、柠檬酸三钠或其混合物的水溶液对剥离的大麻韧皮部树皮进行的预处理。大麻茎杆由韧皮部纤维(树皮)和木心(干木)一起组成。这两个部分的主要成分是纤维素、半纤维素、果胶和木质素(参见表1) (Garcia-Jaldon, 1998)。表1大麻各部的化学分析
权利要求
1.一种用于从剥离的植物韧皮提取纤维的方法，所述方法包括使用含有柠檬酸三钠的PH为约8至14的水溶液在约90°C以下温度预处理纤维植物的剥离的植物韧皮；和随后在碱性PH使用蛋白酶处理回收的纤维。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预处理的所述温度为约65°C至约90°C。
3.如权利要求1所述的方法，其中，预处理的所述温度为约65°C至约85°C。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，预处理进行约0.5小时至5小时的时间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，使用蛋白酶进行的处理在约8至12 的PH范围在水性介质中进行。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，使用蛋白酶进行的处理在约8至10 的PH范围在水性介质中进行。
7.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，使用蛋白酶进行的处理在约8.0至 9. 5的pH范围在水性介质中进行。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，使用蛋白酶进行的处理在约35°C至 65°C的温度范围内进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述预处理在约90°C以下温度在约8.5至9. 5的 PH范围内进行约30分钟至60分钟，然后在约90°C以下温度使用氢氧化钠溶液处理约30 分钟至120分钟；并且其中在约40°C至65°C的温度范围在约8至10的pH范围内使用蛋白酶对所述回收的纤维进行约0. 5小时至12小时的处理。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述方法进一步包括在约30°C至45°C的温度在约 4至6的pH范围内使用在柠檬酸三钠水溶液中的果胶酶处理所述纤维约1至12小时。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述纤维植物为大麻。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述预处理在约90°C以下温度在约8.5至9. 5的 PH进行约30分钟至60分钟；和其中在约40°C至65°C温度范围在约8至10的pH范围内使用蛋白酶处理所回收的纤维约0. 5小时至12小时。
13.如权利要求1至8或12中的任一项所述的方法，其中，所述纤维植物是亚麻。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述蛋白酶为杆菌(Bacillus)来源。
15.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述蛋白酶是天然的或修饰的枯草杆菌蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、碱性蛋白酶或埃斯波酶。
16.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述蛋白酶是天然的或修饰的枯草杆菌蛋白酶。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述蛋白酶以至少0.24单位酶/ 克受处理纤维的量使用。
18.如权利要求17所述的方法，其中，蛋白酶的所述量为0.24单位酶/克受处理纤维至对单位酶/克受处理纤维。
19.如权利要求17所述的方法，其中，蛋白酶的所述量为0.24单位酶/克受处理纤维至4. 8单位酶/克受处理纤维。
全文摘要
一种用于从剥离的植物韧皮提取纤维的方法，所述方法包括在约90℃以下温度使用含有柠檬酸三钠的pH为约8至14的水溶液预处理纤维植物的剥离的植物韧皮；和随后用蛋白酶在碱性pH处理回收的纤维。
文档编号D01C1/02GK102325930SQ200980157045
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年1月13日
发明者M·伍德, 宋永霖, 黄放 申请人:加拿大国立研究院