一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法与流程

本发明涉及废弃农作物的资源化利用技术领域，具体涉及一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法。

背景技术：

我国是世界香蕉和菠萝主产国之一，每年有上千万吨的香蕉和菠萝供人们食用，同时也有几乎等量的香蕉和菠萝副产物如香蕉茎、菠萝叶等产生，这些副产品绝大多数都被当垃圾丢弃，严重污染环境。香蕉韧皮和菠萝叶片中含有大量纤维素纤维，若对其进行开发利用，不仅能扩大纺织用天然纤维的来源，还能保护环境。

香蕉韧皮纤维和菠萝叶纤维的化学组成与其它麻类纤维类似，具体如下表1所示，其含有较多的胶杂质，其中尤以木质素含量较高，远高于苎麻和亚麻，而低于黄麻，因此，香蕉韧皮纤维和菠萝叶纤维的柔软度、可纺性能优于黄麻而次于苎麻、亚麻。

表1菠萝叶纤维、香蕉韧皮纤维、亚麻和黄麻纤维的化学成分/％

为了改善纤维可纺性，减少纤维中胶质含量，提高成纱品质，香蕉韧皮纤维和菠萝叶纤维在纺纱前应采取适当的脱胶处理。菠萝纤维的单纤维长度较短，必须经过半脱胶来保证有一定的残胶存在，将很短的单纤维粘连成满足纺纱工艺要求的束纤维。

传统的提取香蕉和菠萝纤维的方法主要有人工法、机械法和化学法三种。人工提取法存在劳动力成本高、纤维硬度大等问题，机械法节省人工，但是纤维强度较低，损伤大，无法满足纺纱的要求。化学法提取纤维，改性后的菠萝纤维经过深加工处理后，外观洁白，手感柔软爽滑，强度优异，但环境污染严重。因此，开发香蕉和菠萝纤维的生物提取方法十分必要。

生物提取方法的基础是获得针对香蕉和菠萝纤维胶质去除功能齐全的脱胶酶系，包括果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、漆酶等，但要获得同时分泌这些酶的菌种十分困难。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法，包括，用水对废弃农作物韧皮原料进行浸泡处理，固液分离后分别收集滤液和纤维原料，随后往滤液中加入dce-01菌的成熟发酵液制得dce-01菌悬液，并用dce-01菌悬液浸泡纤维原料脱胶，然后用漆酶/介体精炼，洗净后脱水即得。

在上述技术方案中，所述dce-01菌悬液的浸泡脱胶方法为：33-35℃，120-150r/min脱胶10-15h。

进一步地，在上述技术方案中，所述dce-01菌悬液中，所述dce-01菌的浓度大于1×10⁸cfu/ml。

再进一步地，在上述技术方案中，所述dce-01菌的成熟发酵液的制备方法为：将dce-01菌种接种至gr培养液中并混匀，在33-35℃下培养5-6h，稀释后涂布于yq营养琼脂平板中，在33-35℃下培养18-20h后分离单菌落，挑选典型菌落接种至gr培养液中并混匀，在33-35℃和150-180r/min条件下培养5-6h得一级种子液，随后将一级种子液接种至6-10倍体积的gr培养液，在33-35℃和150-180r/min条件下培养5-6h得二级种子液，最后将二级种子液接种至20-50倍体积的fj培养液，在33-35℃和150-180r/min条件下培养8-10h即得。

又进一步地，在上述技术方案中，所述gr培养液的质量比配方为：葡萄糖1％+牛肉膏0.5％+蛋白胨0.5％+nacl0.5％，并用naoh调ph值为7.0-7.5。

又进一步地，在上述技术方案中，所述yq营养琼脂平板的质量比配方为：葡萄糖0.5％+营养琼脂3.5％。

又进一步地，在上述技术方案中，所述fj培养液的质量比配方为：葡萄糖2％+玉米浆干粉2％+豆粕粉1％+蛋白胨0.01％+nano30.15％。

在上述技术方案中，所述漆酶/介体精炼的方法为：将漆酶用ph值4-5.5的hac-nh4ac缓冲液稀释至浓度为500u/ml，添加2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐至浓度0.2-0.5wt％，按浴比1∶12-18浸泡脱胶后的纤维原料，混匀后在38-45℃下反应2-4h。

进一步地，在上述技术方案中，所述浸泡处理为水浸泡后超声波预处理，所述浸泡处理的浴比为1∶15-20，处理时间为15-30min。

再进一步地，在上述技术方案中，所述超声波的频率和功率分别为80-100khz和200-300w。

又进一步地，在上述技术方案中，所述生物提取方法还包括，洗净和脱水后的后处理，所述后处理依次包括给油脱油处理和干燥处理。

优选地，在上述技术方案中，所述脱油处理的方法为：将洗净和脱水后的韧皮纤维抖松后置于浓度为1-2wt％的bsk溶液中浸泡10-20min，所述干燥处理的干燥温度低于50℃。

还进一步地，在上述技术方案中，所述废弃农作物韧皮原料为菠萝叶韧皮原料或香蕉韧皮原料。

本发明的优点：

(1)本发明所提供一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法，通过采用能同时分泌果胶酶、甘露聚糖酶和木聚糖酶的广谱性麻类脱胶高效菌种dce-01菌脱胶与漆酶/介体精炼，能适度去除香蕉韧皮和菠萝叶纤维原料的果胶、半纤维素、木质素等胶质，克服了难以获得到能同时高效分泌多种脱胶酶的菌种难题；

(2)本发明所提供一种废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法，通过“高效、节能、环保”的绿色加工方式，获得了菠萝叶和香蕉韧皮纤维，既合理利用了热带农业副产物菠萝叶和香蕉茎秆，变废为宝，实现果、叶、茎兼用，提高香蕉和菠萝种植业的经济效益，同时也拓展了纺织用天然纤维的来源，综合利用的经济效益良好，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的废弃农作物韧皮原料中纤维的生物提取方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

若未特别指明，本发明实施例中所用的实验试剂和材料等均可市售获得，若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1一种菠萝叶的生物提取方法

如图1所示，用自来水浸泡机械刮制好的干燥的菠萝叶纤维原料，浴比1∶15-20，时间20min。用超声波在功率为200w，频率为80khz条件下处理20min后，固液分离，分别收集超声滤液和纤维原料，备用。

从本项目组保存的斜面原种菌苔挑取一环dce-01菌种接种至5.0ml改良肉汤培养液，充分悬匀，34℃培养5.5h。稀释后涂布于营养琼脂平板，34℃培养18h，分离单菌落。挑选典型菌落接种至5.0ml改良肉汤培养液，34℃培养5h，即为一级种子液。将试管液接种至盛有50mlgr培养液的100ml三角瓶中，充分混匀，34℃，180r/min培养5.5h，即为二级种子液；再将二级种子液按2％接种至盛有200mlfj培养液的500ml三角瓶中，充分混匀，34℃，180r/min培养9h，获得成熟发酵液。

在超声滤液中添加2％的成熟发酵液，充分混匀，制备菌悬液。用菌悬液浸泡超声处理过的菠萝叶纤维原料，34℃，140r/min脱胶10-12h。

将漆酶用ph4-5.5的hac-nh4ac缓冲液稀释至终浓度为500u/ml，添加2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(abts)至终浓度0.5％，按浴比1∶15浸泡dce-01菌脱胶后的纤维原料，充分混匀，40℃条件下精炼3h，用自来水冲洗干净，脱水。把脱水后的纤维抖松，在1.5％bsk浸泡10-20min，脱油后50℃条件下低温干燥，即得可供后续纺织用的菠萝叶纤维成品。

实施例2一种香蕉韧皮纤维的生物提取方法

用自来水浸泡机械刮制好的干燥的香蕉韧皮纤维原料，浴比1∶20，时间25min。用超声波在功率为200w，频率为80khz条件下处理30min后，固液分离，分别收集超声滤液和香蕉韧皮纤维原料，备用。

从本项目组保存的斜面原种菌苔挑取一环dce-01菌种接种至5.0ml改良肉汤培养液，充分悬匀，34℃培养5.5h。稀释后涂布于营养琼脂平板，34℃培养18h，分离单菌落。挑选典型菌落接种至5.0ml改良肉汤培养液，34℃培养5h，获得一级种子液。将试管液接种至盛有50mlgr培养液的100ml三角瓶中，充分混匀，34℃，180r/min培养5.5h，获得二级种子液；再将二级种子液接种至盛有200mlfj培养液的500ml三角瓶中，充分混匀，34℃，180r/min培养9h，获得成熟发酵液。

在超声滤液中添加2％的成熟发酵液，充分混匀，制备菌悬液。用菌悬液浸泡超声处理过的香蕉韧皮纤维原料，34℃，140r/min脱胶10-12h。

将漆酶用ph4-5.5的hac-nh4ac缓冲液稀释至终浓度为500u/ml，添加2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(abts)至终浓度0.5％，按浴比1∶20浸泡dce-01菌脱胶后的香蕉韧皮纤维原料，充分混匀，40℃条件下精炼4h，用自来水冲洗干净，脱水。把脱水后的纤维抖松，在2％bsk浸泡20min，脱油后50℃条件下低温干燥，即得可供后续纺织用的香蕉韧皮纤维成品。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。