一种高产灵菌红素的发酵培养基及制备纳米染液的应用

本发明涉及织物染色，特别是涉及一种高产灵菌红素的发酵培养基及制备纳米染液的应用。

背景技术：

1、灵菌红素(prodigiosin，pg)是一种由微生物产生的红色素，属于次级代谢产物。自然界中的许多微生物都可以产生，如沙雷氏菌、链霉菌、弧菌等，其中最为常见的是粘质沙雷氏菌。近年来研究表明，灵菌红素因具有重要的生物活性在医药、水体治理及纺织染色等方面均具有广阔的应用潜力。灵菌红素可以通过化学合成法和微生物发酵法制备，但是化学合成法反应步骤复杂，产率低，环境污染严重，不利于工业化生产，而微生物发酵法目前仍处于实验室水平，生产效率较低。微生物色素中，灵菌红素因其鲜艳的颜色、良好的热稳定性，使其具有成为纺织染料的潜力。近年来，已有研究表明灵菌红素对涤纶、真丝、羊毛等织物均具有良好的染色效果。但灵菌红素作为生物染料的生产和使用过程中，仍然存在着巨大的改善空间。一方面，灵菌红素是一种胞内色素，即大部分色素产生后富集在细胞膜上，必须采用一定方法将其从膜上释放出来才能作为染料用于纺织品染色。当前一般采用有机溶剂萃取法提取灵菌红素，故在染液的配制过程中不可避免的含有有机溶剂，这与生态染料绿色环保的理念背道而驰，不利于染料的清洁生产；另一方面，灵菌红素色素的分子结构导致其易发生氧化，特别在长时间光照下易分解，故其染色织物的耐日晒牢度较差，使其在纺织品领域的应用受到限制。再者，灵菌红素分子的颗粒大小与染色效果直接关联，超过800纳米或达到微米级别的灵菌红素分子不但包覆后无法形成稳定的悬浮状态，而且在热酸性条件下将不容易溶解形成色素分子，影响上染效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高产灵菌红素的发酵培养基及制备纳米染液的应用，以解决上述现有技术存在的问题，本发明制备的纳米染液粒径达到380.1nm，较优化前降低62.4％，在热酸性条件下容易溶解形成色素分子，上染效果更佳。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种高产灵菌红素的发酵培养基，由以下组分及配比组成：

4、蛋白胨10-20g/l、甘油15-30g/l、乙酸钠0.5-3.0g/l、氯化钙0.3-3.6g/l和氯化锰0.3-1.5g/l。

5、进一步地，由以下组分及配比组成：

6、蛋白胨13.0g/l、甘油20.0g/l、乙酸钠1.0g/l、氯化钙3.6g/l和氯化锰0.6g/l。

7、本发明还提供一种高产灵菌红素的发酵方法，包括将粘质沙雷氏菌接种至所述发酵培养基发酵的步骤。

8、进一步地，所述发酵的条件为避光发酵；所述粘质沙雷氏菌的接种量为5％v/v。

9、本发明还提供一种利用所述发酵方法收获的灵菌红素在制备纳米染液中的应用，在收获的灵菌红素中添加表面活性剂，进行超声处理。

10、进一步地，所述表面活性剂包含二甲基亚砜，所述二甲基亚砜的浓度为1.5g/l。

11、进一步地，所述超声处理条件为200w输出功率，工作2s，间歇3s，共处理5min。

12、本发明还提供一种提高织物染色效果的方法，包括利用所述应用收获的纳米染液浸染织物的步骤。

13、本发明公开了以下技术效果：

14、本发明通过单因素实验经优化，选择其中影响较大的因素通过响应面实验设计，确定灵菌红素产量最高的培养基配方为蛋白胨13.0g/l、甘油20.0g/l、乙酸钠1.0g/l、氯化钙3.6g/l和氯化锰0.6g/l，ph 6.5，摇瓶装液量50ml/250ml(v/v)，接种量5％(v/v)，产量为3.8g/l，相比于优化前提高了43.9％。另外本发明通过考察不同的表面活性剂(二甲基亚砜、tritonx-100和吐温-80)及超声辅助减少胶束粒径，来研究其作为染液对不同织物的染色性能。结果表明：添加1.5g/l表面活性剂二甲基亚砜时，在200w条件下，超声处理染液5min，粒径达到380.1nm，较优化前降低62.4％，该纳米染液相较于大粒径或微米级灵菌红素更易形成稳定的悬浮状态，在热酸性条件下容易溶解形成色素分子，上染效果更佳。采用该染液对棉、涤纶、真丝织物进行染色，得到的棉、涤纶、真丝织物色彩艳丽，耐摩擦及耐皂洗色牢度均达3级及以上，故本发明生产的灵菌红素及制备的纳米染液作为生态染料具有巨大的发展潜力。

技术特征：

1.一种高产灵菌红素的发酵培养基，其特征在于，由以下组分及配比组成：

2.根据权利要求1所述发酵培养基，其特征在于，由以下组分及配比组成：

3.一种高产灵菌红素的发酵方法，其特征在于，包括将粘质沙雷氏菌接种至权利要求1或2所述发酵培养基发酵的步骤。

4.根据权利要求3所述的发酵方法，其特征在于，所述发酵的条件为避光发酵；所述粘质沙雷氏菌的接种量为5％v/v。

5.一种利用权利要求3或4所述发酵方法收获的灵菌红素在制备纳米染液中的应用，其特征在于，在收获的灵菌红素中添加表面活性剂，进行超声处理。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述表面活性剂包含二甲基亚砜，所述二甲基亚砜的浓度为1.5g/l。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述超声处理条件为200w输出功率，工作2s，间歇3s，共处理5min。

8.一种提高织物染色效果的方法，其特征在于，包括利用权利要求5-7任一项所述应用收获的纳米染液浸染织物的步骤。

技术总结
本发明公开了一种高产灵菌红素的发酵培养基及制备纳米染液的应用，属于织物染色技术领域，该发酵培养基由以下组分及配比组成：蛋白胨10‑20g/L、甘油15‑30g/L、乙酸钠0.5‑3.0g/L、氯化钙0.3‑3.6g/L和氯化锰0.3‑1.5g/L。本发明确定灵菌红素产量最高的培养基配方，并通过考察不同的表面活性剂及超声辅助减少胶束粒径，来研究其作为染液对不同织物的染色性能，获得的小粒径纳米染液相较于大粒径或微米级灵菌红素更易形成稳定的悬浮状态，在热酸性条件下容易溶解形成色素分子，上染效果更佳。本发明生产的灵菌红素及制备的纳米染液作为生态染料具有巨大的发展潜力。

技术研发人员：刘晓侠,马得娇,任佳栋,胡博远,尤忠毓,张瑾
受保护的技术使用者：嘉兴学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12