苧麻脫膠綠色生物工藝取得新進(jìn)展
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我國(guó)麻類(lèi)種植面積和麻纖維產(chǎn)量均居世界前列,特別是素有“中國(guó)草”之稱(chēng)的苧麻產(chǎn)量約占全世界的90%以上。脫膠是麻類(lèi)纖維加工過(guò)程中基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的工序,目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)基本上采用化學(xué)脫膠方法,即在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)漂、高溫、高壓煮煉條件下去除果膠和半纖維素等膠質(zhì),普遍存在高能耗、高物耗、高水耗和高污染的問(wèn)題。若以生物法逐步替代化學(xué)工藝,可以顯著降低能耗、物耗和水耗,減少環(huán)境污染。但目前我國(guó)缺少高效穩(wěn)定的麻類(lèi)脫膠酶和微生物菌株,缺乏相應(yīng)高效穩(wěn)定的生物脫膠技術(shù)和工藝。
微生物研究所極端微生物研究組在中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目“綠色生物工藝研發(fā)與應(yīng)用(KSZD-EW-Z-015)”的支持下,通過(guò)篩選和克隆獲得了一批具有苧麻脫膠效果的菌株和酶基因。通過(guò)對(duì)其中高產(chǎn)脫膠復(fù)合酶系的嗜堿微生物Bacillus sp.N16-5的堿性果膠酶BsPelA進(jìn)行定向進(jìn)化改造,使其突變體EA穩(wěn)定性提高了24倍同時(shí)活性提高了23%,脫膠效果顯著提升。對(duì)果膠酶改造后的Bacillus sp.N16-5發(fā)酵產(chǎn)復(fù)合酶方法進(jìn)行了優(yōu)化,其發(fā)酵液?jiǎn)为?dú)即可將苧麻的殘膠率降低到10%以下?;诖碎_(kāi)發(fā)了利用菌株Bacillus sp.N16-5復(fù)合酶系的苧麻生物脫膠工藝,并已在江西恩達(dá)麻世紀(jì)科技有限公司完成了10噸級(jí)的中試實(shí)驗(yàn),苧麻精干麻殘膠率已可達(dá)2%左右,單纖維支數(shù)、束纖維強(qiáng)度、硬條率和回潮率等也已達(dá)可紡標(biāo)準(zhǔn),各指標(biāo)等同甚至優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)脫膠。同時(shí)相較于傳統(tǒng)化學(xué)脫膠,可節(jié)省65%的化工原料,節(jié)水60%左右,噸精干麻綜合成本可降低200元左右。
研發(fā)人員同時(shí)對(duì)酶-化學(xué)聯(lián)合脫膠工藝進(jìn)行了探索,通過(guò)大腸桿菌高密度發(fā)酵的多階段流加策略,使獲得的堿性耐熱果膠酶BacPelA最高產(chǎn)量達(dá)到8450 U/mL,為文獻(xiàn)報(bào)道最高?;诖说穆?lián)合脫膠技術(shù)在4–6小時(shí)即可使苧麻殘膠率達(dá)到2–3%,且樣品的柔軟度、白度和疏松度等得到改善,同時(shí)較傳統(tǒng)化學(xué)脫膠可減少化工原料60%以上,具有很好的應(yīng)用潛力。
相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在Applied and Environmental Microbiology,并申請(qǐng)3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
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