大麻微生物脱胶菌种选育及脱胶工艺研究

论文摘要

大麻的实用价值很高,其纺织品具有良好的抗菌抑菌、吸湿透气、屏蔽辐射等保健功能,是真正的“绿色产品”。但是由于历史原因以及大麻本身所固有的特性,大麻的纺织加工技术还不够成熟。与传统的热碱蒸煮的化学脱胶工艺相比,在麻纤维品质,能耗成本,环境污染等方面,生物脱胶技术具有很大的优越性和良好的应用前景。目前的技术难点是如何进一步降低脱胶后纤维的残胶率和木质素的含量。研究表明能够产生高效果胶酶的菌株可以降低大麻的残胶率,但是难以达到纺织的要求,因此必须结合一定的化学处理工艺才能进一步提高大麻的脱胶效果。本课题从样品和实验室保存的菌种中筛选出一株大麻脱胶能力强的菌株Bacillus sp.2A,该菌株果胶酶活性最高,不产纤维素酶且脱胶能力最好,脱胶后的大麻残胶率在17%左右,证明它是一个高效脱胶菌株。Bacillus sp.2A选用氮离子束注入的方法进行诱变,靶室抽真空至10-3Pa,注入能量为20-25 keV,剂量为6×1014～25×1014 ions/cm-2。根据定性和定量观察,对长势良好的菌株进行初筛和复筛,可以看出诱变菌株Bacillus sp.36-4无论从其产果胶酶还是其脱胶效果上,都明显优于Bacillus sp.2A和其它诱变菌株。因此我们筛选出Bacillus sp.36-4为大麻脱胶的优良菌株。Bacillus sp.36-4的胞外酶系分析显示,Bacillus sp.36-4能够分泌高活性的果胶酶和微量的木聚糖酶和甘露聚糖酶,不产生纤维素酶。大麻微生物-化学联合脱胶工艺中的关键环节是预处理工艺,预处理工艺的主要作用是去除部分果胶质,减轻后面脱胶工艺的负担；润湿纤维,使原麻纤维溶胀而变得较松散,在之后的煮炼工艺中提高煮炼剂的渗透作用,同时在后处理工艺中应选择合适的助剂以及碱的用量。其脱胶工艺流程为：（1）试样准备（2）预酸处理：2.0g／L的硫酸,预酸时间为2小时,浴比为1：25,温度为50℃。（3）微生物脱胶：Bacillus sp.36-4,接种量为为10%,浴比为1：25,35℃脱胶48h（4）化学煮炼工艺：NaOH 3%, Na2SiO3 0.3%, Na3PO40.3%,亚硫酸钠2%,常压,温度100℃,浴比1：25,时间1.5小时。通过微生物-化学联合脱胶,大麻的失重率,残胶率和木素的含量分别为32.6%,2.5%和4.74%,具有很好的脱胶效果,而且COD值比化学方法脱胶降低了83.5%,在一定程度上减轻了对水质的污染,因此可进一步扩大脱胶实验的规模,摸索实际生产条件,用于大规模的工业化生产试验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 麻类脱胶研究概况
• 2 大麻与麻纺
• 3 大麻酶法脱胶工艺概述
• 4 大麻生物脱胶相关酶简介
• 5 离子注入微生物诱变育种
• 6 本课题的主要内容和研究意义
• 第二章 大麻脱胶菌株的分离筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 3 小结和讨论
• 第三章 BACILLUS SP.2A的诱变筛选
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 氮离子束诱变初筛结果
• 2.2 氮离子束诱变菌株复筛结果
• 3 小结和讨论
• 第四章 诱变菌株36-4的菌种鉴定及酶系分析
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 3 小结与讨论
• 第五章 大麻生物化学联合脱胶工艺
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 微生物脱胶与纺织用的大麻原料的脱胶效果评价
• 2.2 预酸处理工艺结果
• 2.3 预氯处理工艺结果
• 2.4 预高温高压处理工艺结果
• 2.5 微生物-化学联合脱胶工艺的优化
• 2.6 联合脱胶与化学脱胶COD值的测定
• 3 小结和讨论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表