專利名稱：一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶及其在亞麻脫膠中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，本發(fā)明還涉及一種該脫膠酶在亞麻脫膠中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
亞麻織物華貴高雅、穿用舒適，而且還具有天然、綠色的時(shí)尚風(fēng)格，多年來其市場(chǎng)銷售一直都十分火爆。我國是纖維亞麻的種植大國，2004年種植面積已經(jīng)達(dá)到了16萬hm2，居世界第一位。盡管如此，我國的亞麻纖維年產(chǎn)量卻低得驚人，僅有4-5萬噸，行業(yè)原料缺口在50％以上，優(yōu)質(zhì)亞麻纖維原料長期需要進(jìn)口。
導(dǎo)致我國亞麻原料生產(chǎn)一直處于滯后狀態(tài)的主要原因除亞麻育種體系不健全外，亞麻脫膠技術(shù)差是導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)原料的數(shù)量不足，長麻率和梳成率雙低、強(qiáng)度弱、不能紡高支紗和生產(chǎn)高檔產(chǎn)品的關(guān)鍵問題之一。
亞麻可紡纖維以纖維束的形式存在于亞麻韌皮內(nèi)，亞麻的單纖維兩端靠果膠質(zhì)軸向搭接形成纖維束，纖維束之間，韌皮與木質(zhì)部之間均靠膠質(zhì)相聯(lián)。為了制取亞麻中的可紡纖維，必須破壞纖維束與周圍組織的聯(lián)結(jié)，使得韌皮部與木質(zhì)部易于分離，同時(shí)又較少破壞連接單纖維之間的膠質(zhì)，這個(gè)工藝過程稱為亞麻原莖脫膠，俗稱“漚麻”。我國亞麻原莖脫膠多年來主要采用溫水浸漬法，該法生產(chǎn)周期一般為4～5天，在溫水漚麻中脫膠作用主要是由厭氧細(xì)菌完成，所得纖維品質(zhì)較好。但溫水漚麻對(duì)水源及空氣的污染較大，這是溫水漚麻的最大缺點(diǎn)。因而在大部分西方國家這項(xiàng)技術(shù)是被禁止使用的。在這些國家中主要采用雨露法漚麻，雨露法漚麻的主要缺點(diǎn)是占用大量的田地，受氣候條件限制較大，所產(chǎn)生的纖維品質(zhì)不穩(wěn)定，并且一些纖維分解菌會(huì)降低亞麻纖維的強(qiáng)力。由此可見，改進(jìn)亞麻原料生產(chǎn)與脫膠制纖具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
20世紀(jì)以來，微生物學(xué)得到了迅速的發(fā)展，麻類作物中微生物工程技術(shù)的研究也取得了較大的進(jìn)展。將微生物產(chǎn)生的酶類應(yīng)用于亞麻脫膠不僅可以提高纖維的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且耗能少、成本低、使用安全，可減輕對(duì)環(huán)境的污染，具有良好的前景。盡管國外在這方面已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展，但我國對(duì)亞麻脫膠的研究尚處于初級(jí)階段，還沒有專用于亞麻脫膠的酶制劑。近年來對(duì)亞麻脫膠的工作主要集中在脫膠菌的選育和接菌脫膠工藝的研究上，盡管已經(jīng)注意到了一些相關(guān)的報(bào)導(dǎo)，但其還都不能被稱為嚴(yán)格意義上的酶法脫膠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，該脫膠酶能夠顯著縮短脫膠周期，明顯改善打成麻質(zhì)量，提高打成麻色澤及長麻率，減輕漚麻水排放造成的環(huán)境污染，特別有助于改善傳統(tǒng)的“漚麻”方法。本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的還在于提供一種該脫膠酶在亞麻脫膠中的應(yīng)用，該應(yīng)用方法的特點(diǎn)是簡便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明產(chǎn)品獲得采用以下技術(shù)方案1、菌種選擇本發(fā)明使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4、保藏號(hào)為CGMCCNo.1897的菌株為菌種。該菌株是通過以下方法獲得的，在齊齊哈爾市近郊采集土壤樣品，經(jīng)樣品分離、搖瓶發(fā)酵初篩、固體發(fā)酵復(fù)篩獲得果膠酶產(chǎn)生菌，以此菌為出發(fā)菌株經(jīng)紫外線誘變處理，并以果膠酶和木聚糖酶活力為篩選依據(jù)，獲得亞麻脫膠酶高產(chǎn)菌株，該菌株的生物學(xué)特性為菌落生長稍有局限，10-14天直徑可達(dá)2.5-3cm，菌絲初為白色，常常出現(xiàn)鮮黃色區(qū)域，呈厚絨狀，反面無色或中央部分略帶黃褐色。分生孢子頭幼時(shí)呈球形，漸變?yōu)榉派湫位蛄殉蓭讉€(gè)放射的柱狀物，一般700-800μm，褐黑色。頂囊呈球形，小梗雙層，自頂囊全面著生，褐色。分生孢子呈球形，直徑大多為4--5μm。
該菌株生化特征是菌株用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基斜面保藏培養(yǎng)，麩皮、豆粕、硫酸銨、硝酸鈉組成的固體發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵后，其發(fā)酵物于室溫條件下天然水靜止浸提，所獲的浸提液具有很強(qiáng)果膠酶和一定的木聚糖酶活力，該菌株不表現(xiàn)出纖維素酶活力，果膠酶活力大于3000μmol/g，木聚糖酶活力大于100μmol/g。
2、斜面保藏培養(yǎng)為了使該亞麻脫膠酶能夠保持穩(wěn)定的高產(chǎn)特性，斜面保藏培養(yǎng)基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基；pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環(huán)劃線接種該菌，培養(yǎng)溫度為32～36℃，培養(yǎng)時(shí)間5～7天，4℃保持備用。
3、固體發(fā)酵培養(yǎng)本發(fā)明所使用的固體發(fā)酵培養(yǎng)基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養(yǎng)基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個(gè)孢子/g干基；培養(yǎng)溫度為36℃，培養(yǎng)時(shí)間為72h。
4、亞麻脫膠酶的獲得上述固體發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵物于室溫條件下江水、湖水或其它天然水靜止浸提，浸提時(shí)間為3h，浴比1∶25w/v，過濾得脫膠用粗酶液，將粗酶液取樣，稀釋200-500倍，按照3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定果膠酶和木聚糖酶活力。
5、一種該脫膠酶在亞麻脫膠中的應(yīng)用上述粗酶液經(jīng)稀釋后，稀釋后果膠酶活力為100-200μmol/mL，用于亞麻酶法脫膠，脫膠工藝條件為(1)將亞麻原莖用冷水浸8h ；使麻莖充分潤濕并將麻莖中的部分色素溶于水中。
(2)排放掉冷水，加脫膠粗酶液，脫膠浴比1∶10w/v；脫膠最適溫度36～40℃；起始pH6.5～7.0；20～24h達(dá)到脫膠終點(diǎn)。
本發(fā)明的積極效果是所選用的黑曲霉具有產(chǎn)酶量大，酶系齊全，無毒性及培養(yǎng)條件粗放等優(yōu)點(diǎn)，而且該亞麻脫膠酶是胞外酶，很易于提取。使用該脫膠酶不僅可提高精干麻的制成率和精梳梳成率，而且脫膠后的纖維蓬松卷曲，纖維的平均長度增加，麻粒、毛羽明顯減少，細(xì)紗品質(zhì)指標(biāo)顯著提高。另外，酶法脫膠還大大地降低了脫膠周期及成本，大量節(jié)省了漚麻池基建數(shù)量，所節(jié)省的一次性投資和土地占用面積都在50％以上，并可大量節(jié)省工業(yè)原煤、水電，并減少污水排放量。由于本發(fā)明利用的原料是豆粕和麩皮，價(jià)格低廉、來源豐富，本發(fā)明的脫膠方法與現(xiàn)有的溫水脫膠所需的設(shè)備基本相同，因此對(duì)于現(xiàn)有老企業(yè)的工藝改進(jìn)也特別適用。
本發(fā)明所使用的菌種黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，該菌種已由本申請(qǐng)人于2006年12月25日向中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)提供了保藏，其保藏號(hào)為CGMCCNo.1897。
具體實(shí)施例方式
例1菌種使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，保藏號(hào)為CGMCCNo.1897，為了使該菌株能夠保持穩(wěn)定的高產(chǎn)特性，斜面保藏培養(yǎng)基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基；斜面培養(yǎng)基原料及制備方法為馬鈴薯200g去皮，切塊煮沸30min，然后用紗布過濾，再加20g的葡萄糖及20g的瓊脂，溶化后補(bǔ)足水至1000mL，pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環(huán)劃線接種該菌，培養(yǎng)溫度為36℃，培養(yǎng)時(shí)間5天，4℃保持備用。
例2本發(fā)明所使用的固體發(fā)酵培養(yǎng)基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養(yǎng)基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個(gè)孢子/g干基；培養(yǎng)溫度為36℃，培養(yǎng)時(shí)間為72h。
例3上述固體發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵物于室溫條件下江水浸提，浸提時(shí)間為3h，浴比1∶25w/v，過濾得脫膠用粗酶液，將粗酶液取樣，稀釋200倍，按照3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定果膠酶和木聚糖酶活力。
例4將上述粗酶液經(jīng)稀釋至果膠酶活力為100μmol/mL，用于亞麻酶法脫膠，脫膠工藝條件為(1)將亞麻原莖用冷水浸8h；使麻莖充分潤濕并將麻莖中的部分色素溶于水中。
(2)排放掉冷水，加脫膠粗酶液，脫膠浴比1∶10w/v；脫膠最適溫度40℃；起始pH6.5；20h達(dá)到脫膠終點(diǎn)。
例5以下為本發(fā)明與溫水脫膠法的相關(guān)指標(biāo)的對(duì)比情況

與傳統(tǒng)脫膠方法相比，本發(fā)明方法脫膠終點(diǎn)時(shí)脫膠液的COD、長麻率、纖維強(qiáng)力、纖維長度均有明顯改善。另外，本發(fā)明方法還可將脫膠周期縮短80％，減輕對(duì)環(huán)境的污染，水體污染減少20％，排放水沒有異味。
權(quán)利要求
1.一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶是以黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，保藏號(hào)為CGMCCNo.1897的菌株為菌種，該菌株的生物學(xué)特性為菌落生長稍有局限，10-14天直徑可達(dá)2.5-3cm，菌絲初；為白色，常常出現(xiàn)鮮黃色區(qū)域，呈厚絨狀，反面無色或中央部分略帶黃褐色分生孢子頭幼時(shí)呈球形，漸變?yōu)榉派湫位蛄殉蓭讉€(gè)放射的柱狀物，一般700-800um，褐黑色。頂囊呈球形，小梗雙層，自頂囊全面著生，褐色，分生孢子呈球形，直徑大多為4--5μm；該菌株生化特征是菌株用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基斜面保藏培養(yǎng)，麩皮、豆粕、硫酸銨、硝酸鈉組成的固體發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵后，其發(fā)酵物于室溫條件下天然水靜止浸提，所獲的浸提液具有很強(qiáng)果膠酶和一定的木聚糖酶活力，該菌株不表現(xiàn)出纖維素酶活力，果膠酶活力大于3000μmol/g，木聚糖酶活力大于100μmol/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶所使用的斜面保藏培養(yǎng)基為馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基；pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環(huán)劃線接種該菌，培養(yǎng)溫度為32～36℃，培養(yǎng)時(shí)間5～7天，4℃保持備用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶所使用的固體發(fā)酵培養(yǎng)基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養(yǎng)基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個(gè)孢子/g干基；培養(yǎng)溫度為36℃，培養(yǎng)時(shí)間為72h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶，其特征在于上述固體發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵物于室溫條件下江水、湖水或其它天然水靜止浸提，浸提時(shí)間為3h，浴比1∶25w/v，過濾得脫膠用粗酶液，將粗酶液取樣，稀釋200-500倍，按照3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定果膠酶和木聚糖酶活力。
5.一種如權(quán)利要求1所述的黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶在亞麻脫膠中的應(yīng)用，基特征是將上述粗酶液經(jīng)稀釋至果膠酶活力為100-200μmol/mL，用于亞麻酶法脫膠，脫膠工藝條件為(1)將亞麻原莖用冷水浸8h；使麻莖充分潤濕并將麻莖中的部分色素溶于水中；(2)排放掉冷水，加脫膠粗酶液，脫膠浴比1∶10w/v；脫膠最適溫度36～40℃；起始pH6.5～7.0；20～24h達(dá)到脫膠終點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由黑曲霉產(chǎn)生的脫膠酶及其該脫膠酶在亞麻脫膠中的應(yīng)用方法，該脫膠酶是以黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4為菌種，斜面保藏培養(yǎng)基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基；固體發(fā)酵培養(yǎng)基為麩皮、豆粕、硫酸銨和硝酸鈉，將發(fā)酵物于室溫條件下天然水靜止浸提，將過濾所得粗酶液稀釋，測(cè)定果膠酶和木聚糖酶活力；本發(fā)明的積極效果選用的黑曲霉具有產(chǎn)酶量大，酶系齊全，無毒性及培養(yǎng)條件粗放等優(yōu)點(diǎn)，可提高精干麻的制成率和精梳梳成率，細(xì)紗品質(zhì)指標(biāo)顯著提高，大大降低了脫膠周期及成本，減輕了對(duì)水源的污染，本發(fā)明原料價(jià)格低廉、來源豐富，由于本發(fā)明的脫膠方法與現(xiàn)有的溫水脫膠所需的設(shè)備基本相同，因此對(duì)于現(xiàn)有老企業(yè)的工藝改進(jìn)也特別適用。
文檔編號(hào)C12R1/685GK101074433SQ200710088858
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者劉曉蘭, 鄭喜群, 田英華, 冮潔, 吳耘紅, 杜國軍 申請(qǐng)人:齊齊哈爾大學(xué) 被以下專利引用 (1),