一種用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合酶制劑及其制備方法以及亞麻纖維原料脫膠方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，涉及亞麻纖維原料脫膠，尤其涉及一種用于亞麻纖維 原料脫膠的復(fù)合酶制劑及其制備方法以及亞麻纖維原料脫膠方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 亞麻纖維是紡織工業(yè)中的優(yōu)良纖維，其織物不僅吸濕散熱好，透氣性佳，而且具有 挺括自然、穿著舒適涼爽等風(fēng)格，深受消費者喜愛。其可紡纖維存在于以纖維束的形式存在 于亞麻原莖的韌皮內(nèi)，亞麻的單纖維長度為l〇mm~26mm，單纖維兩端靠果膠質(zhì)軸向搭接或 側(cè)向轉(zhuǎn)接形成纖維束，纖維束與纖維束之間、韌皮與木質(zhì)部之間都是靠膠質(zhì)相聯(lián)結(jié)。為了制 取亞麻中的可紡纖維，必須將韌皮中的膠制等雜成分去除，這個工藝過程稱為亞麻原莖脫 膠。傳統(tǒng)亞麻纖維植物脫膠工藝基本是以燒堿為主的化學(xué)脫膠工藝，該工藝過程中采用強 酸強堿、高溫高壓的方法，具有污染大、能耗高、制成率低、生產(chǎn)周期長、用水量大、破壞纖維 斷裂強度、工作環(huán)境惡劣等一系列問題，尤其，亞麻纖維植物化學(xué)脫膠產(chǎn)生的廢水具有濃度 高、色度高、堿度高等特點，其成分復(fù)雜，并含有大量難以降解的物質(zhì)，進行環(huán)保處理的難度 非常大，嚴(yán)重制約著亞麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0003] 酶脫膠技術(shù)是通過生物酶的催化作用專一性，將纖維素與半纖維素、木質(zhì)素、果膠 等分離，從而獲得高質(zhì)量的亞麻纖維并極大地降低環(huán)境污染。由于其替代原有工藝，治污效 果顯著，受到多方關(guān)注。其雖然近年來亞麻纖維的酶脫膠技術(shù)研究取得一定進展，但絕大 多數(shù)處于實驗室研究階段，無法得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。主要原因在于1、酶制劑結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性， 相應(yīng)的酶種選擇、精確控制，如何融入亞麻纖維脫膠工藝中，仍存在較多問題;2、市售的酶 活力較低而售價又較高，3、酶試劑的用量不科學(xué);若在脫膠過程中加酶量少，則殘膠率不達(dá) 標(biāo);若加酶量大，則生產(chǎn)成本不占優(yōu)勢，而且對亞麻纖維斷裂強度有明顯的損傷;4、酶結(jié)構(gòu) 不合理，比如，目前亞麻脫膠用酶制劑主要以果膠酶為主，由于酶制劑的專一性，其只針對 果膠質(zhì)累物質(zhì)進行水解，而半纖維素、木素、蠟紙類等物質(zhì)只能通過一定濃度的酸堿進行去 除，這樣勢必影響纖維的斷裂強度和可防性。因此，從質(zhì)量、成本兩方面考慮，現(xiàn)行的酶脫膠 方法很難推廣應(yīng)用，多半是采用半化學(xué)半酶法脫膠，依然無法解決脫膠廢水量大、C0D值高、 環(huán)保處理費用高的難題。
[0004] 故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案， 解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合酶制劑及其制備方法 以及亞麻纖維原料脫膠方法，成本低、工藝簡單并適合于工業(yè)化應(yīng)用。
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0007] -種用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合酶制劑，包括堿性果膠酸裂解酶、堿性纖維素 酶、堿性木聚糖酶和漆酶，各組分在復(fù)合酶制劑中的質(zhì)量百分含量如下：
[0008] 堿性果膠酸裂解酶:70 % ;
[0009] 堿性纖維素酶:2% ;
[0010] 堿性木聚糖酶：18% ;
[0011] 漆酶:1〇%。
[0012] 優(yōu)選地，所述堿性果膠酸裂解酶中還包括堿性多聚半乳糖醛酸酶和堿性果膠酯 酶，質(zhì)量百分含量如下：
[0013] 堿性果膠酸裂解酶:70 % ;
[0014] 堿性多聚半乳糖醛酸酶:15% ;
[0015] 堿性果膠酯酶:15%。
[0016] 優(yōu)選地，所述堿性纖維素酶包括外切堿性纖維素酶、堿性內(nèi)切纖維素酶和堿性β - 葡聚糖酶，質(zhì)量百分含量如下：
[0017] 外切堿性纖維素酶:60 % ;
[0018] 堿性內(nèi)切纖維素酶:30 % ;
[0019] 堿性β-葡聚糖酶:10%。
[0020] 優(yōu)選地，所述堿性木聚糖酶包括內(nèi)切堿性木聚糖酶和外切堿性木聚糖酶，質(zhì)量百 分含量如下：
[0021] 內(nèi)切堿性木聚糖酶80 % ;
[0022] 外切堿性木聚糖酶20 %。
[0023]本發(fā)明還公開了一種亞麻纖維原料脫膠方法，包括以下步驟：
[0024]步驟(1):將亞麻纖維原料、復(fù)合酶制劑和水在煮練鍋中混合均勻；
[0025] 步驟(2):將經(jīng)步驟（1)酶作用后的亞麻纖維原料進行水洗再經(jīng)漂白工藝獲得亞麻 纖維；
[0026]其中，所述復(fù)合酶制劑質(zhì)量百分比為亞麻纖維原料的1%。至1.5%。;所述復(fù)合酶制 劑包括70 %的堿性果膠酸裂解酶、2 %的堿性纖維素酶、18 %的堿性木聚糖酶和10 %的漆 酶，上述組分比例均為質(zhì)量百分比：
[0027]在步驟（1)的酶作用過程中，溫度維持在50°C~60°C，pH值維持在7.0~8.5，脫膠 時間為2h~4h。
[0028]優(yōu)選地，在所述步驟(2)中采用雙氧水漂白工藝。
[0029]優(yōu)選地，在所述步驟(1)中，加入純堿調(diào)整pH值并當(dāng)作用結(jié)束后pH值為6.5以上。
[0030] 優(yōu)選地，在所述步驟(1)中，通過循環(huán)栗進行水循環(huán)持續(xù)攪拌。
[0031] 優(yōu)選地，所述堿性果膠酸裂解酶中還包括堿性多聚半乳糖醛酸酶和堿性果膠酯 酶，質(zhì)量百分含量如下：
[0032] 堿性果膠酸裂解酶:70 % ;
[0033] 堿性多聚半乳糖醛酸酶：15% ;
[0034] 堿性果膠酯酶：15%;
[0035]所述堿性纖維素酶包括外切堿性纖維素酶、堿性內(nèi)切纖維素酶和堿性β-葡聚糖 酶，質(zhì)量百分含量如下：
[0036] 外切堿性纖維素酶:60 % ;
[0037] 堿性內(nèi)切纖維素酶:30 % ;
[0038] 堿性β-葡聚糖酶：10% ;
[0039]所述堿性木聚糖酶包括內(nèi)切堿性木聚糖酶和外切堿性木聚糖酶，質(zhì)量百分含量如 下：
[0040]內(nèi)切堿性木聚糖酶80 % ;
[0041 ] 外切堿性木聚糖酶20 %。
[0042]本發(fā)明還公開了一種用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合酶制劑的制備方法，包括以下 步驟：
[0043] 步驟(1):將原料酶制劑堿性果膠酸裂解酶、堿性纖維素酶、堿性木聚糖酶和漆酶 分別進行前處理；
[0044] 步驟(2):將質(zhì)量百分比為70%的堿性果膠酸裂解酶、2%的堿性纖維素酶、18%的 堿性木聚糖酶和10 %的漆酶在混合器混合均勻；
[0045] 步驟(3):然后加入適量防腐劑并通過硅藻土過濾機進行除菌，再通過測定酶活后 制備出用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合酶制劑。
[0046] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下技術(shù)效果：
[0047] 1、利用果膠酸裂解酶、纖維素酶和木聚糖酶能夠直接水解了果膠質(zhì)、木聚糖、葡聚 糖、雜多糖等類物質(zhì)，從而釋放纖維束，使得韌皮和木質(zhì)部易于分離，再利用漆酶水解分離 后木質(zhì)素；
[0048] 2、采用雙氧水漂白工藝，達(dá)到紡紗工藝要求的百度要求的同時，利用氧漂的高pH 值和高溫的工藝特性，進一步對殘膠進行脫除，從而達(dá)到亞麻纖維原料脫膠的目的；
[0049] 3、減少亞麻纖維漂白過程中漂液用量20 %以上；
[0050] 4、減少亞麻纖維漂白過程中燒堿用量40%以上；
[0051 ] 5、亞麻纖維斷裂強度增加5%以上，細(xì)度增加20 %以上，斷裂伸長率增加30%以 上，纖維強度均勻，使得纖維的可紡性顯著提升，從而提高經(jīng)濟效益，降低生產(chǎn)成本；
[0052] 6、廢水的顏色由原來的黑色或深褐色改善為現(xiàn)在淺褐色或黃色，C0D降低30%以 上。
【具體實施方式】
[0053]以下對本發(fā)明作進一步說明。
[0054]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，申請人對亞麻韌皮纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成以及微 觀結(jié)構(gòu)進行了深入的研究。
[0055] 亞麻單纖維為初生韌皮纖維細(xì)胞，一個細(xì)胞就是一根單纖維，單纖維平均長度為 10~26mm。因單纖維細(xì)胞較短，長度參差不齊，亞麻纖維只能以工藝?yán)w維狀態(tài)進行紡紗。亞 麻纖維成束的分布在莖的韌皮部分，因此也被稱為韌皮纖維。在麻莖徑向有20~40個纖維 束均勻的分布，呈一圈完整的環(huán)狀纖維層。纖維束形成連續(xù)縱貫全莖、橫向則繞全莖相互聯(lián) 結(jié)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。纖維束與纖維束之間被薄壁細(xì)胞而隔離。亞麻原莖脫膠時就是破壞了這部 分薄壁細(xì)胞而分離出一束一束的纖維，形成部分分離的纖維束。
[0056] 亞麻纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠、蠟質(zhì)及灰分等物質(zhì)組成，纖維素 的含量高低決定著纖維品質(zhì)的好壞。果膠是植物生成纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的營養(yǎng)物 質(zhì)。纖維中由于果膠的存在使纖維細(xì)胞彼此相互粘連在一起，使纖維之間不能產(chǎn)生相對移 動，這對紡紗是不利的。半纖維素含量與亞麻纖維、紗線、織物的可紡性能、成紗性能和織物 服用性能也密切相關(guān)。在麻纖維中半纖維素的含量過高則纖維的品質(zhì)差，反之則越佳。因此 在亞麻脫膠過程中，果膠和半纖維素是脫除的主要對象。
[0057]亞麻纖維的微觀結(jié)構(gòu)主要是指纖維素大分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，或者說纖維素大分子 的排列狀態(tài)、排列方向、聚集緊密程度等。亞麻纖維的基本組成成份纖維素，是許多葡萄糖 殘基連接起來的大分子鏈。按一定距離、一定相位、一定相對形狀比較規(guī)則和穩(wěn)定地結(jié)合在 一起，成為結(jié)晶態(tài)的、很細(xì)的大分子束，即為基原纖。線形大分子鏈互相平行，由若干根基原 纖平行排列結(jié)合在一起，形成較粗一點的基本上呈結(jié)晶態(tài)的微原纖大分子束。若干根微原 纖結(jié)合在一起形成原纖。由原纖基本平行的堆砌得到更粗的大分子束為巨原纖，麻類的巨 原纖維是一個細(xì)胞，最后由巨原纖堆砌成纖維。在亞麻的各級微觀結(jié)構(gòu)的縫隙和孔洞中分 布著果膠、半纖維素、木質(zhì)素等伴生物。
[0058]正如【背景技術(shù)】中所指出的，現(xiàn)有技術(shù)酶制劑結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，相應(yīng)的酶種選擇、精 確控制，如何融入亞麻纖維脫膠工藝中，仍存在較多問題；比如，目前亞麻脫膠用酶制劑主 要以果膠酶為主，然而，果膠酶也分為很多種，每種酶的脫膠效果均不相同；同時由于酶制 劑的專一性，果膠酶只針對果膠質(zhì)累物質(zhì)進行水解，使脫膠效果不佳。
[0059]在對亞麻韌皮纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成以及微觀結(jié)構(gòu)進行了深入的研究的基礎(chǔ) 上，以及在試驗中對各種酶性能的測定，申請人提出了一種用于亞麻纖維原料脫膠的復(fù)合 酶制劑，包括堿性果膠酸裂解酶、堿性纖維素酶、堿性木聚糖酶和漆酶，各組分在復(fù)合酶制 劑中的質(zhì)量百分含量如下：
[0060] 堿性果膠酸裂解酶:70 % ;
[0061 ] 堿性纖維素酶:2% ;
[0062] 堿性木聚糖酶：18% ;
[0063] 漆酶：1〇%。
[0064] 進一步的，堿性果膠酸裂解酶中還包括堿性多聚半乳糖醛酸酶和堿性果膠酯酶， 質(zhì)量百分含量如下：
[0065] 堿性果膠酸裂解酶:70 % ;
[0066] 堿性多聚半乳糖醛酸酶：15% ;
[0067]堿性果膠酯酶：15%。