專利名稱：一種由黑曲霉產生的脫膠酶及其在亞麻脫膠中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由黑曲霉產生的脫膠酶，本發明還涉及一種該脫膠酶在亞麻脫膠中的應用。
背景技術：
亞麻織物華貴高雅、穿用舒適，而且還具有天然、綠色的時尚風格，多年來其市場銷售一直都十分火爆。我國是纖維亞麻的種植大國，2004年種植面積已經達到了16萬hm2，居世界第一位。盡管如此，我國的亞麻纖維年產量卻低得驚人，僅有4-5萬噸，行業原料缺口在50％以上，優質亞麻纖維原料長期需要進口。
導致我國亞麻原料生產一直處于滯后狀態的主要原因除亞麻育種體系不健全外，亞麻脫膠技術差是導致優質原料的數量不足，長麻率和梳成率雙低、強度弱、不能紡高支紗和生產高檔產品的關鍵問題之一。
亞麻可紡纖維以纖維束的形式存在于亞麻韌皮內，亞麻的單纖維兩端靠果膠質軸向搭接形成纖維束，纖維束之間，韌皮與木質部之間均靠膠質相聯。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結，使得韌皮部與木質部易于分離，同時又較少破壞連接單纖維之間的膠質，這個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菌完成，所得纖維品質較好。但溫水漚麻對水源及空氣的污染較大，這是溫水漚麻的最大缺點。因而在大部分西方國家這項技術是被禁止使用的。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是占用大量的田地，受氣候條件限制較大，所產生的纖維品質不穩定，并且一些纖維分解菌會降低亞麻纖維的強力。由此可見，改進亞麻原料生產與脫膠制纖具有重要的現實意義。
20世紀以來，微生物學得到了迅速的發展，麻類作物中微生物工程技術的研究也取得了較大的進展。將微生物產生的酶類應用于亞麻脫膠不僅可以提高纖維的產量和品質，而且耗能少、成本低、使用安全，可減輕對環境的污染，具有良好的前景。盡管國外在這方面已經取得了不小的進展，但我國對亞麻脫膠的研究尚處于初級階段，還沒有專用于亞麻脫膠的酶制劑。近年來對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，盡管已經注意到了一些相關的報導，但其還都不能被稱為嚴格意義上的酶法脫膠。
發明內容
本發明的目的在于提供一種由黑曲霉產生的脫膠酶，該脫膠酶能夠顯著縮短脫膠周期，明顯改善打成麻質量，提高打成麻色澤及長麻率，減輕漚麻水排放造成的環境污染，特別有助于改善傳統的“漚麻”方法。本發明的另一個發明目的還在于提供一種該脫膠酶在亞麻脫膠中的應用，該應用方法的特點是簡便、經濟、環保。
為了實現上述發明目的，本發明產品獲得采用以下技術方案1、菌種選擇本發明使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4、保藏號為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，經樣品分離、搖瓶發酵初篩、固體發酵復篩獲得果膠酶產生菌，以此菌為出發菌株經紫外線誘變處理，并以果膠酶和木聚糖酶活力為篩選依據，獲得亞麻脫膠酶高產菌株，該菌株的生物學特性為菌落生長稍有局限，10-14天直徑可達2.5-3cm，菌絲初為白色，常常出現鮮黃色區域，呈厚絨狀，反面無色或中央部分略帶黃褐色。分生孢子頭幼時呈球形，漸變為放射形或裂成幾個放射的柱狀物，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基斜面保藏培養，麩皮、豆粕、硫酸銨、硝酸鈉組成的固體發酵培養基發酵后，其發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果膠酶和一定的木聚糖酶活力，該菌株不表現出纖維素酶活力，果膠酶活力大于3000μmol/g，木聚糖酶活力大于100μmol/g。
2、斜面保藏培養為了使該亞麻脫膠酶能夠保持穩定的高產特性，斜面保藏培養基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基；pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環劃線接種該菌，培養溫度為32～36℃，培養時間5～7天，4℃保持備用。
3、固體發酵培養本發明所使用的固體發酵培養基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個孢子/g干基；培養溫度為36℃，培養時間為72h。
4、亞麻脫膠酶的獲得上述固體發酵結束后，將發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用上述粗酶液經稀釋后，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達到脫膠終點。
本發明的積極效果是所選用的黑曲霉具有產酶量大，酶系齊全，無毒性及培養條件粗放等優點，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，細紗品質指標顯著提高。另外，酶法脫膠還大大地降低了脫膠周期及成本，大量節省了漚麻池基建數量，所節省的一次性投資和土地占用面積都在50％以上，并可大量節省工業原煤、水電，并減少污水排放量。由于本發明利用的原料是豆粕和麩皮，價格低廉、來源豐富，本發明的脫膠方法與現有的溫水脫膠所需的設備基本相同，因此對于現有老企業的工藝改進也特別適用。
本發明所使用的菌種黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，該菌種已由本申請人于2006年12月25日向中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)提供了保藏，其保藏號為CGMCCNo.1897。
具體實施例方式
例1菌種使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，保藏號為CGMCCNo.1897，為了使該菌株能夠保持穩定的高產特性，斜面保藏培養基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基；斜面培養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，溶化后補足水至1000mL，pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環劃線接種該菌，培養溫度為36℃，培養時間5天，4℃保持備用。
例2本發明所使用的固體發酵培養基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個孢子/g干基；培養溫度為36℃，培養時間為72h。
例3上述固體發酵結束后，將發酵物于室溫條件下江水浸提，浸提時間為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定果膠酶和木聚糖酶活力。
例4將上述粗酶液經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達到脫膠終點。
例5以下為本發明與溫水脫膠法的相關指標的對比情況
與傳統脫膠方法相比，本發明方法脫膠終點時脫膠液的COD、長麻率、纖維強力、纖維長度均有明顯改善。另外，本發明方法還可將脫膠周期縮短80％，減輕對環境的污染，水體污染減少20％，排放水沒有異味。
權利要求
1.一種由黑曲霉產生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶是以黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，保藏號為CGMCCNo.1897的菌株為菌種，該菌株的生物學特性為菌落生長稍有局限，10-14天直徑可達2.5-3cm，菌絲初；為白色，常常出現鮮黃色區域，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呈球形，漸變為放射形或裂成幾個放射的柱狀物，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基斜面保藏培養，麩皮、豆粕、硫酸銨、硝酸鈉組成的固體發酵培養基發酵后，其發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果膠酶和一定的木聚糖酶活力，該菌株不表現出纖維素酶活力，果膠酶活力大于3000μmol/g，木聚糖酶活力大于100μmol/g。
2.根據權利要求1所述的一種由黑曲霉產生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶所使用的斜面保藏培養基為馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基；pH自然；121℃滅菌30min，傾斜擺放斜面，用接種環劃線接種該菌，培養溫度為32～36℃，培養時間5～7天，4℃保持備用。
3.根據權利要求2所述的一種由黑曲霉產生的脫膠酶，其特征在于該脫膠酶所使用的固體發酵培養基為麩皮∶豆粕∶硫酸銨∶硝酸鈉＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培養基料水比為1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃滅菌30min，接種量105個孢子/g干基；培養溫度為36℃，培養時間為72h。
4.根據權利要求3所述的一種由黑曲霉產生的脫膠酶，其特征在于上述固體發酵結束后，將發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定果膠酶和木聚糖酶活力。
5.一種如權利要求1所述的黑曲霉產生的脫膠酶在亞麻脫膠中的應用，基特征是將上述粗酶液經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達到脫膠終點。
全文摘要
本發明公開了一種由黑曲霉產生的脫膠酶及其該脫膠酶在亞麻脫膠中的應用方法，該脫膠酶是以黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4為菌種，斜面保藏培養基使用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基；固體發酵培養基為麩皮、豆粕、硫酸銨和硝酸鈉，將發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，測定果膠酶和木聚糖酶活力；本發明的積極效果選用的黑曲霉具有產酶量大，酶系齊全，無毒性及培養條件粗放等優點，可提高精干麻的制成率和精梳梳成率，細紗品質指標顯著提高，大大降低了脫膠周期及成本，減輕了對水源的污染，本發明原料價格低廉、來源豐富，由于本發明的脫膠方法與現有的溫水脫膠所需的設備基本相同，因此對于現有老企業的工藝改進也特別適用。
文檔編號C12R1/685GK101074433SQ200710088858
公開日2007年11月21日 申請日期2007年3月21日 優先權日2007年3月21日
發明者劉曉蘭, 鄭喜群, 田英華, 冮潔, 吳耘紅, 杜國軍 申請人:齊齊哈爾大學 被以下專利引用 (1),