本發明屬于羊毛制品加工
技術領域：
，具體涉及一種利用好氧發酵法對羊毛纖維進行脫色的工藝。
背景技術：
：羊毛纖維作為一類傳統的紡織纖維，在紡織服裝領域具有重要的應用價值。羊毛纖維制品具有光澤柔和、吸濕性強、穿著舒適、保暖性好等特點，可以被廣泛的應用于服裝、家紡、裝飾品、功能性紡織品等領域，一直是紡織品市場上最重要的品種之一。羊在生長產生羊毛的過程中，會在羊毛內部產生一些天然色素，從而使部分羊毛帶有一定的顏色。這一特性導致羊毛在進行染整加工之前必須先將其中的天然色素脫除，達到一定的白度后才能進行后期的染整加工。傳統工藝中，主要采用雙氧水對羊毛纖維進行氧化漂白處理，且對于白度要求高的產品，還需再輔以漂毛粉即保險粉和焦磷酸鈉進行還原漂白。但是，由于羊毛纖維屬于一類蛋白質纖維，其耐堿性、耐熱性等較差，極易導致其在漂白過程中發生嚴重的降解和強力性能損傷。因此，在傳統高溫氧化漂白工藝的堿性條件下會導致羊毛纖維極易受到損傷，受損后羊毛手感粗糙、強力降低、易泛黃，特別是如果使用還原漂白更容易導致其泛黃，從而影響羊毛制品的染色及市場價值。因此，能夠真正實現對羊毛纖維的無損漂白一直是羊毛加工行業急需解決的技術難題。《武達機,羊毛及特種動物纖維上色素的成因及其防治,陳維稷優秀論文獎論文匯編.2005》報道羊毛纖維中天然色素的主要成分為黃色素，是由色氨酸經3-羥基犬尿氨酸中間體合成昆蟲眼黃質，再與多巴胺反應后生成的。因而，羊毛纖維中的天然色素主要為蛋白質成分。基于此，本發明利用發酵對羊毛纖維進行脫色，目前并未發現與該方法類似的相關國內外專利及文獻報道。技術實現要素：本發明的目的是提供一種利用好氧發酵法對羊毛纖維進行脫色的工藝，對羊毛纖維的損傷小、產品白度高，工藝簡單，適于工業化生產。本發明所述的利用好氧發酵法對羊毛纖維進行脫色的工藝是：將羊毛纖維中的天然羊毛色素作為唯一碳源制備液體發酵培養基，利用發酵對羊毛纖維中的天然羊毛色素進行脫除。具體包括以下步驟：(1)提取天然羊毛色素：采用酸化法提取羊毛纖維中的天然羊毛色素；(2)配制發酵液：將天然羊毛色素作為唯一碳源制備液體發酵培養基，接種微生物菌種進行發酵，得到發酵液；(3)預處理：采用防氈縮方法對羊毛纖維進行預處理；(4)脫除天然羊毛色素：將步驟(3)經過預處理的羊毛纖維置于步驟(2)得到的發酵液中，繼續發酵，對羊毛纖維中的天然羊毛色素進行脫除；(5)水洗、晾干：對脫除天然羊毛色素的羊毛纖維進行水洗、晾干。其中：步驟(1)中，酸化法是將羊毛纖維放入酸煮液中，浴比1:10-1:40，90-100℃下回流反應2-5小時，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素，優選浴比1:30，95℃下回流反應。所述酸煮液為濃鹽酸與乙醇體積比1:1-1:2的混合物，優選1:1。步驟(2)中，以質量百分比計，液體發酵培養基各組分為：天然羊毛色素0.5-2.5％，酵母膏3.0-5.0％，硫酸鎂2.0-4.0％，磷酸二氫鉀1.2-1.7％，余量為水。步驟(2)中，微生物菌種為能夠利用天然羊毛色素作為碳源進行生長和代謝的好氧微生物，包括細菌、真菌，以液體發酵培養基總質量計，接種量8-15％。步驟(2)中，發酵條件如下：發酵溫度34-38℃，發酵ph值6.0-8.0，發酵周期24-60h。步驟(3)中，防氈縮方法為雙氧水氧化法、高錳酸鉀氧化法、氯化法或生物酶法。步驟(4)中，發酵條件如下：發酵溫度34-38℃，發酵ph值6.0-8.0，發酵周期24-60h。所述發酵方式包括單菌好氧發酵、混合菌好氧發酵。本發明篩選多種可利用羊毛色素的微生物，包括厭氧、好氧以及兼氧三種類型的微生物，均有一定的脫色效果，但在具體開展脫色試驗的過程中，厭氧及兼氧的脫色效果不夠理想，而且產生的副產物有一定的異味，不利于脫色產品的產業化應用。所以本發明從脫除效果以及產業化實際應用角度考慮，采用了好氧發酵法完成對羊毛色素的脫除。本發明的有益效果如下：(1)本發明利用羊毛纖維中的天然色素作為唯一碳源，采用好氧發酵法篩選可用于降解羊毛纖維中天然羊毛色素的微生物發酵菌種，培養含有天然羊毛色素降解酶的發酵液，利用該微生物發酵產生的降解酶實現對羊毛纖維中的天然羊毛色素的專一性和特異性降解，從而對羊毛纖維中天然羊毛色素進行脫除。本發明主要利用了生物發酵法具有反應條件溫和、專一性反應等特點，因而本發明不會對羊毛纖維中的其他蛋白質等成分造成破壞。(2)與傳統羊毛纖維氧化-還原漂白工藝相比，本發明反應條件溫和、毒性小、節能降耗；所產生的廢水處理簡單，對環境危害小。(3)經過本發明處理后，羊毛纖維不僅具有較高的白度，而且仍然保持較好的強力性能和手感。采用本發明處理的羊毛纖維的白度與傳統氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維白度相當；斷裂強力損失率僅為5-8％，與傳統羊毛纖維氧化-還原漂白工藝相比，采用本發明處理的羊毛纖維的斷裂強力提高13％以上。(4)本發明工藝簡單，效果好，易于工業化生產，有效提高羊毛制品的質量。具體實施方式以下結合實施例對本發明做進一步描述。實施例1所述的利用好氧發酵法對羊毛纖維進行脫色的工藝如下：(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反應5小時，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發酵液以質量百分比計，液體發酵培養基各組分為：天然羊毛色素的添加量1.2％，酵母膏添加量5.0％，硫酸鎂添加量2.5％，磷酸二氫鉀添加量1.5％，余量為水。發酵菌種為大腸桿菌，以液體發酵培養基總質量計，大腸桿菌接種量為10％，進行發酵，發酵溫度37℃，發酵ph值6.8，發酵周期24h，得到發酵液。(3)采用生物酶法對羊毛纖維進行預處理取羊毛纖維10kg，將其放入8％owf.的savinase4.0t，typew型堿性蛋白酶(諾維信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氫鈉溶液調節ph值為7.5-8.5，50℃下處理35分鐘。然后，將纖維取出，水洗后備用。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經過預處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發酵液中，繼續發酵，發酵溫度37℃，發酵ph值6.8，發酵周期24h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實施例2(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反應5小時，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發酵液以質量百分比計，液體發酵培養基各組分為：天然羊毛色素的添加量2.0％，酵母膏添加量3.5％，硫酸鎂添加量4.0％，磷酸二氫鉀添加量1.5％，余量為水。發酵菌種為黑曲霉，以液體發酵培養基總質量計，黑曲霉接種量為12％，進行發酵，發酵溫度36.5℃，發酵ph值7.2，發酵周期30h，得到發酵液。(3)采用氯化法對羊毛纖維進行預處理取羊毛纖維10kg，將其放入含有5％氯化劑basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸調節ph值3.5-4.5，常溫條件下處理40分鐘。將羊毛纖維取出，放置于5g/l的nahso3溶液中，60℃下處理5分鐘。然后將羊毛纖維取出，洗滌，晾干。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經過預處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發酵液中，繼續發酵，發酵溫度36.5℃，發酵ph值7.2，發酵周期60h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實施例3(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:2(v/v)的溶液中，浴比1:25，90℃下回流反應4小時，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發酵液以質量百分比計，液體發酵培養基各組分為：天然羊毛色素的添加量0.8％，酵母膏添加量3.0％，硫酸鎂添加量2.0％，磷酸二氫鉀添加量1.6％，余量為水。發酵菌種為大腸桿菌，以液體發酵培養基總質量計，大腸桿菌接種量為8％，進行發酵，發酵溫度34.5℃，發酵ph值6.0，發酵周期36h，得到發酵液。(3)采用氯化法對羊毛纖維進行預處理取羊毛纖維10kg，將其放入含有5％氯化劑basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸調節ph值3.5-4.5，常溫條件下處理40分鐘。將羊毛纖維取出，放置于5g/l的nahso3溶液中，60℃下處理5分鐘。然后將羊毛纖維取出，洗滌，晾干。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經過預處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發酵液中，繼續發酵，發酵溫度36.5℃，發酵ph值7.2，發酵周期36h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。實施例4(1)提取天然羊毛色素取100g羊毛纖維，放入濃鹽酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:35，100℃下回流反應2小時，過濾，濾餅洗滌至中性，干燥后得到天然羊毛色素。(2)配制發酵液以質量百分比計，液體發酵培養基各組分為：天然羊毛色素的添加量2.5％，酵母膏添加量4.0％，硫酸鎂添加量3.5％，磷酸二氫鉀添加量1.3％，余量為水。發酵菌種為黑曲霉，以液體發酵培養基總質量計，黑曲霉接種量為15％，進行發酵，發酵溫度35.5℃，發酵ph值7.5，發酵周期50h，得到發酵液。(3)采用生物酶法對羊毛纖維進行預處理取羊毛纖維10kg，將其放入8％owf.的savinase4.0t，typew型堿性蛋白酶(諾維信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氫鈉溶液調節ph值為7.5-8.5，50℃下處理35分鐘。然后，將纖維取出，水洗后備用。(4)脫除天然羊毛色素將步驟(3)經過預處理的羊毛纖維放入步驟(2)得到的發酵液中，繼續發酵，發酵溫度36.5℃，發酵ph值7.2，發酵周期60h。(5)水洗、晾干將脫除天然羊毛色素即漂白處理后的羊毛纖維加熱至80℃，然后冷卻，充分水洗后晾干。對比例1傳統氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維的具體步驟如下：羊毛纖維10kg，放入含有30％雙氧水30ml/l，焦磷酸鈉4g/l，雙氧水穩定劑5g/l的漂白液中，浴比1:40。70℃下處理60分鐘，并使用醋酸和氨水調節ph值6-7。將處理后的羊毛取出，高溫水洗，再充分冷水洗滌后晾干。對實施例1-4和對比例1分別測定漂白后的羊毛纖維的白度值和斷裂強力，見表1。表1漂白后的羊毛纖維的白度值和斷裂強力比較表白度值斷裂強力/cn/tex實施例154.312.8實施例257.913.4實施例357.413.0實施例454.912.9對比例156.911.3通過上表的數據對比可以發現，采用本發明處理后的羊毛纖維比采用傳統氧化-還原漂白工藝處理的羊毛纖維的斷裂強力提高了13％以上，同時，其白度性能相近。羊毛纖維及織物白度測定將樣品放入樣品盒中，采用x-rite8400型測色配色儀，選擇標準d65標準照明體、10°視場測定，并采用常用的stensby白度公式計算白度，試樣測定10次計算平均值為樣品的白度值。羊毛纖維斷裂強力測定使用yg004e型電子單纖維強力儀測試樣品的斷裂強力。羊毛纖維的夾持長度50mm，拉伸速度100mm/min。每一批漂白后的羊毛纖維選取粗細均勻的20根進行測量，取平均值獲得其斷裂強力。當前第1頁12