一種苧麻生物脫膠方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物技術領域，更具體的說，涉及一種使用芽孢桿菌Bacillussp.HG-28進行苧麻生物脫膠的方法。
【背景技術】
[0002]芒麻，學名Boehmeria nivea(L.) Gaud.，是一種提供重要紡織纖維的經濟作物。芒麻單纖維長、強度大、吸濕散濕快、導熱性好，是優良紡織原料及醫用材料，用途廣泛。苧麻纖維可以純紡，也可與棉、毛、絲等混紡，其織物具有防腐、抑菌、透氣、挺括等優點。我國是苧麻纖維生產大國，其產量占世界95%以上，在國際市場具有重大需求，是我國具有國際市場競爭優勢的特色產業。
[0003]目前，制約苧麻產業發展存在的主要瓶頸問題是如何在降低苧麻纖維生產成本與生產過程的污染問題的前提下，提高苧麻纖維的品質，以滿足國內外高端市場需求。由于苧麻含膠質占總重量19%?30%左右，在紡織加工前要進行脫膠，目前，幾乎所有廠家在苧麻脫膠過程中都采用化學脫膠方法，首先用酸浸泡苧麻，然后用堿液煮練苧麻，煮練后的苧麻通過拷打機拷打后，再用漂白劑漂洗、酸中和，然后水洗、脫水、給油、烘干得到成品苧麻精干麻。苧麻的化學脫膠需要使用大量酸、堿，產生的廢水量大且很難處理，對環境會造成大量污染。因此，目前不少苧麻初加工企業由于生產廢水污染水體、不能達標排放被迫關停，以致苧麻原料需求減小，農民種麻收入得不到保障，種麻積極性受到打擊，整個產業面臨困境。所以，苧麻脫膠過程中的節能減排技術問題已成為制約苧麻產業可持續發展的瓶頸。
[0004]近年來，為了減少或根治脫膠造成的污染，已公認利用微生物進行苧麻脫膠是未來主要發展方向，相繼開展了苧麻生物脫膠技術研究和相關工藝探索。
[0005]劉自鎔等在CN1371990A號專利中公開了一株可產生韌皮纖維脫膠酶的菌株及其在苧麻、大麻脫膠中的應用，該菌株具有培養條件粗放、生長繁殖快，在同一培養條件下可產生脫膠所需的多種酶，脫膠效果好，且2?6小時即可完成，脫膠率達到95%，纖維分散度100%，不損傷纖維，無環境污染。但是該菌株兩級種子培養時間比較長(累計達16?28小時)，種子培養結束后還需再發酵12?18小時后才能用于苧麻脫膠，生產周期過長；且精干麻產品殘膠率偏高(2.18% ),斷裂強度偏小(4.30cN/dtex)，只能達到GB/T20793-2006二級品的要求，不適合用于高品質苧麻精干麻大規模生產。
[0006]劉正初等在CN101235357B號專利中公開了一種歐文氏桿菌工廠化發酵快速提取苧麻纖維工藝。該菌株嗜好甘露糖，純培養7?9小時達到分泌非纖維素降解關鍵酶(果膠酶、β-甘露聚糖酶和木聚糖酶)的高峰。將其菌劑活化5?6小時后接種到苧麻等草本纖維原料上發酵5?6小時的發酵草料變成藍色，剝離和部分降解伴生于纖維細胞間的果膠、半纖維素及部分木質素，再借助高壓水柱沖洗可除去附著在纖維上的非纖維素殘留物，達到提取純凈纖維的目的。但是其活化菌液制備時間較長、過程較繁瑣、且需要使用超濾膜設備，不利于在工廠里進行種子的全套活化生產程序。
[0007]曹軍衛等在CN1177003C號專利中公開了一株新的嗜堿芽孢桿菌菌株及其在苧麻脫膠中的應用。該發明提供的技術具有脫膠周期短，脫膠效率高，菌種不易被污染，酶活力穩定，處理成本低，纖維質量好等優點。吳瑜等在CN101270343A號專利中公開了一種苧麻脫膠菌。該發明苧麻脫膠菌的脫膠能力有質的提高，對麻纖維無損傷，經過脫膠后雜質幾乎全部脫掉，脫膠速度至少提高一倍。張興群等在CN101654660B號專利中公開了一種具有苧麻脫膠活性的枯草芽孢桿菌菌株及其制備和應用，利用以該菌株為核心的體系用于苧麻脫膠，利用該體系進行苧麻脫膠具有脫膠時間短，苧麻纖維分散率達到100%，脫膠率達到90%以上，精干麻質量達到化學脫膠水平。上述幾種方法存在培養體系價格高、培養時間長等問題，且均只是實驗室小試，離實際運用于工業生產尚有較大差距。
[0008]以上現有技術存在的問題主要在于所述菌株活化與擴增環節培養條件相對嚴苛、培養時間較長，脫膠環節存在時間長、難于控制、化學品與水的消耗量偏大，苧麻精干麻產品品質不高。目前，真正用于工業生產的脫膠微生物與生物脫膠技術尚不成熟，未能完全解決存在的瓶頸問題。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題在于:提供一種苧麻生物脫膠方法，解決現有苧麻脫膠工業存在的污染嚴重、工藝條件嚴苛、生產周期長、產品品質不高的問題。
[0010]本發明解決上述問題的技術方案在于:
[0011]提供一種苧麻生物脫膠方法，所述方法包括如下步驟:
[0012]S1、脫膠菌液培養:使用芽孢桿菌Bacillus sp.HG-28作為菌種，經過菌種活化步驟、擴大培養步驟、稀釋步驟，獲得用于苧麻生物脫膠的脫膠菌液F ;
[0013]S2、生物脫膠:將裝入麻籠的苧麻原麻浸沒于脫膠菌液F中，苧麻原麻與脫膠菌液F的質量比為1: 11?1: 12，以0.5?3m3/h的通氣量通入空氣，生物脫膠4?12h后，將發酵罐密封，加熱使壓力升至0.1?0.15MPa，保持20?40min，結束脫膠過程。
[0014]在本發明的苧麻生物脫膠方法中，所述步驟SI之前還包括菌種保存步驟，所述菌種保存步驟具體為:
[0015]將芽孢桿菌Bacillus sp.HG-28菌種接種到裝有50?10mL—號培養基的250mL錐形瓶中，在33?38°C的溫度下、保持90?180r/min的轉速，于搖床上培養3?6h，得到菌液A。將菌液A與體積分數為50 %的甘油水溶液按3:2的比例分別移入I?5mL的離心管內混和均勻，得到菌液B，-20°C條件下保存備用；
[0016]其中，所述一號培養基包括:10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。與水混和、定容后，調節初始pH值為7?7.5。
[0017]在本發明的苧麻生物脫膠方法中，所述菌種活化步驟進一步包括:
[0018]將保存有菌液B的離心管移至室溫下保持5?15min，然后將菌液B按0.1%?5%的接種量接種到裝有200?400mL —號培養基或二號培養基的IL錐形瓶中，在33?38°C的溫度下、保持90?180r/min的轉速，于搖床上培養3?6h，得到菌液C ；
[0019]其中，所述二號培養基包括:10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、5g/L的NaCl。與水混和、定容后，調節初始pH值為6.8?7.7。
[0020]在本發明的苧麻生物脫膠方法中，所述擴大培養步驟進一步包括:[0021 ] 將所述菌液C按I %?5 %的接種量接種到裝有25?35L 二號培養基的50L種子罐中，在33?38°C的溫度下、保持90?180r/min的轉速和5?30L/min的通氣量，培養2?5h，得到菌液D ；
[0022]然后將菌液D接種到裝有300?700kg 二號培養基或三號培養基的It種子罐中，在33?38°C的溫度下、保持60?150r/min的轉速和0.5?3m3/h的通氣量，培養2?5h，得到菌液E ;
[0023]其中，所述三號培養基包括:5?20g/L的黃豆柏粉、5?15g/L的麩皮、O?5g/L的NaCl、O?0.lg/L的Κ2ΗΡ04、O?0.1 g/L的(NH4) 2S04。與水混和、定容后，調節初始pH值為 6.8 ?7.7。
[0024]在本發明的苧麻生物脫膠方法中，所述稀釋步驟進一步包括:
[0025]將水注入發酵罐中，保溫34?37°C，調節pH值為6.8?7.5，加入所述菌液E并混和均勻得到脫膠菌液F，所述菌液E占脫膠菌液F的體積分數為2%?6%。
[0026]實施本發明，具有如下有益效果:芽孢桿菌菌株Bacillus sp.HG-28用于芒麻脫膠，能耗較小、污染較輕；生物脫膠時間短、過程易操作、脫膠效率高；菌體培養的時間短、成本低；得到的苧麻精干麻品質高、殘膠率低、斷裂強度高，優于國家標準GB/T20793-2006《苧麻精干麻》一級精干麻的外觀和各項技術指標的要求；規模化生產前景廣闊。
【具體實施方式】
[0027]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0028]本發明使用的芽孢桿菌Bacillus sp.HG-28是使用選擇培養基從咸寧咸安區苧麻種植園土壤中分離得到的，通過16S rDNA序列分析和構建系統發育樹被鑒定為芽孢桿菌，并將其命名為Bacillus sp.HG-280 Bacillus sp.HG-28已于2013年7月2號提交給中國典型培養物保藏中心(簡稱CCTCC，地址在中國湖北省武漢市武漢大學)保藏，保藏編號為CCTCC No:M 2013308。
[0029]實施例1
[0030]菌種活化步驟:將保存有菌液B的離心管移至室溫下保持5min，然后將菌液B按
0.1 %的接種