一種微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微生物技術領域，更具體的說，涉及一種微生物混和脫膠生產苧麻精 干麻的方法。
【背景技術】
[0002] 苧麻韌皮中除含有纖維素外，還含有半纖維素、果膠、木質素等膠質成分。這些膠 質包裹著纖維，使其膠結在一起形成較硬的片狀麻束，需要通過一定的方法除去膠質，以獲 得用于紡紗織布的纖維原料。脫膠方法直接關系苧麻纖維品質，以及脫膠廢水和廢渣帶來 的環保問題。
[0003] 微生物脫膠是把具有降解膠質能力的菌株接種到苧麻韌皮上，脫膠菌分泌脫膠酶 系降解苧麻膠質，以其降解產物為營養源進行生長繁殖。脫膠酶通過酶解的方式使高分子 量的半纖維素及果膠等大分子降解為小分子物質后脫離纖維達到脫膠效果。微生物脫膠作 用溫和、成本低廉、高效環保，顯示出顯著的經濟和社會效益，從而成為苧麻纖維生產的主 要發展方向。
[0004] 在苧麻韌皮部，半纖維素是與纖維素相連的低聚合度無定型物質，苧麻膠質的半 纖維素成分主要包括木聚糖和甘露聚糖，是苧麻脫膠的重點和難點。半纖維素以共價鍵的 形式與木質素相連，半纖維素的去除在一定程度上對木質素的去除起至關重要的作用。
[0005] 木聚糖（xylan)是一種異型多糖，內切β -1，4-木聚糖酶是木聚糖酶系中最主要 的酶，它通過催化水解木聚糖主鏈內部的β-1，4-木糖苷鍵來降解木聚糖，其產物以寡聚 木糖、木二糖為主，伴有少量的木糖，在其他各種輔酶的協同下，徹底降解木聚糖。甘露聚糖 (mannan)根據自身結構差異被分為均一甘露聚糖、半乳甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖和葡甘 露聚糖四類，與均一甘露聚糖相比后三類又稱為異甘露聚糖。β _甘露聚糖酶是甘露聚糖主 鏈上β -1，4-D-甘露糖苷鍵的內切水解酶，能夠水解各種甘露聚糖。
[0006] -種脫膠菌株分泌的多種脫膠酶在表達上存在時間先后的差異，在一個時間點上 往往只表現出單個酶活高，反映在苧麻脫膠上存在處理時間相對較長、處理效果相對較弱 的問題；而使用多種菌株混和脫膠，可實現在發酵過程中同時幾種脫膠酶的高效表達，從而 大幅提高脫膠效率、進一步減少產品苧麻纖維的膠質含量。利用不同菌株產生的降解酶系 的互補性進行混和脫膠處理，木聚糖酶和甘露聚糖酶的協同作用能夠高效破壞半纖維素的 結構，從而也對果膠的降解有增強作用。
[0007] 曾慶華等在公開號為CN 101550606的發明專利中公開了一種利用復合酶制劑 進行苧麻脫膠的方法，配合后續的堿煮工序，使得傳統的生物脫膠的酶練、慪麻、洗麻三 道工序合為一道工序，時間縮短至原來的一半，提高了生產效率；汪觀清在公開號為CN 102747434的發明專利中公開了一種苧麻復配生物酶脫膠方法，主要是將原麻依次通過剪 麻扎把、雙氧水浸泡、溫水浸泡、裝籠、浸酶、發酵、煮煉、打麻、酸洗、水洗、脫水、抖麻、制油、 給油、脫油和烘干處理，最后將烘干好的的精干麻打包入庫。以上發明中多道工序涉及使用 大量化學試劑，會對生態環境造成破壞。
[0008] 杜兆芳等在公開號為CN 101463503的發明專利中公開了一種利用苧麻復配生物 酶脫膠的工藝方法，克服了現有生物一化學脫膠工藝復雜、污染環境、工藝難控的問題，脫 膠周期短，脫膠徹底，過程易控制；吳狄等在公開號為CN 102605437的發明專利中公開了 一種用復合酶制劑脫膠的方法，先在酸性酶液中脫膠，再在堿性酶液中脫膠，具有效率高， 成本低，耗能少，對環境污染小等優點；劉魯民等在公開號為CN 101451132的發明專利中 公開了一種苧麻脫膠用復合酶制劑及其制備方法。本發明通過多種生物酶的復配，使堿性 果膠酶和半纖維素酶共同發揮作用，達到脫膠的目的；所述工藝方法能夠節省酸堿原料，具 有處理條件溫和，成本低，纖維質量好，環境污染小等優點。該發明進行苧麻脫膠的先決條 件是通過購買或制備的方式獲得酶制劑，增加工藝步驟且增加了成本。
[0009] 現有技術中并沒有用兩種微生物混和發酵直接應用于苧麻韌皮脫膠生產精干麻 的方法。
【發明內容】
[0010] 本發明所要解決的技術問題在于：提供一種微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方 法，解決現有技術中一種菌株無法徹底分解苧麻膠質的各種成分、兩種微生物混和發酵培 養時的相容性等問題。
[0011] 為了解決上述問題，本發明的技術方案為：提供一種微生物混和脫膠生產苧麻精 干麻的方法，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-116作為菌種，經過菌種活化 步驟、擴大培養步驟獲得菌液A ;使用芽孢桿菌Bacillus sp. HG-247作為菌種，分別經過菌 種活化步驟、擴大培養步驟獲得菌液B ;芽孢桿菌Bacillussp. HG-116為一株高產木聚糖酶 的菌株，該菌株于2014年9月22日提交給中國典型培養物保藏中心保藏，地址在中國湖北 省武漢市武漢大學，保藏編號為CCTCC No:M 2014438);芽孢桿菌Bacillus sp.HG-247為 一株高產甘露聚糖酶的菌株，該菌株于2014年9月22日提交給中國典型培養物保藏中心 保藏，地址在中國湖北省武漢市武漢大學，保藏編號為CCTCC No:M 2014439)。
[0013] S2、發酵培養：將均勻掛在麻籠支架上的苧麻移入苧麻脫膠罐中，該苧麻是指苧麻 韌皮，也即苧麻原麻；向所述苧麻脫膠罐中注水，加入碳源和氮源，調節溫度至32~37°C， 加入菌液A與菌液B的體積比為3 : 2~5 : 1的混和菌液，所述混和菌液與水的體積比為 1 : 20~1 : 35,構成發酵液，調節所述發酵液的初始pH值為6. 5~7. 2,以10~25m3/h 的速度通入過濾空氣，發酵培養〇~3. 2h;苧麻與所述發酵液的料液比為1 : 7~1 : 15;
[0014] S3、產酶培養：向所述發酵液中添加木聚糖酶促劑和甘露聚糖酶促劑，調節pH值 為6. 8~8. 1，以15~35m3/h的速度通入過濾空氣，在35~37°C下產酶培養2. 5~3. 5h ;
[0015] S4、生物脫膠：調節pH值為7. 5~8. 5,以7. 5~15m3/h的速度通入過濾空氣，在 36~45°C下生物脫膠1. 5~4h。
[0016] 在本發明的微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方法中，所述步驟S4之后還包括：
[0017] S5、脫膠菌液處理：將苧麻發酵罐密封，加熱使壓力升至(λ 1~(λ 15MPa，保持 20~40min ;氣壓降至常壓，移出麻籠。
[0018] 在本發明的微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方法中，所述步驟Sl之前還包括：
[0019] S0、菌種保存：將芽孢桿菌Bacillus sp.HG-116菌種按0. 5%~2. 5%的接種量接 種到盛有60~IOOmL -號培養基的250mL搖瓶中，于30~40°C、120~200r/min轉速的 條件下培養1. 5~6h，培養后的菌液用甘油保種方法于-20°C條件下保存，得到HG-116菌 種管；將芽孢桿菌Bacillus sp. HG-247菌種按0. 5%~2. 5%的接種量接種到盛有60~ IOOmL三號培養基的250mL搖瓶中，于30~40°C、120~200r/min轉速的條件下培養2~ 5h，培養后的菌液用甘油保種方法于-20°C條件下保存，得到HG-247菌種管。該甘油保種方 法的過程如下：配制體積分數為50%的甘油水溶液，菌液與甘油水溶液按照體積比3:2混 和均勻后裝于EP管或者離心管，于-20°C下保存備用。
[0020] 在本發明的微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方法中，
[0021] 所述一號培養基包括：蔗糖20~30g/L、蛋白胨5~8g/L、磷酸二氫鉀2~4g/L、 七水合硫酸鎂〇. 5~3g/L、硝酸鈣0. 2~lg/L，氯化鈉0. 2~3g/L ;上述組分用水混和、溶 解，調節pH為6. 5~7. 5 ;
[0022] 所述三號培養基包括：葡萄糖25~40g/L、蛋白胨8~15g/L、酵母浸粉3~IOg/ U磷酸二氫鉀2~7g/L、硝酸鈣0. 2~lg/L ;上述組分用水混和、溶解，調節pH為6. 5~ 7. 5。
[0023] 在本發明的微生物混和脫膠生產苧麻精干麻的方法中，所述步驟Sl中，芽孢桿菌 Bacillus sp.HG-116的菌種活化步驟具體為：
[0024] 將所述HG-116菌種管于室溫下放置3min至菌液融化后，按0. 5%~2. 5%的接種 量接種到盛有250mL -號培養基的IL搖瓶中，于30~40°C、120~200r/min轉速的條件 下培養1. 5~6h，得到HG-116活化菌種。
[0025] 在本發明的微