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苧麻脫膠綠色生物工藝取得新進展

日期:2016-06-06

|  來源:生物技術處【字號:

   我國麻類種植面積和麻纖維產量均居世界前列,特別是素有中國草之稱的苧麻產量約占全世界的90%以上。脫膠是麻類纖維加工過程中基礎而又關鍵的工序,目前國內外工業(yè)生產基本上采用化學脫膠方法,即在強酸、強堿、強漂、高溫、高壓煮煉條件下去除果膠和半纖維素等膠質,普遍存在高能耗、高物耗、高水耗和高污染的問題。若以生物法逐步替代化學工藝,可以顯著降低能耗、物耗和水耗,減少環(huán)境污染。但目前我國缺少高效穩(wěn)定的麻類脫膠酶和微生物菌株,缺乏相應高效穩(wěn)定的生物脫膠技術和工藝。 

  微生物研究所極端微生物研究組在中國科學院重點部署項目“綠色生物工藝研發(fā)與應用(KSZD-EW-Z-015)”的支持下,通過篩選和克隆獲得了一批具有苧麻脫膠效果的菌株和酶基因。通過對其中高產脫膠復合酶系的嗜堿微生物Bacillus sp.N16-5的堿性果膠酶BsPelA進行定向進化改造,使其突變體EA穩(wěn)定性提高了24倍同時活性提高了23%,脫膠效果顯著提升。對果膠酶改造后的Bacillus sp.N16-5發(fā)酵產復合酶方法進行了優(yōu)化,其發(fā)酵液單獨即可將苧麻的殘膠率降低到10%以下。基于此開發(fā)了利用菌株Bacillus sp.N16-5復合酶系的苧麻生物脫膠工藝,并已在江西恩達麻世紀科技有限公司完成了10噸級的中試實驗,苧麻精干麻殘膠率已可達2%左右,單纖維支數(shù)、束纖維強度、硬條率和回潮率等也已達可紡標準,各指標等同甚至優(yōu)于傳統(tǒng)化學脫膠。同時相較于傳統(tǒng)化學脫膠,可節(jié)省65%的化工原料,節(jié)水60%左右,噸精干麻綜合成本可降低200元左右。 

  研發(fā)人員同時對酶-化學聯(lián)合脫膠工藝進行了探索,通過大腸桿菌高密度發(fā)酵的多階段流加策略,使獲得的堿性耐熱果膠酶BacPelA最高產量達到8450 U/mL,為文獻報道最高?;诖说穆?lián)合脫膠技術在46小時即可使苧麻殘膠率達到23%,且樣品的柔軟度、白度和疏松度等得到改善,同時較傳統(tǒng)化學脫膠可減少化工原料60%以上,具有很好的應用潛力。 

  

相關研究成果已經發(fā)表在Applied and Environmental Microbiology,并申請3項國家發(fā)明專利。 

    

        

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