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    摘要:苎麻酶脱胶法是一种高效能、优质量、无污染的脱胶方法,它是直接利用微生物发酵后期产生的胞外酶或酶制剂降解苎麻的胶质,使得苎麻纤维释放出来。到目前为止,国内外的科研人员在这方面已经进行了大量的研究,筛选了许多不同的脱胶菌,包括需氧菌和厌氧菌等用于苎麻的脱胶。相比化学脱胶,苎麻的酶脱胶具有提高精干麻的质量、大幅度降低环境污染等显著的优点,是苎麻脱胶未来的主要发展方向,有着不可估量的前途。同时,随着酶脱胶技术在工业化生产中的推广应用,酶的使用量势必大幅度增加,从而将带动酶工业的发展。
    关键词:苎麻,脱胶,果胶酶,半纤维素酶
    中图分类号:Q93 文献标识码:A 文章编号:0253。
    我国是苎麻的故乡。昔时称中国草的苎麻,主要分布在湖南、江西、湖北、四川、安徽、贵州、广西、浙江、江苏等省。苎麻纤维是一种特殊的衣着原料,这是因为苎麻纤维具有拉力强、柔软性好、吸湿和散热快、膨胀率大、抗腐蚀、导电小、耐酸碱等特性。苎麻制品由于这些特性而深受国外消费者的欢迎,使得近年来我国苎麻制品的出口不断扩大,特别是欧洲市场一直呈上升之势。目前,我国苎麻的年产量达到36万吨左右,占世界总产量的85%以上,是世界苎麻生产和出VI大国。在我国加入WTO以后,国内纺织、服装行业迅速发展,苎麻纺织需求量也大幅度增长,而苎麻产品也不再受配额限制,这就意味着可以大量打入欧美市场,因此苎麻及其制品将得到更大的发展。然而,在苎麻等麻类作物中,除了含有纤维外,还有一些胶质存在,如果不除去这些胶质就会影响苎麻纤维的质量,不能做纺织用。因此,在作纺织用之前,要把苎麻原麻中的这25% ~30%ll 的胶质脱去,释放出纤维使其呈单纤维分离状态,以达到纺织要求
    1 胶质复合体
    胶质的主要成分为果胶、半纤维素和木质素等_2J。果胶物质是以a一1,4一糖苷键连接几百个半乳糖醛酸残基的高分子化合物_3 J,大多以其钙、镁盐的形式存在。半纤维素是指天然植物韧皮中聚合度较低(聚合度为200左右),较易溶于稀碱溶液的多糖类物质中除去果胶之外的物质的统称。半纤维素主要以共聚物(彻底水解产物中有2种或2种以上的单糖)的形式存在,完全水解产物中有以下单糖:葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸及鼠李糖、岩藻糖等。木质素结构中含有较多的甲氧基、羟基、羧基及双键等,其中羟基包括酚羟基和醇羟基。在果胶和半纤维素大分子中都包含有游离的羟基及羧基,而在木质素大分子中只有游离羟基。果胶、半纤维素和木质素这3种物质,作为麻的结壳物质,在纤维细胞间,若无空间阻碍时,就可依靠这些游离的羟基、羧基进行物理结合、氢键连接或化学键合,使得胶质3种成分之间相互连接,形成更复杂的聚合体,称之为胶质复合体。胶质复合体包裹在苎麻纤维的外面,使纤维相互胶结在一起。酶脱胶法包括微生物脱胶、化学一酶联合脱胶、纯酶脱胶。
    2 微生物脱胶
    微生物脱胶是把经过筛选的脱胶菌株种到生苎麻上,以生苎麻上的胶质为营养源,让脱胶菌在生苎麻上大量繁殖,在脱胶菌繁殖过程中,分泌出酶物质来分解胶质,使高分子量的果胶及半纤维素等大分子分解成低分子物质而溶于水中,即在缓和的条件下进行的一系列“胶养菌,菌产酶,酶脱胶”的生化反应。在微生物脱胶过程中,最重要的一步就是菌株的筛选,而这步是相当繁琐的。菌株筛选涉及到菌株分布的广泛性、生长的快速性、营养特异性及脱胶高效性。近几年内,国内的一些研究人员就从这些方面着手,已经筛选出有效的脱胶菌株。中国农业科学院麻类研究所的彭源德等人筛选了一株高效脱胶菌株T85—260(Erwinia sp.)la,其高效性表现在:该菌株可以在8 h内完成苎麻脱胶,并且残胶率低,达到纺织要求。Zheng等人 筛选了3株嗜碱性菌株NT-39、NT一53、NT一76应用于苎麻的脱胶过程。不仅降低了苎麻的残胶率,而且还提高了苎麻的光泽度。国外的Fredi等人筛选出一株嗜. 碱性细菌Amycolata sp. 。在苎麻脱胶过程中,该菌株产生的果胶裂解酶作用在纤维胶质上的效率远远高于它所产生的木聚糖酶的作用效率。上面所说的菌株都是需氧菌株,也有人筛选出厌氧脱胶菌。何绍江等人_7 利用亨氏厌氧技术从沤麻塘泥、麻地和菜园土采集的土样中分离得到苎麻厌氧脱胶菌。微生物脱胶的工艺流程:菌种制备一生苎麻扎把一装笼一接种一微生物脱胶一洗麻机洗麻(或拷麻)一酸漂洗一脱水一抖麻一渍油一脱油水一抖麻一烘干 。这条路线是针对无壳苎麻的。如果是有壳苎麻,则需要在“微生物脱胶”和“洗麻机洗麻”之间加一道“脱壳工序”。
    3 酶.化学联合脱胶
    目前,国内外采用的脱胶方法多是化学方法——强碱煮练。其脱胶原理是利用酸、碱和氧化剂的水解氧化作用,破坏胶质大分子,使之变成能溶人溶液的小分子,从而将胶质与苎麻纤维分离 。尽管化学脱胶能使苎麻的残胶率达到纺织要求,但是,该方法会对纤维造成一定程度的损伤,且煮练废液含碱较多,污水处理难度较大,大多数苎麻加工企业已经面临停产的危机。虽然,近年来该方法有了较好的改进,但因为其自身无法避免的缺点以及其它一些因素,国内外的许多研究者都在寻找苎麻脱胶的新方法,而酶一化学联合脱胶是目前一种比较好的脱胶方法。酶.化学联合脱胶就是先用相关的酶(或微生物产酶或酶制剂)处理苎麻,使得原麻中的胶质在分子结构上发生了较大的变化,胶质复合体的稳定性受到很大的破坏,其中的大分子之间有较大的空隙,活化了这些大分子的化学反应性能,提高了大分子对碱的敏感性。然后,在较短的时间内利用较稀的碱液除去酶脱胶后残余的胶质 。酶.化学脱胶的工艺:生苎麻扎把一装笼一酶脱胶一碱煮一洗麻机洗麻(或拷麻)一酸漂洗一脱水一抖麻一渍油一脱油水一抖麻一烘干 J。由此工艺可以看出,在酶.化学联合脱胶过程中利用酶作用取代了化学脱胶过程中的一次碱煮,而且降低了二次碱煮中碱的浓度和缩短了碱煮的时间。因为目前酶脱胶后苎麻的残胶率仍较高,所以在今后一段时期内化学法脱胶和酶.化学联合脱胶仍将是苎麻脱胶的主要方法,尤其是后者将逐步取代前者,成为苎麻脱胶的主流。
    4 纯酶脱胶
    4.1 纯酶脱胶纯酶脱胶法是直接利用脱胶酶制剂作用于苎麻上。其作用原理是利用酶的生物活性,降解苎麻纤维外包裹的胶质复合体,从而使纤维分离出来,作为纺织原料。在苎麻胶类物质中,果胶尤如粘着剂一样,将各种胶质组分粘在一起。果胶一旦被脱去
  • 【作者】肖 丽 王贵学 陈国娟(重庆大学生物工程学院重庆大学应
  • 【时间】2005年04月22日
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