一种由黑曲霉产生的脱胶酶及其在亚麻脱胶中的应用

摘要

本发明公开了一种由黑曲霉产生的脱胶酶及其该脱胶酶在亚麻脱胶中的应用方法，该脱胶酶是以黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4为菌种，斜面保藏培养基使用马铃薯葡萄糖琼脂培养基；固体发酵培养基为麸皮、豆粕、硫酸铵和硝酸钠，将发酵物于室温条件下天然水静止浸提，将过滤所得粗酶液稀释，测定果胶酶和木聚糖酶活力；本发明的积极效果：选用的黑曲霉具有产酶量大，酶系齐全，无毒性及培养条件粗放等优点，可提高精干麻的制成率和精梳梳成率，细纱品质指标显著提高，大大降低了脱胶周期及成本，减轻了对水源的污染，本发明原料价格低廉、来源丰富，由于本发明的脱胶方法与现有的温水脱胶所需的设备基本相同，因此对于现有老企业的工艺改进也特别适用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种由黑曲霉产生的脱胶酶，本发明还涉及一种该脱胶酶在亚麻脱胶中的应用。

背景技术

亚麻织物华贵高雅、穿用舒适，而且还具有天然、绿色的时尚风格，多年来其市场销售一直都十分火爆。我国是纤维亚麻的种植大国，2004年种植面积已经达到了16万hm²，居世界第一位。尽管如此，我国的亚麻纤维年产量却低得惊人，仅有4-5万吨，行业原料缺口在50％以上，优质亚麻纤维原料长期需要进口。

导致我国亚麻原料生产一直处于滞后状态的主要原因除亚麻育种体系不健全外，亚麻脱胶技术差是导致优质原料的数量不足，长麻率和梳成率双低、强度弱、不能纺高支纱和生产高档产品的关键问题之一。

亚麻可纺纤维以纤维束的形式存在于亚麻韧皮内，亚麻的单纤维两端靠果胶质轴向搭接形成纤维束，纤维束之间，韧皮与木质部之间均靠胶质相联。为了制取亚麻中的可纺纤维，必须破坏纤维束与周围组织的联结，使得韧皮部与木质部易于分离，同时又较少破坏连接单纤维之间的胶质，这个工艺过程称为亚麻原茎脱胶，俗称“沤麻”。我国亚麻原茎脱胶多年来主要采用温水浸渍法，该法生产周期一般为4～5天，在温水沤麻中脱胶作用主要是由厌氧细菌完成，所得纤维品质较好。但温水沤麻对水源及空气的污染较大，这是温水沤麻的最大缺点。因而在大部分西方国家这项技术是被禁止使用的。在这些国家中主要采用雨露法沤麻，雨露法沤麻的主要缺点是占用大量的田地，受气候条件限制较大，所产生的纤维品质不稳定，并且一些纤维分解菌会降低亚麻纤维的强力。由此可见，改进亚麻原料生产与脱胶制纤具有重要的现实意义。

20世纪以来，微生物学得到了迅速的发展，麻类作物中微生物工程技术的研究也取得了较大的进展。将微生物产生的酶类应用于亚麻脱胶不仅可以提高纤维的产量和品质，而且耗能少、成本低、使用安全，可减轻对环境的污染，具有良好的前景。尽管国外在这方面已经取得了不小的进展，但我国对亚麻脱胶的研究尚处于初级阶段，还没有专用于亚麻脱胶的酶制剂。近年来对亚麻脱胶的工作主要集中在脱胶菌的选育和接菌脱胶工艺的研究上，尽管已经注意到了一些相关的报导，但其还都不能被称为严格意义上的酶法脱胶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由黑曲霉产生的脱胶酶，该脱胶酶能够显著缩短脱胶周期，明显改善打成麻质量，提高打成麻色泽及长麻率，减轻沤麻水排放造成的环境污染，特别有助于改善传统的“沤麻”方法。本发明的另一个发明目的还在于提供一种该脱胶酶在亚麻脱胶中的应用，该应用方法的特点是简便、经济、环保。

为了实现上述发明目的，本发明产品获得采用以下技术方案：

1、菌种选择

本发明使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4、保藏号为CGMCCNo.1897的菌株为菌种。该菌株是通过以下方法获得的，在齐齐哈尔市近郊采集土壤样品，经样品分离、摇瓶发酵初筛、固体发酵复筛获得果胶酶产生菌，以此菌为出发菌株经紫外线诱变处理，并以果胶酶和木聚糖酶活力为筛选依据，获得亚麻脱胶酶高产菌株，该菌株的生物学特性为：菌落生长稍有局限，10-14天直径可达2.5-3cm，菌丝初为白色，常常出现鲜黄色区域，呈厚绒状，反面无色或中央部分略带黄褐色。分生孢子头幼时呈球形，渐变为放射形或裂成几个放射的柱状物，一般700-800μm，褐黑色。顶囊呈球形，小梗双层，自顶囊全面着生，褐色。分生孢子呈球形，直径大多为4--5μm。

该菌株生化特征是菌株用马铃薯葡萄糖琼脂培养基斜面保藏培养，麸皮、豆粕、硫酸铵、硝酸钠组成的固体发酵培养基发酵后，其发酵物于室温条件下天然水静止浸提，所获的浸提液具有很强果胶酶和一定的木聚糖酶活力，该菌株不表现出纤维素酶活力，果胶酶活力大于3000μmol/g，木聚糖酶活力大于100μmol/g。

2、斜面保藏培养

为了使该亚麻脱胶酶能够保持稳定的高产特性，斜面保藏培养基使用马铃薯葡萄糖琼脂培养基；pH自然；121℃灭菌30min，倾斜摆放斜面，用接种环划线接种该菌，培养温度为：32～36℃，培养时间5～7天，4℃保持备用。

3、固体发酵培养

本发明所使用的固体发酵培养基为：麸皮∶豆粕∶硫酸铵∶硝酸钠＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培养基料水比为1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃灭菌30min，接种量10⁵个孢子/g干基；培养温度为36℃，培养时间为72h。

4、亚麻脱胶酶的获得

上述固体发酵结束后，将发酵物于室温条件下江水、湖水或其它天然水静止浸提，浸提时间为3h，浴比1∶25w/v，过滤得脱胶用粗酶液，将粗酶液取样，稀释200-500倍，按照3，5-二硝基水杨酸法测定果胶酶和木聚糖酶活力。

5、一种该脱胶酶在亚麻脱胶中的应用

上述粗酶液经稀释后，稀释后果胶酶活力为100-200μmol/mL，用于亚麻酶法脱胶，脱胶工艺条件为：

(1)将亚麻原茎用冷水浸8h ；使麻茎充分润湿并将麻茎中的部分色素溶于水中。

(2)排放掉冷水，加脱胶粗酶液，脱胶浴比1∶10w/v；脱胶最适温度36～40℃；起始pH6.5～7.0；20～24h达到脱胶终点。

本发明的积极效果是：所选用的黑曲霉具有产酶量大，酶系齐全，无毒性及培养条件粗放等优点，而且该亚麻脱胶酶是胞外酶，很易于提取。使用该脱胶酶不仅可提高精干麻的制成率和精梳梳成率，而且脱胶后的纤维蓬松卷曲，纤维的平均长度增加，麻粒、毛羽明显减少，细纱品质指标显著提高。另外，酶法脱胶还大大地降低了脱胶周期及成本，大量节省了沤麻池基建数量，所节省的一次性投资和土地占用面积都在50％以上，并可大量节省工业原煤、水电，并减少污水排放量。由于本发明利用的原料是豆粕和麸皮，价格低廉、来源丰富，本发明的脱胶方法与现有的温水脱胶所需的设备基本相同，因此对于现有老企业的工艺改进也特别适用。

本发明所使用的菌种黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，该菌种已由本申请人于2006年12月25日向中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)提供了保藏，其保藏号为CGMCCNo.1897。

具体实施方式：

例1

菌种使用黑曲霉(Aspergillus niger)HYA4，保藏号为CGMCCNo.1897，为了使该菌株能够保持稳定的高产特性，斜面保藏培养基使用马铃薯葡萄糖琼脂培养基；斜面培养基原料及制备方法为：马铃薯200g去皮，切块煮沸30min，然后用纱布过滤，再加20g的葡萄糖及20g的琼脂，溶化后补足水至1000mL，pH自然；121℃灭菌30min，倾斜摆放斜面，用接种环划线接种该菌，培养温度为36℃，培养时间5天，4℃保持备用。

例2

本发明所使用的固体发酵培养基为：麸皮∶豆粕∶硫酸铵∶硝酸钠＝1∶0.025∶0.01∶0.035；培养基料水比为1∶1.5w/v，起始pH值5.0-5.5；121℃灭菌30min，接种量10⁵个孢子/g干基；培养温度为36℃，培养时间为72h。

例3

上述固体发酵结束后，将发酵物于室温条件下江水浸提，浸提时间为3h，浴比1∶25w/v，过滤得脱胶用粗酶液，将粗酶液取样，稀释200倍，按照3，5-二硝基水杨酸法测定果胶酶和木聚糖酶活力。

例4

将上述粗酶液经稀释至果胶酶活力为100μmol/mL，用于亚麻酶法脱胶，脱胶工艺条件为：

(1)将亚麻原茎用冷水浸8h；使麻茎充分润湿并将麻茎中的部分色素溶于水中。

(2)排放掉冷水，加脱胶粗酶液，脱胶浴比1∶10w/v；脱胶最适温度40℃；起始pH6.5；20h达到脱胶终点。

例5

以下为本发明与温水脱胶法的相关指标的对比情况：

  本发明方法  温水脱胶  COD  5000mg/L  6500mg/L  长麻率  14％  11％  纤维长度  750mm  670mm  纤维强力  220-225N  200N

与传统脱胶方法相比，本发明方法脱胶终点时脱胶液的COD、长麻率、纤维强力、纤维长度均有明显改善。另外，本发明方法还可将脱胶周期缩短80％，减轻对环境的污染，水体污染减少20％，排放水没有异味。