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基于生物酶洗毛技术研究

作　者: 王丽丽
导　师: 郑来久
学　校: 大连工业大学
专　业: 纺织工程
关键词: 生物酶洗毛枯草芽孢杆菌解脂假丝酵母响应面分析法机理
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了减少洗毛对环境造成的污染和纤维化学残留，研究了生物酶洗毛技术，根据原毛纤维特性，优选了枯草芽孢杆菌和解脂假丝酵母作为生物酶洗毛菌种，并对其发酵产酶条件进行优化。其中枯草芽孢杆菌的发酵产酶条件为：糊精11.568g/L，玉米粉22.462g/L，酵母膏10.202g/L，NaCl5g/L，接种量2%，装液量40mL/250mL三角瓶，初始pH7.0，转速225r/min，37℃培养48h，蛋白酶活力可高达3281.79U/mL；解脂假丝酵母的发酵产酶条件为：葡萄糖2.5g/L，蛋白胨5.685g/L，K₂HPO₄5.51g/L，KH₂PO₄2g/L，MgSO₄·7H₂O1g/L，橄榄油10g/L，Tween-803g/L，接种量1%，装液量30mL/250mL三角瓶，初始pH7.76，转速180r/min，28℃培养48h，脂肪酶活力可高达211.46U/mL。运用逐因子系列试验，确定生物酶洗毛的最优菌种方式为枯草芽孢杆菌+解脂假丝酵母，其酶液复配比例以1:4（枯草芽孢杆菌:解脂假丝酵母）为佳。Plackett-Burman设计筛选影响酶法洗毛的主效因子，在用最陡爬坡试验逼近其最大响应区域后，采用响应面分析法（RSM）对显著因子的最佳水平范围进行研究，通过对二次多项回归方程求解得知生物酶洗毛的最佳工艺参数为：酶用量6%，浴比1:33.28，温度40.44℃，pH7.0，时间18.11h。经过优化，洗净毛的含脂率由优化前的1.06%降低到0.75%，证明RSM法优化生物酶洗毛工艺是可行的。与传统洗毛相比，纤维直径由23.5μm降低到23.3μm，白度由58.4提高到69.7，断裂伸长率由30.82%提高到32.15%，断裂强力未有明显变化，但洗毛效果有了明显改善。为了从生物学角度阐述生物酶洗毛过程，对生物酶洗毛机理进行研究，分析了蛋白酶和脂肪酶的催化反应原理，阐述了洗毛后羊毛纤维结构变化及其对纤维性能的影响。生物酶洗毛过程中酶的催化水解是在固-液相之间进行的，和传统的酶水解具有不同的动力学内容。通过扫描电镜图片分析纤维表面形态可知，采用生物酶洗毛后，羊毛纤维表面几乎没有羊毛脂覆盖，羊毛鳞片叠合状态明显，洗毛效果达到了GB6977-86方法的水平。同时，羊毛表面的鳞片有裂纹，鳞片有裂缝、变钝，说明生物酶对羊毛鳞片有刻蚀作用，可改善羊毛纤维毡缩性，提高羊毛后加工效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-17
  1.1 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-15
    1.2.1 生物酶应用现状  11-13
    1.2.2 洗毛工艺优化方法  13-15
      1.2.2.1 Plackett-Burman 实验设计法(P-B)  13-14
      1.2.2.2 最陡爬坡法(Steepest Ascent)  14
      1.2.2.3 响应面法(Response Surface Methodology，RSM)  14-15
  1.3 论文研究内容及创新点  15-17
    1.3.1 研究内容  15-16
    1.3.2 创新点  16-17
第二章菌种优选实验工艺确定  17-48
  2.1 实验材料  17-21
    2.1.1 菌种  17
    2.1.2 实验仪器  17-18
    2.1.3 实验试剂  18-21
  2.2 实验方法  21-24
    2.2.1 蛋白酶活力测定(Follin-phenol 法)  21-23
      2.2.1.1 原理  21
      2.2.1.2 L-酪氨酸标准曲线绘制  21-22
      2.2.1.3 蛋白酶活测定  22-23
    2.2.2 脂肪酶活力测定(酸碱滴定法)  23-24
      2.2.2.1 原理  23
      2.2.2.2 脂肪酶活测定  23-24
  2.3 发酵条件优化  24-47
    2.3.1 培养基配制  24-25
    2.3.2 接种和发酵  25
    2.3.3 碳源对产酶的影响  25-26
    2.3.4 氮源对产酶的影响  26-28
    2.3.5 接种量对产酶的影响  28-29
    2.3.6 摇瓶装量对产酶的影响  29
    2.3.7 发酵温度对产酶的影响  29-30
    2.3.8 转速对产酶的影响  30-31
    2.3.9 Plackett-Burman 实验设计法筛选产酶主效因子  31-36
    2.3.10 最陡爬坡实验  36-37
    2.3.11 响应面分析法(RSM)优化发酵培养基和培养条件  37-46
    2.3.12 最佳优化条件的确定  46
    2.3.13 方程的验证  46-47
  2.4 本章小结  47-48
第三章洗毛工艺条件优化  48-64
  3.1 实验材料与方法  48-51
    3.1.1 材料  48
    3.1.2 菌种  48
    3.1.3 实验仪器  48-49
    3.1.4 实验试剂  49
    3.1.5 酶液制备  49
    3.1.6 实验方案  49-50
      3.1.6.1 寻求最佳酶液互配方式  49-50
      3.1.6.2 寻求最佳酶液互配比例和最佳酶用量  50
      3.1.6.3 单因素实验  50
      3.1.6.4 洗毛工艺条件优化  50
    3.1.7 纤维检测分析  50-51
      3.1.7.1 含脂率测定  50-51
      3.1.7.2 白度测试  51
      3.1.7.3 纤维直径测试  51
      3.1.7.4 纤维拉伸性能测试  51
  3.2 结果与讨论  51-63
    3.2.1 酶液复配方式  51-52
    3.2.2 酶液复配比例及酶用量  52-53
    3.2.3 单因素实验  53-55
      3.2.3.1 最佳洗毛温度  53-54
      3.2.3.2 最佳洗毛 pH 值  54
      3.2.3.3 最佳洗毛浴比  54-55
      3.2.3.4 最佳洗毛时间  55
    3.2.4 Plackett-Burman 设计筛选影响酶法洗毛的主效因子  55-57
    3.2.5 响应面分析法(RSM)优化实验条件  57-61
      3.2.5.1 最陡爬坡实验  57
      3.2.5.2 中心组合实验  57-61
    3.2.6 最佳优化条件确定  61-62
    3.2.7 方程的验证  62
    3.2.8 酶法洗毛对羊毛纤维主要指标的影响  62-63
  3.3 本章小结  63-64
第四章洗毛机理研究  64-72
  4.1 原毛污物分析  64-69
    4.1.1 羊毛脂的成分及其性质  64-67
    4.1.2 羊毛汗的成分及其性质  67
    4.1.3 土杂的成分及其性质  67-68
    4.1.4 蛋白质污染物的成分及其性质  68-69
  4.2 生物酶洗毛机理  69-72
第五章结论与展望  72-75
  5.1 结论  72-73
  5.2 展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79

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