好氧菌脱胶大麻的研究.pdf

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1、第”卷第4 期 2 0 0 6 年4 月 纺织学报 J o u m a lo fT e x t i l eR e h a s h V 0 1 2 7 A p t N o 4 2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 4 0 0 2 5 0 3 好氧菌脱胶大麻的研究 冯新星1 ，陈建勇1 ，钱微君1 ，张建春1 2 ( 1 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室。浙江杭州3 1 0 0 1 8 2 总后勤部军需装备研究所，北京l O 0 0 8 8 ) 摘要采用自培养的好氧菌对大麻进行脱胶处理实验，好氧菌被驯化7d 后用于处理大麻，处理4d

2、 后，大麻中的 果胶、脂蜡质、半纤维素等含量都大大降低，但木质索的含量还较高，需要后道工序继续处理。S E M 观察表明，处理 前纤维表面粗糙不平，纤维牢牢地被果胶、半纤维素包围；处理后纤维分离度好，纤维表面光滑。I T I R 观察表明，未 处理时，分别位于l7 3 6 ，15 1 0c m 叫处的半纤维素和木质素峰突出明显，处理后此峰变弱，说明半纤维素、木质素含 量降低。 关键词好氧菌；脱胶；大麻；木质索 中图分类号： P S l 9 25 5文献标识码：A R e s e a r c ho nt h ea e r o b i cb a c t e r i ad e g u m m i n

3、 go fh e m pf i b e r F E N GX i n x i n 9 1 ，C H E NJ i a n y o n 9 1 ，Q I A NW e i - j u n l ，Z H A N GJ i a n c h u n l l 2 ( 1 T h eK e yL a b o r a t o r y 矿A d v a n c e dT e x t i l eM a t e r i a l sa n dM a n 硝a e t u r i n gT e c h n o l o g y M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ，Z h e j

4、i a n g S c i T e c hU n i v e r s 灯H a n g z h o u ，拍曲w 3 1 0 0 1 8 ，C h i n a ；2 T h eQ u a r t e r m a s t e rR e s e a r c h I n s t i t u t eo f t h eG e n e r a l b 豳bD e p a r t m e n to f t h ec P u ，B e 吨1 0 0 0 8 8 ，C h i n a l A b s t r a c tT h el a b o r a t o r ye x p e r i m e n to fd

5、 e g u m l i n go fh e m pf i b e mw i t ha e r o b i cb a c t e r i aw h i c hh a db e e nb r e d f o r7d a y sw a su n d e r t a k e n I tw a sf o u n da f t e r4d a y s t r e a t m e n tt h a tt h ec o n t e n to ft h ep e c t i n ，w a xa n dh e m i c e l l u l o s eo fh e m pf i b e r sh a das i

6、 g n i f i c a n tr e d u c t i o ne x c e p tt h el i g n o s ef o rw h i c hc o n t i n u o u st r e a t m e n tw a s n e e d e d S E Ms t u d ys h o w e dt h a tt h es u r f a c eo ft h eU U t r e a t e dh e m pf i b e mw a se o s r s ea n dt h ec e l l u l o s eb u n d l e w a se n v e l o p e d

7、b yt h ep e c t i na n dh e m i c e l l u l o s e ，b u tt h es u r f a c eo ft h et r e a t e dh e m pf i b e r sw a ss m o o t ha n dt h e s e p a r a t i o nd e g r e eo ft h ef i b e r sW a Sg o o d T h ep e a k so ft h eh e n r i c e l l u l o s ea n dt h eh g n o s ea t 17 3 6c m ， I5 1 0e m r

8、e s p e c t i v e l yb e f o r et r e a t m e n tb e c a m ew e a ka f t e rt r e a t m e n t 8 s0 b s e r v e db yF r i R i ti n d i e a t e dt h a t t h eh e n r i c e l l u l o s ea n dt h el i g n o s ew e r ep a r t l yr e m o v e d K e yw o r d s a e r o b i cb a c t e r i a ；d e g n m m i n g

9、 ；h e m p ；l i g n o s e 大麻是人类最早使用的天然纺织纤维之一。但 大麻脱胶一直是大麻开发应用的难点，大麻纤维与 苎麻、胡麻、亚麻有所不同，其纤维细胞在胞间层物 质的粘结下交织成网状，而且大麻纤维细胞还与半 纤维素等呈化学键合，另外大麻中的木质素含量( 约 7 ) 也大大超过其它麻类，故而增加了脱胶的难度， 最为关键的是大麻单纤维过短，一般为1 2 2 5n l m ， 且纤维整齐度差，若将胞间层物质全部脱去( 即全脱 胶) 势必造成短绒而失去可纺性。所以，大麻脱胶的 好坏关系到纺纱的质量、织造及染色工艺的好坏。 大麻纤维脱胶的方法主要有化学脱胶法、微生 物脱胶法、酶脱

10、胶法和蒸汽爆破脱胶法”一。化学 脱胶法存在高能耗、高水耗、高污染等问题，蒸汽爆 破脱胶法仍处于探索阶段，微生物和酶脱胶法可以 解决现有化学脱胶法存在的问题，提高精干麻的产 率和纤维品质，节水节能，降低成本，减少污染等。 本文进行了利用好氧菌对大麻进行脱胶的探索，以 期得到较好的可纺大麻纤维。 收稿E l 期：2 0 0 5 0 6 1 6 修回日期：2 0 0 5 0 9 0 5 基金项目：浙江省科技斤重点科研工业资助项目( 2 0 0 5 C 2 1 0 7 7 ) ；解放军总后勤部军需装备研究所资助项目( 0 4 0 1 0 6 5 ) 作者简介：冯新星( 1 9 7 5 一) ，男，助教

11、，博士生。主要研究领域包括纺织新材料、功能高分子等。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 6 】纺织学报 第2 7 卷 1 实验部分 1 1 材料与仪器 大麻麻皮原料( 云南工业用大麻实业有限公司 提供) ；氢氧化钠、硫酸、草酸铵、苯、无水乙醇、氯化 钡、双氧水均为国产分析纯；去离子水；脂肪提取器 ( 2 5 0m L 球型) ；扫描电镜D X S 1 0 ；红外光谱分析仪 S P E C T R U MO N E 。 1 2 实验方法 1 2

12、1 好氧菌培养和大麻脱胶 好氧菌通过自行设计的实验装置( 见图1 ) 用营 养液加以培养，培养至3 4d 后加入大麻麻皮，然后 逐渐减少营养液的用量对菌种加以驯化，驯化7d 后，用驯化的菌种对大麻处理4d ，测试脱胶大麻的 性能。 图1 大麻好氧脱胶实验装量 1 2 2 脱胶工艺流程 脱胶工艺流程：将经过前处理( 水洗一晾干) 的 大麻麻皮剪成2 4c m 一加入到脱胶装置中一搅拌 一调节p H 值一清洗一风干一烘干。 1 2 3 化学成分测试 采用G B5 8 8 9 8 6 苎麻化学成分分析方法测试 大麻的化学成分。 1 2 4 形貌观测和红外光谱分析 采用扫描电镜观察原麻的根部、中部、梢

13、部的表 面形貌以及脱胶后大麻的纤维化情况和表面形貌。 用红外光谱分析脱胶前后大麻化学结构的变化。 2 结果与讨论 2 1 好氧菌分析 好氧微生物的鉴定是一个复杂的过程，其对大 麻的脱胶机理是以后进一步需要研究的内容。图2 为好氧菌的S E M 照片。由图2 可知，好氧菌呈丝 状，由大量微生物菌落构成，此外，对脱胶前后的好 氧菌进行观察可以发现，好氧菌菌落为浅黄色絮状， 处理大麻后菌体颜色变成黑色絮状体，但放置一夜 后沉降性都较好，这可能与大麻中的一些胶质和死 去的好氧微生物菌体有关。 国) ( l O O ) ( b ) ( 5o o o ) 图2 好氧菌的S E M 照片 2 2 化学成分变

14、化 表1 列出了好氧菌处理前后大麻的化学成分。 从表1 看出，原麻的纤维素含量偏低，而果胶质、木 质素的含量偏高，同时木质素和纤维素在原麻的根、 中、梢部也不一样，根部木质素含量高，而中、梢部纤 维素含量高。经好氧菌处理后，果胶、脂蜡质、水溶 物、半纤维素、灰份等含量都大大降低，术质素的含 量也降低很多，但含量依然较高，需要再经过后道工 序才能达到可纺要求。 表1 好氧菌处理前后太麻的化学成分 处理状况脂蜡质水溶物果胶i ：术质素纤维素灰分 根部10 2 31 01 0 099 5 42 11 2 471 6 25 06 3 7 脱腔前中部13 4 584 5 290 4 21 92 6 36

15、3 3 25 55 6 6 梢部12 4 2 80 5 51 11 0 21 85 6 35 8 5 45 518 4 根部06 8 5 14 3 5o2 8 668 5 921 6 88 83 4 2 脱胶后中部07 6 2 13 1 200 2 350 5 619 6 89 05 5 5 梢部o6 2 30 9 6 2o 0 1 242 0 l18 5 29 22 1 2 60 9 4 60 2 5 66 2 l o2 2 5 03 “ 0 1 3 8 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to

16、remove the watermark 第4 期 冯新星等：好氧菌脱胶大麻的研究 【2 7 】 2 3S E M 照片观测 图3 为好氧菌处理前大麻的根、中、梢部放大 5 0 0 倍的S E M 照片。从图3 看出，原麻根部比较粗 糙，不平整，表面有裂痕，这与成分分析的根部木质 素、半纤维素含量高而纤维素含量低相吻合；中部看 起来比较光滑，能比较明显地看到麻节，这与成分分 析的脂蜡质和纤维素含量高有关；梢部能看到成条 的纤维束，这可能与纤维素含量高，木质素含量低 有关。 图4 为好氧菌脱胶后大麻的S E M 照片。从图4 看出，好氧菌脱胶后的大麻表面光滑，从纤维表面I 二 看，虽还残留一些杂

17、质，这可能是微生物菌体也可能 是残留的胶质，但纤维的分离度较好。 ( 曲根部 ( b ) 中韶 ( c ) 梢都 图3 大麻原麻的S E n 照片( x5 0 0 图4 好氧菌脱胶后大麻的S E M 照片( 10 0 0 倍 2 4F T I R 分析 图5 是好氧菌处理前后的F I I R 图。根据参考文 献 4 ，5 ，图5 中36 0 0 32 0 0c m 一处为O H 的伸缩振 动峰，29 0 2c m 一处是( 一H 和一c H 的伸缩振动峰， 14 2 9c n l1 处是一c 心的弯曲振动峰，8 7 9c m “处是 c H 的弯曲振动峰，以上振动峰是纤维素的特征吸收 峰，它们

18、在处理前后的变化不大，说明纤维素含量在处 理前后变化较小；17 3 6c m “处是半纤维素的特征吸收 峰，从图5 中看出处理后该峰变弱，表明好氧菌使半纤 维素大部分脱出；15 1 0c m 。1 处是木质素的特征吸收 峰，处理后该峰变弱，表明处理后木质素也有部分脱 出，这些与成分分析的结果一致。 3 结论 好氧菌可用于大麻脱胶处理，脱胶后的大麻纤 兽 * 捌 蠼 圈5 好氧菌处理前后的兀I R 图 维表面光滑。好氧菌处理大麻后，大麻中的半纤维 素、果胶、脂蜡质、水溶物均得以大量去除，但大麻中 的木质素偏高，需要后道工序对木质素进一步进行 脱出。黼 参考文献： N a d i fA ，H u

19、n k e l e rD ，K a u p e rPS u l f u r - t i e eh g n i n sf r o m a l k a l i n ep u l p i n gt e s t e di nm o r t a rf o ru sm o l a ra d d i t i v e s J B i o r e s o u r c eT e c h n o l o g ，2 0 0 2 ，8 4 ：4 9 5 5 A n d r e a sK e l l e r C o m p o u n d i n ga n dm e c h a n i c a lp r o p e r

20、t i e so f b i o d e g r a d a b l eh e m p r ec o m p o s i t e s J C o m p o s i t e s S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 3 6 3 ：1 3 0 7 一1 3 1 6 G a w i a - J M d o nC ，D u p e y r eD ，V i g n o nMRF i b r e sf r o m m j r e t t e dh e m pb u n d l e sb ys k e x p l o s i o nt r e a t m

21、 e n t J B i o m a s sa n dB i o e n e r g y ，1 9 9 8 1 4 ( 3 ) ：2 5 1 2 6 0 M t r s s i gJ ，M a r t e n sR H a r i gHH e m pf i b r ea sat e x t i l e r e s o u r c e J T e x t i l eA s i a ，1 9 9 8 ，( 5 ) ：3 9 5 1 殷祥刚滑钧凯，于伟东“闪爆”处理对大麻脱胶及纤 维性能的影响 J 中国麻业，2 0 0 3 ，2 5 ( 5 ) ：2 4 3 2 4 8 2 3 4 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark