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1、第2 8 卷第1 2 期 2 0 c r 7 年1 2 月 纺织学报 J o 哪a Io fT b x t i l eR e 靶a r c h V 0 1 2 8N o 1 2 D e c 2 0 0 口 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 7 ) 1 2 0 0 6 5 0 4 大麻快速脱胶菌株的选育与脱胶性能鉴定 彭源德，唐守伟，杨喜爱，严理，朱爱国，温岚，熊和平 ( 中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙4 1 0 2 0 5 ) 摘要针对以烧碱蒸煮为中心的大麻化学脱胶工艺存在脱胶质量不稳定，纤维强度和出麻率低，环境污染严重 等问题，进行了大麻脱胶菌株的选育与脱胶性能鉴
2、定的研究。通过广泛采集菌样，初筛、复筛和诱变育种，获得了 1 株在1 6h 内完成大麻脱胶的快速脱胶菌株；在实验室条件下，该菌株进行大麻生物脱胶具有脱胶周期短，纤维产 量高和品质好等特点；与传统水沤法相比，缩短脱胶周期9 0 以上，干茎出麻率提高2 1 ，束纤维强力提高7 9 ， 且纤维颜色浅，质地均匀，光泽好。 关键词大麻；快速生物脱胶；菌株；脱胶性能 中图分类号：1 s 1 9 2 5 5 2 文献标识码：A B r e e d i n go fa tr e t t i n gb a c t e r i u ma n da p p r a i s a lo f r e t t i n gf
3、 u n c t i o ni nh e m p P E N GY u 锄d e ，T A N GS h o u w e i ，Y A N GX i a i ，Y A NU ，Z H UA i g u o ，W E NL 锄，X I O N GH e p i r l g ( 瓜疵疵o ，踟盯，曲e r 铆I ，醌妇卵A c 础啊矿 g 庇础埘位S c 妇l c e _ l ，踟够k ，日I l 眦n4 1 0 2 0 5 ，劬i M ) A b 舡a c t B r e e d i n g 卸ds e l e c t i o n0 fh e r n pr e t t i n gs t r a
4、i m 锄dt h e i rI e 壮i n gf u n c t i o n sw e r es t u d i e da i “n g 砒 p r o b l e r 鹏s u c h 鹊u n s t a b l eq u a l i t y ，l o wf i b e ri n t e n s i t y ，l o wp r o d u c t sr a t e ，r i o u se n v i r o n m e n tp o l l u t i o nb I o u g h t a b o u tb yc h e m i c a lr e t t i n gt e c h n
5、o l o g y 触e rc o l l e c t e ds t m i n sb r o a d l y ，w es e l e c t e dt h e m 锄d 删t a t e ds t r a i n s ， s i f t e dan e ws t r a i n t 1 1 l i ss t r a i nc 锄a c c o m p l i s hh e 呷r e t t i n g 讲t h i n1 6h U n d e rl a b o m t o r yc o n d i t i o nr e t t i n go f h e m pt h i ss t m i n
6、h a sa d v 粕t a g e so fs h o r tr e t t i n gp e r i o d ，h i 曲y i e l d 卸d 鲫p e r i o rq u a l 畸C o m p a r e d 嫡t h t m d i t i o n a lr e t t i n gn l e t h o d ，t h ef a s tr e t t i n gt e c h n i q u ec a r Is h o r t e nr e t t i n gt i n 地b y9 0 o r 啪r e ，t h eo u t p u tf o r s h o r t f i
7、 b e rh a sb e e ni n c r e a s e db y2 1 ，如dt l l ef i b e rs t r e n g t hh 黯b e e ni n c r e 鹪e db y7 9 A n dt l l ef i b e r h 鹪g o tl i 曲tc o l o r ，h o 瑚g e n e o u st e x t u r ea I I d9 0 0 dl u s t e r K e yw o r d sh e m p ；f a s tl I l i c r o b i a lr e t t i n g ；b a c t e r i u m ；T e
8、t t i n gf h n c t i 帆 大麻纤维除了具有其他麻类纤维的特点外，还 有抗菌防臭，吸湿透气等独特性能，是一种优良的纺 织原料，但脱胶是大麻生产中极其重要的加工环节， 脱胶质量的好坏直接影响着纤维的产量与应用价 值H 。 。工业生产中普遍采用的以烧碱蒸煮为中心 的化学脱胶方法，存在着脱胶质量不稳定，纤维强度 和出麻率低，环境污染严重等诸多问题，制约了大麻 业的进一步发展。为此，国内外广泛开展了汽蒸脱 胶法、超声波脱胶法、生物化学处理法、汽爆制备大 麻纤维和微生物或酶解非纤维素法拍一7 。等大麻脱胶 新方法的研究。 实践证明，大麻脱胶新工艺能大幅降低大麻韧 皮中果胶、半纤维素和木
9、质素的含量，提高了大麻的 可纺性，降低了环境污染，但因脱胶菌株的产酶能力 不强，脱胶时间长，成本较高等原因，大麻生物脱胶 技术很难投入规模化生产。 本文从菌样的广泛采集入手，通过采取初筛、复 筛和诱变等微生物常规育种手段，获得大麻快速脱 胶菌株，以解决大麻化学脱胶工艺中存在的问题，促 进大麻产业的发展。 收稿日期：2 0 0 r 7 一0 3 一0 7修回日期：2 0 0 7 0 6 1 4 基金项目：国家“9 4 8 ”项目( 2 D 0 6 - G 1 8 2 ) ；国家“十一五”支撑计翔l 项目( 2 0 0 6 B A D 0 6 8 0 3 ) ；公益性行业科研专项( n y h y
10、 棚7 0 1 8 ) 作者简介：彭源德( 1 9 6 5 一) ，男。研究员。主要研究方向为农产品生物加工。熊和平，通讯作者，E - m a i l ：捌l I l i e x h p 2 1 1 8 c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 6 6 纺织学报第2 8 卷 1 试验部分 1 1 材料 大麻麻茎小样来自云南工业大麻股份有限公 司；菌样采自湖南、重庆、河南、陕西4 省( 市) 1 1 个 县( 市) ，包括麻园土、菜园土、沤麻塘泥、
11、腐烂麻壳、 腐烂大麻、农家肥、湖水、沤麻水等；主要化学试剂： C M C ( s i g I I l ac 5 6 7 8 ) 、木聚糖、聚半乳糖醛酸、无水葡 萄糖、柠檬酸一磷酸氢二钠缓冲溶液、氢氧化钠溶液、 盐酸j 硫酸、3 ，5 二硝基水扬酸、酒石酸钾钠、高锰酸 钾和草酸钠等；工艺辅料主要包括菌种活化、扩大培 养和发酵的培养基组分等，这些物质均为市售商品； 自制脱胶助剂。 1 2 方法 1 2 1 样品处理 称取固体菌样3 0g 左右，加入3 0 0m L 无菌水中， 1 2 0 “l I l i n 摇l Om i n ，用2 层纱布过滤，收集滤液备用； 液体菌样不处理，直接用于富集培养
12、。 1 2 2 富集培养 取菌液2 0m L ，加入富集培养基中，于3 0 。3 5 静置发酵至大麻脱胶完成。富集培养基配方为：剪 断成3 5c m 的大麻麻茎1 5g ，加水2 0 0m L ，自然p H 值，用5 0 0m L 锥形瓶装。 1 2 3 分离纯化 将稀释的富集培养液，分别涂布于葡萄糖营养 琼脂平板，于3 0 一3 5 培养2 4h ，挑菌至斜面、编 号、培养，性能鉴定后将脱胶菌划线分纯、保藏。 1 2 4 初筛 将分离得到的菌株经扩大培养后，分别接入性 能鉴定锥形瓶中，3 0 一3 5 静止发酵4 8h ，观察大麻 麻茎的脱胶情况，凡能使大麻麻茎皮骨分离、纤维分 散的菌株即为
13、脱胶菌。 1 2 5 复筛 取脱胶菌菌液1 0m L ，加入复筛麻瓶中，3 0 3 5 分别发酵2 4h 后，观察大麻干茎的脱胶情况。 脱胶终点判定方法同上。 1 2 j 6 诱变育种 、 以复筛后的脱胶菌株为始发菌，通过高温 ( 5 0 处理2 0l I l i n ) 、紫外线( 照射功率1 5w 、照射距 离2 0c m 、杀伤率在9 9 9 9 以上) 3 次物理诱变处理， 进行分离、富培、纯化和菌株表型特征观察。同时， 对始发菌和诱变菌株进行大麻脱胶，分别测定脱胶 完成时的果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶酶活。 1 2 7 脱胶试验 大麻麻茎为5 0 0g 、按脱胶菌接种量( 对麻) 1
14、5 、脱胶助剂( 对麻) 0 1 、浴比l ：1 5 ，在常温条件 下浸泡接种1 5 。2 0m i n ；倒出菌液后，在温度3 3 3 5 下进行湿润发酵；脱胶完成后，分别记录大麻 脱胶完成时间，测定出麻率、纤维强力和纤维分裂度 等；同时，以未加脱胶菌的塘水沤麻为对照。试验重 复3 次。 1 2 8 测定方法 酸性纤维素酶活性测定采用C M C 法；木聚糖酶 和果胶酶的酶活测定采用D N S 法，底物为S i g I I l a 公 司生产的木聚糖和聚半乳糖醛酸；大麻纤维品质检 测参照G B ，T1 7 3 4 5 一1 9 9 8 进行。 2 结果与讨论 2 1 大麻脱胶菌株的初筛与复筛
15、大麻脱胶菌的分离与筛选结果列于表l 。可以 看出，采集的1 6 个菌样中共分离出7 9 个菌株，经初 筛，获得1 2 株大麻脱胶菌，占分离菌株的1 5 2 ，说 明以大麻胶质为唯一碳源的富集培养基具有良好的 富培效果；脱胶菌广泛分布于7 类菌样中；经复筛， 获得2 株( 编号分别为D n l 3 6 和D l n 7 1 ) 在2 4h 内完 成大麻脱胶的优良菌株，分别来自菜园土和沤麻水 菌样。 表1 大麻脱胶菌的分离与筛选结果 T a b 1R 豁I I | to f 靶p a n 廿a I m 鞭舳! c l 唾t h e n t t i n gb a c t e r i 硼o fh e
16、m p 菌样种类菌7 繁7 初嚣篙 合计1 67 91 22 2 2 大麻脱胶菌的诱变育种 为进一步提高大麻脱胶优良菌株D n l 3 6 和 D m 7 1 的脱胶能力，缩短大麻脱胶时间，对它们分别 0 l 0 0 0 0 0 l l 3 1 l 2 l O 3 9 3 屹 埒 U 8 5 堪 2 l 2 3 2 2 l 3 泥 壳 麻 土土塘麻大肥 水园园麻烂烂家水麻麻菜沤腐腐农湖沤 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期 彭源德等：大麻
17、快速脱胶菌株的选育与脱胶性能鉴定 6 7 进行高温处理和紫外线诱变育种试验，大麻脱胶菌 诱变育种结果如表2 所示。可以看出：高温和紫外 线处理对这2 株菌的脱胶能力均有不同程度的提 高；并获得了l 株在1 6h 内完成大麻脱胶的快速脱 胶菌株，编号为D m l l l 。 表2 大麻脱胶菌诱变育种结果 T 曲2R 咖l t0 f 鳅h 职雌血b 删i 呜帆U 地 r e t 6 n gb a c t e r i u mo fl I e m p 脱胶菌株诱变处理前后的酶活测定结果见 表3 。可以看出：D t n 7 l 菌株经过诱变处理后，果胶酶 和木聚糖酶活性均大幅度提高，比始发菌分别提高 8
18、 6 2 和9 5 5 ；2 株大麻脱胶菌株都不产纤维 素酶。 表3 脱胶菌诱变处理前后的酶活测定结果 T a b 3R 髂咄0 fe n z y 呲删呻蜘a n d a 船rm l 砌商叫m 陋辞I U ，L 2 3 快速脱胶菌株表型特征观察 将分离纯化后的大麻快速脱胶菌株D m l l l 转 接到营养琼脂培养基培养2 4h 后，菌落特征见图l ， D m l l l 菌落呈白色，菌膜有皱，边缘不整齐，不隆起， 不透明，易挑起，黏稠。从D m l l l 的个体形态看出， D m l l l 菌体为杆状，部分链生，如图2 所示。 图l大麻脱胶菌株D m l l l 的菌落形态 F i g
19、1D e g u 舢i n gb a c t e r i a lD m l l lc Q l 0 哪f b 咖 2 4 快速生物脱胶效果 表4 示出采用大麻快速脱胶菌株D m l l l 的纯 培养物进行大麻快速脱胶的效果。结果表明，与天 然水沤麻相比，在纤维分裂度相当的情况下，其脱胶 时间缩短了1 5 2h ，缩短脱胶周期9 0 以上；干茎出 图2 脱胶菌株D m l l l 的个体形态 F i g 2 D e g u n l m i n gb 们t e r i a lD m l 1li n d i v i d u a lf o 皿 麻率提高了2 1 ；束纤维强力提高7 9 。从生物 脱胶大
20、麻纤维看出，纤维颜色浅，质地均匀，光泽好， 见图3 。这是由于大麻脱胶菌株D m l l l 产生脱胶酶 的专一性和高效性，既有利于提高纤维产量和品质， 缩短脱胶周期，又避免了因传统脱胶方法的脱胶时 间较长，沤麻液中的金属离子( 如铁离子) 大量渗入 麻纤维中，使麻纤维色泽变差的现象发生。 表4 大麻快速生物脱胶效果 T a b 4E 触0 f 鲥咄m b 柚删i l I g 叭哪p 图3 生物脱胶大麻纤维 F 谵3B i o l o g i c a ld e 舯姗i l l gh e n l pf i b e r 3结论 1 ) 广泛采集菌样，通过初筛、复筛和诱变育种 等手段，获得了l 株在
21、试验室条件下1 6h 内完成大 麻快速脱胶的菌株，编号为D m l l l 。 2 ) 大麻快速脱胶菌株D m l l l 的菌膜有皱，边缘 不整齐，不隆起，不透明，易挑起，黏稠；形态为杆状， 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 6 8 纺织学报 第2 8 卷 部分链生。 3 ) 应用大麻快速脱胶菌株D m l l l 的纯培养物， 进行了规模为5 0 bg 的大麻快速脱胶试验，具有脱胶 周期短，纤维产量高，品质好等特点。与传统水沤法 相比，缩短脱胶周
22、期9 0 以上；干茎出麻率提高 2 1 ；束纤维强力提高7 9 ，且纤维颜色浅，质地 均匀，光泽好。缎糍籀 参考文献： 1 高月琴大麻脱胶及助剂选用 J 印染助剂，1 9 9 2 ( 4 ) ： 2 3 2 5 2 陆筱斋大麻纤维理化性能和脱胶纺纱工艺原理及特 征的初步探讨 G ，第二届陈维稷优秀论文汇编北 京：中国纺织工程学会，1 9 9 2 ：1 1 6 1 2 0 【3 张长礼大麻脱胶工艺探讨 J 棉纺织技术，1 9 8 7 ( 5 ) ： 3 8 4 0 【4 张元明大麻不同部位脱胶的研究 J 纺织学报， 2 0 0 2 ，2 3 ( 3 ) ：4 8 4 9 5 张金秋。张华，郝新敏
23、，等大麻纤维高温煮练时间与 脱胶质量的关系 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 2 ) ：8 1 8 3 6 M u 豁i gJ ，M a r t e 鹏R ，H a r i gH H e m pf i b e r 鹅at 麟t i t e r e I l r c e J 】T e x t i kA s i a ，1 9 9 8 ，2 9 ( 5 ) ：3 9 5 0 7 8 】 9 1 0 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 n 7 张昌英，译韧皮纤维会成为未来的纤维代替物或基 本纤维原料吗 J 国外纺织技术，2 0 0 l ( 3 ) ：1 9 蒋国华超声波在大麻脱胶预处理中的
24、应用 J 中国 麻业，2 0 0 3 ，2 5 ( 2 ) ：8 3 8 5 俞春华，冯新星，贾长兰，等高温脱胶对大麻纤维成 分与结构的影响 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 1 0 ) ：8 0 一8 3 温桂清，孙小，郝凤鸣大麻生物酶一化学联合脱胶工 艺研究 J 北京纺织，2 0 0 l ，2 2 ( 6 ) ：1 9 2 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 中国麻作，2 0 0 3 ，2 5 ( 5 ) ：2 4 3 2 4 8 刘自锫，任建平，冯瑞良，等大麻酶法脱胶研究 J 纺织学报，1 9 9 9 ，2 0 ( 5 ) ：2 6 2 8
25、程海，刘自镕，冯瑞良，等大麻脱胶高酶活菌株的诱变 育种 J 东华大学学报：自然科学版，2 0 0 1 ( 2 ) ：9 4 9 5 F b u l kJA ，A k i nDE ，D o d dRB P m c e s s i n gt e c h n i q u e s 蠡吁 i m p m v i n ge n z y m e 一旭t t i n go ff l a x J I n d u s m a lC m p 8 卸d P r o d u c t s ，2 0 0 l ，1 3 ( 3 ) ：2 3 9 2 4 8 刘自镕。程海，任建平，等大麻酶法脱胶机理初 探 J 纺织学报，2 0
26、 0 l ，2 2 ( 3 ) ：5 2 5 3 钱微君，程海敏，陈建勇，等大麻韧皮果胶分解菌株 的分离与鉴定 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( “) ：5 2 5 4 冯新星，陈建勇，钱微君，等好氧菌脱胶大麻的研 究 J 纺织学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 4 ) ：2 5 2 7 _ H - I _ _ - H H _ 。H H H - H _ _ - H 1 H _ H H - 一“H - _ _ _ I H _ 。- H 。峥- 一_ - _ - H _ - - 。_ H 。一_ - I 。_ _ 劓_ - _ 。_ m - - _ ( 上接第6 1 页) 3 ) 以P
27、O C l ，为磷化剂制备的磷酸酯G e r I I i n i 表面 活性剂因其连接基直接将2 个亲水基团连接起来， 所以其乳化性、低泡性、对聚酯短纤维的抗静电性和 抱合性均好于以P 2 0 ，为磷化剂的G e I l l i n i 表面活性 剂。燃鹱 参考文献： 2 3 4 1 M e n g 盯FM ，“t t a ucA G e m i I l i8 u 血c t a n t s ：s y n t I l e s i 8a 1 1 d 5 】 p r o p e r t i 髓 J 】J A c s ，1 9 9 1 ，1 1 3 ( 4 ) ：1 4 5 1 一1 4 5 2 Z
28、卸aR ，B e n 咖o uM ，R u e 仃R n e 叩t h e 8 i 8 如da g g r e g a t i o n p m p e n i 铭o fan o v e lg e I l l i I I is u r f a c t a n t J L a n g m I l i r ，1 9 9 6 ( 7 ) ：l O r 7 2 赵剑曦低聚表面活性剂一两亲分子表面活性剂的突 破 J 化学进展，1 9 9 9 ，1 1 ( 4 ) ：3 4 8 3 5 7 唐世华，黄建滨，李子臣G e m i n i ( 孪联) 表面活性剂的 界面性质和应用 J 自然科学进展，2 0 0 l ，l ( 1 2 ) ： 1 2 4 0 1 2 5 0 k eD a v i 8E S u 以c t 锄t si n8 p i nf i n i s h e s J I I l t e m a l i o r l a l F i b 盯J o 曲l a l ，1 9 9 l ( 8 ) ：9 4 一1 0 0 j 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark