菠萝叶纤维酶法脱胶技术

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获奖名称：

科技进步奖

获奖区域：

海南省

获奖等级：

一等奖

主要完成人：

郭安平; 郭运玲; 刘恩平; 张劲; 连文伟; 孔华; 黄涛; 王炎松; 邓伟科; 高秋芳; 徐林; 黄启星; 左娇

关键词：

脱胶;  菠萝叶纤维;  菠萝;  叶纤维;  技术;  纤维;  菠萝叶;  酶;  酶法;  叶;  纤维酶; 

第一完成单位：

中国热带农业科学院热带生物技术研究所

获奖时间：

2013

项目名称：

公益性行业（农业）科研专项子课题：菠萝叶纤维生物脱胶与改性处理技术研究；菠萝叶纤维生物加工技术的研究

联系人：

郭安平

联系电话：

0898-66962906

电子邮件：

邮编：

地址：

海南省海口市学院路4号

合作完成单位：

中国热带农业科学院农业机械研究所; 农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室

单位电话：

0898-66989226

传真：

网址：

推荐单位(专家)：

农业部

摘要：

一、课题来源与背景 　　菠萝叶纤维和其他麻类作物一样，在纺纱之前必须将胶质（果胶）去除。我国菠萝叶纤维脱胶借鉴苎麻化学脱胶工艺和设备，此法存在着消耗大量化工原料和能源、损伤纤维产量和品质、严重污染环境、生产成本高等突出问题。因此，随着人类环保意识的加强和全球资源、能源的短缺，发展“低耗、高效、优质、少污染”的菠萝麻酶法脱胶技术对促进我国热带地区经济的良性循环和可持续发展有着重要的意义。目前，国内外尚未见菠萝叶纤维酶法脱胶技术相关研究报道。本成果获得了如下项目资助：公益性行业（农业）科研专项“菠萝现代产业技术体系研究与建立”，编号：3-41专题名称：菠萝叶纤维生物加工技术的研究（2007-2010年）；中国热带农业科学院科技基金项目”菠萝麻生物脱胶技术研究“（编号：RKY0528，时间：2005-2006年）；公益性行业（农业）科研专项经费，”菠萝产业技术研究与试验示范“，编号：201203021专题名称：菠萝叶纤维生物脱胶与改性处理技术研究（2012-2016年）。 二、技术原理及性能指标 　 实际达到的性能指标： 1、从自然界中筛选得到一株高产果胶酶菌株1株，经鉴定属菊欧文氏杆菌，命名BTC105。 2、筛选得到BTC105菌株的合适培养基 3、构建了菠萝麻叶纤维酶法脱胶工程菌株PX6，进行了表达分析和发酵试验。 4、研究形成的菠萝叶纤维酶法脱胶技术，酶用量8-10%，时间4～6小时，Ph 自然，温度52℃，浴比1：10。脱胶前，尽量将纤维抖松。脱胶流程：预处理（温水浸泡30分钟左右，使纤维尽量吸水饱和）→酶脱胶→灭活→冲洗或漂洗（洗麻）。 脱胶技术性能指标：精干麻制成率70%左右，纤维强度35cN/tex，纤维支数610支以上。符合生产高档菠萝叶纤维产品质量要求。脱胶时间≦6h；消除强酸、强碱、高温对纤维的负作用，大幅度改善了菠萝叶纤维的品质和可纺性能；环境污染减轻。 三、技术的创造性与先进性 1、筛选得到一株高产果胶酶菌株BTC105，经鉴定为菊欧文氏杆菌（Erwinia chrysanthemi），并获得了最佳发酵培养基组成与发酵条件，其发酵生产的酶制剂可用于菠萝叶纤维脱胶。 2、将木聚糖酶和果胶裂解酶同时在毕赤酵母进行表达双价工程菌株并进行菠萝叶纤维脱胶试验，可为今后研究出更高效环保的脱胶工程菌株打下基础。 3、确定了菠萝叶纤维酶法脱胶的工艺流程，并通过实验室、工厂和企业的中试应用，取得较好的效果。与传统的借鉴苎麻的化学脱胶方法相比，可减少环境污染，实现农业废弃物的高效利用；与苎麻生物脱胶相比，该技术具有稳定性、高效性和易推广性。 四、技术的成熟程度，适用范围和安全性 　 本成果具有广阔的应用前景和较好的经济、生态及社会效益。 　 菠萝叶纤维通过加工处理后，可纯纺也可与天然纤维或合成纤维混纺，织物容易印染，吸湿透气，抑菌除臭，挺括不起皱，被制作各种中、高档的西服、衬衫、裙袍、领带以及各种装饰织物等。目前，我国菠萝叶纤维脱胶主要借鉴苎麻化学脱胶工艺和设备，消耗大量化工原料和能源、损伤纤维、降低产品品质、污染环境、生产成本高等已成为菠萝叶纤维产业化中的瓶颈问题。利用生物技术开展菠萝叶纤维脱胶，不仅可以减少化工原料和能源的使用量，减轻纤维的损伤，提高纤维的品质，尤其可以减少环境污染，对促进我国热带地区经济的良性循环和可持续发展有着重要意义。因此随着我国菠萝叶纤维利用越来越广泛，其具有广阔的应用前景和良好的经济及社会效益。 五、应用情况及存在的问题 　　目前，该技术处于中试阶段，还未应用。存在的问题：菠萝叶纤维酶法脱胶工程菌株的构建与高效表达需进一步加强研究，以提高其稳定性、专一性和降低生产成本。液体酶制剂生产成本低，有利于推广等优点，但自然条件下保存时间不太长，保存时需要添加稳定剂等以确保酶制剂能较长时间保存。