利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺

摘要

本发明属于羊毛制品加工技术领域，具体涉及一种利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺。本发明利用羊毛纤维中的天然色素作为唯一碳源，采用好氧发酵法筛选可用于降解羊毛纤维中天然羊毛色素的微生物发酵菌种，培养含有天然羊毛色素降解酶的发酵液，利用该微生物发酵产生的降解酶实现对羊毛纤维中的天然羊毛色素的专一性和特异性降解，从而对羊毛纤维中天然羊毛色素进行脱除。本发明主要利用了生物发酵法具有反应条件温和、专一性反应等特点，因而本发明不会对羊毛纤维中的其他蛋白质等成分造成破坏，有效提高羊毛制品的质量。

权利要求

1.一种利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：将羊毛纤维中的天然羊毛色素作为唯一碳源制备液体发酵培养基，利用发酵对羊毛纤维中的天然羊毛色素进行脱除；

包括以下步骤：

（1）提取天然羊毛色素：采用酸化法提取羊毛纤维中的天然羊毛色素；

（2）配制发酵液：将天然羊毛色素作为唯一碳源制备液体发酵培养基，接种微生物菌种进行发酵，得到发酵液；

（3）预处理：采用防毡缩方法对羊毛纤维进行预处理；

（4）脱除天然羊毛色素：将步骤（3）经过预处理的羊毛纤维置于步骤（2）得到的发酵液中，继续发酵，对羊毛纤维中的天然羊毛色素进行脱除；

（5）水洗、晾干：对脱除天然羊毛色素的羊毛纤维进行水洗、晾干。

2.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（1）中，酸化法是将羊毛纤维放入酸煮液中，浴比1:10-1:40，90-100℃下回流反应2-5小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素。

3.根据权利要求2所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：酸煮液为浓盐酸与乙醇体积比1:1-1:2的混合物。

4.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（2）中，以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素0.5-2.5%，酵母膏3.0-

5.0%，硫酸镁2.0-4.0%，磷酸二氢钾1.2-1.7%，余量为水。

5.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（2）中，微生物菌种为能够利用天然羊毛色素作为碳源进行生长和代谢的好氧微生物， 以液体发酵培养基总质量计，接种量8-15%。

6.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（2）中，发酵条件如下：发酵温度34-38℃，发酵pH值6.0-8.0，发酵周期24-60h。

7.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（3）中，防毡缩方法为双氧水氧化法、高锰酸钾氧化法、氯化法或生物酶法。

8.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：步骤（4）中，发酵条件如下：发酵温度34-38℃，发酵pH值6.0-8.0，发酵周期24-60h。

9.根据权利要求1所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，其特征在于：发酵方式包括单菌好氧发酵、混合菌好氧发酵。

说明书

利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺

技术领域

[0001] 本发明属于羊毛制品加工技术领域，具体涉及一种利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺。

背景技术

[0002] 羊毛纤维作为一类传统的纺织纤维，在纺织服装领域具有重要的应用价值。羊毛纤维制品具有光泽柔和、吸湿性强、穿着舒适、保暖性好等特点，可以被广泛的应用于服装、家纺、装饰品、功能性纺织品等领域，一直是纺织品市场上最重要的品种之一。

[0003] 羊在生长产生羊毛的过程中，会在羊毛内部产生一些天然色素，从而使部分羊毛带有一定的颜色。这一特性导致羊毛在进行染整加工之前必须先将其中的天然色素脱除，达到一定的白度后才能进行后期的染整加工。传统工艺中，主要采用双氧水对羊毛纤维进行氧化漂白处理，且对于白度要求高的产品，还需再辅以漂毛粉即保险粉和焦磷酸钠进行还原漂白。但是，由于羊毛纤维属于一类蛋白质纤维，其耐碱性、耐热性等较差，极易导致其在漂白过程中发生严重的降解和强力性能损伤。因此，在传统高温氧化漂白工艺的碱性条件下会导致羊毛纤维极易受到损伤，受损后羊毛手感粗糙、强力降低、易泛黄，特别是如果使用还原漂白更容易导致其泛黄，从而影响羊毛制品的染色及市场价值。因此，能够真正实现对羊毛纤维的无损漂白一直是羊毛加工行业急需解决的技术难题。

[0004] 《武达机,羊毛及特种动物纤维上色素的成因及其防治,陈维稷优秀论文奖论文汇编.2005》报道羊毛纤维中天然色素的主要成分为黄色素，是由色氨酸经3-羟基犬尿氨酸中间体合成昆虫眼黄质，再与多巴胺反应后生成的。因而，羊毛纤维中的天然色素主要为蛋白质成分。基于此，本发明利用发酵对羊毛纤维进行脱色，目前并未发现与该方法类似的相关国内外专利及文献报道。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺，对羊毛纤维的损伤小、产品白度高，工艺简单，适于工业化生产。

[0006] 本发明所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺是：将羊毛纤维中的天然羊毛色素作为唯一碳源制备液体发酵培养基，利用发酵对羊毛纤维中的天然羊毛色素进行脱除。

[0007] 具体包括以下步骤：

[0008] (1)提取天然羊毛色素：采用酸化法提取羊毛纤维中的天然羊毛色素；

[0009] (2)配制发酵液：将天然羊毛色素作为唯一碳源制备液体发酵培养基，接种微生物菌种进行发酵，得到发酵液；

[0010] (3)预处理：采用防毡缩方法对羊毛纤维进行预处理；

[0011] (4)脱除天然羊毛色素：将步骤(3)经过预处理的羊毛纤维置于步骤(2)得到的发酵液中，继续发酵，对羊毛纤维中的天然羊毛色素进行脱除；

[0012] (5)水洗、晾干：对脱除天然羊毛色素的羊毛纤维进行水洗、晾干。

[0013] 其中：

[0014] 步骤(1)中，酸化法是将羊毛纤维放入酸煮液中，浴比1:10-1:40，90-100℃下回流反应2-5小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素，优选浴比1:30，95℃下回流反应。

[0015] 所述酸煮液为浓盐酸与乙醇体积比1:1-1:2的混合物，优选1:1。

[0016] 步骤(2)中，以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素0.5-2.5％，酵母膏3.0-5.0％，硫酸镁2.0-4.0％，磷酸二氢钾1.2-1.7％，余量为水。

[0017] 步骤(2)中，微生物菌种为能够利用天然羊毛色素作为碳源进行生长和代谢的好氧微生物，包括细菌、真菌，以液体发酵培养基总质量计，接种量8-15％。

[0018] 步骤(2)中，发酵条件如下：发酵温度34-38℃，发酵pH值6.0-8.0，发酵周期24-60h。

[0019] 步骤(3)中，防毡缩方法为双氧水氧化法、高锰酸钾氧化法、氯化法或生物酶法。

[0020] 步骤(4)中，发酵条件如下：发酵温度34-38℃，发酵pH值6.0-8.0，发酵周期24-60h。

[0021] 所述发酵方式包括单菌好氧发酵、混合菌好氧发酵。

[0022] 本发明筛选多种可利用羊毛色素的微生物，包括厌氧、好氧以及兼氧三种类型的微生物，均有一定的脱色效果，但在具体开展脱色试验的过程中，厌氧及兼氧的脱色效果不够理想，而且产生的副产物有一定的异味，不利于脱色产品的产业化应用。所以本发明从脱除效果以及产业化实际应用角度考虑，采用了好氧发酵法完成对羊毛色素的脱除。

[0023] 本发明的有益效果如下：

[0024] (1)本发明利用羊毛纤维中的天然色素作为唯一碳源，采用好氧发酵法筛选可用于降解羊毛纤维中天然羊毛色素的微生物发酵菌种，培养含有天然羊毛色素降解酶的发酵液，利用该微生物发酵产生的降解酶实现对羊毛纤维中的天然羊毛色素的专一性和特异性降解，从而对羊毛纤维中天然羊毛色素进行脱除。本发明主要利用了生物发酵法具有反应条件温和、专一性反应等特点，因而本发明不会对羊毛纤维中的其他蛋白质等成分造成破坏。

[0025] (2)与传统羊毛纤维氧化-还原漂白工艺相比，本发明反应条件温和、毒性小、节能降耗；所产生的废水处理简单，对环境危害小。

[0026] (3)经过本发明处理后，羊毛纤维不仅具有较高的白度，而且仍然保持较好的强力性能和手感。采用本发明处理的羊毛纤维的白度与传统氧化-还原漂白工艺处理的羊毛纤维白度相当；断裂强力损失率仅为5-8％，与传统羊毛纤维氧化-还原漂白工艺相比，采用本发明处理的羊毛纤维的断裂强力提高13％以上。

[0027] (4)本发明工艺简单，效果好，易于工业化生产，有效提高羊毛制品的质量。

具体实施方式

[0028] 以下结合实施例对本发明做进一步描述。

[0029] 实施例1

[0030] 所述的利用好氧发酵法对羊毛纤维进行脱色的工艺如下：

[0031] (1)提取天然羊毛色素

[0032] 取100g羊毛纤维，放入浓盐酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反应5小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素。

[0033] (2)配制发酵液

[0034] 以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素的添加量1.2％，酵母膏添加量5.0％，硫酸镁添加量2.5％，磷酸二氢钾添加量1.5％，余量为水。

[0035] 发酵菌种为大肠杆菌，以液体发酵培养基总质量计，大肠杆菌接种量为10％，进行发酵，发酵温度37℃，发酵pH值6.8，发酵周期24h，得到发酵液。

[0036] (3)采用生物酶法对羊毛纤维进行预处理

[0037] 取羊毛纤维10kg，将其放入8％owf.的Savinase 4.0T，Type W型碱性蛋白酶(诺维信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氢钠溶液调节pH值为7.5-8.5，50℃下处理35分钟。然后，将纤维取出，水洗后备用。

[0038] (4)脱除天然羊毛色素

[0039] 将步骤(3)经过预处理的羊毛纤维放入步骤(2)得到的发酵液中，继续发酵，发酵温度37℃，发酵pH值6.8，发酵周期24h。

[0040] (5)水洗、晾干

[0041] 将脱除天然羊毛色素即漂白处理后的羊毛纤维加热至80℃，然后冷却，充分水洗后晾干。

[0042] 实施例2

[0043] (1)提取天然羊毛色素

[0044] 取100g羊毛纤维，放入浓盐酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:30，95℃下回流反应5小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素。

[0045] (2)配制发酵液

[0046] 以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素的添加量2.0％，酵母膏添加量3.5％，硫酸镁添加量4.0％，磷酸二氢钾添加量1.5％，余量为水。

[0047] 发酵菌种为黑曲霉，以液体发酵培养基总质量计，黑曲霉接种量为12％，进行发酵，发酵温度36.5℃，发酵pH值7.2，发酵周期30h，得到发酵液。

[0048] (3)采用氯化法对羊毛纤维进行预处理

[0049] 取羊毛纤维10kg，将其放入含有5％氯化剂Basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸调节pH值3.5-4.5，常温条件下处理40分钟。将羊毛纤维取出，放置于5g/L的NaHSO3溶液中，60℃下处理5分钟。然后将羊毛纤维取出，洗涤，晾干。

[0050] (4)脱除天然羊毛色素

[0051] 将步骤(3)经过预处理的羊毛纤维放入步骤(2)得到的发酵液中，继续发酵，发酵温度36.5℃，发酵pH值7.2，发酵周期60h。

[0052] (5)水洗、晾干

[0053] 将脱除天然羊毛色素即漂白处理后的羊毛纤维加热至80℃，然后冷却，充分水洗后晾干。

[0054] 实施例3

[0055] (1)提取天然羊毛色素

[0056] 取100g羊毛纤维，放入浓盐酸:乙醇＝1:2(v/v)的溶液中，浴比1:25，90℃下回流反应4小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素。

[0057] (2)配制发酵液

[0058] 以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素的添加量0.8％，酵母膏添加量3.0％，硫酸镁添加量2.0％，磷酸二氢钾添加量1.6％，余量为水。

[0059] 发酵菌种为大肠杆菌，以液体发酵培养基总质量计，大肠杆菌接种量为8％，进行发酵，发酵温度34.5℃，发酵pH值6.0，发酵周期36h，得到发酵液。

[0060] (3)采用氯化法对羊毛纤维进行预处理

[0061] 取羊毛纤维10kg，将其放入含有5％氯化剂Basolan88的溶液中，浴比1:40，醋酸调节pH值3.5-4.5，常温条件下处理40分钟。将羊毛纤维取出，放置于5g/L的NaHSO3溶液中，60℃下处理5分钟。然后将羊毛纤维取出，洗涤，晾干。

[0062] (4)脱除天然羊毛色素

[0063] 将步骤(3)经过预处理的羊毛纤维放入步骤(2)得到的发酵液中，继续发酵，发酵温度36.5℃，发酵pH值7.2，发酵周期36h。

[0064] (5)水洗、晾干

[0065] 将脱除天然羊毛色素即漂白处理后的羊毛纤维加热至80℃，然后冷却，充分水洗后晾干。

[0066] 实施例4

[0067] (1)提取天然羊毛色素

[0068] 取100g羊毛纤维，放入浓盐酸:乙醇＝1:1(v/v)的溶液中，浴比1:35，100℃下回流反应2小时，过滤，滤饼洗涤至中性，干燥后得到天然羊毛色素。

[0069] (2)配制发酵液

[0070] 以质量百分比计，液体发酵培养基各组分为：天然羊毛色素的添加量2.5％，酵母膏添加量4.0％，硫酸镁添加量3.5％，磷酸二氢钾添加量1.3％，余量为水。

[0071] 发酵菌种为黑曲霉，以液体发酵培养基总质量计，黑曲霉接种量为15％，进行发酵，发酵温度35.5℃，发酵pH值7.5，发酵周期50h，得到发酵液。

[0072] (3)采用生物酶法对羊毛纤维进行预处理

[0073] 取羊毛纤维10kg，将其放入8％owf.的Savinase 4.0T，Type W型碱性蛋白酶(诺维信公司)溶液，浴比1:40，碳酸氢钠溶液调节pH值为7.5-8.5，50℃下处理35分钟。然后，将纤维取出，水洗后备用。

[0074] (4)脱除天然羊毛色素

[0075] 将步骤(3)经过预处理的羊毛纤维放入步骤(2)得到的发酵液中，继续发酵，发酵温度36.5℃，发酵pH值7.2，发酵周期60h。

[0076] (5)水洗、晾干

[0077] 将脱除天然羊毛色素即漂白处理后的羊毛纤维加热至80℃，然后冷却，充分水洗后晾干。

[0078] 对比例1

[0079] 传统氧化-还原漂白工艺处理的羊毛纤维的具体步骤如下：

[0080] 羊毛纤维10Kg，放入含有30％双氧水30ml/L，焦磷酸钠4g/L，双氧水稳定剂5g/L的漂白液中，浴比1:40。70℃下处理60分钟，并使用醋酸和氨水调节pH值6-7。将处理后的羊毛取出，高温水洗，再充分冷水洗涤后晾干。

[0081] 对实施例1-4和对比例1分别测定漂白后的羊毛纤维的白度值和断裂强力，见表1。

[0082] 表1漂白后的羊毛纤维的白度值和断裂强力比较表

[0083]  白度值 断裂强力/cN/tex
实施例1 54.3 12.8
实施例2 57.9 13.4
实施例3 57.4 13.0
实施例4 54.9 12.9
对比例1 56.9 11.3

[0084] 通过上表的数据对比可以发现，采用本发明处理后的羊毛纤维比采用传统氧化-还原漂白工艺处理的羊毛纤维的断裂强力提高了13％以上，同时，其白度性能相近。

[0085] 羊毛纤维及织物白度测定

[0086] 将样品放入样品盒中，采用X-Rite8400型测色配色仪，选择标准D65标准照明体、10°视场测定，并采用常用的Stensby白度公式计算白度，试样测定10次计算平均值为样品的白度值。

[0087] 羊毛纤维断裂强力测定

[0088] 使用YG004E型电子单纤维强力仪测试样品的断裂强力。羊毛纤维的夹持长度50mm，拉伸速度100mm/min。每一批漂白后的羊毛纤维选取粗细均匀的20根进行测量，取平均值获得其断裂强力。