太陽(yáng)能生物酶洗毛菌種的篩選與表征

【摘要】：現(xiàn)有羊毛纖維材料初加工普遍采用化學(xué)方法,加入的表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽易造成纖維材料表面化學(xué)殘留,洗毛廢水排放造成嚴(yán)重的水環(huán)境污染,且洗毛工藝在較高溫度和較強(qiáng)機(jī)械作用下進(jìn)行,消耗大量能源。為了解決上述問(wèn)題,本文主要研究了適于生物酶洗毛的脂肪酶菌種的篩選與鑒定、菌種生長(zhǎng)條件優(yōu)化、菌種發(fā)酵條件優(yōu)化、生物酶洗毛工藝條件優(yōu)化以及太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的能源消耗與收益分析。 本研究以原毛表層污物為樣本來(lái)源,分離得到兩株適于生物酶洗毛的高產(chǎn)脂肪酶菌株。經(jīng)菌株菌落形態(tài)、生理生化指標(biāo)鑒定和16S rDNA菌種鑒定,確定1#菌為脂肪酶產(chǎn)生菌擬桿菌(Bacteroidetes),2#菌為脂肪酶產(chǎn)生菌鞘氨醇桿菌(Sphingobacterium sp.),兩者的16S rDNA序列已登錄GenBank,其登錄號(hào)分別為NC01600、FJ859899. 為進(jìn)一步提高菌種產(chǎn)酶活力,對(duì)篩選的兩株脂肪酶高產(chǎn)菌種進(jìn)行種子發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化,其中Bacteroidetes的最佳種子發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：葡萄糖10g/L,牛肉膏10g/L, NaCl5g/L, pH7.5. Sphingobacterium sp.的最佳種子發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：葡萄糖10g/L,牛肉膏20g/L, NaCl5g/L, pH7.5.前者最適生長(zhǎng)溫度為28℃,而后者為30℃。經(jīng)發(fā)酵條件優(yōu)化,得至Bacteroidetes拘最佳工藝條件為：牛肉膏10g/L,(NH4)2SO410g/L, MgSO4·7H2O0.5g/L, K2HPO4lg/L, pH7.5的培養(yǎng)基條件下,接種量1%,裝液量30mL/250mL三角瓶,轉(zhuǎn)速180r/min,28℃培養(yǎng)28h; Sphingobacterium sp的最佳工藝條件為：牛肉膏5g/L,(NH4)2SO420g/L, MgSO4·7H2O0.5g/L, K2HPO41g/L, pH7.5的培養(yǎng)基條件下,接種量1%,裝液量40mL/250mL三角瓶,轉(zhuǎn)速180r/min,30℃培養(yǎng)36h。 經(jīng)上述優(yōu)化條件培養(yǎng)后,研究了生物酶洗毛工藝條件優(yōu)化,將Bacteroidetes和Sphingobacterium sp的脂肪酶液以3：1的最佳復(fù)配比例進(jìn)行洗毛工藝條件的優(yōu)化,確定最佳洗毛工藝條件為：酶用量7%、浴比1：35、溫度35℃、pH7.5、時(shí)間20h。相對(duì)于優(yōu)化前的洗毛工藝,纖維含脂率明顯降低。同時(shí),與傳統(tǒng)洗毛相比,生物酶法洗毛所得洗凈毛斷裂強(qiáng)度降低,斷裂伸長(zhǎng)率增加,對(duì)洗凈毛的白度影響不大。 生物酶催化條件溫和,對(duì)熱源的要求比較低,利用所篩選的脂肪酶產(chǎn)生菌,采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)即可滿足生物酶洗毛的熱水需求。因此,本文研究成果可為洗毛工業(yè)的綠色生產(chǎn)提供一定理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：生物酶 洗毛 擬桿菌 鞘氨醇桿菌 工藝優(yōu)化 能源消耗與收益
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TQ925
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-15
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況12-13
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)13-15
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 第二章 生物酶洗毛菌種的分離篩選與鑒定15-27
• 2.1 材料與方法15-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料15-16
• 2.1.1.1 羊毛15
• 2.1.1.2 主要儀器設(shè)備15-16
• 2.1.1.3 主要試劑16
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)方法16-19
• 2.1.2.1 培養(yǎng)基16-17
• 2.1.2.2 含脂率測(cè)定17
• 2.1.2.3 菌種篩選流程17
• 2.1.2.4 菌種初篩17
• 2.1.2.5 菌種復(fù)篩17-18
• 2.1.2.6 菌種的鑒定流程18
• 2.1.2.7 16S rDNA PCR(Polymerase Chain Reaction)擴(kuò)增18
• 2.1.2.8 PCR產(chǎn)物電泳18-19
• 2.1.2.9 PCR產(chǎn)物純化19
• 2.1.2.10 PCR產(chǎn)物的序列測(cè)定和分析19
• 2.1.2.11 菌株菌落形態(tài)特征19
• 2.1.2.12 菌株生理生化特征19
• 2.2 結(jié)果與討論19-26
• 2.2.1 脂肪酶菌種篩選19-20
• 2.2.2 菌種分子生物學(xué)鑒定20-24
• 2.2.2.1 菌種16S rDNA PCR20-21
• 2.2.2.2 16S rDNA PCR產(chǎn)物純化21
• 2.2.2.3 16S rDNA PCR產(chǎn)物的序列測(cè)定和分析21-24
• 2.2.3 菌株菌落形態(tài)特征24-25
• 2.2.4 菌株的形態(tài)特征25-26
• 2.2.5 菌種生理生化鑒定26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 生物酶洗毛菌種生長(zhǎng)條件優(yōu)化27-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 3.1.1 菌種27
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器27
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 3.2 試驗(yàn)方法28-30
• 3.2.1 培養(yǎng)基28
• 3.2.2 種子發(fā)酵液的制備28
• 3.2.3 培養(yǎng)基的單因素實(shí)驗(yàn)28-29
• 3.2.3.1 碳源29
• 3.2.3.2 氮源29
• 3.2.3.3 無(wú)機(jī)鹽29
• 3.2.3.4 初始pH29
• 3.2.3.5 碳氮比29
• 3.2.4 Bacteroidetes與Sphingobacterium sp.的培養(yǎng)基優(yōu)化正交試驗(yàn)29-30
• 3.2.5 菌體生長(zhǎng)條件優(yōu)化30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析30-41
• 3.3.1 Bacteroidetes培養(yǎng)基的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析30-35
• 3.3.1.1 碳源實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-31
• 3.3.1.2 氮源實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析31-32
• 3.3.1.3 無(wú)機(jī)鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析32
• 3.3.1.4 初始pH單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-33
• 3.3.1.5 碳氮比實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析33-34
• 3.3.1.6 Bacteroidetes培養(yǎng)基優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析34-35
• 3.3.2 Shingobacterium sp.培養(yǎng)基的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-40
• 3.3.2.1 碳源單因素實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.3.2.2 氮源單因素實(shí)驗(yàn)36-37
• 3.3.2.3 無(wú)機(jī)鹽單因素實(shí)驗(yàn)37
• 3.3.2.4 初始pH單因素實(shí)驗(yàn)37-38
• 3.3.2.5 碳氮比單因素實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.3.2.6 Sphingobacterium sp.培養(yǎng)基優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析39-40
• 3.3.3 最適溫度測(cè)定40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 生物酶洗毛菌種發(fā)酵條件優(yōu)化42-54
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料42-44
• 4.1.1 菌種42
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器42-43
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑43-44
• 4.2 脂肪酶活力測(cè)定(酸堿滴定法)44-45
• 4.2.1 原理44
• 4.2.2 脂肪酶活測(cè)定44-45
• 4.3 發(fā)酵條件優(yōu)化45-53
• 4.3.1 培養(yǎng)基配制45-46
• 4.3.2 接種和發(fā)酵46
• 4.3.3 碳源對(duì)產(chǎn)酶的影響46-47
• 4.3.4 氮源對(duì)產(chǎn)酶的影響47-49
• 4.3.5 初始pH對(duì)產(chǎn)酶的影響49
• 4.3.6 發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)酶的影響49-50
• 4.3.7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)酶的影響50-51
• 4.3.8 接種量對(duì)產(chǎn)酶的影響51-52
• 4.3.9 搖瓶裝量對(duì)產(chǎn)酶的影響52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 洗毛工藝條件優(yōu)化54-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法54-58
• 5.1.1 材料54
• 5.1.2 菌種54
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器54-55
• 5.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑55
• 5.1.5 酶液制備55
• 5.1.6 實(shí)驗(yàn)方案55-57
• 5.1.6.1 尋求最佳酶液互配方式56
• 5.1.6.2 尋求最佳酶液互配比例和最佳酶用量56
• 5.1.6.3 單因素實(shí)驗(yàn)56
• 5.1.6.4 正交實(shí)驗(yàn)56-57
• 5.1.7 纖維檢測(cè)分析57-58
• 5.1.7.1 含脂率測(cè)定57
• 5.1.7.2 白度測(cè)試57
• 5.1.7.3 纖維拉伸性能測(cè)試57-58
• 5.2 結(jié)果與討論58-63
• 5.2.1 酶液復(fù)配方式58
• 5.2.2 酶液復(fù)配比例及酶用量58-59
• 5.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)59-62
• 5.2.3.1 最佳洗毛溫度59-60
• 5.2.3.2 最佳洗毛pH值60-61
• 5.2.3.3 最佳洗毛浴比61
• 5.2.3.4 最佳洗毛時(shí)間61-62
• 5.2.4 正交試驗(yàn)62-63
• 5.2.5 生物酶法洗毛對(duì)羊毛纖維主要指標(biāo)的影響63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第六章 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)能源消耗與收益分析64-67
• 第七章 結(jié)論與展望67-70
• 7.1 結(jié)論67-68
• 7.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73

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米塞拉有機(jī)溶劑洗毛    王濤

我國(guó)治理洗毛廢水污染獲突破    史文學(xué)

分階段洗毛工藝研究    應(yīng)賽丹，王文國(guó)，王毅，高慧芳

改進(jìn)洗毛工藝節(jié)約能量和用水    M.西德.馬斯利,陳衛(wèi)國(guó)

太陽(yáng)能熱水洗毛    張家治

有一招    

洗毛衣有訣竅    

非離子表面活性劑在洗毛中的應(yīng)用研究    蔣少軍,吳紅玲

中性洗毛工藝的再討論    蔣少軍;吳紅玲;閔江;

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太陽(yáng)能生物酶洗毛菌種的篩選與表征    徐春圓

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超聲波處理（預(yù)洗）對(duì)織物污漬去除的影響研究    尤麗霞