利用退浆废水发酵生产脂肽及其在染整工艺上的应用

作     者：李名健 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆大年

授予年度：2010年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：枯草芽孢杆菌 脂肽 退浆废水 废水培养基 染整工艺 

摘      要：微生物代谢产生的脂肽类生物表面活性剂具有表面活性强、生物降解性好等特性,在化妆品、环境、医药、食品和纺织等领域呈现出潜在的应用价值。然而,脂肽类生物表面活性剂的产量低,分离纯化困难,生产成本高,在很大程度上限制了其广泛的应用。本论文以产生脂肽的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HSO121)为出发菌株,利用染整工业的退浆废水作为枯草芽孢杆菌生长的碳源,配制成发酵培养基发酵生产脂肽。然后通过减少分离纯化步骤的方法得到脂肽粗品,并探索了其在各染整工艺上的应用。 取商用的淀粉浆料作为菌种生长的碳源,以菌浓、脂肽产量和无菌发酵液表面张力为评价参数,采用单因素和正交实验的方法对Bacillus subtilis HSO121产脂肽的培养条件进行优化,在最优培养基上培养,脂肽产量由初始的0.67 g/l提高到1.24 g/l。 研究了退浆废水中各主要成分对脂肽产量的影响,结果表明培养基中NaCl在10g/l以下时对菌种生长代谢产生促进作用;培养基中渗透剂JFC不超过0.1 g/l时也会对脂肽的代谢产生促进作用;浆料中PVA少量的存在,不会对菌体的生长代谢产生明显的影响,但PVA应占浆料的30%以下。 取预处理好的退浆废水按照最优培养基配方配制成发酵培养基。菌种在退浆废水培养基中生长良好,脂肽产量达到了1.03g/l。此外,退浆废水培养基在发酵前其COD为41360 mg/l,发酵后废液的COD为22880 mg/l,COD值降低了近一半。 在退浆废水培养基中发酵产生的脂肽经分离提纯后,薄层层析和红外光谱的实验结果表明该发酵产物为环状的脂肽类生物表面活性剂。产物带电性检测结果为阴离子表面活性剂。产物对液体石蜡的乳化能力很强,24小时后的乳化指数为83%,且具有很高的乳化稳定性。该脂肽具有很低的临界胶束浓度,其CMC值为50 mg/l,此时的表面张力值为28.53 mN/m。 经活性炭脱色后的脂肽粗制品作为活性染料染色织物皂洗剂的实验中。皂洗的试样为50%水解率的活性黄3RS和活性蓝BRF染色后的府绸织物,得到了pH值为9,脂肽浓度为0.05g/l,皂洗温度为75℃的最佳皂洗工艺条件。脂肽类生物表面活性剂对活性红3BS,活性黄3RS,活性蓝BRF染色的织物都具有很好的皂洗效果。与皂片皂洗效果相比,脂肽去除浮色的能力更强,湿摩擦牢度提高了近1个等级,而且脂肽皂洗所需温度更低,用量更少,更加地节能环保。 脂肽粗制品作为织物抗菌剂的实验中,利用抑菌圈法和振荡法对脂肽整理后织物抗菌性能进行测试。抑菌圈法中,经抗菌整理的织物对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈宽度分别为1.4 mm和2.1 mm,两个抑菌圈宽度D1 mm,说明脂肽整理的织物为溶出型抗菌织物,且抗菌效果好。振荡法实验中,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为82.17%,对大肠杆菌的抑菌率为84.02%,说明织物经脂肽整理后,具有很好的抗菌效果。 脂肽作为羊毛织物的柔软整理剂实验中,没有经脂肽柔软整理的空白羊毛织物的弯曲长度为18.9 mm,经过脂肽柔软整理的羊毛织物的弯曲长度为13.7 mm。这表明了经脂肽柔软整理后羊毛织物的弯曲长度有了明显的降低,羊毛织物的柔软性能得到了改善。