基本信息
- 项目名称：
- 春蚕到死丝方尽，绿色除油我先行--蚕丝腐化液中微生物组成分析及除油细菌的筛选应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 对绢纺厂蚕丝腐化液进行跟踪取样，选取了脱油脱胶效果较好及相对较差的两个系统，构建细菌16S rDNA文库，比较并揭示了腐化液中的微生物类群。同时从腐化液中分离得到一株除油细菌，并探讨其绢纺精练的最佳工艺条件。本研究的开展是开发利用绢纺精练系统中微生物资源的有益尝试，为脂肪酶、酯酶及蛋白酶基因的筛选提供了新的来源。
- 详细介绍：
- 我国是世界上最大的蚕丝生产国和出口国，养蚕业及纺织业对我国经济发展和历史文化产生了深远的影响。近年来我国蚕茧的年产量为50-70万吨 。好的蚕茧可以直接用于缫丝，而养蚕、制丝和丝织业中剔出的疵茧和产生的废丝通过一定处理后可作为绢纺原料，这类原料一般占整个蚕茧产量的50%，是蚕丝业的重要组成部分。因此利用好绢纺原料对提高丝织业的经济效益、减少废弃物的产生十分重要。 绢纺原料的精练是绢丝生产中头道并且关键的工序，主要是除去大部分丝胶、蛹油、杂质等。丝胶分子含大量亲水性的极性氨基酸，易溶于水、酸、碱、皂、洗涤剂等，在精练中易于除去，而油脂不溶于水，去除比较困难，因此精练的关键是如何有效脱油。 目前工业上对绢纺原料的处理主要包括化学法和微生物精练法。化学法处理耗水耗能且污染环境，是一类资源高消费型工艺。微生物精练法利用自然形成的微生物体系进行发酵脱油，由于长期富集驯 化，使得微生物法具有独特的除油功能，特别对含油多的原料，精练效果尤其显著。与化学法相比, 微生物精练具有作用条件温和、除油效果好、节约能源等优点，然而由于微生物精练体系是自然形成的混菌发酵体系,易受环境条件的影响，发酵过程不易控制，产品质量不稳定，生产效率低。在工业生产上，该法的优势没有得到充分发挥。 目前国外关于蚕丝脱油脱胶的研究主要集中在生丝及丝织物的脱胶，以提高丝织物的使用性能；在国内，绢纺精练的研究多集中在化学法精练，探讨如何提高除油效果。而绢纺精练系统中存在哪些微生物，其种类和数量如何，哪些种类的微生物在进行脱油去脂，至今鲜见报导。本研究通过构建细菌 16S rDNA 文库，对运行效果不同的精练系统进行微生物组成分析，并从脱油效果较好的系统中筛选 出优势除油菌，对其除油工艺进行初步探索，希望可以为绢纺行业带来更好的经济效益。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 绢纺原料的处理可以通过化学法和微生物法，化学法耗水耗能，污染环境；微生物法具有环境污染小、脱油效果好的优点，但是由于对于系统中微生物组成缺乏了解，使得该法在工业生产的应用受到很大的限制绢纺精炼系统中，本论文比较运行较好与较差的系统中微生物组成情况，并从较好系统中筛选除油功菌株，对其工艺条件进行摸索，为其实现工业化奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 微生物处理绢纺精练是我国纺织工业中的传统工艺，由于对系统中微生物组成情况缺乏了解，在实际生产中存在处理质量不稳定，生产效率低等问题。本论文首次通过分子生物学技术研究了系统中的微生物组成情况，为开发利用系统中的微生物资源奠定了基础；此外从系统中分离筛选功能菌株，获得一株除油功能细菌，对其处理绢纺的工艺参数进行了初步探讨。本研究的开展对于开发利用微生物资源、扩大生物能源应用具有重要意义。
应用价值和现实意义
- 1.首次利用分子生物学技术对绢纺精练体系中的微生物组成进行分析，为绢纺精练工艺的优化改良及脂肪酶等功能基因的筛选提供了新的思路。 2.分离到一株除油细菌，对其工艺参数进行探讨和工业小试，表明其脱油效果良好。 微生物精练法作用条件温和，节约化工原料，环境污染小。国家大力倡导发展绿色经济，微生物精练必将是绢纺加工业的发展方向；而高效除油菌株的工业生产应用，也将为绢纺原料的绿色除油做出巨大贡献。
学术论文摘要
- 对绢纺厂蚕丝腐化液进行跟踪取样，选取了脱油脱胶效果较好及相对较差的两个系统，构建细菌16S rDNA文库，比较并揭示了腐化液中的微生物类群。同时从腐化液中分离得到一株除油细菌A8，利用其对蚕丝进行微生物精练，研究发酵温度、时间、pH及接种量等因素对除油效果的影响，得出利用该功能菌精练的最佳工艺条件:发酵温度40℃左右，最适生长pH7，接种量10%，处理3天。该菌株与表面活性剂AEO-9配伍使用时，蚕丝纤维的表面会更加洁净、光滑，除油效果更加理想。本研究的开展是开发利用绢纺精练系统中微生物资源的有益尝试，为脂肪酶、酯酶及蛋白酶基因的筛选提供了新的来源。
获奖情况
- 项目论文《Molecular characterization of the bacterial composition in two waste silk refining systems》已在SCI收录杂志《World journal of microbiology and biotechnology》上发表。
鉴定结果
- 分离菌株经浙江恒越绢纺有限公司工厂小试检测，脱油效果良好，在一定程度上提高了蚕丝腐化脱油效率，稳定了产品质量。
参考文献
- １．唐琳，廖梦虎. 2006年茧丝绸行业运行分析及展望. 丝绸 2007;3:1-5. 2.季晓琴. 中国蚕茧市场的研究. 苏州大学硕士论文 2004. 3．绢纺教研室 中. 绢纺学 1986:8-110. 4.董炳荣. 绢纺织 1991;3:10-45. 5.Gulrajani M. L. RASC. Degumming of silk with a fungal protease. Indian Journal of Fibre & Textile Research 2000;25(7):138-142. 6.R GMLA. Degumming of silk with lipase and protease. Indian Journal of Fibre & Textile Research 2000;25(3):69-74. 7.Freddi G. MRIR. Degumming of silk fabric with several proteases. Journal of Biotechnology 2003;106(101-112). 8.Mokhtar Arami SR, Leila Mivehie, Firoozmehr Mazaheri，Niyaz Mohammad Mahmoodi. Degumming of Persian Silk with Mixed Proteolytic Enzymes. Journal of Applied Polymer Science 2007;106:267-275. 9.张雨青. 蚕丝脱胶方法的比较分析. 蚕业科学 2002;28(1):75-79. 10.李梓海，方明，嵇伏连，姚庆才. 绢纺原料高效除油和快速精练工艺的试验. 丝绸 2003;5:38-39.
同类课题研究水平概述
- 我国是世界上最大的蚕丝生产国和出口国，养蚕业和纺织业对我国经济发展和历史文化产生了深远的影响。利用微生物活动进行绢纺精练是我国纺织工业中的传统工艺，但是由于人们对这一体系中微生物组成缺乏了解，发酵过程不易控制，该法的优势没有得到充分发挥。目前国外关于蚕丝脱油脱胶的研究主要集中在生丝及丝织物的脱胶，以提高丝织物的使用性能；在国内，绢纺精练的研究多集中在化学法精练，探讨如何提高除油效果。而绢纺精练系统中存在哪些微生物，其种类和数量如何，哪些微生物依靠何种机制进行脱油去脂，至今鲜见报导。 目前关于绢纺精练系统中微生物组成的研究主要是基于培养的方法，但是由于环境中微生物种类很多，或者丰度很低，难以直接分离培养，所以我们通过分子生物学方法对绢纺精练系统中的微生物组成进行分析，从而为开发利用这一传统工艺中的微生物资源奠定了基础。 此外，我们从蚕丝腐化液中筛选分离得到一株具有除油功能的菌株，并探讨了其适宜的精练工艺条件。功能菌的使用有助于有效控制蚕丝腐化过程，改良生产工艺，稳定产品质量。 本论文的创新之处就在于首次揭示了蚕丝腐化系统中的微生物组成，并对功能细菌进行了筛选及工业小试。本研究的开展为我国传统微生物资源的开发及应用提供了方向，同时为功能菌株及脂肪酶、酯酶和蛋白酶等功能基因的筛选提供了新的来源。
