果膠酶是一類能分解植物組織中果膠質的酶系,堿性果膠酶是指在堿性范圍內具有較高活性的果膠酶,目前廣泛用于織物處理、植物纖維脫膠、造紙、純化植物病毒等方面[1]。傳統的棉織物精練加工是在高溫、強堿條件下進行的,既不利于環保,對織物損傷也較大.而用堿性果膠酶處理織物。由于酶的專一性且作用條件溫和,具有對織物損傷小,對環境污染少的優點.堿性果膠酶可由細菌、放線菌、真菌產生,但具有工業化應用前景的菌種并不多,僅有嗜堿芽孢桿菌[2]、螺胞菌 [3]等幾種。本試驗從土壤及腐敗的水果中分離篩選到了一株堿性果膠酶的高產菌株,初步考察了自制堿性果膠酶在紗布精練加工中的應用效果。
1 試驗
1.1 試劑
果膠(pectin),Sigma公司:紗布,上海川本衛生材料有限公司秀洲分公司;其余試劑均為國產分析純。
1.2 培養基組成
富集培養基:桔皮粉
1.3 菌種篩選
富集培養:將從湖北、浙江各地果園中選取的適量土壤放入盛有無菌生理鹽水帶玻璃珠的三角燒瓶中制成土壤懸液.將一些含果膠質高的腐敗水果表皮以及土壤懸液分別放入富集培養基中,
復篩:將初篩得到的菌株接種到種子瓶,用250ml三角瓶裝30mL培養基,
1.4 織物處理工藝
酶精練:沸水預處理30 min[4]→酶精練(
1.5 分析方法
酶活測定:取1mL適當稀釋的粗酶液和2~ml l%(質量分數)果膠溶液(pH9.6)分別置于兩個試管中,于
2 結果與討論
2.1 菌種篩選與鑒定
菌種篩選:從多份土壤以及腐敗的水果中選擇圈徑比大的菌落,初篩到19株細菌、2株霉菌.通過復篩,篩選到一株產酶較高的細菌。菌種鑒定:篩選到的菌株培養24h后,菌落呈乳白色,圓形,顯微鏡下觀察為桿狀.革蘭氏染色為陽性,有芽孢,大部分為中生。根據<伯杰氏系統細菌學手冊>描述特征,該菌株屬于芽孢桿菌,暫定名為Bacillussp.WZ008.搖瓶產酶:將種子液以10%(體積分數)的接種量接入到發酵培養基中,用500 mL三角瓶裝30 mL培養基,
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| 圖1堿性果膠酶產酶進程 |
2.2 酶學性質
2.2.1 最適作用pH及pH穩定性
將酶液分別加入到用pH 8.0-10.6的甘氨酸,氫氧化鈉緩沖液、pH 11.0的磷酸氫二鈉,氫氧化鈉緩沖液配制的果膠溶液中,測定酶活力。圖2結果表明:此酶的最適pH為9.6.將酶在不同緩沖體系中
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| 圖2酶的最適作用pH及pH穩定性 |
2.2.2 最適作用溫度及溫度穩定性
圖3結果表明,酶的最適作用溫度為
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| 圖3酶的最適作用溫度 |
由于堿性果膠酶在紡織前處理工藝中的反應時間一般在lh左右,因此,研究酶的熱穩定性就顯得非常重要.在
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| 圖4酶在 |
2.2.3金屬離子對酶活力的影響
各種金屬離子對堿性果膠酶酶活的影響見圖5。
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| 金屬離子mmol/L |
在酶反應體系中分別加入CaCl2、MgS04·7H20,CuS04,ZnCl2,FeSO4·7H20,MnCl2·4H20,使其最終濃度為lmmol/L,考察它們對酶活力的影響.圖5結果表明,Ca2+對酶活有明顯的促進作用,Mn2+對酶活有一定的抑制作用,其他金屬離子對酶活沒有明顯影響.堿性果膠酶需要Ca2+作為激活劑,研究堿性果膠酶結構時發現有Ca2+的結合位點。[6]
2.3 織物處理
由表l可以看出,從毛效與織物上裂解的不飽和聚半乳糖醛酸量兩個指標來看,酶精練與堿精練效果相當,達到織物處理要求.從減重率來看,酶精練要低于堿精練,說明酶法處理對織物的損傷小。從手感來講,酶精練
表1 酶精練與堿精練效果對比
| 處理工藝 | 酶活 (Um/L) | 減重率 % | 毛效 /cm/(30min) | A /(μmol/g) |
| 諾維信酶2%(體積分數) | 3.75 | 1.16 | 7.5 | 3.99 |
| 自制堿性果膠酶 | 4.26 | 1.59 | 8.0 | 5.44 |
| 堿精練 | 3.27 | 7.3 | 4.79 |
注:A為織物上裂解的不飽和聚半乳糖醛酸量。
用自制堿性果膠酶處理的織物,其潤濕性、果膠去除量均略優于諾維信酶.說明自制堿性果膠酶可以代替諾維信酶用于棉織物處理。
3 結論
(1)從土壤及腐敗的水果中篩選到一株產堿性果膠酶酶活高的菌株,經初步鑒定為芽孢桿菌屬,命名為Bacillus sp.WZ008。經發酵,酶活可達到42U/mL.。
(2)用自制堿性果膠酶處理紗布,可達到織物處理要求,且效果優于商品酶.
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