低温等离子体与生物酶在苎麻脱胶中的应用

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苎麻生物酶脱胶是一种利用酶的生物活性,对苎麻纤维外包裹的质大分子进行分解,从而使纤维分离出来的的脱胶方法。相比于传统化学脱胶的高能耗、高污染,生物酶脱胶法高效能、优质量、无污染,所以酶脱胶是未来苎麻脱胶的重要发展方向。本课题研究了低温等离子体对脱胶酶的活性的影响,并将其应用于苎麻生物酶脱胶,以达到提高生物酶活性和酶脱胶效率的目的,使苎麻织物脱胶质量满足工业生产的要求。  由于苎麻胶质主要由果胶和半纤维素组成,故本课题选用果胶酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶为苎麻织物的脱胶酶,探究低温等离子体(LTP)对其活性的影响。首先确定脱胶酶的活性测试方案,再以酶活性为指标,探讨LTP处理条件如处理压强、放电功率、处理时间及实验气氛对果胶酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶活性的影响,优选出LTP处理的最佳工艺条件。同时,采用红外光谱、荧光光谱及圆二色谱等研究低温等离子处理对果胶酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶分子结构的影响,初步了解酶构象变化与活力变化的关系。最后研究了最优LTP工艺条件处理后的生物酶对苎麻织物脱胶效果,探讨苎麻脱胶中温度、pH、时间、酶种类、脱胶酶比例、脱胶酶总量对失重率、毛细效应、白度等的影响。  研究结果表明,低温等离子体处理能明显改善果胶酶、木聚糖酶和β-甘露聚糖酶的催化活性。果胶酶的最优LTP处理工艺条件为氧气作实验气氛,处理压强65Pa,放电功率200W,处理时间4min;木聚糖酶的最优LTP处理工艺条件为氩气作实验气氛,处理压强80Pa,放电功率200W,处理时间4min;β-甘露聚糖酶的最优LTP处理工艺条件为氧气作实验气氛,处理压强65Pa,放电功率50W,处理时间2min。最优LTP工艺处理后的生物酶能明显改善苎麻织物脱胶效果,经过工艺优化苎麻脱胶率能达到4.2%,而用未LTP处理的生物酶在相同脱胶工艺下进行脱胶,脱胶率只有2.3%左右。LTP处理过的酶最优脱胶工艺条件为脱胶温度55℃,pH值4.0,脱胶100min,脱胶酶比例木聚糖酶:果胶酶=0.57:0.43,未选用β-甘露聚糖酶,酶剂总用量8%(o.m.f)。
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