9麻纤维的生物脱胶

1、 麻纤维的生物脱胶前处理麻纤维的生物脱胶前处理 1我国主要的麻类资源及其分布情况我国主要的麻类资源及其分布情况 我国是全球麻类生产的主要国家，约占全我国是全球麻类生产的主要国家，约占全球的球的80以上。以上。 生产的主要麻类：苎麻、亚麻、黄麻、大生产的主要麻类：苎麻、亚麻、黄麻、大麻、红麻、罗布麻、剑麻、白麻等。麻、红麻、罗布麻、剑麻、白麻等。 苎麻主要集中在我国苎麻主要集中在我国(约占约占95以上以上)，有，有“中国草中国草”之美誉。之美誉。 中国是世界上第二大亚麻生产国，我国亚中国是世界上第二大亚麻生产国，我国亚麻原来主要生产地是在黑龙江。麻原来主要生产地是在黑龙江。 我国是世界上第三个黄

2、麻生产国。我国是世界上第三个黄麻生产国。 纺织上用得较多的有苎麻、亚麻、黄麻、大麻等纺织上用得较多的有苎麻、亚麻、黄麻、大麻等四大类。四大类。 苎麻、亚麻、大麻其纤维支数及可纺性相对较好，苎麻、亚麻、大麻其纤维支数及可纺性相对较好，品质较优，主要用于纺织面料、服装、服饰。品质较优，主要用于纺织面料、服装、服饰。 黄麻因其纤维粗、短，支数低，品质较差，主要黄麻因其纤维粗、短，支数低，品质较差，主要用于织制包装材料，地毯等领域。用于织制包装材料，地毯等领域。2.苎麻的脱胶处理苎麻的脱胶处理 苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农苎麻是中国特有的以纺织为主要用途的农作物，产量约占全世界苎麻产量的作物，

3、产量约占全世界苎麻产量的90以以上，主要产地有湖南、广西、四川、湖北。上，主要产地有湖南、广西、四川、湖北。 苎麻茎的解剖结构由外向内分为苎麻茎的解剖结构由外向内分为表皮、皮表皮、皮层、韧皮部、形成层、木质部和髓。层、韧皮部、形成层、木质部和髓。 韧皮部分称原麻，木质部分称为麻骨。韧皮部分称原麻，木质部分称为麻骨。 苎麻韧皮纤维单细胞呈圆筒形或扁平带状，没有苎麻韧皮纤维单细胞呈圆筒形或扁平带状，没有天然扭曲，纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙。天然扭曲，纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙。 单纤维单纤维细长，细长，纤维强度是天然纤维中最高者。长纤维强度是天然纤维中最高者。长度和强度足以满足纺纱加工的要

4、求，度和强度足以满足纺纱加工的要求， 质地轻、吸湿散湿快，透气性比棉纤维高三倍左质地轻、吸湿散湿快，透气性比棉纤维高三倍左右。右。 为纺制细度细、均匀度好的苎麻纱，苎麻为纺制细度细、均匀度好的苎麻纱，苎麻脱胶时应脱去全部胶质而获得单纤维，即脱胶时应脱去全部胶质而获得单纤维，即采用全脱胶的方法。采用全脱胶的方法。 苎麻纤维单细胞在韧皮中互相疏松地排列苎麻纤维单细胞在韧皮中互相疏松地排列结构，也使全脱胶成为可能。结构，也使全脱胶成为可能。 在脱胶过程中，要注意尽量减少损伤纤维，在脱胶过程中，要注意尽量减少损伤纤维，获得尽可能高的制成率。获得尽可能高的制成率。2.1 苎麻化学成分与脱胶的关系苎麻化学

5、成分与脱胶的关系 苎麻原麻中包含多种化学成分。大约苎麻原麻中包含多种化学成分。大约70%是纤维是纤维素，素，30%是非纤维素成分，通称为胶质。是非纤维素成分，通称为胶质。 胶质内含有半纤维素、果胶、木质素、水溶物、脂胶质内含有半纤维素、果胶、木质素、水溶物、脂蜡质、灰分等几类物质。蜡质、灰分等几类物质。 半纤维素、果胶物质和木质素等杂质包围在纤维的半纤维素、果胶物质和木质素等杂质包围在纤维的外表，使纤维胶结在一起而呈坚固的片条状物质，外表，使纤维胶结在一起而呈坚固的片条状物质，即原麻。即原麻。 原麻不能直接用来纺纱，在纺纱之前必须将胶质去原麻不能直接用来纺纱，在纺纱之前必须将胶质去除，使苎麻单

6、纤维相互分离，这一过程称除，使苎麻单纤维相互分离，这一过程称“脱胶脱胶”。 果胶物质果胶物质 果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由半半乳糖醛酸乳糖醛酸及其及其甲酯甲酯缩合缩合而成，此外还含有鼠李糖、而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。阿拉伯糖、半乳糖等。 果胶的基本结构是果胶的基本结构是a-(1，4)-半乳糖醛酸主链半乳糖醛酸主链，鼠，鼠李糖单元以（李糖单元以（1-2）连接于还原端或以（）连接于还原端或以（1-4）连）连接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引

7、入接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点，阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再了节点，阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（作为侧链以（1-4）连接于鼠李糖上。）连接于鼠李糖上。果胶的种类果胶的种类 原果胶原果胶(Protopectin)-呈长链存在的多聚半乳糖醛呈长链存在的多聚半乳糖醛酸，不溶于水，未成熟果蔬中。原果胶在稀酸或果酸，不溶于水，未成熟果蔬中。原果胶在稀酸或果胶酶的作用下即转变为可溶性果胶胶酶的作用下即转变为可溶性果胶. 果胶酸：果胶酸：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游离的（聚半乳糖醛酸）。果胶酸的部分羧基与钙、离的（聚半乳

8、糖醛酸）。果胶酸的部分羧基与钙、镁等金属离子结合，形成不溶性果镁等金属离子结合，形成不溶性果胶酸。胶酸。 可溶性果胶（果胶酯酸）可溶性果胶（果胶酯酸）：含一定数量：含一定数量甲酯基团甲酯基团，果胶分子中果胶分子中75%左右的羧基是甲酯化的。主要成分左右的羧基是甲酯化的。主要成分是半乳糖醛酸甲酯以及少量半乳糖醛酸通过是半乳糖醛酸甲酯以及少量半乳糖醛酸通过1,4-糖糖苷键连接而成的长链高分子化合物。苷键连接而成的长链高分子化合物。根据分子中酯化程度和溶解性不同，分为：根据分子中酯化程度和溶解性不同，分为：l可溶性果胶能溶于水，水果成熟后由硬变可溶性果胶能溶于水，水果成熟后由硬变软，其原因之一是原果

9、胶转变为可溶性果软，其原因之一是原果胶转变为可溶性果胶。胶。l在稀酸或果胶酶的作用下，半乳糖醛酸甲在稀酸或果胶酶的作用下，半乳糖醛酸甲酯水解成半乳糖醛酸和甲醇。酯水解成半乳糖醛酸和甲醇。 果胶果胶在苎麻原麻中含有在苎麻原麻中含有4%左右。它分布在初生左右。它分布在初生壁的一些缝隙中，使两个相邻细胞结合在一起。壁的一些缝隙中，使两个相邻细胞结合在一起。 果胶物质对酸、碱和氧化剂作用的稳定性要较纤果胶物质对酸、碱和氧化剂作用的稳定性要较纤维素低，经过酸预水解再用稀碱溶液煮练，一般维素低，经过酸预水解再用稀碱溶液煮练，一般来说，去除率是比较高的。来说，去除率是比较高的。 半纤维素半纤维素 半纤维素半

10、纤维素是聚合度较低是聚合度较低(聚合度为聚合度为200 左右左右)、易溶、易溶于稀碱溶液的多糖类物质。于稀碱溶液的多糖类物质。 多是木聚糖，主链由多是木聚糖，主链由-1, 4-糖苷链的糖苷链的D-吡喃型糖残吡喃型糖残基聚合而成，其主链上有由甘露糖、半乳糖、葡萄基聚合而成，其主链上有由甘露糖、半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖等残基组成的侧链等；糖、阿拉伯糖等残基组成的侧链等； 木质素木质素 木质素木质素是一种具有芳香族特性的、结构单体为苯是一种具有芳香族特性的、结构单体为苯丙烷型的、空间立体结构的高分子化合物，结构丙烷型的、空间立体结构的高分子化合物，结构中含有较多的甲氧基、羟基、羧基及双键等，其中含有

11、较多的甲氧基、羟基、羧基及双键等，其中羟基包括酚羟基和醇羟基。中羟基包括酚羟基和醇羟基。 木质素与半纤维素之间的主要接结是苯甲醚键、木质素与半纤维素之间的主要接结是苯甲醚键、缩醛键等，与纤维素无化学连接。缩醛键等，与纤维素无化学连接。 苎麻韧皮中木质素含量为苎麻韧皮中木质素含量为1%-1.5%，在化学脱胶，在化学脱胶中经过酸碱和氯氧的多次作用，在精干麻中只余中经过酸碱和氯氧的多次作用，在精干麻中只余下下0.1 %-0.3%。 这三种物质在纤维细胞间依靠游离的羟基、羧基这三种物质在纤维细胞间依靠游离的羟基、羧基进行物理结合、氢键连接或化学键合形成胶质复进行物理结合、氢键连接或化学键合形成胶质复合

12、体，包裹在苎麻纤维的外面，使纤维相互胶结合体，包裹在苎麻纤维的外面，使纤维相互胶结在一起。在一起。 苎麻原麻中含有苎麻原麻中含有2530的胶质，对纤维纺织的胶质，对纤维纺织染整影响较大。在纺纱前必须将胶质去除，释放染整影响较大。在纺纱前必须将胶质去除，释放出纤维并呈单纤维分离状态。出纤维并呈单纤维分离状态。2.2 苎麻生物脱胶原理和主要脱胶酶类苎麻生物脱胶原理和主要脱胶酶类 原理：原理：利用脱胶菌产生的酶，分解韧皮部与木质利用脱胶菌产生的酶，分解韧皮部与木质部之间、韧皮部与皮及薄膜组织之间的胶质类物部之间、韧皮部与皮及薄膜组织之间的胶质类物质，从而得到精干麻纤维。质，从而得到精干麻纤维。 所需

13、要的酶类包括三大类，即所需要的酶类包括三大类，即果胶酶、半纤维素果胶酶、半纤维素酶和木质素酶类酶和木质素酶类。 因为苎麻原料中木质素的含量相对较低，脱胶的因为苎麻原料中木质素的含量相对较低，脱胶的主要关键酶是果胶酶类和半纤维素酶类。主要关键酶是果胶酶类和半纤维素酶类。 果胶酶果胶酶对苎麻脱胶的效果有着直接的影响，因而果胶酶对苎麻脱胶的效果有着直接的影响，因而果胶酶可以作为脱胶酶酶制剂优劣的一个重要指标。可以作为脱胶酶酶制剂优劣的一个重要指标。 果胶酶果胶酶 是分解果胶质的多种酶的总称，主要是原果胶酶是分解果胶质的多种酶的总称，主要是原果胶酶和果胶酶。和果胶酶。 原果胶酶：原果胶酶：催化不溶性原

14、果胶分解出游离水溶性催化不溶性原果胶分解出游离水溶性果胶质的酶果胶质的酶 果胶酶：果胶酶：催化可溶性果胶的各种酶的总称。催化可溶性果胶的各种酶的总称。 果胶酶主要由植物和微生物合成，果胶酶随来源果胶酶主要由植物和微生物合成，果胶酶随来源不同，其种类和组分有所不同，酶学性质和作用不同，其种类和组分有所不同，酶学性质和作用方式亦有差异。方式亦有差异。 按对果胶底物作用的方式果胶酶分为：按对果胶底物作用的方式果胶酶分为： 原果胶酶原果胶酶 聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶(PG) 裂解酶裂解酶(PL) 果胶酯酶果胶酯酶(PE) 原果胶酶原果胶酶(PPase) 是一类能把不溶于水的原果胶转变为可溶性果胶。

15、是一类能把不溶于水的原果胶转变为可溶性果胶。 分为两种酶：分为两种酶： A型原果胶酶型原果胶酶主要作用于原果胶的内部，也就是多主要作用于原果胶的内部，也就是多聚半乳糖醛酸的区域。聚半乳糖醛酸的区域。 B型原果胶酶型原果胶酶主要作用于外部，也就是连接聚半乳主要作用于外部，也就是连接聚半乳糖醛酸链和细胞壁组分的多糖链。糖醛酸链和细胞壁组分的多糖链。 A型原果胶酶作用后产生的果胶分子量较低，而型原果胶酶作用后产生的果胶分子量较低，而B型原果胶酶产生的果胶分子量较大。型原果胶酶产生的果胶分子量较大。 聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonases)，PG) 此类能水解聚半乳糖醛酸中

16、此类能水解聚半乳糖醛酸中-1,4键（优先对甲酯键（优先对甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），其应用最为广泛。含量低的水溶性果胶酸作用），其应用最为广泛。聚甲基半乳糖醛酶聚甲基半乳糖醛酶(PMG) 能水解甲基半乳糖醛酸基中的能水解甲基半乳糖醛酸基中的 a-1,4键，其又可分键，其又可分为：为： (1)内聚甲基半乳糖醛酸酶内聚甲基半乳糖醛酸酶(Endo PMG) (2)外聚甲基半乳糖醛酸酶外聚甲基半乳糖醛酸酶(Exo PMG) 裂解酶裂解酶(pectin lyases，PL) 裂解酶裂解酶(反式消去酶反式消去酶)是通过反式消去作是通过反式消去作用裂解果胶聚合体的一种果胶酶，裂用裂解果胶聚合体的一种果胶

17、酶，裂解酶在解酶在C-4位置上断开糖苷键，同时从位置上断开糖苷键，同时从C-5处消去一个处消去一个H原子从而产生一个不原子从而产生一个不饱和产物。饱和产物。 也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果胶酸，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。胶酸，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。pH8.09.5，Ca2+是绝对需要的。是绝对需要的。聚半乳糖醛酸裂解酶（聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）l 这类酶以随机方式切断果胶酸甲酯分子这类酶以随机方式切断果胶酸甲酯分子a -1，4糖苷键，产生不饱和寡聚半乳糖醛酸甲酯，使糖苷键，产生不饱和寡聚半乳糖醛酸甲酯，使溶液的粘度快速下降。溶液的粘

18、度快速下降。l 是唯一专性作用于高酯化果胶的解聚酶类。果是唯一专性作用于高酯化果胶的解聚酶类。果胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提高而增加。高而增加。l不能水解果胶酸不能水解果胶酸聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL） 果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成果胶酸。果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成果胶酸。 霉菌果胶酯酶的最适霉菌果胶酯酶的最适pH一般在酸性范围，它的热一般在酸性范围，它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适pH在碱性范围在碱性范围（7.58.0）。）。 商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半

19、乳糖醛商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。酸酶、果胶裂解酶。 果胶酯酶（果胶酯酶（PE） 果胶酶是一类复杂的酶系，主要由芽孢杆果胶酶是一类复杂的酶系，主要由芽孢杆菌、曲霉产生。菌、曲霉产生。半纤维素酶半纤维素酶 半纤维素主要包括甘露聚糖、木聚糖及多聚半乳半纤维素主要包括甘露聚糖、木聚糖及多聚半乳糖等，因此半纤维素酶类包括甘露聚糖酶、木聚糖等，因此半纤维素酶类包括甘露聚糖酶、木聚糖酶及多聚半乳糖酶等。糖酶及多聚半乳糖酶等。 木聚糖多为异聚多糖，主链和侧链上有多种取代木聚糖多为异聚多糖，主链和侧链上有多种取代基团，它的降解需要许多酶的参与，这些酶通过基团，它的降解需要许多酶

20、的参与，这些酶通过特定的协同作用，才能使其降解。特定的协同作用，才能使其降解。木质素降解酶木质素降解酶 木质素是具有三维结构的芳香族高聚物，由各种木质素是具有三维结构的芳香族高聚物，由各种CC键连接在一起，微生物几乎不能通过水解方式键连接在一起，微生物几乎不能通过水解方式进行水解。进行水解。 苎麻中木质素含量较低，不是脱胶的主要对象，但苎麻中木质素含量较低，不是脱胶的主要对象，但木质素酶能将胞间层坚实的木质素屏障降解，使纤木质素酶能将胞间层坚实的木质素屏障降解，使纤维解析出来。维解析出来。 木质素降解酶系是一个非常复杂的体系，目前研究木质素降解酶系是一个非常复杂的体系，目前研究最多并认为最为重

21、要的有最多并认为最为重要的有木质素过氧化物酶、锰过木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶等。氧化物酶和漆酶等。2.3 苎麻脱胶技术苎麻脱胶技术 化学脱胶法化学脱胶法 利用酸、碱和氧化剂的水解作用，破坏胶质大分利用酸、碱和氧化剂的水解作用，破坏胶质大分子使之变成能溶入溶液的小分子，从而将胶质与子使之变成能溶入溶液的小分子，从而将胶质与苎麻纤维分离。苎麻纤维分离。 国内外苎麻脱胶广泛采用以烧碱煮炼为中心的化国内外苎麻脱胶广泛采用以烧碱煮炼为中心的化学脱胶方法，即学脱胶方法，即“浸酸、二煮浸酸、二煮”的老工艺。指苎的老工艺。指苎麻韧皮经酸浸泡后，在碱液中煮两次制得其纤维麻韧皮经酸浸泡后，在碱液中煮两次

22、制得其纤维(精干麻精干麻)的工艺过程。的工艺过程。 先用先用0.2H2S04，50浸浸1h，洗净后在煮炼锅内，洗净后在煮炼锅内用用2NaOH溶液于溶液于110130煮炼煮炼23h，放去，放去碱液，冲洗后用碱液，冲洗后用5NaOH溶液再煮一次。溶液再煮一次。 煮炼时还可以加入一些助剂，如肥皂、煮炼时还可以加入一些助剂，如肥皂、0.3Na2Si03，0.5NaHC03等，以提高煮炼的质量。等，以提高煮炼的质量。 煮毕，放出碱液，出锅杵击煮毕，放出碱液，出锅杵击(使胶质易于洗去使胶质易于洗去)，冲洗。必要时可再用冲洗。必要时可再用NaClO溶液漂白，随后酸洗，溶液漂白，随后酸洗，水洗。水洗。 脱胶后

23、剩余含胶量约为脱胶后剩余含胶量约为2左右。左右。 存在流程长、工序多、手工操作多、劳动存在流程长、工序多、手工操作多、劳动强度大、脱胶工艺时间长、能耗高等问题，强度大、脱胶工艺时间长、能耗高等问题，不能适应高档、高支织物纺织的需要。不能适应高档、高支织物纺织的需要。 碱液脱胶法会对纤维造成一定程度的损伤，碱液脱胶法会对纤维造成一定程度的损伤，且煮炼废液含碱较多，污水处理难度大。且煮炼废液含碱较多，污水处理难度大。 酶一化学联合脱胶法酶一化学联合脱胶法 先用酶法处理苎麻，使得原麻中的胶质在分子结先用酶法处理苎麻，使得原麻中的胶质在分子结构上发生了较大的变化，胶质复合体的稳定性受构上发生了较大的变

24、化，胶质复合体的稳定性受到很大的破坏，大分子之间有较大的空隙，提高到很大的破坏，大分子之间有较大的空隙，提高了大分子对碱的敏感性。了大分子对碱的敏感性。 再用化学的方法，就可在较短的时间内除去生物再用化学的方法，就可在较短的时间内除去生物脱胶后残余的胶质而且所用碱液的浓度也较低。脱胶后残余的胶质而且所用碱液的浓度也较低。 中国科学院成都生物研究所采用从自然源分离筛中国科学院成都生物研究所采用从自然源分离筛选的选的甘露聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶产生菌，甘露聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶产生菌，经发酵制备的酶制剂对苎麻脱胶，然后采用化学经发酵制备的酶制剂对苎麻脱胶，然后采用化学法对经酶处理的苎麻精炼，使化

25、学工艺与酶法工法对经酶处理的苎麻精炼，使化学工艺与酶法工艺形成互补，对酶不能降解的木质素和甲基化的艺形成互补，对酶不能降解的木质素和甲基化的果胶用助剂进行降解。果胶用助剂进行降解。 工艺：生苎麻扎把一装笼一生物脱胶一碱煮一洗工艺：生苎麻扎把一装笼一生物脱胶一碱煮一洗麻机洗麻（或拷麻麻机洗麻（或拷麻)一酸漂洗一脱水一抖麻一渍油一酸漂洗一脱水一抖麻一渍油一脱油水一抖麻一烘干。一脱油水一抖麻一烘干。 脱胶过程中用生物的方法取代了化学脱胶过程中脱胶过程中用生物的方法取代了化学脱胶过程中的一次碱煮，降低了二次碱煮中碱的浓度并缩短的一次碱煮，降低了二次碱煮中碱的浓度并缩短了碱煮的时间。了碱煮的时间。 微生

26、物一化学联合脱胶法微生物一化学联合脱胶法 是利用微生物的生命活动所产生的脱胶酶是利用微生物的生命活动所产生的脱胶酶定向破坏苎麻胶质的主体结构，使胶质的定向破坏苎麻胶质的主体结构，使胶质的聚合度下降，然后用稀碱经短时处理将残聚合度下降，然后用稀碱经短时处理将残胶除去。胶除去。 其主要特征：其主要特征：通过大量野生菌株筛选获得一个繁通过大量野生菌株筛选获得一个繁殖速度快、产脱胶关键酶、培养条件粗犷的新菌殖速度快、产脱胶关键酶、培养条件粗犷的新菌株，经株，经56h纯培养后，接种到生苎麻上进行一纯培养后，接种到生苎麻上进行一系列系列“胶养菌，菌产酶，酶脱胶胶养菌，菌产酶，酶脱胶”的生化反应的生化反应(

27、612h)，即可把生苎麻加工成松散、柔软、纯，即可把生苎麻加工成松散、柔软、纯净的精干麻。净的精干麻。 工艺流程：工艺流程：生苎麻扎把一装笼一接种一生物脱胶生苎麻扎把一装笼一接种一生物脱胶一洗麻一渍油一烘干。一洗麻一渍油一烘干。 与化学脱胶工艺比较：与化学脱胶工艺比较： 1)脱胶生产周期相同；脱胶生产周期相同； 2)以温和条件下的生化反应取代强酸、强碱、高以温和条件下的生化反应取代强酸、强碱、高温下的温下的“浸酸浸酸”、“一煮一煮”、“二煮二煮”工艺流程，工艺流程，能耗降低能耗降低44.38，脱胶助剂减少，脱胶助剂减少83.33； 3) 消除强酸和高温下的强碱对纤维的负作用，不消除强酸和高温下

28、的强碱对纤维的负作用，不仅脱胶制成率提高仅脱胶制成率提高56，大幅度改善其可纺，大幅度改善其可纺性能，如单纤维强度、扭曲频率、耐磨等；性能，如单纤维强度、扭曲频率、耐磨等； 4) 大幅度减少无机、有机污染物的排放；大幅度减少无机、有机污染物的排放；节省污染治理费用。节省污染治理费用。 纯生物脱胶法纯生物脱胶法 传统的生物脱胶是将原麻浸在一定的厌氧环境如水传统的生物脱胶是将原麻浸在一定的厌氧环境如水田中，利用多种厌氧微生物协同作用脱去苎麻的胶田中，利用多种厌氧微生物协同作用脱去苎麻的胶质。质。 现代生物脱胶法是通过选择产脱胶关键酶酶活比较现代生物脱胶法是通过选择产脱胶关键酶酶活比较高的微生物菌株

29、，将苎麻浸渍于其中除去苎麻胶质；高的微生物菌株，将苎麻浸渍于其中除去苎麻胶质；或直接用酶制剂处理苎麻获得纯净苎麻纤维。或直接用酶制剂处理苎麻获得纯净苎麻纤维。 传统生物脱胶生产成本低且简单易行，但脱胶质量传统生物脱胶生产成本低且简单易行，但脱胶质量不稳定、耗时长，占地面积大，不能应用于工业化不稳定、耗时长，占地面积大，不能应用于工业化生产。生产。全酶脱胶法全酶脱胶法 利用产果胶酶、半纤维素酶的微生物发酵粗酶液利用产果胶酶、半纤维素酶的微生物发酵粗酶液或脱胶酶制剂来浸渍生苎麻。利用酶的生物活性，或脱胶酶制剂来浸渍生苎麻。利用酶的生物活性，降解苎麻纤维外包裹的胶质复合体，从而使纤维降解苎麻纤维外包

30、裹的胶质复合体，从而使纤维分离出来。分离出来。 湖南师范大学与沅江苎麻厂、益阳地区微生物厂湖南师范大学与沅江苎麻厂、益阳地区微生物厂合作研究了苎麻酶法脱胶技术，筛选了一种脱胶合作研究了苎麻酶法脱胶技术，筛选了一种脱胶菌株。该菌株系能分泌出果胶酶、半纤维素酶、菌株。该菌株系能分泌出果胶酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶。发酵培养蛋白酶、淀粉酶。发酵培养24小时所产生的粗酶小时所产生的粗酶液，即可用于生苎麻的酶脱胶。液，即可用于生苎麻的酶脱胶。 酶法脱胶周期短、设备投资少等特点，但酶法脱胶周期短、设备投资少等特点，但是成本高、脱胶效率低，用于工业生产还是成本高、脱胶效率低，用于工业生产还有很大的距离，

31、目前丹麦诺瓦公司有苎麻有很大的距离，目前丹麦诺瓦公司有苎麻脱胶酶出售脱胶酶出售。纯微生物脱胶方法纯微生物脱胶方法 从从80 年代开始，一些学者选用细菌进行苎麻年代开始，一些学者选用细菌进行苎麻脱胶实验，并取得了较好的脱胶效果，但是脱胶实验，并取得了较好的脱胶效果，但是还没有在工业生产上大量推广应用，原因是还没有在工业生产上大量推广应用，原因是菌种产酶能力差菌种产酶能力差(不产生半纤维素酶，果胶酶不产生半纤维素酶，果胶酶活力活力2040u/ml)，脱胶效率低，脱胶效率低(脱胶率为脱胶率为2030)，菌种培养工艺要求高，一般麻纺，菌种培养工艺要求高，一般麻纺厂难以接受。厂难以接受。 在微生物脱胶过

32、程中，最重要的一步就是在微生物脱胶过程中，最重要的一步就是菌株的筛选。菌株筛选涉及到菌株分布的菌株的筛选。菌株筛选涉及到菌株分布的广泛性、生长的快速性、营养特异性及脱广泛性、生长的快速性、营养特异性及脱胶高效性。胶高效性。 近几年来，国内的一些研究人员就从这些近几年来，国内的一些研究人员就从这些方面着手，已经筛选出有效的脱胶菌株。方面着手，已经筛选出有效的脱胶菌株。苎麻生物脱胶技术应用优势苎麻生物脱胶技术应用优势 精干麻质量优势精干麻质量优势 苎麻纤维采用细菌发酵或以生苎麻纤维采用细菌发酵或以生物酶处理为主的生物脱胶技术后，苎麻纤维直接物酶处理为主的生物脱胶技术后，苎麻纤维直接分离出来，没有破

33、坏，提升了苎麻精干麻的可纺分离出来，没有破坏，提升了苎麻精干麻的可纺性能及麻纱质量，满足苎麻纺纱的要求。性能及麻纱质量，满足苎麻纺纱的要求。 精干麻纤维断裂强力和模量明显优于其它脱胶方精干麻纤维断裂强力和模量明显优于其它脱胶方法的精干麻；消除强酸、强碱及高温下强碱对纤法的精干麻；消除强酸、强碱及高温下强碱对纤维的负作用，提高纤维制成率达维的负作用，提高纤维制成率达2%4%，残胶，残胶率低（率低（2%）。）。存在的问题存在的问题 迄今为止，国内外苎麻生物脱胶法还未能普及，迄今为止，国内外苎麻生物脱胶法还未能普及，脱胶菌种产酶能力低，菌种脱胶关键酶活力不高脱胶菌种产酶能力低，菌种脱胶关键酶活力不高

34、或分泌的酶系不全、脱胶效果不稳定等使脱胶处或分泌的酶系不全、脱胶效果不稳定等使脱胶处理达不到麻对纤维残胶率的要求，主要原因有：理达不到麻对纤维残胶率的要求，主要原因有： （1）苎麻胶质成分十分复杂，需要复杂酶系。）苎麻胶质成分十分复杂，需要复杂酶系。而自然界的菌株往往只有一种或几种相关的酶类，而自然界的菌株往往只有一种或几种相关的酶类，或者缺少脱胶关键酶。故需要复合菌群的作用降或者缺少脱胶关键酶。故需要复合菌群的作用降低苎麻胶质，达到脱胶的目的。低苎麻胶质，达到脱胶的目的。 （2）微生物培养工艺要求高，不易于企业产业）微生物培养工艺要求高，不易于企业产业化作业化作业 。3. 亚麻的脱胶处理亚麻

35、的脱胶处理 亚麻为一年生草本纤维植物，它既是当今世界的第亚麻为一年生草本纤维植物，它既是当今世界的第三大纤维作物，又是五大油料作物之一。三大纤维作物，又是五大油料作物之一。 世界亚麻主要分布在欧州平原，主产国有俄罗斯、世界亚麻主要分布在欧州平原，主产国有俄罗斯、中国、法国、比利时、波兰、罗马尼亚、捷克、斯中国、法国、比利时、波兰、罗马尼亚、捷克、斯洛伐克、匈牙利等。洛伐克、匈牙利等。 我国北方亚麻栽培始于我国北方亚麻栽培始于20世纪初，现已形成以黑龙世纪初，现已形成以黑龙江为中心的集原料生产、脱胶制纤、纺织加工、内江为中心的集原料生产、脱胶制纤、纺织加工、内外贸易、科学研究于一体的亚麻产业体系

36、，我国为外贸易、科学研究于一体的亚麻产业体系，我国为继俄罗斯之后的第二大亚麻纺织大国。继俄罗斯之后的第二大亚麻纺织大国。亚麻纤维的化学组成亚麻纤维的化学组成 亚麻纤维属韧皮类纤维素纤维，除纤维素外，还亚麻纤维属韧皮类纤维素纤维，除纤维素外，还含有半纤维素、木质素、果胶、水溶物、脂肪、含有半纤维素、木质素、果胶、水溶物、脂肪、腊质等伴生物，是一种非纯净的纤维素纤维。腊质等伴生物，是一种非纯净的纤维素纤维。 亚麻韧皮中纤维素含量亚麻韧皮中纤维素含量7080。半纤维素。半纤维素1215，木质素，木质素2.55，果胶，果胶1.45.7，蜡质，蜡质1.21.8，灰分，灰分0.81.3，含氮，含氮物质物质

37、0.3 1.6。3.1 亚麻纤维的生产方法亚麻纤维的生产方法 亚麻是一种韧皮纤维，其可利用的纺织纤亚麻是一种韧皮纤维，其可利用的纺织纤维集中在亚麻原茎的表皮中。维集中在亚麻原茎的表皮中。 亚麻的茎杆较细，韧皮部很薄，无法象苎亚麻的茎杆较细，韧皮部很薄，无法象苎麻那样逐株剥皮、刮青、脱胶制取韧皮纤麻那样逐株剥皮、刮青、脱胶制取韧皮纤维，只能先经过一个不完全的脱胶过程，维，只能先经过一个不完全的脱胶过程，再利用纤维与麻骨韧性的差异，采取机械再利用纤维与麻骨韧性的差异，采取机械方法制取工艺纤维。方法制取工艺纤维。亚麻脱胶制纤的工艺流程如下：亚麻脱胶制纤的工艺流程如下：脱胶脱胶 为了从亚麻原茎中获取可

38、供纺织的纤维，为了从亚麻原茎中获取可供纺织的纤维，必须对麻进行浸渍。浸渍俗称沤麻，又称必须对麻进行浸渍。浸渍俗称沤麻，又称为脱胶。为脱胶。 即利用微生物或化学物质来破坏麻茎中的即利用微生物或化学物质来破坏麻茎中的粘性物质，使韧皮层中的纤维素物质与周粘性物质，使韧皮层中的纤维素物质与周围的组织分开，来获取可纺织的亚麻纤维。围的组织分开，来获取可纺织的亚麻纤维。 纤维品质与脱胶质量密切相关纤维品质与脱胶质量密切相关. 脱胶偏生皮骨难以分离，即打成麻上含木质部过脱胶偏生皮骨难以分离，即打成麻上含木质部过多，工艺纤维无法达到梳纺的要求；多，工艺纤维无法达到梳纺的要求； 脱胶偏熟，纤维束间结构被破坏，纤

39、维品质脱胶偏熟，纤维束间结构被破坏，纤维品质(主要主要是纤维强力是纤维强力)和长麻率明显下降；和长麻率明显下降； 脱胶过度使长麻变为短麻，甚至变成单纤维细胞，脱胶过度使长麻变为短麻，甚至变成单纤维细胞，完全失去纺织价值，只能用于造纸。完全失去纺织价值，只能用于造纸。3.2 亚麻纤维脱胶的基本原理亚麻纤维脱胶的基本原理 亚麻纤维细胞长度多为亚麻纤维细胞长度多为1026mm，单纤，单纤维长度小于纺针的间距，达不到纺织工艺维长度小于纺针的间距，达不到纺织工艺的要求，只能利用束纤维进行纺纱。的要求，只能利用束纤维进行纺纱。 亚麻纤维存在亚麻原茎的韧皮部内，亚麻亚麻纤维存在亚麻原茎的韧皮部内，亚麻纤维细

40、胞靠果胶质轴向搭接或侧向转接形纤维细胞靠果胶质轴向搭接或侧向转接形成纤维束，纤维束之间分布着大量的韧皮成纤维束，纤维束之间分布着大量的韧皮薄壁细胞与筛管、伴胞等胶杂成分。薄壁细胞与筛管、伴胞等胶杂成分。 亚麻脱胶实质是破坏纤维束与周围组织、亚麻脱胶实质是破坏纤维束与周围组织、韧皮部与表皮、韧皮部与木质部之间的连韧皮部与表皮、韧皮部与木质部之间的连接程度，在尽可能除去胶杂物质的同时，接程度，在尽可能除去胶杂物质的同时，减少对纤维细胞间胶质的破坏，维持纤维减少对纤维细胞间胶质的破坏，维持纤维束内部纤维细胞间的固有形态与结构。束内部纤维细胞间的固有形态与结构。 亚麻原茎的脱胶方法大致分三类，生物法、

41、化学亚麻原茎的脱胶方法大致分三类，生物法、化学法和物理化学法。法和物理化学法。 生物法是利用微生物分解果胶质来达到脱胶的目生物法是利用微生物分解果胶质来达到脱胶的目的。的。 化学法和物理法目前工艺技术尚不成熟，近年难化学法和物理法目前工艺技术尚不成熟，近年难于见到应用报道。于见到应用报道。 亚麻微生物脱胶是利用脱胶微生物分泌的亚麻微生物脱胶是利用脱胶微生物分泌的生物酶水解亚麻韧皮纤维中的果胶、半纤生物酶水解亚麻韧皮纤维中的果胶、半纤维素等杂质，使亚麻表皮、皮层、韧皮薄维素等杂质，使亚麻表皮、皮层、韧皮薄壁细胞、筛管与伴胞等杂细胞离析剥落而壁细胞、筛管与伴胞等杂细胞离析剥落而实现脱胶。实现脱胶。

42、 具有操作简便、成本低廉、简单易行等优具有操作简便、成本低廉、简单易行等优点，是国内外亚麻脱胶的主要方法。点，是国内外亚麻脱胶的主要方法。 亚麻生物脱胶按其脱胶形式分为三种：亚麻生物脱胶按其脱胶形式分为三种： 天然微生物脱胶：天然微生物脱胶：在适宜的条件下，利用水体及在适宜的条件下，利用水体及麻茎上存在的天然微生物，以果胶物质、半纤维麻茎上存在的天然微生物，以果胶物质、半纤维素等胶杂质为碳素营养，将其转化为水溶性的低素等胶杂质为碳素营养，将其转化为水溶性的低分子物质实现脱胶；分子物质实现脱胶； 加菌脱胶：加菌脱胶：从自然界人工分离纯化脱胶菌种，利从自然界人工分离纯化脱胶菌种，利用脱胶菌的纯培养

43、进行加菌脱胶；用脱胶菌的纯培养进行加菌脱胶； 酶法脱胶：酶法脱胶：培养脱胶菌制取脱胶酶制剂，进行酶培养脱胶菌制取脱胶酶制剂，进行酶法脱胶。法脱胶。水沤法水沤法雨露法雨露法温水沤麻法温水沤麻法天然水沤天然水沤法法天然微生物脱胶方法天然微生物脱胶方法3.3 亚麻微生物脱胶研究进展亚麻微生物脱胶研究进展天然微生物脱胶天然微生物脱胶雨露沤麻雨露沤麻 利用自然温湿度条件，通过麻茎上固有的霉菌使利用自然温湿度条件，通过麻茎上固有的霉菌使细胞壁多糖部分降解，使亚麻韧皮部与木质部分细胞壁多糖部分降解，使亚麻韧皮部与木质部分离而脱胶。离而脱胶。 特点：特点：沤麻过程长，对环境的温湿度条件要求较沤麻过程长，对环境

44、的温湿度条件要求较高，沤麻质量依赖于自然条件，人为控制困难。高，沤麻质量依赖于自然条件，人为控制困难。但用工少，对自然环境破坏少，环保性能好，打但用工少，对自然环境破坏少，环保性能好，打成麻具有特殊的色泽和光泽。成麻具有特殊的色泽和光泽。 目前，在欧洲一些经济发达、劳动成本高、环保目前，在欧洲一些经济发达、劳动成本高、环保要求苛刻的国家被广泛采用。要求苛刻的国家被广泛采用。 在雨露沤麻条件下，果胶质的破坏过程要经历在雨露沤麻条件下，果胶质的破坏过程要经历20-30天。此种情况是在有氧条件下，也就是空气自天。此种情况是在有氧条件下，也就是空气自由流通和固定温度不高的条件下，真菌发挥主要由流通和固

45、定温度不高的条件下，真菌发挥主要作用。作用。 原茎上存在的大量饱子很快萌发，形成菌丝体。原茎上存在的大量饱子很快萌发，形成菌丝体。菌丝体穿过麻茎上的微小裂缝和气孔伸入组织内菌丝体穿过麻茎上的微小裂缝和气孔伸入组织内部，达到薄壁组织，开始迅速生长，形成完整的部，达到薄壁组织，开始迅速生长，形成完整的褐灰色菌丝丛。亚麻失去自己原有的色泽，生出褐灰色菌丝丛。亚麻失去自己原有的色泽，生出暗色小斑点，然后逐渐变为深灰色或灰色，形成暗色小斑点，然后逐渐变为深灰色或灰色，形成干茎。干茎。 但该法受到地理区域、气候条件的限制，沤制的但该法受到地理区域、气候条件的限制，沤制的亚麻纤维较粗、质量也不稳定。亚麻纤维

46、较粗、质量也不稳定。 我国北方地区气候少雨干燥，适于沤麻的时间短，我国北方地区气候少雨干燥，适于沤麻的时间短，温湿度往往不够平衡，雨露沤麻常导致出麻率低温湿度往往不够平衡，雨露沤麻常导致出麻率低和纤维品质劣；和纤维品质劣； 我国南方麻区因夏季、秋季高温干旱，麻茎保湿我国南方麻区因夏季、秋季高温干旱，麻茎保湿困难，同样难以推广。困难，同样难以推广。亚麻天然水沤法亚麻天然水沤法 是将收割后的亚麻浸渍在池塘、湖泊或水沟中，是将收割后的亚麻浸渍在池塘、湖泊或水沟中，利用麻茎及水源中天然微生物的发酵作用分解麻利用麻茎及水源中天然微生物的发酵作用分解麻茎内的胶质，致使韧皮纤维部与木质部分离。茎内的胶质，致

47、使韧皮纤维部与木质部分离。 因国内外亚麻主产区分布于高纬度地区亚麻收因国内外亚麻主产区分布于高纬度地区亚麻收获后气温和水温下降迅速，天然水沤法脱胶的研获后气温和水温下降迅速，天然水沤法脱胶的研究与应用极少。究与应用极少。温水沤麻温水沤麻 亚麻温水沤麻法是在天然水沤法的基础上通过人亚麻温水沤麻法是在天然水沤法的基础上通过人工控制水温，使麻茎在适宜的温水中沤制将亚工控制水温，使麻茎在适宜的温水中沤制将亚麻原茎浸入麻原茎浸入31-35左右的温水中，利用水中的微左右的温水中，利用水中的微生物来分解原茎中的果胶质。生物来分解原茎中的果胶质。 从事沤麻需建成专用的钢筋水泥沤麻池。池内先从事沤麻需建成专用的钢筋水泥沤麻池。池内先装入