多酶复配降解羊绒纤维中虫卵壳杂质的研究

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羊绒纤维是一种稀有的特种动物纤维,因产量稀少且具有纤细柔软和色泽温和等优良的特性,在纺织加工行业具有极大的商业价值。虫卵壳是羊绒纤维中难以去除的生物性杂质,因其对染料亲和性较羊绒纤维更高,且在染色过程中易造成染料堆积,染色后会形成局部斑点的现象,大大降低羊绒织物的品质。本论文建立了多酶复配去除羊绒纤维中虫卵壳杂质的全新方法,以几丁质酶、几丁质结合蛋白、蛋白酶和角质酶构成的复合酶降解体系,在较优降解条件下,实现了3 h内虫卵壳快速有效的降解,条件温和作用专一且对羊绒纤维损伤在可接受范围。主要研究内容如下:(1)虫卵壳组成成分的鉴定分析。通过对虫卵壳经预处理后得到的产物进行傅里叶红外光谱检测,发现虫卵壳中存在几丁质类物质,其含量约为43.80%。通过凯氏定氮法检测,发现虫卵壳中蛋白含量约为27.40%。针对虫卵壳中存在的几丁质和蛋白质类物质,分别使用单酶进行处理,进一步确定几丁质和蛋白质的存在及酶法降解的可行性。(2)几丁质降解酶的重组表达与制备。在毕赤酵母Pichia pastoris GS115中重组表达了维氏气单胞菌Aeromonas veronii来源的几丁质酶Chi B565,筛得一株酶活为3.40 U·m L-1转化子,研究了其酶学性质。完成了重组菌P.pastoris GS115/p PIC9K-Chi B565的3 L罐高密度发酵,最高酶活为13.20 U·m L-1,是摇瓶酶活的3.31倍。在大肠杆菌Escherichia coli BL21中重组表达了粘质沙雷氏菌Serratia marcescens来源的几丁质结合蛋白CBP21,测定了其与重组几丁质酶Chi B565协同降解几丁质的作用,在最适条件下CBP21能促进Chi B565酶活提高到1.76倍。(3)多酶复配降解体系的优化。首先对复配体系中的商业蛋白酶种类和加量进行优化,当每克羊绒纤维以50 mg的中性蛋白酶加量时,既不会对羊绒纤维造成不可逆的损伤,又能保证虫卵壳的有效降解。同时,针对报道的虫卵壳连接物和羊绒纤维表面的连接部位的组成成分,选择了本实验室已研究的孢子梭球菌Sirococcus conigenus来源的酸性角质酶Sc Cut A参与复配,并完成了重组菌P.pastoris KM71/p PIC9K-Sc Cut A的3 L罐高密度发酵,最高酶活为378.12 U·m L-1,是摇瓶酶活的13.14倍;体系优化后,当每克羊绒纤维以25 U Chi B565,20 U Sc Cut A,50 mg中性蛋白酶,CBP21:Chi B565为10:1(v·v-1)加量时,复配体系能实现3 h内对虫卵壳杂质专一高效的降解。(4)酶处理后羊绒纤维的品质鉴定。对酶处理后的羊绒纤维进行单纤维强力、断裂伸长、失重率和扫描电子显微镜分析,相较于空白对照,复合酶处理过后的羊绒纤维的单纤维强力下降了5.37%,断裂伸长提高了2.19%,失重率由1.90%提高到3.50%,均在羊绒纤维改性的可接受范围内。同时扫描电子显微镜结果表明,复合酶未对羊绒纤维造成不可逆损伤。
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