專利名稱：植物纖維的酶法制備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于制備植物纖維的方法。
背景技術(shù)：
大麻纖維歷史上一直用于紡織品工業(yè)。然而，最近在復合材料中的突破允許再生性纖維例如來自大麻的那些纖維代替剝離的纖維作為復合材料中的增強劑。因此，在不損害其完整性的情況下提取大麻纖維的方法的研發(fā)將促進它們在紡織品工業(yè)和生物復合材料中的應用。所述方法優(yōu)選是節(jié)能的，并且避免使用危險的和/或非生物降解性的試劑。在纖維植物例如大麻、亞麻和黃麻的莖桿中，含有韌皮纖維(bast fiber)的樹皮樣層環(huán)繞木心或干木。手工剝離的或機械剝離的是可以將大麻莖桿分為大麻“樹皮”和大麻“干木”部分的方法。“干木”部分可以用來進行化學制漿(Kortekaas 1998)?！皹淦ぁ庇脕砻枋銮o桿的所有外部組織，包括韌皮纖維。韌皮纖維或纖維束被果膠或膠質(zhì)材料所包圍。植物纖維由多糖(主要是纖維素)組成。這不同于由蛋白質(zhì)組成的動物纖維如來自蠶和蜘蛛的絲料、來自綿羊或其他毛皮牲畜的毛料。植物纖維在任何工業(yè)應用之前需要從剝離的樹皮中分離出。提取主要包括脫膠， 即從纖維中去除果膠。果膠是一種多糖，是半乳糖醛酸的聚合物。果膠不溶于水或酸。然而，可以通過強堿溶液例如燒堿(濃氫氧化鈉)去除果膠。用于分離出潔凈纖維的常用方法包括各種改進型的雨露慪麻法、水慪麻法和化學法以及酶法處理。所述方法包括使將纖維保持在一起的膠質(zhì)物松解并去除。傳統(tǒng)方法是水慪麻法或雨露慪麻法。在雨露慪麻法中，在切割后將莖梗置于地里。在世界上一些地方，通過將莖梗束置于池塘或水流中而對大麻進行水慪麻。這兩種慪麻(有限腐敗)方法取決于天然微生物分泌的酶對果膠所進行的消化。水慪麻法的缺點是污染水道或水流。雨露慪麻法需要2周至6周以上才完成，并且受到天氣的極大影響，不能保證存在有利的條件。酶慪麻法涉及在存在或不存在其它酶例如木聚糖酶和/或纖維素酶的情況下果膠酶的作用。然而，這種酶在分離大麻纖維中的實際應用仍然停留在實驗階段。現(xiàn)在常見的工業(yè)方法涉及到化學慪麻法，化學慪麻法涉及到烈性的危險化學品如純堿、燒堿和草酸，經(jīng)常在160°c高溫在若干個大氣壓下進行。本領域中已知有多種慪麻法。Clarke等(clarke，2002)描述了一種用于通過將剝離的韌皮部樹皮(在預處理方法中經(jīng)過或未經(jīng)過酶溶液浸泡)放到封閉不透氣的容器例如塑料袋中，從所述韌皮部樹皮去除果膠或膠質(zhì)材料以獲得單獨的纖維的方法。所述韌皮部樹皮天然具有的酶生成微生物靠由酶預處理而釋放的初始營養(yǎng)物生長，并將在這種封閉環(huán)境中完成慪麻過程。Clarke還描述了一種替代性的預處理方法，所述方法包括用化學品代替酶，所述化學品包括燒堿、純堿、硅酸鈉、草酸和乙二胺四乙酸(EDTA)。因此，需要涉及環(huán)境友好的和/或生物降解性的試劑的更溫和且有效的方法來分離大麻纖維。果膠是否為脫膠的唯一目標物也是個問題。除了主要目標物果膠之外的其他膠質(zhì)物質(zhì)的去除可以提供了獲得更加精細更加柔軟的大麻纖維的機會。Sung等(Sung，2007)教導了在約6-13的pH在約90°C以下的溫度用含有檸檬酸二鈉、檸檬酸三鈉或其混合物的水溶液對剝離的大麻韌皮部樹皮進行的預處理。大麻莖桿由韌皮部纖維(樹皮)和木心(干木)一起組成。這兩個部分的主要成分是纖維素、半纖維素、果膠和木質(zhì)素(參見表1) (Garcia-Jaldon, 1998)。表1大麻各部的化學分析
權(quán)利要求
1.一種用于從剝離的植物韌皮提取纖維的方法，所述方法包括使用含有檸檬酸三鈉的PH為約8至14的水溶液在約90°C以下溫度預處理纖維植物的剝離的植物韌皮；和隨后在堿性PH使用蛋白酶處理回收的纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預處理的所述溫度為約65°C至約90°C。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，預處理的所述溫度為約65°C至約85°C。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，預處理進行約0.5小時至5小時的時間。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，使用蛋白酶進行的處理在約8至12 的PH范圍在水性介質(zhì)中進行。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，使用蛋白酶進行的處理在約8至10 的PH范圍在水性介質(zhì)中進行。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，使用蛋白酶進行的處理在約8.0至 9. 5的pH范圍在水性介質(zhì)中進行。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，使用蛋白酶進行的處理在約35°C至 65°C的溫度范圍內(nèi)進行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預處理在約90°C以下溫度在約8.5至9. 5的 PH范圍內(nèi)進行約30分鐘至60分鐘，然后在約90°C以下溫度使用氫氧化鈉溶液處理約30 分鐘至120分鐘；并且其中在約40°C至65°C的溫度范圍在約8至10的pH范圍內(nèi)使用蛋白酶對所述回收的纖維進行約0. 5小時至12小時的處理。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述方法進一步包括在約30°C至45°C的溫度在約 4至6的pH范圍內(nèi)使用在檸檬酸三鈉水溶液中的果膠酶處理所述纖維約1至12小時。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中，所述纖維植物為大麻。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預處理在約90°C以下溫度在約8.5至9. 5的 PH進行約30分鐘至60分鐘；和其中在約40°C至65°C溫度范圍在約8至10的pH范圍內(nèi)使用蛋白酶處理所回收的纖維約0. 5小時至12小時。
13.如權(quán)利要求1至8或12中的任一項所述的方法，其中，所述纖維植物是亞麻。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述蛋白酶為桿菌(Bacillus)來源。
15.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述蛋白酶是天然的或修飾的枯草桿菌蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶、堿性蛋白酶或埃斯波酶。
16.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其中，所述蛋白酶是天然的或修飾的枯草桿菌蛋白酶。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，其中，所述蛋白酶以至少0.24單位酶/ 克受處理纖維的量使用。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，蛋白酶的所述量為0.24單位酶/克受處理纖維至對單位酶/克受處理纖維。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，蛋白酶的所述量為0.24單位酶/克受處理纖維至4. 8單位酶/克受處理纖維。
全文摘要
一種用于從剝離的植物韌皮提取纖維的方法，所述方法包括在約90℃以下溫度使用含有檸檬酸三鈉的pH為約8至14的水溶液預處理纖維植物的剝離的植物韌皮；和隨后用蛋白酶在堿性pH處理回收的纖維。
文檔編號D01C1/02GK102325930SQ200980157045
公開日2012年1月18日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者M·伍德, 宋永霖, 黃放 申請人:加拿大國立研究院