專利名稱：利用微生物處理毛或羽毛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用真菌分解和精制大量毛和羽毛的技術(shù)。本發(fā)明也涉及將利用真菌處理已經(jīng)分解和精制的毛和羽毛用作肥料的技術(shù)。
在皮革生產(chǎn)中，必須在皮革進(jìn)一步加工之前從獸皮上除去毛。通常的除去毛的方法是在硫化物和石灰中溶解毛。在世界范圍內(nèi)，每年處理的毛至少幾萬噸(參見例如，美國皮革工業(yè)統(tǒng)計(jì)1995)，并且來自去毛步驟的液體廢料占了來自皮革生產(chǎn)的廢水流中的大部分的污染物。
為了應(yīng)付這種局面，最近商業(yè)化了所謂的“保留毛的去毛方法”，其中利用減少量的硫化物除去毛(參見“非色素鞣皮技術(shù)的發(fā)展和研究”，1995年MITI委托的項(xiàng)目的報(bào)告，日本皮革技術(shù)協(xié)會(huì)公開，1996年3月30日)。該方法能夠減少流出液中的污染物，但在另一方面，通?？扇芎涂商幹玫膹U毛以固體回收。因?yàn)槊目煞纸舛刃?，還沒有建立有效的處理廢毛的方法。
大量的羽毛產(chǎn)生于家禽業(yè)。大部分被丟棄并且一些用作飼料；但是，作為資源的商業(yè)可行性用途，一般認(rèn)為來自廢羽毛的飼料是太昂貴了。
毛和羽毛是纖維的，結(jié)構(gòu)硬，它們不能立即用作原材料。將毛和羽毛制成粉末是有利于它們有效地用于各個(gè)領(lǐng)域的。但是，干磨毛和羽毛不能給予輕而軟的毛和羽毛必須的效果。另外，它們的結(jié)構(gòu)很硬，不施加強(qiáng)內(nèi)部力量是不能研磨的。至今開發(fā)的濕磨方法包括將毛或羽毛切成適當(dāng)?shù)拈L度，在較長的時(shí)間內(nèi)將它們粉碎成粉末，或在壓力下加熱它們，并且之后將它們膨脹變形，制成粉末(參見，例如，未審查的公開的日本專利申請(kokai)號207855/1990敘述的名稱為“生產(chǎn)毛粉末的方法”的發(fā)明)。但是，利用常規(guī)方法處理大量的毛和羽毛耗價(jià)太大，并且需要很大的設(shè)備以致于不能以商業(yè)規(guī)模實(shí)施。
未審查公開的德國專利申請?zhí)?,090,673公開了利用弗氏鏈霉菌對毛和羽毛進(jìn)行蛋白質(zhì)水解使它們成為水溶性的方法。但是，這一方法不僅不能解決來自皮革生產(chǎn)的被污染的流出液的問題，也不適合處理大量的毛和羽毛的目的。
簡要地說，還沒有建立能夠提供可以方便地以低耗價(jià)處理來自保留毛的去毛方法的大量的廢毛和家禽業(yè)中產(chǎn)生的羽毛，而有效地利用它們的能力增強(qiáng)的方法的技術(shù)。
所以，本發(fā)明的目的是提供能夠大量處理在皮革生產(chǎn)中大量產(chǎn)生的廢毛以及來源于家禽業(yè)的羽毛的技術(shù)。換句話說，本發(fā)明的目的在于方便地以低耗價(jià)處理大量的毛和羽毛并且有效地利用得到的分解和精制產(chǎn)物。
為了達(dá)到所述的目的，本發(fā)明人廣泛地進(jìn)行了研究，并且發(fā)現(xiàn)通過以毛或羽毛作為營養(yǎng)源，一些真菌種類可以生長，并且毛或羽毛最終被分解和精制到容易利用的狀態(tài)。在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上本發(fā)明已經(jīng)完成。
所以，根據(jù)它的第一方面，本發(fā)明提供了利用需氧的并且可以分解毛和羽毛的真菌在含氧氣體流中處理毛或羽毛分解和精制它們的方法。
根據(jù)它的第二方面，本發(fā)明提供了分解和精制用本方法獲得的毛或羽毛的產(chǎn)物。
本發(fā)明人也發(fā)現(xiàn)，這樣獲得的分解和精制毛或羽毛的產(chǎn)物可用作肥料。所以，根據(jù)它的第三方面，本發(fā)明提供了含有這樣的分解和精制毛或羽毛的產(chǎn)物的肥料。


圖1是在多級(或多層)填充柱中利用真菌分解毛或羽毛的過程的圖解說明。
圖2A，2B，2C和2D是展示在多級填充柱中分解毛的進(jìn)展的圖。
圖3是在攪拌槽中利用真菌分解毛或羽毛的過程的圖解。
圖4A，4B和4C是展示在多級填充柱中分解毛的進(jìn)展的圖。
圖5是與對照相比，利用本發(fā)明的肥料生長Pakchoi的圖。
圖6是與對照相比，利用本發(fā)明的肥料生長Pakchoi的圖。
圖7是與對照相比，利用本發(fā)明的肥料生長紅蕪菁的圖。和圖8是與對照相比，利用本發(fā)明的肥料生長紅蕪菁的根的圖。
下面詳細(xì)敘述本發(fā)明。
只要它們可以完全分解毛和羽毛，任何真菌種類都可以用于本發(fā)明。優(yōu)選的是需氧真菌?？梢杂糜诒景l(fā)明的舉證的真菌包括下面Acremonium strictum，四真節(jié)皮菌，A.curreyi，A.tuberculatum，Arthroderm multifidum，A.cuniculi，Aphanoascus terreus，蠶白僵菌，枝頂頭孢，Chrysosporium asperatum，C.carmichaelii，C.crassitunicatum，C.europae，C.evolceanui，C.georgii，C.inducum，C.inops，嗜角質(zhì)金孢子菌，C.lobatum，C.lucknowense，C.luteum，C.merdarium，C.multifidum，C.pannicola，粗褶金孢子菌，短小金孢子菌，霜粉金孢子菌，C.pseudomerdarium，C.queenslandicum，熱帶金孢子菌，C.xerophillum，C.zonatrum，Ctenomyces serratus，絮狀表皮癬菌，Gymnoascus umbrinus，頭癬小孢子菌，犬小孢子菌，庫克氏小孢子菌，石膏狀小孢子菌，短柄帚霉，Scopulariopsis candida，艾吉羅氏發(fā)癬菌，須發(fā)癬菌，深紅色發(fā)癬菌，T.terrestre，范布魯西米氏發(fā)癬菌，疣狀發(fā)癬菌。在這些中間，嗜角質(zhì)金孢子菌是特別優(yōu)選的。
用本發(fā)明的方法處理的原材料包括來自保留毛的去毛方法的廢毛以及家禽業(yè)中產(chǎn)生的羽毛。但是，這些不是唯一的例子，起源于其它方法和情況的各種毛和鳥的羽毛可以用作原材料。
本發(fā)明的方法從利用含有有助于真菌生長的液體，例如含有酵母提取物的Y培養(yǎng)基(參見下面的表1)浸透的毛或羽毛開始。此后，在培養(yǎng)基中加入可以用于本發(fā)明的任何真菌，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。
表1 Y培養(yǎng)基的組成
注意，利用任何其它生長助劑如家用廢水和工業(yè)廢水可以替代作為生長助劑的Y培養(yǎng)基。如果利用的真菌可以沒有它們而生長，則可以省略這樣的補(bǔ)充培養(yǎng)基。
當(dāng)毛和羽毛進(jìn)行分解時(shí)，逐漸產(chǎn)生大量氨氣。在普通的培養(yǎng)方法中，逐漸產(chǎn)生的氨氣引起培養(yǎng)系統(tǒng)中pH的實(shí)質(zhì)性增加，并且抑制利用的真菌的生長，最后引起了毛或羽毛分解的過早停滯(即，它們沒有完全分解)。為了應(yīng)付這種局面，可以利用水洗滌培養(yǎng)基以降低pH，但這不是工業(yè)上的可行方法，因?yàn)樗枰罅康乃?，時(shí)間和耗價(jià)。另一方面，如果反應(yīng)系統(tǒng)干涸，真菌生長就受到抑制，再次阻止了毛和羽毛的分解。
作為為了解決問題他們進(jìn)行廣泛研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從防止培養(yǎng)基干燥的觀點(diǎn)出發(fā)，使含氧的氣體如空氣潮濕，并且在培養(yǎng)儀器中保持循環(huán)時(shí)，或當(dāng)這樣的含氧氣體保持循環(huán)并偶爾噴灑水時(shí)，逐漸產(chǎn)生的氨作為氣體被除去了，并且反應(yīng)系統(tǒng)中的pH能夠保持在真菌生長范圍內(nèi)。取例如真菌嗜角質(zhì)金孢子菌；這是高度需氧的生物體，并且它的生長受到恒定的空氣循環(huán)的促進(jìn)而不是抑制。發(fā)現(xiàn)用這一方法處理的毛已經(jīng)完全分解并且可以十分容易地精制。
優(yōu)選地在pH5-8.5，在20-28℃進(jìn)行培養(yǎng)10-30天的時(shí)間。但是，只要選擇的真菌可以培養(yǎng)，可以利用任何條件。
在培養(yǎng)后殘留的毛或羽毛已經(jīng)經(jīng)受明顯的分解過程并且不僅可以利用普通的精制機(jī)器而且可以通過壓板或一些其它的適當(dāng)?shù)墓ぞ邔γ蛴鹈M(jìn)行手動(dòng)壓榨容易地精制。在土壤中加入精制的毛或羽毛輔助它們的聚集；可取代的方法是，它們?nèi)菀妆煌寥郎矬w，昆蟲和小的動(dòng)物分解使它們本身成為肥料。從反應(yīng)器移出的氨可以通過稀酸溶液，以致它作為銨鹽回收，隨后用作氮肥。
所以，根據(jù)本發(fā)明的分解和精制毛和羽毛的技術(shù)，通過順從環(huán)境的途徑可以處理曾經(jīng)是環(huán)境污染的主要因素的來自皮革生產(chǎn)的大量廢毛和存在于家禽工業(yè)的同樣大量的羽毛，處理的產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)能夠有效用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
提供下面的實(shí)施例的目的是進(jìn)一步說明本發(fā)明但不用于限制本發(fā)明。
實(shí)施例1在多級填充柱中分解毛在可以從一端接收空氣和從另一端排出空氣的多級填充柱中填充牛毛。利用保留毛的去毛方法處理毛，并且利用4升Y培養(yǎng)基浸透1公斤得到的毛(參見
圖1)。在混合物中，加入100毫升嗜角質(zhì)金孢子菌(以登記號FERM BP-7099保藏于工業(yè)科學(xué)和技術(shù)部，國家生物科學(xué)和人技術(shù)研究院)的種子液體。為了防止真菌干燥，保持潮濕的空氣循環(huán)，而排出的空氣直接進(jìn)入稀酸，以致從培養(yǎng)系統(tǒng)除去氣體形式的逐漸形成的氨，并且在稀酸中回收。代替循環(huán)潮濕空氣，通過偶爾噴灑水可以循環(huán)干燥空氣。在20-28℃，在pH5-8.5進(jìn)行培養(yǎng)25-28天。圖2A，2B，2C和2D是顯示培養(yǎng)的結(jié)果的圖圖2A顯示了未處理的毛；圖2B顯示了利用嗜角質(zhì)金孢子菌培養(yǎng)8天的毛；圖2C顯示了培養(yǎng)25天的毛；圖2D顯示了在培養(yǎng)25天后利用壓板輕微壓下的毛。顯然，圖2D中的毛精制到它們沒有原始形狀的痕跡的程度。利用普通的研磨器可以容易地精制培養(yǎng)的毛，并且在人眼中，它們不再保持毛的形狀。在顯微鏡下檢測顯示毛已經(jīng)精制到直徑的范圍為幾十微米到幾百微米。
測量了在培養(yǎng)25和28天后保留的不溶物的干重，并且下面的表2顯示了結(jié)果。
表2. 毛的分解(wt％
<p>表3.毛的分解(N含量
但在偶然噴灑水的情況下循環(huán)干燥空氣可以取代它。在培養(yǎng)20-30天后，毛轉(zhuǎn)變成容易精制的狀態(tài)。培養(yǎng)條件是20-28℃，pH5-8.5，時(shí)間20-30天。
實(shí)施例3分解羽毛正如實(shí)施例1，利用小雞的羽毛，Y培養(yǎng)基和嗜角質(zhì)金孢子菌的種子液體填充多級填充柱，并且在20-28℃，在pH5-8.5進(jìn)行培養(yǎng)10天。真菌甚至生長在有效地分解能夠容易地精制的羽毛的羽干上(參見圖4)。圖4A顯示未處理的羽毛；圖4B顯示通過培養(yǎng)嗜角質(zhì)金孢子菌10天處理的羽毛，并且顯然真菌甚至在羽毛的羽干上增殖以便加強(qiáng)它們的分解；圖4C與圖4B相同，不同的是利用壓板精制部分處理的羽毛。正如圖4C顯示的，可以容易地精制用本發(fā)明的方法處理的羽毛。
實(shí)施例4將實(shí)施例1中獲得的精制的牛毛高溫滅菌，在含有2.3升花園土壤的兩個(gè)盆中各填充6克毛。另外兩個(gè)盆中只各填充2.3升同樣的土壤用作對照。含有精制的牛毛的盆和對照盆各播種Pakchoi；在萌發(fā)后，進(jìn)行稀疏化，在每個(gè)盆中生長三個(gè)植株。在培養(yǎng)41天后，收集包括根的植株，稱量它們的重量。
在含有精制的牛毛的盆中生長物大于對照盆(參見圖5和6)。對照生長物重量7.9±3.9克(平均±SD；n＝6)，而在含有精制的牛毛的盆中生長物重量為15.5±4.3克(n＝6)；差異是明顯的(在Student’s t-檢驗(yàn)中p＜0.05)。
實(shí)施例5將實(shí)施例1獲得的精制的牛毛高溫滅菌，在兩個(gè)含有2.3升花園土壤的盆中各填充25克毛。另外兩個(gè)盆只各填充了2.3升同樣的土壤，用作對照。利用紅蕪菁播種含有精制的牛毛的盆和對照盆；在萌發(fā)后，進(jìn)行稀疏化，在每個(gè)盆中生長三個(gè)植株。在培養(yǎng)43天后，收集包括根的植株，稱量它們的重量。
含有精制的牛毛的盆中的生長物大于對照盆(參見圖7和8)。對照生長物重量3.5±0.8克(平均±SD；n＝6)，而在含有精制毛的盆中的生長物重量5.7±1.1克(n＝6)；差異是明顯的(在Student’s t-檢驗(yàn)中p＜0.05)。
正如從實(shí)施例4和5的結(jié)果知道的，利用本發(fā)明的方法精制的毛或羽毛可以明顯促進(jìn)植物的生長，因此可用作肥料。
本發(fā)明提供了分解和精制大量毛和羽毛的方便和低廉的方法。分解和精制的毛和羽毛有利地用作土壤調(diào)節(jié)劑或肥料。另外，含有來源于氨氣的銨鹽的液體可用作氮肥。
權(quán)利要求
1.利用可以分解毛和羽毛的真菌在含氧氣體流中處理而分解和精制毛或羽毛的方法。
2.分解和精制用權(quán)利要求1所述的方法獲得的毛或羽毛的產(chǎn)物。
3.含有根據(jù)權(quán)利要求2所述分解和精制毛或羽毛的產(chǎn)物的肥料。
全文摘要
利用可以分解毛和羽毛的真菌在含氧氣體流中處理可以分解和精制大量毛和羽毛,得到的分解和精制的毛和羽毛可用作肥料。
文檔編號C05F1/00GK1274701SQ0011803
公開日2000年11月29日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月20日
發(fā)明者小山洋一, 鈴木興輝, 大形公紀(jì), 楠畑雅, 入江伸吉 申請人:財(cái)團(tuán)法人日本皮革研究所