一種嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴工藝中的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物酶制劑領域，具體涉及一種嗜熱毛殼菌纖維素酶的新用途，尤其 涉及一種嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴工藝中的應用。
【背景技術】
[0002] 在傳統(tǒng)的棉針織物拋光染色工藝中，拋光與染色工藝分開進行的，一般工藝流程 如圖1所示，在上述工藝中，最早是采用酸性纖維素酶，pH值一般控制在4. 5~5. 0左右。 隨著酶制劑的發(fā)展，特別是中性纖維素酶技術的進步，其可以在中性條件下有效的去除織 物表面的毛羽，而染色前期的吸附過程一般也是在中性條件下進行。
[0003] 近來年，隨著人們對環(huán)保的日益重視，許多印染工作者嘗試將拋光工藝染色工藝 合二為一，即拋光染色一浴工藝。棉針織物拋光染色一浴工藝將拋光工藝與染色工藝合二 為一，大大減少水與能源的消耗、減少污水的排放、縮短工藝時間、提高生產效率。該工藝一 經推出，就受到許多印染企業(yè)和廣大印染工作者的重視。許多工廠目前已經采用該工藝進 行生產，其工藝流程一般如圖2所示。
[0004] 與拋光染色兩步法相比，拋光染色一浴工藝可以節(jié)約3/4水的消耗與污水排放， 可以減少1/3能量消耗，可以節(jié)省1/3時間。
[0005] 在該工藝中，使用的酶一般是中性纖維素酶，但目前大部分酶的最適作用溫度為 50~55°C，因此拋光工序溫度（也是染色起始上染工序）一般選擇在50~55°C。一般棉 活性染料的染色溫度為60°C，因此，加堿進行反應固色溫度選擇在60°C條件下進行。
[0006] 在該工藝中，為了促染，一般需加入大量的鹽（氯化鈉或硫酸鈉），即使染淺色，鹽 的濃度一般也不低于15g/L。染色越深，需要加入的鹽量越大，鹽濃度越高。染黑色時，鹽的 濃度甚至可以達到90g/L。
[0007] 上述工藝在實際生產中存在以下問題：
[0008] ①鹽對中性纖維素酶的失活作用。在上述濃度（15~90g/L)及溫度（50~55°C ) 條件下，鹽對纖維素酶有明顯的失活作用，濃度越高，失活作用越大。因此，為保證拋光效 果，需要加大起始中性纖維素酶的用量或在后面補加中性纖維素酶。
[0009] ②纖維素酶的最適作用溫度一般為50~55°C，當溫度高于60°C，酶的活力下降明 顯。因此，拋光工序與染色反應工序是在不同的溫度條件下進行的。在升溫60°C后，如果保 溫時間長，很容易造成較大的強力損傷，保溫時間比較短，染料吸附不均勻，加堿進行固色 反應，很容易造成染色色花。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種嗜熱毛殼菌纖維素酶的新用途，即在拋光染 色一浴工藝中的應用。該嗜熱毛殼菌纖維素酶為具有嗜鹽性能的中性纖維素酶，高濃度 的鹽對中性纖維素酶的活性有明顯的提升作用，該中性纖維素酶的最適作用溫度為57~ 63°C，這樣拋光溫度與染色溫度一致，在拋光過程的同時，染料可以充分勻染，保證染色均 勻。
[0011] 本發(fā)明涉及的嗜熱毛殼菌纖維素酶，是申請人于2013年7月5日申請的專利申請 號為201310280267. 6,發(fā)明名稱為"一種嗜熱毛殼菌纖維素酶及其制備方法和應用"的發(fā)明 專利申請。
[0012] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0013] 在本發(fā)明的一方面，提供一種嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴工藝中的應 用，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶按如下方法制得：
[0014] 1)嗜熱毛殼菌纖維素酶基因的合成，合成的嗜熱毛殼菌纖維素酶基因的序列如 SEQ ID NO. 2所示，合成的基因編碼更加符合里氏木霉高效表達的基因編碼；
[0015] 2)嗜熱毛殼菌纖維素酶表達質粒的構建；
[0016] 3)里氏木霉的轉化與嗜熱毛殼菌纖維素酶高產菌株的篩選，得到的嗜熱毛殼菌纖 維素酶的氨基酸序列如SEQ ID NO. 3所示，分泌到細胞外的嗜熱毛殼菌纖維素酶為SEQ ID NO. 3所示序列的第22-314位氨基酸序列；步驟3)具體為：首先，用EcoRI降解步驟2)構建 的質粒形成質粒片段，采用化學轉化方法將該質粒片段轉入里氏木霉RUT C-30宿主細胞； 然后在含有潮霉素 B的PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)，再將生長旺盛的菌落接種置PDA培養(yǎng)基上，通 過生長和發(fā)芽，將孢子再轉移到新鮮PDA培養(yǎng)基上，以分離純化轉代穩(wěn)定的轉化子，將這些 轉化子的孢子接種在木霉纖維素酶誘導培養(yǎng)液，培養(yǎng)后，采樣離心，取上清液進行SDS-PAGE 電泳分析；所述木霉纖維素酶誘導培養(yǎng)液的PH值為4. 8,用乳糖作為誘導物。
[0017] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶為具有嗜鹽性能的中性纖 維素酶，在l〇g/L~90g/L濃度范圍內的鹽（優(yōu)選為NaCUNa2SO4*的一種或多種）對該中 性纖維素酶的活性有明顯的提升作用。
[0018] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴中的最適 作用溫度為57~63°C (優(yōu)選為60°C )。
[0019] 在本發(fā)明的另一方面，提供一種嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴工藝中的應 用，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶按如下方法制得：
[0020] 1)嗜熱毛殼菌纖維素酶基因的合成，合成的嗜熱毛殼菌纖維素酶基因的序列如 SEQ ID Nd 4 所示；
[0021] 2)嗜熱毛殼菌纖維素酶表達質粒的構建；
[0022] 3)畢赤酵母的轉化與嗜熱毛殼菌纖維素酶高產菌株的篩選，得到的嗜熱毛殼菌纖 維素酶的氨基酸序列如SEQ ID NO. 5所示；步驟3)具體為：首先，用Spe I限制性內切酶將 步驟2)構建的表達質粒切開后，直接轉化畢赤酵母菌；隨即挑選多個白色畢赤酵母菌落、 培養(yǎng)、誘導后，將菌體與培養(yǎng)液分離，培養(yǎng)液通過SDS-PAGE電泳分析。
[0023] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶為具有嗜鹽性能的中性纖 維素酶，在l〇g/L~90g/L濃度范圍內的鹽（優(yōu)選為NaCUNa2SO4*的一種或多種）對該中 性纖維素酶的活性有明顯的提升作用。
[0024] 作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述嗜熱毛殼菌纖維素酶在拋光染色一浴中的最適 作用溫度為57~63°C (優(yōu)選為60°C )。
[0025] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0026] 1、鹽濃度在10g/L~90g/L范圍內，對中性纖維素酶有一定的激活作用，可以提升 中性纖維素酶的拋光效果。因此，纖維素酶的用量降低，從而可以降低工藝成本。
[0027] 2、中性纖維素酶的最適作用溫度提高為60°C，與棉用活性染料染色溫度一致，可 以在恒溫（60°C)條件下進行拋光染色一浴。既有利于拋光，又有利于染色，保證染色質量。
【附圖說明】
[0028] 圖1是傳統(tǒng)的棉針織物拋光與染色工藝分開進行的工藝流程圖。
[0029] 圖2是現有的拋光染色一浴工藝的工藝流程圖。
[0030] 圖3是本發(fā)明實施例3中在60°C條件下，pH值7. 0條件下，用1.0 g/L嗜熱毛殼菌 纖維素酶對織物拋光60分鐘，在不同硫酸鈉濃度條件下的失重率對比圖。
[0031] 圖4是本發(fā)明實施例3中在60°C條件下，pH值6.0條件下，用I.Og/L嗜熱毛殼菌 纖維素酶對織物拋光60分鐘，在不同硫酸鈉濃度條件下的失重率對比圖。
[0032] 圖5是本發(fā)明實施例3中在50°C條件下，pH值6.0條件下，用1.0 g/L市場上收集 的大孢圓孢霉（Staphylotrichum coccosporum) STCEl基因編碼的中性纖維素酶對織物拋 光60分鐘，在不同硫酸鈉濃度條件下的失重率對比圖。
[0033] 圖6是本發(fā)明實施例4中嗜熱毛殼菌纖維素酶的溫度特性分析示意圖。
[0034] 圖7是本發(fā)明實施例4中市場上收集的大孢圓孢霉（Staphylotrichum coccosporum) STCEl基因編碼的中性纖維素酶的溫度特性分析示意圖。
[0035] 圖8是本發(fā)明實施例5中的工藝流程圖。
[0036] 圖9是本發(fā)明實施例6中的工藝流程圖。
[0037] 圖10是本發(fā)明實施例7中的工藝流程圖。
[0038] 圖11是本發(fā)明實施例8中的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 以下實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具 體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，例如Sambrook等人，分子克隆：實驗室手冊（New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press，1989)中所述的條件，或按照制造廠商所建 議的條件。
[0040] 實施例1采用里氏木霉表達的嗜熱毛殼菌纖維素酶的制備（參見專利申請?zhí)枮?br>[0042] 201310280267. 6的發(fā)明專利申請公開文本CN103343111A的說明書的實施例1)。
[0043] 實施例2采用畢赤酵母表達的嗜熱毛殼菌纖維素酶的制備（參見專利申請?zhí)枮?201310280267. 6的發(fā)明專利申請公開文本CN103343111A的說明書的實施例3)。
[0044] 實施例3嗜熱毛殼菌纖維素酶具有嗜鹽性能的定性試驗（不同硫酸鈉濃度對中性 纖維素酶拋光效果影響）
[0045] 1、60°C條件下，pH值7. 0條件下，用I. 0g/L實施例1制得的嗜熱毛殼菌纖維素酶 對織物拋光60分鐘，在不同硫酸鈉濃度條件下失重率情況，見表1和圖