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基本信息

項(xiàng)目名稱：
新型染料的生物合成及其在高端抗菌紡織品中的開發(fā)應(yīng)用
小類：
能源化工
簡介：
利用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)利用多功能的微生物色素，并用于紡織品染色的關(guān)鍵技術(shù)研究，一方面可以避免大量采摘和砍伐植物，有效地保護(hù)自然資源和環(huán)境，另一方面可望解決天然染料在紡織品染色中重復(fù)性和穩(wěn)定性差及色牢度低的共性的關(guān)鍵技術(shù)問題，加快天然色素的工業(yè)化進(jìn)程，提高浙江省傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)-紡織產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、檔次、經(jīng)濟(jì)效益，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，提高市場競爭力，具有重大而深遠(yuǎn)的意義。
詳細(xì)介紹：
微生物產(chǎn)生的靈菌紅素(Prodigiosins)，色澤自然鮮艷，且具有抗菌、抗瘧疾、抗真菌、抗病原動物等重要生物活性。本課題另辟蹊徑采用微生物發(fā)酵獲取天然色素-靈菌紅素開發(fā)多功能生態(tài)染料，不但可以避免大量砍伐自然界中的植物，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，真正做到“綠色”生產(chǎn)，且能有效保證色素的質(zhì)量和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)化大生產(chǎn)，還可以利用靈菌紅素重要的生物活性，開發(fā)出具有保健作用的抗菌、驅(qū)蟲的新型多功能生態(tài)染料，將這種生態(tài)染料成功應(yīng)用于天然纖維或者合成纖維的染色，必將推動傳統(tǒng)染料工業(yè)乃至紡織工業(yè)的技術(shù)變革。

作品圖片

  • 新型染料的生物合成及其在高端抗菌紡織品中的開發(fā)應(yīng)用

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計目的： 利用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)利用多功能的微生物色素，并用于紡織品染色的關(guān)鍵技術(shù)研究，一方面可以避免制備植物染料大量采摘和砍伐植物，有效地保護(hù)自然資源和環(huán)境，另一方面可望解決天然染料在紡織品染色中重復(fù)性和穩(wěn)定性差及色牢度低的共性的關(guān)鍵技術(shù)問題。 基本思路： 1.采用現(xiàn)代生物技術(shù)對高產(chǎn)紅色素菌株進(jìn)行菌種選育，確定最優(yōu)的篩選策略。2.對高產(chǎn)紅色素生產(chǎn)菌進(jìn)行發(fā)酵工藝優(yōu)化。3.采用超細(xì)化分散技術(shù)制備分散型染料。4.對多種合成纖維進(jìn)行染色，確立合適的染色工藝。5.對染色織物的色牢度和抗菌性能進(jìn)行測試，獲得高色牢度且具有生物保健作用的生態(tài)紡織品。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）紅色素靈菌紅素高產(chǎn)菌株的選育； （2）靈菌紅素作為染料對各種纖維的高色牢度染色技術(shù)； 項(xiàng)目的創(chuàng)新之處： （1）采用微生物來源的天然色素作為染色劑，相對于化學(xué)合成染料生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，對人體不僅無害，且有抗菌保健作用。相對于植物提取的天然色素，生產(chǎn)周期短、能耗低、重復(fù)性好，更易工業(yè)化且對環(huán)境也更為友好。 （2）采用超細(xì)化分散技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了靈菌紅素在水中的均勻分散，解決了靈菌紅素“不溶于水”的問題，實(shí)現(xiàn)了其染色工業(yè)化的可行性。 （3）利用開發(fā)的生物染料的特性，研究其清潔性染色方法，實(shí)現(xiàn)對各種化學(xué)纖維的無助劑高色牢度染色。 主要技術(shù)指標(biāo)： （1）紅色素的產(chǎn)量達(dá)到8 g/L以上。 （2）耐光色牢度：淺于1/12淺色≥3級，深于1/12深度≥4 。耐洗色牢度：變色≥3級，毛布沾色≥4級，其它纖維沾色≥3級。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性與先進(jìn)性： 合成染料在工業(yè)生產(chǎn)過程中給環(huán)境造成嚴(yán)重污染，另外一些合成染料被發(fā)現(xiàn)對人體有致癌、致畸、致敏等潛在危害。植物天然染料在紡織品染色中也存在的一些主要問題：①染色重復(fù)性差。②天然染料的穩(wěn)定性差。③色牢度差。因此天然植物染料并不能從根本上解決紡織品染色生態(tài)問題的途徑，利用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)微生物生態(tài)染料，可以避免對植物的砍伐，保證色素的產(chǎn)量和質(zhì)量，可以真正實(shí)現(xiàn)染料的“綠色”生產(chǎn)。微生物產(chǎn)生的紅色素-靈菌紅素(Prodigiosins)，色澤自然鮮艷，且具有抗菌、抗瘧疾、抗真菌、抗病原動物等重要生物活性。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

本作品在2011年，在蘇州紡織工業(yè)檢測中心進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果為經(jīng)紅色素染色后的真絲織物（A）和腈綸織物（B），耐洗變色牢度分別為3級和4-5級，對醋纖、棉、尼龍、滌綸、腈綸、羊毛的沾色牢度均在4級以上。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

專利實(shí)施許可

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品 圖片 樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

（1）采用微生物來源的天然色素作為染色劑，相對于化學(xué)合成染料生產(chǎn)過程對環(huán)境友好，對人體不僅無害，且有抗菌保健作用。相對于植物提取的天然色素，生產(chǎn)周期短、能耗低、重復(fù)性好，更易工業(yè)化且對環(huán)境也更為友好。 （2）采用超細(xì)化分散技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了靈菌紅素在水中的均勻分散，解決了靈菌紅素“不溶于水”的問題，實(shí)現(xiàn)了其染色工業(yè)化的可行性。 （3）利用開發(fā)的生物染料的特性，研究其清潔性染色方法，實(shí)現(xiàn)對各種化學(xué)纖維的無助劑高色牢度染色。

同類課題研究水平概述

一、紅色素-靈菌紅素生物法高效合成 靈菌紅素合成研究存在以下問題： ①化學(xué)合成產(chǎn)量產(chǎn)率均較低且對環(huán)境有較大污染；②生物合成中，由于不同菌株參與催化合成靈菌紅素的酶活力不同，導(dǎo)致靈菌紅素的發(fā)酵產(chǎn)量差異很大；③對于發(fā)酵生產(chǎn)靈菌紅素的微生物，研究者僅考察微生物營養(yǎng)條件、培養(yǎng)環(huán)境和反應(yīng)設(shè)備等因素，來提高靈菌紅素的產(chǎn)量，產(chǎn)量雖有明顯提高但總體水平仍較低。 二、靈菌紅素作為天然生態(tài)染料開發(fā) 天然染料根據(jù)來源可分為生物染料和礦物染料，其中以植物染料為主。印度、孟加拉國、日本、韓國、美國、意大利以及我國等國家都相繼采用植物染料染色并取得一些的成果，但植物天然染料生產(chǎn)存在的主要問題：①經(jīng)濟(jì)效益低。天然植物染料從種植、收集、提取到應(yīng)用都需要很長的時間，收率又低。性能不穩(wěn)定、成本高、難以支持現(xiàn)代化紡織工業(yè)生產(chǎn)使用等諸多問題。②一些天然植物作為染料的市場價值要低于作為中草藥資源的價值，如果將它們大量用于染料的提取，是不經(jīng)濟(jì)的。 研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌、真菌、霉菌等微生物產(chǎn)生的色素也可作為天然染料的來源。我國的研究人員曾嘗試用紅曲霉菌產(chǎn)生的紅曲米色素染絲綢，獲得了美麗的深紅色，英國研究人員將掌狀革菌、粗毛纖孔菌等大型真菌作為天然染料用于染色。日本蠶絲昆蟲農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所研究發(fā)現(xiàn)：蠶絲廢料中培育出的紫色桿菌和脫氧紫色桿菌細(xì)能產(chǎn)生詹森桿菌藍(lán)紫霉色素，這種色素不僅可染棉、麻、絲、毛等天然纖維，也可以染錦綸等合成纖維。韓國朝鮮大學(xué)環(huán)境系金教授科研小組開發(fā)出一種“生物天然染料”的生產(chǎn)技術(shù)，通過構(gòu)建大腸桿菌工程菌，生產(chǎn)大量天然染料（生物靛藍(lán)）的技術(shù)已獲得成功。 基于以上的情況，我們認(rèn)為天然植物染料并不能從根本上解決紡織品染色生態(tài)問題的途徑，利用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)微生物生態(tài)染料，可以避免對植物的砍伐，保證色素的產(chǎn)量和質(zhì)量，可以真正實(shí)現(xiàn)染料的“綠色”生產(chǎn)。本研究將利用生物技術(shù)選育高產(chǎn)靈菌紅素的菌株；并將其作為生態(tài)染料進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，并將其作為天然染料整理到棉織物上，經(jīng)過水洗和皂洗，仍具有較強(qiáng)的抗菌能力，制備的分散型靈菌紅素類染料，已初步取得成效，能成功上染腈綸、錦綸、聚乳酸等纖維，達(dá)到中等深度，各項(xiàng)色牢度均在3級以上，且對革蘭氏陰性菌及革蘭氏陽性菌均具有良好的抗菌性能，具有重大的研發(fā)價值。
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