基本信息
- 项目名称：
- 新型染料的生物合成及其在高端抗菌纺织品中的开发应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 利用现代生物技术开发利用多功能的微生物色素，并用于纺织品染色的关键技术研究，一方面可以避免大量采摘和砍伐植物，有效地保护自然资源和环境，另一方面可望解决天然染料在纺织品染色中重复性和稳定性差及色牢度低的共性的关键技术问题，加快天然色素的工业化进程，提高浙江省传统的支柱产业-纺织产业的产品质量、档次、经济效益，加快产业结构的优化升级，提高市场竞争力，具有重大而深远的意义。
- 详细介绍：
- 微生物产生的灵菌红素(Prodigiosins)，色泽自然鲜艳，且具有抗菌、抗疟疾、抗真菌、抗病原动物等重要生物活性。本课题另辟蹊径采用微生物发酵获取天然色素-灵菌红素开发多功能生态染料，不但可以避免大量砍伐自然界中的植物，保护生态环境，真正做到“绿色”生产，且能有效保证色素的质量和产量，实现标准化工业化大生产，还可以利用灵菌红素重要的生物活性，开发出具有保健作用的抗菌、驱虫的新型多功能生态染料，将这种生态染料成功应用于天然纤维或者合成纤维的染色，必将推动传统染料工业乃至纺织工业的技术变革。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 利用现代生物技术开发利用多功能的微生物色素，并用于纺织品染色的关键技术研究，一方面可以避免制备植物染料大量采摘和砍伐植物，有效地保护自然资源和环境，另一方面可望解决天然染料在纺织品染色中重复性和稳定性差及色牢度低的共性的关键技术问题。 基本思路： 1.采用现代生物技术对高产红色素菌株进行菌种选育，确定最优的筛选策略。2.对高产红色素生产菌进行发酵工艺优化。3.采用超细化分散技术制备分散型染料。4.对多种合成纤维进行染色，确立合适的染色工艺。5.对染色织物的色牢度和抗菌性能进行测试，获得高色牢度且具有生物保健作用的生态纺织品。 技术关键： （1）红色素灵菌红素高产菌株的选育； （2）灵菌红素作为染料对各种纤维的高色牢度染色技术； 项目的创新之处： （1）采用微生物来源的天然色素作为染色剂，相对于化学合成染料生产过程对环境友好，对人体不仅无害，且有抗菌保健作用。相对于植物提取的天然色素，生产周期短、能耗低、重复性好，更易工业化且对环境也更为友好。 （2）采用超细化分散技术，实现了灵菌红素在水中的均匀分散，解决了灵菌红素“不溶于水”的问题，实现了其染色工业化的可行性。 （3）利用开发的生物染料的特性，研究其清洁性染色方法，实现对各种化学纤维的无助剂高色牢度染色。 主要技术指标： （1）红色素的产量达到8 g/L以上。 （2）耐光色牢度：浅于1/12浅色≥3级，深于1/12深度≥4 。耐洗色牢度：变色≥3级，毛布沾色≥4级，其它纤维沾色≥3级。
科学性、先进性
- 科学性与先进性： 合成染料在工业生产过程中给环境造成严重污染，另外一些合成染料被发现对人体有致癌、致畸、致敏等潜在危害。植物天然染料在纺织品染色中也存在的一些主要问题：①染色重复性差。②天然染料的稳定性差。③色牢度差。因此天然植物染料并不能从根本上解决纺织品染色生态问题的途径，利用现代生物技术开发微生物生态染料，可以避免对植物的砍伐，保证色素的产量和质量，可以真正实现染料的“绿色”生产。微生物产生的红色素-灵菌红素(Prodigiosins)，色泽自然鲜艳，且具有抗菌、抗疟疾、抗真菌、抗病原动物等重要生物活性。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品在2011年，在苏州纺织工业检测中心进行鉴定，鉴定结果为经红色素染色后的真丝织物（A）和腈纶织物（B），耐洗变色牢度分别为3级和4-5级，对醋纤、棉、尼龙、涤纶、腈纶、羊毛的沾色牢度均在4级以上。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- 实物、产品 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）采用微生物来源的天然色素作为染色剂，相对于化学合成染料生产过程对环境友好，对人体不仅无害，且有抗菌保健作用。相对于植物提取的天然色素，生产周期短、能耗低、重复性好，更易工业化且对环境也更为友好。 （2）采用超细化分散技术，实现了灵菌红素在水中的均匀分散，解决了灵菌红素“不溶于水”的问题，实现了其染色工业化的可行性。 （3）利用开发的生物染料的特性，研究其清洁性染色方法，实现对各种化学纤维的无助剂高色牢度染色。
同类课题研究水平概述
- 一、红色素-灵菌红素生物法高效合成 灵菌红素合成研究存在以下问题： ①化学合成产量产率均较低且对环境有较大污染；②生物合成中，由于不同菌株参与催化合成灵菌红素的酶活力不同，导致灵菌红素的发酵产量差异很大；③对于发酵生产灵菌红素的微生物，研究者仅考察微生物营养条件、培养环境和反应设备等因素，来提高灵菌红素的产量，产量虽有明显提高但总体水平仍较低。 二、灵菌红素作为天然生态染料开发 天然染料根据来源可分为生物染料和矿物染料，其中以植物染料为主。印度、孟加拉国、日本、韩国、美国、意大利以及我国等国家都相继采用植物染料染色并取得一些的成果，但植物天然染料生产存在的主要问题：①经济效益低。天然植物染料从种植、收集、提取到应用都需要很长的时间，收率又低。性能不稳定、成本高、难以支持现代化纺织工业生产使用等诸多问题。②一些天然植物作为染料的市场价值要低于作为中草药资源的价值，如果将它们大量用于染料的提取，是不经济的。 研究发现细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素也可作为天然染料的来源。我国的研究人员曾尝试用红曲霉菌产生的红曲米色素染丝绸，获得了美丽的深红色，英国研究人员将掌状革菌、粗毛纤孔菌等大型真菌作为天然染料用于染色。日本蚕丝昆虫农业技术研究所研究发现：蚕丝废料中培育出的紫色杆菌和脱氧紫色杆菌细能产生詹森杆菌蓝紫霉色素，这种色素不仅可染棉、麻、丝、毛等天然纤维，也可以染锦纶等合成纤维。韩国朝鲜大学环境系金教授科研小组开发出一种“生物天然染料”的生产技术，通过构建大肠杆菌工程菌，生产大量天然染料（生物靛蓝）的技术已获得成功。 基于以上的情况，我们认为天然植物染料并不能从根本上解决纺织品染色生态问题的途径，利用现代生物技术开发微生物生态染料，可以避免对植物的砍伐，保证色素的产量和质量，可以真正实现染料的“绿色”生产。本研究将利用生物技术选育高产灵菌红素的菌株；并将其作为生态染料进行相关关键技术的研究，并将其作为天然染料整理到棉织物上，经过水洗和皂洗，仍具有较强的抗菌能力，制备的分散型灵菌红素类染料，已初步取得成效，能成功上染腈纶、锦纶、聚乳酸等纤维，达到中等深度，各项色牢度均在3级以上，且对革兰氏阴性菌及革兰氏阳性菌均具有良好的抗菌性能，具有重大的研发价值。
