[00651781]棉织物前处理用碱性果胶酶和过氧化氢酶的发酵生产和应用技术

该项目通过9年的研究，在完成国家“863”项目、教育部重点科技项目等6项国家级和部省级科研项目的基础上，通过首先筛选获得具有自主知识产权的高产酶微生物，进行酶基因克隆和酶生产工程菌构建，确定酶发酵机制和过程优化方法，研究酶发酵放大和产品分离提取技术，优化酶的应用性能和应用工艺，完成酶制剂的复配和应用等，最终实现了纺织品染整加工过程所需的碱性果胶酶和过氧化氢酶的工业化开发、生产和应用。该项目开发的2种酶制剂均具有耐高温、耐碱性的特点，产酶水平分别达到1600U/ml(碱性果胶酶)和18000U/ml(过氧化氢酶)；酶应用后棉织物前处理质量达到白度＞80，毛效＞9cm/(30min)，强力损失＜15%，不低于碱法处理；后整理质量比现有方法提高一个等级；污水总量减少1/3以上，COD值下降1/3-1/2，pH值直接达到排放要求；单位织物处理能耗下降1/3。该项目共申请发明专利17项(包括国际PCT专利1项)，已获授权发明专利14项；发表论文44篇，其中SCI收录论文13篇；通过鉴定成果4项；完成一本专著和一本科技书的撰写，其中专著2008年入选国家新闻总署“三个一百”原创出版工程科学技术类图书；主持召开第五届国际纺织生物技术大会，并多次应邀在国内外学术会议上作大会或专题报告。该项目的研究成果对提高中国酶发酵工程技术水平、扩展中国酶制剂产品类型、实现棉织物处理过程节能减排、保证纺织工业可持续发展具有重大的学术意义和应用价值。应用前景：纺织工业是中国的传统和支柱产业，在国内生产总值和外贸出口总值中占重要比例(2007年中国纺织工业总产值30500亿元，出口创汇1772亿美元)。但纺织业也是能耗大、污染严重的工业，特别是染整加工过程。纺织品染整加工传统化学法处理工艺存在许多弊病：①工艺复杂，纤维损伤大；②水耗和能耗大；每吨棉织物需要消耗近百吨水且处理过程需高温；③产生的废水碱性强(pH＞11)、色度深、COD高(上千mg/L)，难处理。采用微生物生产的酶制剂是解决传统工艺问题的唯一方法。酶法工艺替代传统工艺，可以①显著降低水耗、能耗，废水量显著减少且容易处理；②节省染料并获得更稳定的染色效果；③织物的柔软度更好、强度更高；④操作更加安全和简便；⑤用量少，使用成本上更具竞争力。碱性果胶酶和过氧化氢酶是棉织物酶法处理中最为关键的酶制剂。国外在碱性果胶酶和过氧化氢酶的研究和开发方面存在的主要问题包括：(1)研发时间不长，技术水平不很高，酶制剂的生产成本较高；(2)由于酶学和酶应用研究针对性不强，已开发的酶制剂对中国棉织物特点及处理工艺的适用性不够。根据最新统计，中国棉布年产量约为271亿米(2007年数据)：(1)以80%使用碱性果胶酶和过氧化氢酶计算，其年需求量分别为5400吨、3600吨，售价分别为12和6万元/吨计，酶制剂生产厂家每年可增加各种酶的销售收入近9亿元；(2)棉织物前处理工艺每千米棉布消耗水40吨、标准煤1.5吨，采用酶法处理工艺，保守估计可节约用水至少1/2，节约标准煤至少1/3，仅考虑这两项，扣除所增加的酶使用成本后，处理每千米棉布还将节约90元，处理180亿米棉布纺织厂至少可以节约成本1.6亿元。(3)在环保效益方面，保守估计每年可节约处理费用约30亿元。