一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法与流程

1.本发明涉及一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法，属于纺织印染技术领域。


背景技术：

2.还原染料具有色泽鲜艳，耐洗色牢度高的优点，是棉纤维及其制品染色的一类重要染料，靛蓝是还原染料中较具有代表性的一种染料。靛蓝染料的染色过程一般包括染料的还原溶解、隐色体上染、氧化、皂煮后处理等四个步骤。靛蓝隐色体溶于水，并向纤维内部扩散，通过氧化过程，隐色体在纤维内部转变为不溶性的染料分子并固着。
3.由于对于靛蓝清洁高效还原方法的不足，极大限制了其应用。目前商业使用较多的还原剂为保险粉，但由于其在分解后释放大量刺激性气体，存在非常严重的硫化物排放问题，对染色环境污染较为严重且污水难以处理。同时，如果在染色后整理过程中处理不当，会导致在织物上存留有害物质，对使用者的健康产生影响。因此，使用葡萄糖、二氧化硫脲、生物法等对保险粉进行替代的染色方法逐渐出现，但仍然存在还原效率低且对染色环境要求较高等缺点。
4.针对目前靛蓝常规化学法还原染色的上述问题，本发明提供一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法。生物催化还原是维持可持续发展，替代传统高污染化学法、有机化学合成的重要方法，但目前传统的靛蓝生物还原染色方法存在染色效果不好、染色周期长等问题。基于目前的情况，向全细胞生物催化还原系统中引入电子介体以促进全细胞催化系统对靛蓝的作用效率，并通过添加绿色环保的生物表面活性剂对电子介体以及染料进行分散，从而达到提升还原效率和提升染色效果的目的。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有染色情况的不足，提供了一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法。该染色方法的主要特点为所添加的电子介体为来自天然植物中的醌类结构物质以及还原体系自身分泌的异咯嗪结构物质，同时添加量较小、对环境污染小。用于对靛蓝染料以及电子介体进行分散提高其作用效果的表面活性剂也为环境友好的生物表面活性剂，同时该全细胞催化还原体系中所有的原料都是生物试剂，未引入高风险化学品，是一个科技含量较高、资源消耗低、环境污染少且高效的绿色印染加工体系。
6.本发明采用的技术方案是：一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法，其特征在于包括如下步骤：
7.(1)将4～6份的葡萄糖、1～2份的酵母浸粉、2～4份的蛋白胨加入100份去离子水中，溶解配制为培养基，121℃、0.1mpa条件下灭菌25min后转接入5～20％的对数期酵母菌种子液，20～40℃，200～260r/min条件下培养8～16h，备用；
8.(2)将0.012～0.036份的电子传递介体加入浓度为1～3mol/l的5～10份氢氧化钠
溶液中，于40khz，400w，20～30℃处理超声处理1～15min，形成电子传递介体悬浮液；
9.(3)将步骤(1)中的酵母菌液加入到步骤(2)配制好的介体悬浮液中，在200～500r/min条件下搅拌1～5min，使用6mol/l的naoh溶液调节ph至10，加入0.5～1份的靛蓝染料和0.5～1份的槐糖脂与鼠李糖脂混合生物表面活性剂，在200～500r/min条件下搅拌1～5min，于20～40℃，0～200r/min条件下保温8～16h，形成染料还原液，备用，各原料均为重量份；
10.(4)用经精炼的棉纤维织物浸轧步骤(3)所获得的染料还原液，轧液率为80～120％，20～40℃保温堆置6～48h，然后将织物置空气中透风氧化0.5～2h，将氧化后的染色棉纤维置于皂煮液中进行皂煮，去除表面浮色。
11.作为优选，所述步骤(2)中电子传递介体为核黄素、1，8
‑
二羟基蒽醌、茜素等醌类结构物质以及还原体系可自身分泌的异咯嗪结构的电子介体。
12.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
13.(1)较之印染工业中普遍使用的烧碱保险粉还原法，生物还原的方法更加清洁，更符合绿色制造的理念。
14.(2)与传统的植物靛蓝染色技艺相比较，本发明所构建的电子传递强化靛蓝生物染色技术实现了生物还原染色的高效、可控，形成了可进行工业化生产的加工技术。
15.(3)本发明所构建的靛蓝生物染色方法减少了高风险化学品的使用，且在常温条件下进行，是一种科技含量较高、资源消耗低、环境污染少且高效的绿色印染加工技术。
具体实施方式
16.实施例1
17.一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法，包括如下步骤：
18.(1)将6份葡萄糖、1份酵母浸粉、2份蛋白胨加入100份去离子水中，溶解配制为培养基，121℃、0.1mpa条件下灭菌25min后转接入5％的对数期酵母菌种子液，30℃，220r/min条件下培养12h，备用；
19.(2)将0.012份的茜素加入浓度为3mol/l的10份氢氧化钠溶液中，于40khz，400w，20℃处理超声处理10min，形成电子传递介体悬浮液；
20.(3)将步骤(1)中的酵母菌液加入到步骤(2)配制好的介体悬浮液中，在200r/min条件下搅拌1min，使用6mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至10，加入0.5份的靛蓝染料和0.9份的槐糖脂和0.1份的鼠李糖脂，在200r/min条件下搅拌1min，于30℃，50r/min条件下保温12h，形成染料还原浴，备用，各原料均为重量份；
21.(4)用经精炼的棉纤维织物浸轧步骤(3)所获得的染料还原浴，轧液率为100％，30℃保温堆置48h，然后将织物置空气中透风氧化2h，将氧化后的染色棉纤维置于皂煮液中进行皂煮，去除表面浮色。
22.实施例2
23.与实施例1不同之处在于：步骤(2)中添加电子介体的种类与含量不同，具体如下：(2)将0.018份的核黄素加入浓度为3mol/l的10份氢氧化钠溶液中，于40khz，400w，20℃处理超声处理10min，形成电子传递介体悬浮液；其它条件与实施例1同。
24.实施例3
25.与实施例1不同之处在于：步骤(2)中添加电子介体的种类与含量不同，具体如下：(2)将0.015份的1，8
‑
二羟基蒽醌加入浓度为3mol/l的10份氢氧化钠溶液中，于40khz，400w，20℃处理超声处理10min，形成电子传递介体悬浮液；其它条件与实施例1同。
26.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。


技术特征：
1.一种电子介体强化的靛蓝全细胞生物还原染色方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将4～6份的葡萄糖、1～2份的酵母浸粉、2～4份的蛋白胨加入100份去离子水中，溶解配制为培养基，121℃、0.1mpa条件下灭菌25min后转接入5～20％的对数期酵母菌种子液，20～40℃，200～260r/min条件下培养8～16h，备用；(2)将0.012～0.036份的电子传递介体加入浓度为1～3mol/l的5～10份氢氧化钠溶液中，于40khz，400w，20～30℃处理超声处理1～15min，形成电子传递介体悬浮液；(3)将步骤(1)中的酵母菌液加入到步骤(2)配制好的介体悬浮液中，在200～500r/min条件下搅拌1～5min，使用6mol/l的naoh溶液调节ph至10，加入0.5～1份的靛蓝染料和0.5～1份的槐糖脂与鼠李糖脂混合生物表面活性剂，在200～500r/min条件下搅拌1～5min，于20～40℃，0～200r/min条件下保温8～16h，形成染料还原液，备用，各原料均为重量份；(4)用经精炼的棉纤维织物浸轧步骤(3)所获得的染料还原液，轧液率为80～120％，20～40℃保温堆置6～48h，然后将织物置空气中透风氧化0.5～2h，将氧化后的染色棉纤维置于皂煮液中进行皂煮，去除表面浮色。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中电子传递介体为核黄素、1，8
‑
二羟基蒽醌、茜素等醌类结构物质以及还原体系可自身分泌的异咯嗪结构的电子介体。

技术总结
本发明公开了一种电子介体强化的靛蓝全细胞还原染色方法，该方法以天然植物中的醌类结构物质以及还原体系可自身分泌的异咯嗪结构物质作为全细胞还原体系的电子介体，通过添加绿色环保的生物表面活性剂槐糖脂和鼠李糖脂促进其分散，提升还原效率，构建了一种科技含量高、资源消耗低的靛蓝绿色全细胞生物还原染色体系。本发明所构建的电子介体强化的靛蓝生物还原染色技术实现了生物还原染色的高效、可控，形成了可进行工业化生产的加工技术，符合生态染整的发展需要。合生态染整的发展需要。


技术研发人员：巩继贤 成美林 张健飞
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021/10/28