一種產組成型甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6及其應用的製作方法

2023-09-11 15:09:30

本發明屬於微生物技術領域，具體涉及一種產生組成型甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6，同時涉及嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的分離篩選方法，還涉及該菌株在大麻生物脫膠及大麻生產中的用途。

背景技術：

大麻(Cannabis sativa L.)屬於桑科(Maraceae)、大麻屬植物，又稱漢麻、山絲苗、線麻、胡麻、野麻、火麻等，英文名hemp或true hemp或common hemp，為一年生直立草本植物，高1～4米。大麻具有耐貧瘠、抗逆性強、適生性廣，喜光照(尤其是短日照)、光合作用效率較高的生物學特性。

中國種植大麻和使用麻製品的歷史源遠流長，在我國河南曾經出土了商代的大麻殘片，甘肅東鄉林西出土的大麻籽實物距今也有5000多年。大麻可以說渾身是寶，有廣泛用途。如大麻纖維是紡織、造紙的重要原料，世界上第一張紙就是我國在公元100年用大麻纖維製作的。而且大麻籽可直接食用，加工食用油脂和各種類食品。其籽、枝、葉均可入藥，是中國傳統中草藥配方常用藥材，《本草綱目》中，關於大麻的醫藥和保健用途的記載多達數百條。

大麻亦是天然纖維中韌度最高、可自然分解的環保纖維，其表面有縱向縫隙和空洞，橫向有枝節，中心有細長的空腔，因此其纖維具有優異的毛細效應，同時由於大麻纖維結構中空，可富含氧氣，大麻纖維還含有10多種對人體健康有益的微量元素。因此大麻纖維的形態與化學組分使大麻纖維、大麻紡織品具有良好的吸溼透氣、服用涼爽、抑菌消臭吸附異味、防紫外線輻射、消散聲波、抗靜電、潤膚爽身等天然保健功能(張祥文.關於大麻纖維性能及其可紡性的探究[J].廣西紡織科技，2010，39(2):20-22.)。並且大麻是各種麻纖維中最細軟的一種，細度僅為薴麻的三分之一，與棉纖維相當，卻沒有薴麻的穿著刺癢感(全瓊瑛.大麻脫膠機理與脫膠方法的優化[J].中國纖檢,2013(1):87-88.)。大麻纖維也可與棉毛及化纖混紡，所得織物具有挺括、質地細膩、穿著涼爽、堅牢耐用等其它紡織品不可比擬的優點。

我國大麻產量約佔世界大麻產量的1/3，居世界首位。我國的纖維用大麻，最負盛名的均在北方，如河北蔚縣大麻，山西潞安大麻和山東萊蕪大麻等。但是，大麻紡織品目前仍處於中、低檔水平，其中一個重要原因是大麻纖維中膠質含量高、纖維粗硬，難以達到高支紗的可紡性要求。

大麻原麻中，含有約55％左右的纖維素成分，還含有約45％左右的非纖維素(膠質)成分，比其他種類原麻的非纖維素含量都高，包括木質素、半纖維素、蠟脂質、果膠及部分水溶物和灰分等，其中含量最高的半纖維素類雜多糖(主要為含有甘露聚糖的雜多糖)。若使原麻具有可紡性，必須把這些非纖維素成分去除，得到脫去膠質的精幹麻，即脫膠工藝。更為關鍵的是大麻單纖維過短，一般為7～50mm，且纖維整齊度差，若將胞間層物質全部脫去(即全脫膠)，勢必造成短絨，失去可紡性。因此必須生產出保留一定含量殘膠將單纖維粘連而成纖維束的工藝纖維進行紡紗，這就是所謂的「適度脫膠」工藝，獲得的纖維也稱為「工藝纖維」。由於上述特點，使大麻脫膠難度增大(張金燕.大麻纖維的性能研究與產品開發[J].上海毛麻科技，2008(1):30-34.)。

可以說，脫膠是獲得大麻纖維的關鍵工藝，大麻纖維的優良性能能否得到充分發揮，與其脫膠的好壞有直接關係。

根據脫膠機理，目前大麻纖維脫膠方法分為三大類，即化學脫膠法、物理脫膠法和生物脫膠法。

目前我國的大麻紡織企業主要採用化學脫膠工藝，工藝中以鹼劑為主，輔以氧化劑、助劑和一定的機械作用達到脫膠目的。其原理是利用大麻纖維中的膠質和纖維素對無機酸、鹼、氧化劑作用的穩定性不同，去除原麻中的膠質，保留纖維素成分。化學脫膠法主要存在的問題：一是工藝流程長，消耗的原料和能耗多，造成生產成本高；二是採用高濃度的酸、鹼、氧化劑等處理，對纖維損傷較大，纖維質量差，故而很難達到紡高支紗的要求；三是產生的脫膠汙水其CODCr(化學需氧量)可高達15000-25000mg/mL，並且BOD5/CODCr﹤0.3，屬於非常難於處理的汙水，為了達標排放，需要大量稀釋後處理，故而處理成本高，還很難達標，因此會嚴重汙染環境(吳君南，郝新敏，唐宗留，等.大麻纖維高溫—閃爆聯合脫膠技術[J]，紡織學報，2007，28(11):76－80.)。

物理脫膠法包括超聲波脫膠技術、蒸汽爆破(即「閃爆」)脫膠技術、旋輥式機械脫膠等，此類方法的最大優點是無汙染。物理脫膠機理，是在外力(超聲波、汽爆、機械作用等)作用下，使大麻纖維外包膠質層產生大量的裂縫、原麻聚合體中纖維素分子鏈(同時還有半纖維素分子鏈、木質素分子鏈以及果膠質分於鏈)多次產生剪切等現象，使原麻中的脆性膠質發生破碎、剝落，纖維與膠質脫離，達到脫膠的目的。但是物理脫膠法只能作為一種預處理的方法，效果並不明顯，並且能耗很高，還需要與其他方法合理配合使用([1]金鋼.大麻脫膠方法的研究進展[J].南京林業大學學報，2009，33(4)：140-144.[2]尹雲雷，周永凱，張華.大麻纖維的蒸汽閃爆—化學聯合脫膠工藝技術[J].北京服裝學院學報，2009，29(4)：20-26.)。

傳統天然水漚麻脫膠法、微生物脫膠、酶法脫膠都屬於生物脫膠法。生物脫膠法脫膠機理的實質是，利用微生物產生的酶將韌皮中的各種膠質分解為小分子化合物，使纖維膠質分離。生物脫膠法具有快速高效，無汙染，生產的精幹麻質量好的明顯優勢。

但從目前來看，許多生物脫膠法還無法應用於工業生產，主要是酶活力太低，酶脫膠後的原麻還含有較多的膠質，其作用也僅僅相當於化學脫膠的預處理工藝的效果(俞春華，馮新星，賈長蘭等.大麻纖維高溫—酶聯合脫膠技術[J].紡織學報，2007，28(6)：79-82.蔡俠，熊和平，嚴理等.大麻微生物—蒸汽爆破聯合脫膠技術[J].紡織學報，2011,32(7)：75-79.)。因此直到目前，尚無大麻生物脫膠法成功利用於生產的例子。

因此直到目前為止，僅有本發明人的技術應用於薴麻生物脫膠生產中(申請號：CN97.109044)，該項技術的應用其效果明顯：①比薴麻化學脫膠降低67.24％的化工原料消耗；②比薴麻化學脫膠節煤37.5％；③比薴麻化學脫膠技術節水40％以上；④需處理的廢水量比化學脫膠減少90％。未經處理的廢水COD濃度小於4000～4500mg/l，比化學脫膠廢水降低10000～15000mg/l。廢水處理後COD濃度達到國家1級許可排放標準，並可循環利用(曹軍衛，高效脫膠菌的成功選育和脫膠流程的優化，《2014年紡織行業新技術(成果)推廣項目》江西新餘，2014)。

本發明將一株產生組成型鹼性甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌突變株應用於除去麻皮的或未去麻皮的大麻原麻的脫膠工藝中，取得了良好的效果。

本發明是利用誘變育種的方法，篩選出一株產生組成型β-鹼性甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌突變株，β-鹼性甘露聚糖酶屬於誘導酶，該酶的產生取決於誘導物或底物的結構類似物的存在，此突變株其特徵是解除了鹼性β-甘露聚糖酶對誘導物或底物的結構類似物的依賴，也就是說，即使不存在誘導物或底物的結構類似物，該突變株仍然可以產生鹼性β-甘露聚糖酶，利用此突變菌株進行生物脫膠，可以大大縮短生物脫膠周期，提高膠質去除率；本發明利用此突變菌株先進行除去麻皮的或未去麻皮的大麻原麻的生物脫膠，然後輔以低濃度的鹼進行化學補充脫膠，再經過常規的水洗、打麻、漂白、水洗、酸洗、水洗、甩幹、給油，甩幹、乾燥工藝處理，得到可滿足於高支紗紡織要求的精幹麻；本發明用生物脫膠工藝代替了化學脫膠中的浸酸和使用高濃度化學藥劑煮煉工藝，僅以低濃度的鹼進行化學補充脫膠，減掉了大量的酸鹼原料，因而與化學法相比，具有處理條件溫和，生產加工成本低，纖維質量好等優點；特別是脫膠廢水的排出量僅為化學脫膠法的10％，並且BOD5/CODCr接近1，屬於極容易利用生物法處理的汙水，因此大大降低了汙水處理成本；並且經處理後，很容易達到國家的1級排放標準，完全可以做到「零排放」。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供了一種用於大麻脫膠的嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6，該菌株為產生組成型鹼性β-甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌突變株，並具有在適當的培養基和發酵條件下，以高產率產生鹼性β-甘露聚糖酶的能力。

本發明的另一個目的在於提供了一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的分離篩選方法，方法易行，操作簡便，將對降解膠質成分中含量最高的甘露聚糖的β-甘露聚糖酶由誘導型，轉變成組成型，有利於提高其酶活力，在大麻生物脫膠應用中，顯著縮短了生物脫膠周期，提高了膠質組分去除率，提高了設備的利用率。

本發明的再一個目的在於提供了一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻生物脫膠中的應用，利用此菌株對除去麻皮的或未除去麻皮的大麻原麻進行生物脫膠，可顯著去除原麻的膠質，降低其含量，而提高大麻的纖維素含量，與化學脫膠法相比，處理條件溫和，纖維質量好，脫膠廢液屬於極易處理的汙水。

本發明還有一個目的在於提供了一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻生產中的應用，通過該菌株先對大麻進行生物脫膠，並結合本發明提供的化學補充脫膠方法，再按照常規處理方法，可得到符合國家質量標準的精幹麻。

為了實現上述的目的，本發明採用以下技術措施：

一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的分離篩選方法，其步驟是：

1、樣品採集：將土壤樣品1g懸於無菌水中，混合均勻，上清液接入葡萄糖固體分離培養基中，28℃培養24-48小時；葡萄糖培養基成分為：葡萄糖10g；蛋白腖5g；酵母膏5g；K2HPO4 1g；MgSO4·7H2O 0.2g；瓊脂18g；水1000mL；用Na2CO3調節pH10-11。

2、分離純化：挑選分離培養基中單菌落轉入槐豆膠固體培養基中，28℃培養，選擇菌落周圍產生透明圈的菌株；將這些菌株在液體槐豆膠培養基中，28℃，振蕩培養24-48小時後，測定甘露聚糖酶活性；槐豆膠培養基成分為槐豆膠10g；酵母膏5g；蛋白腖5g；K2HPO41g；MgSO4·7H2O 0.1g；水1000mL；用Na2CO3調節pH10-11；如是固體培養基，另加入瓊脂18g。

3、菌株鑑定：該菌種的菌體呈杆狀，外形大小為0.5～0.65×2.6～3.4μm，美藍染色均勻，有運動力，鞭毛側生，內生孢子呈橢圓形，孢子囊稍大，好氧；過氧化氫酶陽性，菌落呈圓形，表面光滑，有同心圓，生長於葡萄糖培養基中檢查不出酸的產生，該菌株分解澱粉，但不還原硝酸鹽。特別是該菌株在pH10-11的培養基中生長良好。基於這些菌學特徵和理化性質，參照伯傑氏細菌鑑定手冊(Bergey's Manual of Determinative Bacteriology,9th Edition,the Williams&Wilkins Company,Baltimore,1992)，本發明人將該菌株確定為嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33。

4、誘變：將嗜鹼芽孢桿菌NTT33菌株接種至上述葡萄糖液體培養基中活化，於37℃振蕩，180rpm，培養24-48小時；將活化好的出發菌株NTT33塗布於平皿上，取約1mg的亞硝基胍(Nitrosoguanidine)點在平皿一側，於37℃培養24-48小時，待平皿上生長出菌苔。

5、初篩：在亞硝基胍顆粒產生的抑菌圈周圍挑取菌苔，接種於上述葡萄糖液體培養基，37℃培養24-48小時後，再於槐豆膠平皿上塗布，37℃培養24小時後，獲得單菌落。

6、復篩：對獲得的單菌落突變株進行復篩，其方法是挑取初篩槐豆膠平皿上周圍產生透明圈的單菌落，分別接種在槐豆膠液體培養基和葡萄糖液體培養基中，37℃振蕩培養，不同時間取樣，離心(8000rpm×10分鐘)，提取上清液為粗酶液，按Akino(Agr.Biol.Chem.,52:773-779，1988)的方法測定甘露聚糖酶活性，兩種培養基中培養獲取的粗酶液均測到甘露聚糖酶活性者，為產生組成型甘露聚糖酶的突變株；在測定多個單菌落的產酶進程曲線後，篩選出一株能夠在槐豆膠液體培養基和葡萄糖液體培養基中同時產生甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌，本發明將該突變株記為嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33C6。

分離篩選得到一種嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33C6，於2016年6月8日保藏於中國典型培養物保藏中心，保藏地址為湖北省武漢市武漢大學，保藏編號為CCTCC NO.M2016316。

該嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33C6具有產生組成型鹼性甘露聚糖酶的特性；菌體呈杆狀，外形大小為0.5-0.65×2.6-3.4μm，美藍染色均勻，有運動力，鞭毛側生，內生孢子呈橢圓形，孢子囊稍大；菌株為好氧型，過氧化氫酶呈陽性；菌落呈圓形，表面光滑，有同心圓；在含有葡萄糖培養基中培養時，檢查不出酸的產生；該菌株分解澱粉，但不還原硝酸鹽；在pH10的培養基中生長良好；產生的組成型β-甘露聚糖酶分子量為38900Da，等電點PI為3.0，酶反應最適pH為10.0～11.0，最適反應溫度為80℃，穩定溫度為60℃。

一株嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻纖維生物脫膠中的應用，其步驟是：

1、獲得的突變株NTT33C6於槐豆膠液體培養基中，37℃活化培養36-48小時；

2、分別轉入含有大麻的培養基中，37℃振蕩培養6-8小時；所述培養基大麻成分為除去麻皮或未除去麻皮的大麻原麻10g，(NH4)2SO4 1.5g，K2HPO4 0.2g，MgSO4·7H2O 0.25g，水150mL，並用Na2CO3調pH至10-11。

一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻生產中的應用，其步驟是：

1、按照上述嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的生物脫膠方法對大麻進行生物脫膠；

2、生物脫膠後的大麻分散如棉花狀，大麻水洗後，在含0.2-0.4％質量濃度的NaOH及0.1％質量濃度的三聚磷酸鈉的溶液中，0.2Mpa，煮煉1-2小時。

3、按化學脫膠的一般處理方法(金鋼.大麻脫膠方法的研究進展[J].南京林業大學學報，2009，33(4)：140-144.；彭源德亞麻、大麻脫膠技術現狀與發展趨勢，2007：29，89-91.)進行水洗、打麻、漂白(有效氯0.5-0.8g/L)、水洗、酸洗(pH2.5)、水洗、甩幹、給油後，甩幹、乾燥，得到符合國家質量標準精幹麻。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

1、該菌株的優良特性及產酶優點；

該突變株將對降解膠質成分中含量最高的甘露聚糖的β-甘露聚糖酶由誘導型，轉變成組成型，提高了酶活力，在大麻生物脫膠應用中，顯著縮短了生物脫膠周期，提高了膠質組分去除率，提高了設備的利用率。

2、與現有的生物脫膠技術相比，該菌株在大麻生物脫膠中的優點：

1)國內外首創採用嗜鹼芽孢桿菌組成型突變株進行大麻生物脫膠研究，生產穩定性極高，採用嗜鹼細菌進行脫膠可以保護好大麻纖維在整個脫膠過程中不受破壞，並且由於脫膠鹼性環境的存在，降低了其它雜菌汙染的可能，使菌種的長期穩定培養成為可能。

2)其他生物脫膠技術對原麻刮質有必須極優的要求，麻皮、麻殼等雜質對生物脫膠有極為不利的影響；而本發明得到的突變株用於生物脫膠，適用於市場上所有品種和品質等級的大麻原麻，甚至可用於不必去掉麻皮等雜質的原麻的生物脫膠工藝。

3)生物脫膠生產中，微生物生長所需碳源完全來自原麻膠質，不需添加任何營養有機物，僅輔以少量無機鹽，克服了其他生物法脫膠培養細菌還需使用的大量有機原料(如黃豆粉、玉米澱粉、白糖等)，同時也避免了這些有機物沒完全降解被排放所帶來的「二次汙染」。

4)脫膠菌種可反覆使用10次以上，大大減低了菌種生產成本。

3、與現有的化學脫膠技術相比，該菌株在脫膠中的優點：

1)比化學脫膠降低60％以上的化工原料消耗；

2)比化學脫膠技術節水40％以上；

3)需處理的廢水量比化學脫膠減少90％，廢水處理後CODCr濃度達到國家1級許可排放標準。

4、利用本發明提供的生物脫膠與化學脫膠聯合使用製得的精幹麻，可根據生產需要控制工藝纖維的殘膠率，脫膠均勻，纖維鬆散、柔軟，富有光澤，硬條、硬塊、夾生少。

附圖說明

圖1為一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的顯微圖。

圖2為一種嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在不同培養基中產甘露聚糖酶的進程曲線圖。

具體實施方式

實施例1：

嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6的分離篩選方法，其步驟是：

1)樣品採集

從中國內蒙古自治區哲裡木盟地區進行土壤取樣，將土壤樣品1g懸於無菌水中，混合均勻；上清液接入分離培養基中，其成分為：葡萄糖10g，蛋白腖5g，酵母膏5g，K2HPO41g，MgSO4·7H2O 0.2g，瓊脂18g，水1000mL，用Na2CO3調節pH10-11；28℃培養24-48小時。

2)分離及純化

挑選分離培養基中單菌落轉入槐豆膠固體培養基中，其成分為槐豆膠10g，酵母膏5g，蛋白腖5g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.1g，瓊脂18g，水1000mL，用Na2CO3調節pH10-11；選擇菌落周圍產生透明圈的菌株，將這些菌株在液體槐豆膠培養基(培養基除不含瓊脂外，其他成分與槐豆膠固體培養基相同)中，28℃，180rpm振蕩培養36-48小時後，按Akino(Agr.Biol.Chem.,52:773-779，1988)的方法測定甘露聚糖酶活性。

3)菌株鑑定

經形態學觀察，該菌體呈杆狀，外形大小為0.5～0.65×2.6～3.4μm(圖1)，美藍染色均勻，有運動力，鞭毛側生，內生孢子呈橢圓形，孢子囊稍大。

經培養發現，該菌株好氧，過氧化氫酶為陽性；菌落呈圓形，表面光滑，有同心圓；生長於葡萄糖培養基中檢查不出酸的產生；該菌株分解澱粉，但不還原硝酸鹽；在pH10-11的培養基中生長良好。

該菌株產生的組成型β-甘露聚糖酶，經純化後分析，分子量為38900Da，等電點PI為3.0，酶反應最適pH為10.0～11.0，最適反應溫度為80℃，穩定溫度為60℃左右，金屬離子中Cu2+、Ba2+、Mg2+、Al2+、Co2+對該酶有一定的激活作用，而Ag+、Hg2+、Mn2+對該酶有明顯的抑制作用，該酶水解魔芋粉後產生葡萄糖、甘露糖以及低聚糖。

基於上述菌學特徵和理化性質，並參照伯傑氏細菌鑑定手冊(Bergey's Manual of Determinative Bacteriology,9th Edition,the Williams&Wilkins Company,Baltimore,1992)，本發明人將該菌株確定為嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33。

4)誘變

葡萄糖液體培養基的成分為每升含有葡萄糖10g，酵母膏10g，蛋白腖5g，K2HPO41g，MgSO4·7H2O 0.1g，用Na2CO3調節pH至10-11，滅菌冷卻後用於接種；葡萄糖固體培養基是在上述組分的基礎上每升添加瓊脂18g，滅菌後倒平皿；將嗜鹼芽孢桿菌NTT33菌株接種至上述葡萄糖液體培養基中活化，於37℃振蕩，180rpm，培養36-48小時；將活化好的出發菌株NTT33塗布於葡萄糖固體平皿上，取約1mg的亞硝基胍(Nitrosoguanidine)點在平皿一側，於37℃培養24-48小時，待平皿上生長出菌苔。

5)突變株的初篩

在上述葡萄糖固體平皿中，亞硝基胍顆粒產生的抑菌圈的周圍挑取菌苔，接種於葡萄糖液體培養基，37℃培養24小時後，再於槐豆膠平皿上塗布，37℃培養24小時後，獲得單菌落；槐豆膠平板培養基成分為每升含有槐豆膠5g，酵母膏1g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.5g，瓊脂18g，並用Na2CO3調pH至10-11。

6)突變株的復篩

對獲得的單菌落突變株進行復篩，其方法是挑取初篩槐豆膠平皿上周圍產生透明圈的單菌落，分別接種在槐豆膠液體培養基和葡萄糖液體培養基中，37℃振蕩培養，每隔4小時取樣，離心(8000rpm×10分鐘)提取上清液為粗酶液，按Akino(Agr.Biol.Chem.,52:773-779，1988)的方法測定甘露聚糖酶活力；一個酶活力單位定義為在本實驗條件下，每分鐘釋放1μg甘露糖的量，計算公式為：

U＝y×n×1/10

式中：U—酶活力單位；

y—還原糖的微克數；

n—酶液稀釋倍數；

10—反應時間為10min。

根據上述方法測得的數據，以時間為橫坐標，以酶活力為縱坐標，繪製產酶進程曲線；兩種培養基中培養獲取的粗酶液均測到甘露聚糖酶活性者，為產生組成型甘露聚糖酶的突變株；在測定多個單菌落的產酶進程曲線後，篩選出一株能夠在槐豆膠液體培養基和葡萄糖液體培養基中同時產生甘露聚糖酶的嗜鹼芽孢桿菌(圖1)，本發明將該突變株記為嗜鹼芽孢桿菌(Bacillus alcalophilus)NTT33C6。

實施例2：

嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻生物脫膠中的應用及效果分析，其步驟是：

1)獲得的突變株NTT33C6於槐豆膠液體培養基中，37℃培養，200rpm，36-48小時活化；

2)分別轉入含有大麻的培養基中，37℃振蕩，200rpm，培養6-8小時；所述培養基成分為除去麻皮或未去麻皮的大麻纖維10g，(NH4)2SO4 1.5g，K2HPO40.2g，MgSO4·7H2O 0.25g，水150mL，並用Na2CO3調pH至10-11；

3)觀察培養基中纖維分散情況，測得殘膠率，分析大麻原麻和生物脫膠後纖維的脂蠟質、水溶物、果膠物質、半纖維素、木質素及纖維素含量[中華人民共和國《薴麻化學成分定量分析方法》(GB5889-86)]。其測定方法與計算公式如下：

①原麻含水率的測定

將麻樣隨機分取，做成每個重約5g的試樣，共3個，稱量並記下每個試樣的質量，原質量記為G0；然後分別將3個麻樣置於電熱恆溫乾燥箱中，烘至恆重(先後兩次重量差不超過後一次重量的0.02％，下同)；取出迅速放於乾燥器中冷卻30±5分鐘，分別精確稱取試樣與稱量瓶總重量並記錄，按式(1)計算：

式中：W0——————試樣的含水率，％；

G0——————最初的試樣質量，g；

G1——————烘乾至恆重之後的試樣質量，g；

②原麻脂蠟質含量的測定

將測過含水率的試樣分別放入脂肪提取器內，試樣高度低於溢流口約10～15mm；燒瓶中加入150mL苯乙醇(體積比2:1)溶液在恆溫下進行提取，控制回流速度為4～6次/h；從提取液開始滴落起計時，提取3h；取出試樣在通風櫥內風千，然後放入已知重量的稱量瓶中，在105～110℃下烘至恆重；取出迅速放於乾燥器中冷卻30±5min，分別精確稱取試樣與稱量瓶總重量並記錄。按式(2)計算:

式中：W1——————試樣的脂蠟質含量，％；

G0——————試樣抽取脂蠟質前(或測含水率後)的乾重，g；

G1——————試樣抽取脂蠟質後的乾重，g；

③原麻水溶物含量的測定

將提取脂蠟質後的試樣分別放入加有150mL蒸餾水的三角燒瓶中，裝好球型冷凝管沸煮1h；更換新蒸餾水，重新沸煮2h；取出試樣在分樣篩中洗淨，放入已知重量的稱量瓶中烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄，按式(3)計算：

式中：W2——————試樣的水溶物含量，％；

G2——————試樣提取水溶物後的乾重，g；

④原麻果膠物質含量的測定

將提取水溶物後的試樣分別放入加有150mL濃度為5g/L的草酸銨溶液的三角燒瓶中，裝好球型冷凝管沸煮3h；取出在分樣篩中洗淨，放入已知重量的稱量瓶中烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄，按式(4)計算：

式中：W3——————試樣的果膠物質含量，％；

G3——————試樣提取果膠物質後的於重，g；

⑤原麻半纖維素含量的測定

將提取果膠物質後的試樣分別放入加有150mL濃度為20g/L氫氧化鈉溶液的三角燒瓶中，裝好球型冷凝管沸煮3-5h，取出於分樣篩中洗淨，放入已知重量的稱量瓶中，烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄，按式(5)計算：

式中：W4——————試樣的半纖維素含量，％；

G4——————試樣提取半纖維素後的乾重，g。

⑥原麻木質素含量的測定

從麻樣中隨機選4-6點，取重約5g的樣品提取脂蠟質後，風乾剪碎(長度不超過1.5mm)，稱取每個重約1g的試樣共3個，分別放於已知重量的有塞三角燒瓶中烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重記錄；然後緩緩加入30mL72％的硫酸溶液，在8～15℃下放置24h；然後移至三角燒瓶中用蒸餾水稀釋至300mL，裝好球型冷凝管沸煮1h；晾冷，用已知重量的玻璃砂芯濾器反覆抽濾、洗滌直至濾液中不含硫酸根離子時為止(用10％氯化鋇溶液檢驗)；取下玻璃砂芯濾器烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄，按式(6)計算：

式中：W5——————試樣的木質素含量，％；

A——————試樣的木質素與玻璃砂芯濾器總乾重，g；

B——————玻璃砂芯濾器乾重，g；

C——————試樣與有塞三角燒瓶總乾重，g；

D——————有塞三角燒瓶乾重，g；

⑦原麻含膠量的測定

將麻樣隨機分取做成每個重約5g的試樣共3個，分別放於已知重量的稱量瓶中烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻稱重並記錄；將其放於加有150mL、濃度為20g/L氫氧化鈉溶液的三角燒瓶中，裝好球型冷凝管沸煮1h；更換新氫氧化鈉溶液(濃度為20g/L)，重新沸煮2h；取出試樣在分樣篩中洗淨，分別放在已知重量的稱量瓶中烘至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄，按式(7)計算：

式中：Wj——————試樣的含膠率，％；

G0——————試樣的乾重，g；

G0′——————測定含膠率後的試樣乾重，g；

⑧精幹麻殘膠率的測定

將烘乾後的精幹麻放置於已知重量的稱量瓶中，烘乾至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄；然後將試樣分別放入加有150mL，濃度20g/L的氫氧化鈉溶液的三角瓶中，裝好球形冷凝管煮沸3h；取出試樣，在分樣篩中洗乾淨，分別放於已知重量的稱量瓶中，烘乾至恆重，取出迅速放於乾燥器中冷卻，稱重並記錄數據，按式(8)計算：

Wc＝(G0—G0′)/G0×100％ (8)

式中：Wc----試樣的殘膠率，％；

G0----試樣的乾重，g；

G0′----提取殘膠後試樣的乾重，g。

4)嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6對去麻皮大麻的生物脫膠效果分析如表1及表2所示：

表1去麻皮大麻含膠率和生物脫膠殘膠率分析

表2去麻皮大麻原麻及其生物脫膠後的纖維化學成分分析

從表1可見，僅生物脫膠法能夠脫去膠質成分的66.19％；從表2可以看出，僅生物脫膠法能夠脫去脂蠟質57.3％，水溶物83.56％，果膠物質90.75％，半纖維素51.25％，木質素62.55％，纖維素含量明顯比原麻含量提高，是原麻含量的1.558倍；對生物脫膠廢液進行化學耗氧量CODCr值測定(國家環保局，水和廢水監測分析方法編委會，水和廢水監測分析方法(第四版)[M].北京：中國環境出版社，2002，210-213.)，結果表明CODCr值約為12000mg/mL，雖然廢液的CODCr值較高，但主要是含有高濃度菌體蛋白的汙水，屬於極容易利用生物法處理的汙水。

5)嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6對未去麻皮大麻的生物脫膠效果分析如表3及表4所示：

表3未去麻皮大麻的原麻化學成分分析

表4未去麻皮大麻含膠率及其生物脫膠後殘膠率分析

從表3可見，未去麻皮大麻的原麻含膠量很高，而纖維素含量僅為33.48％；表4顯示，即使使用未去麻皮大麻原麻為原料，生物脫膠效果依然明顯，可以去除膠質含量的80％以上。

實施例3：

嗜鹼芽孢桿菌NTT33C6在大麻生產中的應用，其步驟是：

1)按照實施例2中步驟1)和2)所述方法對大麻進行生物脫膠；

2)生物脫膠後的大麻分散如棉花狀，大麻水洗後1次，在含0.2-0.4％質量濃度的NaOH及0.1％質量濃度的三聚磷酸鈉的溶液中，0.2Mpa，煮煉1-2小時。

3)按化學脫膠的一般處理方法(金鋼.大麻脫膠方法的研究進展[J].南京林業大學學報，2009，33(4)：140-144.)進行水洗、打麻、漂白(有效氯0.5-0.8g/L)、水洗、酸洗(pH2.5)、水洗、甩幹、給油後，甩幹、乾燥，得到符合國家質量標準和生產需要的精幹麻工藝纖維。