微生物染色技术:以紫色链霉菌为例 汤婧17300120199 技术原理 紫色链霉菌,是一种可以从土壤中筛选纯化获得的细菌,是微生物的一种。在高氏、克 氏平板培养基上,紫色链霉菌的菌体呈现紫色,且能分泌少量紫色素。这些紫色素分为胞内 色素和胞外色素。在固体培养时,胞外色素可以渗透到培养基中,使培养基显现出紫色。而 胞内色素不溶于水,存在于菌体内,使菌体呈现出 紫色。将胞外色素和胞内色素溶液分别在紫外-可 见光分光光度计下进行光谱扫描,光谱图如左所 示。从整体上说,胞外色素的光谱曲线始终处于胞 内色素曲线的上方。在稀释倍数相同的情况下,可 得出胞外色素的含量明显高于胞内色素含量。这说 明紫色链霉菌的紫色素是可溶性色素,且大部分分 泌到细胞外。这给利用紫色链霉菌的紫色素进行染 40045050050~60065000色的方法提供了基础。并且紫色链霉菌能够产生紫 波长(nm) 色的萘醌型染料,假定的染料结构如左所示。一般而言,根据微 生物色素的性质及其产生方式的不同,采用微生物色素对纺织品 染色的方法主要有两种,一是菌体染色,二是萃取液染色法。使 用紫色链霉菌紫色素染色时,采用的是菌体染色 法中的发酵液染色法。首先配 置合适的液体发酵培养液,取 菌液加入液体培养基中,在合 适的温度和转速的摇床上发酵培养。在菌体发酵过程中 需随时测定发酵液的色素含量,即色价。待发酵液中含 有较高的色素产量时,过滤发酵液,放入灭菌的织物进 行染色。染色结束后进行灭菌,取出染色织物,水洗并烘干 发酵液中的菌团过滤后的发酵液, 可直接做染料 二.技术应用 由于自然界中天然的蓝色素,紫色素资源有限,所以使用紫色链霉菌的紫色素进行染色有 定的应用前景 采用紫色链霉菌发酵液对蚕丝织物进行染色的最佳工艺是采用发酵液染色法,在PH值为 10,染色温度为90℃的环境下,进行40分钟的染色。 在英国, Faber Features公司正在硏发另一种通过链霉菌发酵染色的方法。他们试图用 不同的方法进行发酵和提取色素,以便能达到不同的染色效果。他们利用紫色链霉菌,将织 物染出深浅不同的紫色和蓝色,引发了一场纺织染色的革命。该公司的一员,伦敦大学学院 生化工程系的设计师 Chieza一直在用链霉菌开发染料,她认为这似乎是一种非常低技术含 量的获取颜色的方法 三.技术优缺点 我国是世界印染业中规模最大的国家,可印染行业是耗水、耗能、排污较大的行业之 纺织印染行业已逐渐成为水、气的污染大户。比如废水:纺织行业产生的废水量已增大到年 排放量9亿多吨,其中印染废水排放量占纺织行业废水排放量的80%
微生物染色技术：以紫色链霉菌为例 汤婧 17300120199 一.技术原理 紫色链霉菌，是一种可以从土壤中筛选纯化获得的细菌，是微生物的一种。在高氏、克 氏平板培养基上，紫色链霉菌的菌体呈现紫色，且能分泌少量紫色素。这些紫色素分为胞内 色素和胞外色素。在固体培养时，胞外色素可以渗透到培养基中，使培养基显现出紫色。而 胞内色素不溶于水，存在于菌体内，使菌体呈现出 紫色。将胞外色素和胞内色素溶液分别在紫外-可 见光分光光度计下进行光谱扫描，光谱图如左所 示。从整体上说，胞外色素的光谱曲线始终处于胞 内色素曲线的上方。在稀释倍数相同的情况下，可 得出胞外色素的含量明显高于胞内色素含量。这说 明紫色链霉菌的紫色素是可溶性色素，且大部分分 泌到细胞外。这给利用紫色链霉菌的紫色素进行染 色的方法提供了基础。并且紫色链霉菌能够产生紫 色的萘醌型染料，假定的染料结构如左所示。一般而言，根据微 生物色素的性质及其产生方式的不同，采用微生物色素对纺织品 染色的方法主要有两种，一是菌体染色，二是萃取液染色法。使 用紫色链霉菌紫色素染色时，采用的是菌体染色 法中的发酵液染色法。首先配 置合适的液体发酵培养液，取 菌液加入液体培养基中，在合 适的温度和转速的摇床上发酵培养。在菌体发酵过程中 需随时测定发酵液的色素含量，即色价。待发酵液中含 有较高的色素产量时，过滤发酵液，放入灭菌的织物进 行染色。染色结束后进行灭菌，取出染色织物，水洗并烘干。 二.技术应用 由于自然界中天然的蓝色素，紫色素资源有限，所以使用紫色链霉菌的紫色素进行染色有 一定的应用前景。 采用紫色链霉菌发酵液对蚕丝织物进行染色的最佳工艺是采用发酵液染色法, 在 PH 值为 10，染色温度为 90℃的环境下, 进行 40 分钟的染色。 在英国，Faber Features 公司正在研发另一种通过链霉菌发酵染色的方法。他们试图用 不同的方法进行发酵和提取色素，以便能达到不同的染色效果。他们利用紫色链霉菌，将织 物染出深浅不同的紫色和蓝色，引发了一场纺织染色的革命。该公司的一员，伦敦大学学院 生化工程系的设计师 Chieza 一直在用链霉菌开发染料，她认为这似乎是一种非常低技术含 量的获取颜色的方法。 三.技术优缺点 我国是世界印染业中规模最大的国家，可印染行业是耗水、耗能、排污较大的行业之一， 纺织印染行业已逐渐成为水、气的污染大户。比如废水：纺织行业产生的废水量已增大到年 排放量 9 亿多吨, 其中印染废水排放量占纺织行业废水排放量的 80%。 发酵液中的菌团 过滤后的发酵液， 可直接做染料
相比之下,微生物染料天然环保,获得途径更加简单,并且相较于同为天然染料的植物染 料,更加不受地域和季节的限制。微生物染料色彩明亮,具有一定的抗菌作用。因为无毒, 无致癌性且生物相容性好,微生物染料有代替合成染料的可能性。如紫色链霉菌,发酵后不 仅色素产量高,且与动植物相比产生的残渣少,并且产生的发色基团能进行进一步的化学修 饰,得到更加多样的颜色。更重要的一点是,微生物染料更加绿色环保,用水量相比传统染 色方法大量减少,能有效降低废水的排放,节约用水。 但是微生物染料也有其缺点和限制。首先,运用于染色的菌种必须对人体无致病性,发酵 过程中不产生毒素或者色素能够与毒素进行完全的分离。另外,为了能够工业化大量生产, 菌种必须能用于液体发酵。如上文举例的紫色链霉菌,它能够在培养液中发酵。 微生物染料还有以下的缺点:色谱不全,染色的过程相对繁琐,染色的重演性较差,拼色 存在一定难度,染色牢度尤其是日晒牢度不高。以紫色链霉菌举例,它能染出丰富的紫色, 蓝色或红色等近似的颜色,但无法染出其他颜色,甚至很难染出相同的色块。在染色牢度方 面上,紫色链霉菌中的萘醌型染料让它在一众微生物染料中牢度更高,但总体上来说,微生 物染料的染色牢度并不高,存在日晒或水洗后,甚至随着时间的流逝而逐渐褪色的隐患 参考文献 []杨慕莹.微生物染料的研究及其对蛋白质纤维的染色[D].苏州大学,2017 [以]金洁蓉.纺织印染行业产污排污现状分析—一以江苏南通传统手工工艺结合现代印染技 术的印染行业为例[].科技风,2014(05):194-195 [3]徐晓雪,陈小光,崔彦召,柳建设,刘宁.印染废水处理传统工艺与新兴技术[J].广州化 工,2012,40(15):12-14+21. [4]闫彪彪,杨慕莹,邢铁玲,陈国强,盛家镛.紫色链霉菌色素的性能及蚕丝织物染色[J].印 染,2018,44(06):7-12
相比之下，微生物染料天然环保，获得途径更加简单，并且相较于同为天然染料的植物染 料，更加不受地域和季节的限制。微生物染料色彩明亮，具有一定的抗菌作用。因为无毒， 无致癌性且生物相容性好，微生物染料有代替合成染料的可能性。如紫色链霉菌，发酵后不 仅色素产量高，且与动植物相比产生的残渣少，并且产生的发色基团能进行进一步的化学修 饰，得到更加多样的颜色。更重要的一点是，微生物染料更加绿色环保，用水量相比传统染 色方法大量减少，能有效降低废水的排放，节约用水。 但是微生物染料也有其缺点和限制。首先，运用于染色的菌种必须对人体无致病性，发酵 过程中不产生毒素或者色素能够与毒素进行完全的分离。另外，为了能够工业化大量生产， 菌种必须能用于液体发酵。如上文举例的紫色链霉菌，它能够在培养液中发酵。 微生物染料还有以下的缺点：色谱不全，染色的过程相对繁琐，染色的重演性较差，拼色 存在一定难度，染色牢度尤其是日晒牢度不高。以紫色链霉菌举例，它能染出丰富的紫色， 蓝色或红色等近似的颜色，但无法染出其他颜色，甚至很难染出相同的色块。在染色牢度方 面上，紫色链霉菌中的萘醌型染料让它在一众微生物染料中牢度更高，但总体上来说，微生 物染料的染色牢度并不高，存在日晒或水洗后，甚至随着时间的流逝而逐渐褪色的隐患。 参考文献 [1]杨慕莹. 微生物染料的研究及其对蛋白质纤维的染色[D].苏州大学,2017. [2]金洁蓉.纺织印染行业产污排污现状分析——以江苏南通传统手工工艺结合现代印染技 术的印染行业为例[J].科技风,2014(05):194-195. [3]徐晓雪,陈小光,崔彦召,柳建设,刘宁.印染废水处理传统工艺与新兴技术[J].广州化 工,2012,40(15):12-14+21. [4]闫彪彪,杨慕莹,邢铁玲,陈国强,盛家镛.紫色链霉菌色素的性能及蚕丝织物染色[J].印 染,2018,44(06):7-12