纺织品染色用微生物色素的研究进展
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微生物生物合成科技研究进展从最早的人工培养革兰氏阴性菌到现在的基因编辑,微生物科技的进步一直在推动着生物学的进展。
微生物是一类非常特殊的生物,其在生存与繁殖过程中具有很多独特的特性。
近年来,微生物生物合成技术的研究也备受关注。
本文将从微生物生物合成的定义、研究进展和未来发展方向三个方面来讨论微生物生物合成技术的研究进展。
一、微生物生物合成的定义微生物生物合成,顾名思义,就是指由微生物合成的生物化学物质。
这些生物化学物质可以是天然产物,也可以是预测的化合物。
生物合成通常是指生物大分子,如蛋白质、核酸、多糖、类脂等有机大分子的合成,但生物合成同时也包括有机小分子(如氨基酸、核苷酸、脂肪酸、类固醇等)的合成。
微生物合成是利用微生物产生所需要的原料,再通过基因调控引入人为需要的基因信息,从而在微生物中生物合成出所需的化学物质。
微生物生物合成技术有两种基本方法:优化基因表达和生物转化。
二、研究进展近年来,微生物生物合成技术的研究越来越受到重视。
下面是目前微生物生物合成技术的研究进展:1、基因编辑目前的微生物生物合成方法主要依赖于基因编辑技术,尤其是CRISPR技术。
CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的缩写,是一种DNA片段的重复序列,还包括间隔区域及相关基因等组成。
人们利用CRISPR技术可以有效地编辑微生物的基因,从而改变微生物的生物合成路径,使得合成出更多、更有用的化合物。
如利用CRISPR技术,将异丙酚合成途径中的hydroxyisobutyrate decarboxylase基因(hdc)剔除,可以通过节省原料成本显著提高异丙酚生产的产率和获得率。
2、代谢途径代谢途径是微生物生物合成最有效的方法之一。
将微生物的代谢途径与有机合成途径相耦合或许途径重组可引导微生物生产目标化合物。
例如巴西水陆两用菜阳性放线菌Streptomyces hygroscopicus为需要生产琥珀酸领酸草素和色氨酸时,人们改造S. hygroscopicus的代谢途径,成功地将琥珀酸、领酸、草叶绿素和色氨酸生产的产量显著提高。
关于天然色素的研究进展王桃云摘要:从天然色素的性质特点、天然色素的种类及化学结构、提取技术,色素结构鉴定与性能研究(稳定性,改性,功能性,染色性能),分析检测与评价技术,制备技术(生物制备技术,人工合成等),色素的安全性研究等方面介绍了我国天然食用色素的研究现状。
在我国“天然、健康、多功能”已经是食品添加剂的发展方向,目前,天然又兼具有生理功能的天然色素必将是今后优先快速发展的食品添加剂之一。
关键词天然色素,提取,性能,检测,制备,综合利用食用色素是使食品着色或改善食品色调和色泽的食品添加剂,尽管食品中色素含量甚微,但对食品质量品质的影响却非常大。
随着对食品安全问题的重视,消费者对合成色素越来越担心。
天然色素是微生物、动植物物质和能量代谢物质,对人及动植物的生长、发育起着重要生理作用,据统计,世界仅含有色素的植物就有2000多种,植物成为人类获得安全可靠的食用色素的重要来源。
因而天然色素的研究、开发和应用成为持续热点。
本文从天然色素的性质特点、天然色素的种类及化学结构、提取技术,色素结构鉴定与性能研究(稳定性,改性,功能性,染色性能),分析检测与评价技术,制备技术(生物制备技术,人工合成等),色素的安全性研究与新色素资源的开发等方面介绍了我国天然食用色素的研究现状。
1、天然色素的性质特点天然色素的性质特点:天然色素作为重要的食品添加剂,其性质特点如下:①绝大多数天然色素无副作用、安全性高。
②很多天然色素中含有人体必需的营养物质或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质,如β-胡萝卜素。
③有的具有医疗保健作用,如黄酮类色素,它对心血管系统疾病及别的许多疾病有防治作用。
④天然色素色调比较自然、接近于天然物质,具有较高的实用价值和经济价值。
2、天然色素的种类及化学结构吡咯色素:吡咯色素一般称为叶绿素,叶绿素是一原子镁和卟啉构成的化合物。
研究得较多的是叶绿素A和叶绿素B。
多烯色素:多烯色素是由异戊二烯残基为单元组成的共轭双键相连为基础的一类色素。
现代仿生技术在纺织服装领域的应用摘要:纺织服装的发展与自然息息相关,无论中西,都出现了服装的仿生设计现象,如Dior的郁金香廓形,中国古代服饰的马蹄袖、鱼鳞百褶裙等。
随着科技的进步,服装更加多样化,应用于纺织服装行业的仿生设计也逐渐地从“模仿”变成了“创造”,现代仿生技术的诞生推动着纺织服装领域的技术进步。
关键词:现代仿生技术;纺织服装;应用1仿生纤维1.1视觉表现———以外观效果为主由于微生物表面的非特异性小结构,它严重影响了光的折射规律,使得最终看到的光显示出独特的性质。
双层扁平纤维的设计灵感来自一种生活在热带雨林中的“蓝色闪光蝴蝶”。
它之所以得名,是因为它的翅膀散发出明亮的深蓝色光泽。
蓝闪蝶的翅膀从未有过深蓝色的黑色素,这不是黑色素着色,而是结构着色。
羽毛鳞片之间的间隙结构使光源能够在彼此之间连续地进行反射、映射、干涉和累积,从而增强高清晰度蓝光幅度,并显示出明亮的蓝色金属纹理。
根据这一特点,可以混合两种具有不同热收缩率的聚酯切片进行熔融纺丝。
通过整个热处理过程,纤维束将具有类似的间隙结构,从而达到仿生技术的实际效果。
一些研究人员使用变色龙的褪色原理作为原型来制造褪色纤维。
根据光敏褪色化学物质的添加,他们将其与聚丙烯切割成薄片,充分混合,然后熔化并旋转以产生纤维,以实现视觉冲击变化。
通常,这种视觉仿生技术纤维用于具有特殊颜色设计方案的服装,如高端时装、军事服装等。
1.2功能表现———以实际作用效果为主中空纤维应基于小动物血管膜的管状形状。
研究表明,这种结构可以储存空气和动能,合理减少热量损失。
在这一阶段,生产方法主要是通过化学方法或物理模塑方法生产孔眼结构。
它生产的纤维触感蓬松,具有很好的透气性,因此通常用于床上用品和衣物填充。
北极熊的毛发具有很好的透气性和疏水性。
科学研究数据显示,小北极熊的每一根毛发都有一个内腔结构,气体被密封在内腔中,减少了热量损失。
它的毛发由许多毛发和绒毛组成,浓密的毛发具有疏水性。
纺织品的抗污性能提升技术研究在日常生活中,纺织品的抗污性能是一个备受关注的重要特性。
无论是衣物、窗帘、沙发套还是床上用品,都容易受到各种污渍的侵袭,从而影响美观和使用寿命。
因此,研究和提升纺织品的抗污性能具有重要的现实意义。
一、纺织品易受污染的原因纺织品容易沾染污渍的原因是多方面的。
首先,其纤维的物理结构和化学性质决定了其吸附和容纳污渍的能力。
例如,天然纤维如棉和羊毛具有较大的表面积和孔隙,容易吸附灰尘、油脂和水分等污染物。
其次,纺织品在使用过程中与外界环境的接触频繁,容易受到空气中的灰尘、花粉、细菌等微小颗粒的污染。
此外,人们在日常生活中的活动,如饮食、工作、运动等,也会导致各种污渍溅落或渗透到纺织品上。
二、现有抗污技术及其局限性目前,常见的纺织品抗污技术主要包括表面涂层处理、化学改性和纤维结构优化等。
表面涂层处理是一种常见的方法,通过在纺织品表面涂覆一层具有抗污功能的涂层,如氟化物或硅氧烷等,来阻止污渍的附着。
然而,这种方法存在涂层容易磨损和脱落的问题,从而导致抗污性能的持久性不佳。
化学改性则是通过对纤维的化学结构进行改变,使其具有抗污性能。
例如,对纤维素纤维进行接枝改性,引入具有抗污功能的基团。
但这种方法往往工艺复杂,成本较高,且可能对纺织品的手感和透气性产生不利影响。
纤维结构优化是从根本上改善纺织品的抗污性能,例如通过制造具有特殊微观结构的纤维,减少污渍的渗透和吸附。
然而,这种方法对生产技术和设备要求较高,难以广泛应用。
三、新型抗污技术的研究进展近年来,随着科技的不断进步,一些新型的纺织品抗污技术逐渐崭露头角。
纳米技术的应用为纺织品抗污性能的提升带来了新的机遇。
利用纳米材料的特殊性能,如纳米二氧化钛的自清洁作用,将其应用于纺织品处理,可以实现自动分解污渍的效果。
此外,纳米级的涂层能够提供更均匀、更持久的抗污保护。
生物技术的发展也为纺织品抗污提供了新思路。
例如,利用酶的催化作用分解污渍,或者利用微生物产生的物质对纺织品进行改性,使其具有抗污性能。
天然色素在化妆品中的应用与优化近年来,随着人们对健康和环保意识的提高,天然色素逐渐成为化妆品行业的热门话题。
相比于合成色素,天然色素不仅具有较高的安全性,还能赋予化妆品自然、健康的色彩。
本文将探讨天然色素在化妆品中的应用,并探讨如何优化其使用效果。
一、天然色素的分类和特点天然色素可分为植物色素、动物色素和微生物发酵产生的色素等几种类型。
植物色素主要包括类黄酮、类胡萝卜素、叶绿素等,这些色素来源于植物的花、叶、果实等部位;动物色素则主要来自于昆虫、贝壳等天然材料。
相比于合成色素,天然色素具有以下几个特点:首先,天然色素具备生物相容性,较少引起皮肤刺激和过敏反应;其次,它们的颜色饱和度较高,能够给化妆品带来鲜艳、自然的色彩;此外,天然色素往往含有丰富的抗氧化成分,有助于保护皮肤免受自由基的损害。
二、天然色素在化妆品中的应用1. 植物色素的应用植物色素是化妆品中最常见的天然色素之一。
例如,紫苏叶中的紫贝宁色素可以被应用于防晒产品中,其能够吸收紫外线并发挥防晒的作用。
此外,茶树叶提取的叶绿素具有抗炎和杀菌作用,适用于面部护肤产品。
2. 动物色素的应用动物色素也被广泛应用于化妆品中。
典型的例子是胭脂虫素,它是从胭脂虫身上提取的红色素,常见于口红和腮红产品中。
此外,贝壳提取物中的珍珠粉末可用于提亮肤色,并具备保湿功效。
3. 微生物发酵产生的色素微生物发酵产生的色素是近年来新兴的天然色素来源之一。
例如,紫藻色素是一种蓝色色素,可用于眼影和眉笔中,赋予妆容以浓郁的蓝色效果。
此外,蘑菇等真菌中的色素也具有广泛的应用前景。
三、天然色素应用中的优化策略为了充分发挥天然色素的优势,并提高其在化妆品中的应用效果,以下是几个优化策略:1. 优化提取工艺天然色素的提取工艺直接影响到成品的色泽和品质。
因此,化妆品厂商需选择合适的提取方法,并精确控制提取温度、时间和溶剂浓度等因素,以确保提取到的色素具备一定的纯度和稳定性。
2. 调配合适的混合配方多种天然色素的混合使用可以获得更丰富的色彩效果。
花青素的提取及对织物染色的应用进展王继真;姜展【摘要】文章概述了近几年国内外对花青素提取和纯化的常用方法,研究了花青素的最佳提取条件和染色方法.旨在对国内外花青素研究进展进行综合整理分析,为花青素的进一步应用提供理论基础.【期刊名称】《山东纺织科技》【年(卷),期】2019(060)004【总页数】7页(P50-56)【关键词】花青素;功能;提取;纯化;应用【作者】王继真;姜展【作者单位】青岛大学,山东青岛 266071;青岛大学,山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TS193.621 引言在经济快速发展的今天,人们对自身健康和环境保护等方面的关注度越来越高。
化学染料会对人体的安全健康和自然环境造成严重的危害,另外煤炭、石油为不可再生资源,随着资源的日益枯竭,化学染料的原材料受到限制。
植物染料提取于植物的根、茎、叶等,大部分无毒性、可自然降解、可再生且具有一定的保健性能,日益受到人们的关注。
1.1 花青素的种类结构与性质花青素,又称花色素,广泛存在于植物的花、茎、叶中,其含量会随着品种、季节、气候、成熟度等因素的变化而改变[1]。
在27个科,73个属植物中均含花青素,如紫薯、紫甘蓝、洋葱、桑葚、茄子、萝卜、黑米、玫瑰茄、野阳合等。
花青素的基本结构母核是2-苯基苯并吡喃,即花色基元。
大多数花青素在花色基元的3-,5-,7-碳位上有取代羟基。
由于B环各碳位上取代基的不同(羟基或甲氧基),形成了各种各样的花青素,自然界已知的花青素有22大类,250多种[2]。
花青素溶于水及乙醇,不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂,遇醋酸铅试剂会沉淀,并能被活性炭吸附,其颜色随pH值的不同而会改变[3]。
花青素分为可见光区和紫外光区两个吸收波长范围,可见光区吸收波长为465 nm~560 nm,在紫外光区吸收波长为270 nm~280 nm[4]。
1.2 花青素的功能1.2.1 抗氧化性花青素属于生物类黄酮物质,具有很好的抗氧化性,可以减缓人体衰老。
第38卷第1期 2017年1月 纺织 学 报
Journal of Textile Researeh Vo1.38.No.1
Jan.,2017
DOI:10.13475/j.fzxb.20160203706 纺织品染色用微生物色素的研究进展
任燕飞 ,巩继贤 ,张健飞 ,李 政 ,李秋瑾 ,李辉芹 (1.天津工业大学纺织学院,天津300387;2.天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津300387)
摘 要为实现环保染色,以近年来国内外对微生物色素的研究为基础,总结了可应用于纺织品染色的微生物色 素。按照染料的三原色(红色、黄色、蓝色)进行分类,叙述了微生物色素的菌种来源、色素结构及性质,重点分析了 它们对纺织品的染色性能及染色效果。结果表明:微生物色素可较好地实现对纺织品染色,部分主要色牢度满足 服用要求,但染色织物的日晒牢度差已成为亟待解决的问题。微生物色素应用于纺织品染色需要重点加强对培养 基的廉价化、色素提取的高效化和优质菌株的筛选等方面的研究。 关键词微生物色素;纺织品;染色;天然染料 中图分类号:TS 193.6 文献标志码:A
Research progress of microbial pigments used in textile dyeing REN Yanfei ,GONG Jixian ,ZHANG Jianfei ,LI Zheng 一,LI Qiujin 一,LI Huiqin , (1.School of Textiles,Tia in Polytechnic University,Tianjin 300387,China;2.Key Laboratory for Advanced Textile Composites,Ministry of Education,Tianjin Polytechnic University,Tia in 300387,China)
Abstract In order to achieve environmental protection dyeing,microbial pigments used as textile dyestuff were summarized based on recent researches at home and abroad.The sources of microorganisms,pigment properties,especially dyeing properties and effects were introduced according to three primary colors(red,yellow and blue).The resuhs showed that microbial pigments could dye textiles with relatively good effects,and some main color fastness could satisfy the requirement of wearability.However,poor sunlight fastness had become a burning problem.This paper pointed out that more work should be done on the cuhure medium S deflationary force,high efficiency of pigment extraction and screening of high quality strains. Keywords microbial pigment;textile;dyeing;natural dye
近年来,随着人们对化学合成色素研究的进一 步深入,相当一部分色素对人体的致癌性和其他毒 害作用日益显现。用于纺织品染色的染料同样存在 安全性、健康性、环保性等方面的问题。纺织工业每 年生产和使用大量染料、颜料和染料前体,几乎都是 人工合成色素与染料,且生产、加工以及染色废液的 排放对环境造成危害…。 随着人们对色素质量、安全性和环保性的要求 越来越高,天然色素以安全性高,具有良好的环境相 容性和生物降解性而受到广泛关注,成为研究热 点 。其中微生物色素的生产具有不受季节、气 候和地域限制,生产周期短,条件易于控制,产量大, 种类丰富等优点,被开发利用的潜力巨大;同时保护 了环境和生态平衡,解决了资源短缺的矛盾,具有可
收稿日期:2016—02—08 修回日期:2016—08—27 基金项目:国家自然科学基金项目(31200719,51403152,51473122);天津市应用基础及前沿研究计划项目 (15JCYBJC18000);应用化学与生态染整工程浙江省重中之重学科开放基金项目(YR2012014);生态纺织(江南大 学)教育部重点实验室开放基金项目(KLET1101) 作者简介:任燕飞(1989一),男,博士生。研究方向为生物质染料用于纺织品染色。张健飞,通信作者,E.mail:zhangjianfei1960@ 126.corn。 ・164・ 纺织学报 第38卷 持续开发利用的优势 。 。利用微生物生产天然色 素可解决天然色素原料稀少,成本高昂等诸多问题, 更有利于工业化生产。因此,微生物色素将逐渐成 为天然色素来源的主流 。 微生物色素色彩丰富,有红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫、褐、黑以及介于它们之间的各种颜色。能够产生 色素的微生物种类非常广泛,包括细菌、放线菌、真 菌、藻类、酵母菌等¨ 。 。尽管产色素的微生物数 量甚多,但由于天然色素稳定性差、分离纯化困难、 价格昂贵等限制因素,使得应用于纺织品染色的微 生物色素少之又少¨ 。本文根据微生物色素的 颜色分类,综述了可用于纺织品染色的微生物色素 的种类、性质、微生物来源,及其对纺织品染色的研 究现状,以期为微生物色素在纺织品染色方面的应 用发展提供参考。 1微生物红色素 1-1 灵茵红素 灵菌红素是一种暗红色色素,具有三吡咯环结 构,是灵菌红素族中的一种,其名称为2一甲基 3-戊 基一6一甲氧基三聚吡咯,分子式为c∞H: N 0。灵菌 红素是脂溶性色素,易溶于甲醇、氯仿和苯,几乎不 溶于水,在极性较强的酸性和碱性水溶液中微溶,在 大部分极性较弱的有机溶剂中微溶或不溶 。 灵菌红素是放线菌、细菌等微生物产生的次级代谢 产物,现今已知的可以合成灵菌红素的微生物包括 沙雷氏菌属39006、黏质沙雷氏菌、普城沙雷菌、产 气弧菌以及一些放线菌 。 Farzaneh Alihosseini等 从产气弧菌中提取分 离得到灵菌红素,将提取得到的色素溶解在甲醇的 水溶液中,然后在pH值为4.5的条件下对多纤维 织物进行染色,染色温度为80℃。染色后用1%的 洗涤液去除物理吸附于织物表面上的色素。研究结 果表明,毛、丝、锦纶、腈纶和改性腈纶织物颜色很 深,而使用相同的染色方法,此色素只能在棉、粘胶、 涤纶和丙纶织物上沾色。 为测试灵菌红素的结构特点,在将其加入分散 剂的条件下直接作为分散性染料对多纤维织物进行 染色。在此条件下,聚酯纤维比其他绝大多数纤维 的颜色深。然而,整体染色性能低于酸性条件,表明 灵菌红素的特征更类似于离子染料。考虑到一NH 官能团的存在,灵菌红素在酸性条件下可能表现为 阳离子染料,可对腈纶、羊毛、锦纶织物进行染色。 Ahmad等 直接使用黏质沙雷氏菌菌液对织 物进行沸煮染色,并测试染色后织物的耐皂洗色牢 度。结果表明,腈纶织物皂洗色牢度为5级,棉织物 皂洗色牢度最差,仅为1级。使用灵菌红素染色后 的腈纶织物其耐日晒牢度较好,为3级。其他织物 的耐日晒牢度较差,均为1级。微生物色素和其他 天然色素对光稳定性差的缺点Et益成为制约天然色 素用作纺织品染料的关键因素。 韦凤等 将黏质沙雷氏菌进行高速匀浆破碎, 使用60%的乙醇提取其色素,将提取得到的红色素 进行多次柱层析,对分离得到的组分进行质谱分析, 其中一种组分被确定为灵菌红素。Kishor等 从 沙雷氏菌中提取得到灵菌红素染料,分别使用 3%(O.W.f)的硫酸铝铵、硫酸铜、硫酸亚铁、单宁 酸和氯化钠溶液作为媒染剂,对棉织物和羊毛织物 进行染色。结果表明,使用单宁酸和氯化钠作为媒 染剂,染料的上染率有明显提高。染色后棉织物和 羊毛织物的水洗色牢度很好,但日晒牢度较差。 1.2 红曲色素 红曲色素,又名红曲红,是红曲霉的次级代谢产 物。红曲色素是多种色素的混合物,主要包括红色 系和黄色系2类色素,均属于聚酮类化合物,其中黄 色素成分含量较低,约占色素总量的5%,所以红曲 色素呈现红色。红曲色素的主要成分包括红曲素、 红曲玉红素、红斑红曲素、红曲玉红胺、红斑红曲胺、 安卡红曲黄素。这6种色素均为醇溶性色素,能溶 于乙醚、氯仿、乙醇、醋酸、正己烷等溶剂 。 徐莹莹等 引用红曲霉菌液对蚕丝织物染色,在 30℃下浸染3 h,再经水洗烘干。织物1所用染液 为经6层纱布过滤得到的红曲霉菌液的滤液。织 物2所用染液为红曲霉菌液,做如下处理:在捣碎机 中以8 000 r/min维持5 min,将菌丝体捣碎,静置 12 h后用6层纱布过滤。结果表明,织物1颜色较 浅,织物2颜色较深。这是由于将菌丝体打碎后胞 内色素释放出来,染液中色素含量增加导致织物染 色深度变深。 1.3镰孢菌素 镰孢菌素是一种红色色素,名称为2-乙基- 3,5,8一三羟基 .甲氧基一7.甲基-1,4一萘醌,分子式 为c H 0 。该红色素为脂溶性色素,可溶于甲醇、 乙醇、乙酸乙酯、正己烷、甲苯、石油醚等有机溶剂, 极易溶于氯仿、二氯甲烷、丙酮等有机溶剂。刘小娟 等 。。” 使用体积比为2:1的二氯甲烷/丙酮溶液从 串珠镰刀菌中提取得到红色素,经鉴定此化合物为