【互联网+获奖团队】中国草变致富宝-华中科技大学新闻网

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来源:记者团 浏览次数: 发布时间:2019-12-17 编辑:马婕盈 汪泉

■记者团 马世雯 梁颢蓝


咸安的山头上,原本生长苎麻的田地里杂草疯长,只有几株苎麻孤零零地立着。“中国草”团队来到咸安区考察时,地已经荒了一段时间了。他们走入麻农家中,老人实际年龄不到60岁,但面貌看上去很苍老。不再种麻后,家庭唯一的经济支柱也倒塌了。“他们的生活很困难,基本上是靠着补助生活。”生命科学与技术学院18级博士李攀登回忆道。


苎麻作为“天然纤维之王”,是我国特有的纺织原料。2006年是苎麻种植的巅峰时期,全国种植面积达200多万亩。但由于传统脱胶工艺需要用到大量酸碱和高温高压条件,能耗高、脱胶废水污染严重,无法满足国家节能减排政策的要求,大量苎麻企业纷纷关停,苎麻原麻收购量锐减,价格大跌,近百万麻农弃麻、毁麻,如今只剩40多万亩。中国麻纺协会强调生物脱胶工艺是今后的发展方向。


“如果我们能够实现生物脱胶的大规模工业应用,在带动苎麻企业发展的同时也能保证麻农们靠种麻致富。”为了帮助咸安乃至全国苎麻企业实现脱胶技术转型升级,2009年起,我校生命与科学技术学院余龙江教授团队,深耕苎麻微生物脱胶技术近十年,前后20余名研究生参与其中。


微生物脱胶的原理在于利用脱胶菌分泌出的酶,将高分子量的胶质分解为低分子量的组分,从而易于除去。但是苎麻胶质成分非常复杂,需要多种酶系共同作用才能实现高效脱胶,如何从茫茫“菌海”中筛选到合适的菌株,是团队必须直面的第一个难题。


2009年,研究开始,由生命科学与技术学院的何峰博士后和樊培博士负责筛选工作。他们从苎麻种植地根际土、腐烂苎麻、沤麻池等地方采集微生物样品,以苎麻韧皮为唯一营养源构建了筛选培养基,结合高通量筛选方法,筛选到了二十多株能存活的菌株。



(菌株)


最终他们选定了一株脱胶效果最好的菌株继续深入研究。为了提高脱胶性能,团队通过长期的菌株驯化、紫外-化学诱变等方法对菌株进行强化,并从发酵的角度,对菌株的脱胶条件进行了优化。


历时三年,第一代菌株终于走出实验室,投入咸安企业生产,接受实践的检验。


第一代脱胶技术在生产中减轻了污染,减少了化学用品的使用,取得显著成效,但仍存在脱胶不彻底的问题,仍需要碱梳理。以白云、舒潼、李攀登、王慧慧为代表的第二代“中国草”团队,接过师兄师姐的担子,针对工业生产出现的问题,再次进行技术突破。


为了解决问题,他们驻扎在工厂,进行生产性试验。李攀登回忆,“我们去工厂的时候还是短发,回来的时候都长发飘飘了。”


不同于实验室的小型试验,工厂的大批量生产为研究增加了难度。16小时一批的脱胶生产中,每隔一到两个小时,团队成员需要拿到生产过程中的参数。“工厂的生产是不停歇的,机器不间断,我们就要跟着熬夜。团队里大家轮流来,今天我熬,明天你熬。”


在研究期间,团队的指导老师余龙江教授常常奔赴一线,有时甚至和团队成员们一起熬夜攻克技术难关。虽然研究工作比较辛苦,但一提起导师的陪伴,李攀登显得有些兴奋:“老师在现场就仿佛首长就在你面前,而且他跟你一样冲在前面,和你并肩作战,这其实给人的很大的心理鼓舞。”



他们对菌株进一步改造升级,加强关键脱胶酶的活性,并且研发出一种新型脱胶装置,能够保持菌株的稳定性,同时该装置底部创新使用连通管装置,将微生物脱胶使用的水和后续漂洗工艺的水循环利用在拷打工序中,从而减少水的整体用量,极大地减少了废水的产生。


此外,“中国草”团队通过多批试验,最终精确把控了参数的设定。通过控制微生物脱胶时的温度,过程中的pH值和溶氧量等参数,能够保证微生物更好地生长,更高效地分泌脱胶酶,同时能保证酶的活性处于最优,进而使得脱胶效率高并且较为稳定。由于拷打过久会损伤纤维,拷打时间与次数也需要准确把控。通过摸索,团队确定了漂洗试剂的最低用量,一定程度上降低了成本,也减轻了污染。由此,进一步优化了生物脱胶体系的整体效能。


自2018年起,“中国草”团队的第二代技术已经在咸安应用了一年左右,现已帮助当地龙头企业精华纺织集团实现了转型升级,推动咸安区1000余名贫困人口脱贫,保障3000余人就业,帮助约2万麻农增收。


在第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛上,由白云、舒潼、李攀登、王慧慧等人组成的“中国草”团队,凭借“绿草成纤:中国草变致富宝”项目获得“青年红色筑梦之旅”赛道金奖,拿下湖北省首枚“青年红色筑梦之旅”赛道金奖。


但团队的研究仍未止步。“目前生物脱胶耗时约16小时,与化学脱胶相差不大,但是我们有信心把时间进一步降低下来,而且目前我们实验室在这一块确实有了突破。”李攀登说。


微生物分泌酶,酶脱胶,脱下的胶质又可以被微生物利用生长。“这其实是个良性循环,如果这三者间关系能够进一步强化,那么整个效率将会有质的飞跃。”



除了苎麻,团队还尝试了将微生物脱胶技术运用到亚麻纤维生产,并且也取得了较好的效果。未来,团队还将开展汉麻、黄麻等其他高产值麻类的生物脱胶技术研究,力争将团队打造成国际领先的高品质麻纤维制造者。

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