生物学

通过细菌混合使沤麻效果更好

黄麻是仅次于棉花的第二大纤维作物。黄麻采收后进行沤麻,将纤维从茎中分离出来。这是在自然微生物分解植物材料的开阔水域进行的。纤维质量取决于发胶效率。由于孟加拉国的水资源短缺以及由此造成的收割延迟,纤维的质量下降。为了加快这一进程,由Maqsudul Alam教授领导的孟加拉国黄麻研究所的黄麻基础和应用研究(BARJ)项目最近发现了能增强黄麻发胶的果胶溶解细菌。这种改良的沤麻技术将使黄麻纤维规模化、高质量的生产成为可能。

黄麻在孟加拉国是一种重要的经济作物,在那里人们种植黄麻并加工其纤维。黄麻收获后,植物会经历一个被称为沤干的过程,在这个过程中,茎秆会被淹没在水体中。这使得茎干可以通过水生微生物自然分解,释放纤维。水体中的微生物具有酶的活性,能够消化坚硬的植物材料。不幸的是,孟加拉国水资源短缺导致收割延迟,迫使农民重复使用同一个水体进行沤麻,导致黄麻纤维质量差。为了加快水沤制过程,提高其效率,有必要采用其他方法。BARJ项目的一个团队最近发现了一群细菌,它们能有效地消化黄麻茎并释放纤维。该环保技术可用于工业规模沤麻,提高黄麻纤维质量。

自然消化
微生物在我们周围无处不在,以微生物的形式存在,比如细菌、真菌和病毒等。有好有坏,这取决于微生物及其影响。在一茶匙的土壤中,据认为有超过10亿的细菌。这些细菌可能是有害的,也可能是有益的,这取决于生长在土壤中的植物。同样,在水体中,有许多细菌有助于降解有机物,如植物。

有机植物物质在环境中借助于微生物进行自然分解。这是一个对生态系统中碳、氮和其他养分循环必不可少的过程。植物物质的分解需要微生物的化学活性。细菌释放大量的酶(特殊的蛋白质),这些酶作用于植物中特定的复杂物质,将它们分解成更小的颗粒。这些更小的颗粒要么被细菌消耗以帮助它们繁殖,要么被回收到生态系统中。如果更多的有机物进入生态系统,细菌就会在分解植物的过程中迅速繁殖并增加数量。这种有机物的消化不仅对微生物有用,而且对用于制造目的的植物材料的加工也有用。这在黄麻加工工业中得到了充分利用。

沤麻是从黄麻茎中去除不需要的化合物(如果胶和半纤维素)的过程。

让沤麻的工作
黄麻植物一旦收获,一个重要的过程就是将黄麻纤维从茎中分离出来,这个过程叫做沤麻。干燥后,纤维从茎中取出,清洗,干燥,然后用于生产各种黄麻产品。Retting很重要,因为它是作物收获后的第一个下游步骤,这对启动整个纤维提取过程很重要。

黄麻植物一旦收获,一个重要的过程就是将黄麻纤维从茎中分离出来,这个过程叫做沤麻。

在复杂碳水化合物的帮助下,黄麻纤维嵌入到黄麻茎的结构中。碳水化合物如果胶、半纤维素和纤维素是植物细胞壁的重要成分,它们赋予茎的强度和形状。为了使黄麻纤维发挥作用,它需要保留纤维素和另一种叫做木质素的化合物的增强特性,但要去掉果胶和半纤维素,以及将纤维粘合在一起的粘性物质。沤麻是从黄麻茎中去除这些不需要的化合物的过程。

脱毛可以通过化学、水基微生物、酶法或露珠法进行。其中,除了基于水的方法,其他方法使用有毒的化学物质或非常昂贵。要达到理想的发胶效率和发胶时间并不容易,但这是决定纤维质量的最重要的一步。黄麻过干或过干会导致纤维粗糙,缺乏光泽,不像应有的那样坚固。事实证明,这对黄麻工业是有害的。

黄麻是孟加拉国一种重要的经济作物,人们种植并加工其纤维。

水基的检索方法取决于生活在水体中的微生物的活性。这些微生物释放酶如果胶酶(脱滴果胶)和木聚糖酶(击穿半纤维素);这种植物细胞壁化合物的消化释放来自茎的黄麻纤维。然而,鉴于孟加拉国的水资源稀缺,农民往往重复使用相同的水体来保护。这耗尽了其微生物,主要是细菌的水,从而使水的水很差以释放的目的。Retting将必须进行更长的时间,因此导致纤维不具有很好的质量。迫切需要识别新方法,使维护过程更有效,性价比和环保。

这种利用微生物的技术现在可以在大规模工业生产中使用,而不会因有毒化学物质破坏环境。

用细菌混合的Retting
在最近的工作中,孟加拉国黄麻研究所的BARJ项目调查了孟加拉国不同黄麻沤麻水样本中的细菌种群。他们研究了各种分离细菌的消化特性,特别是它们的果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶(消化纤维素)活性。首先在实验室中对人工底物(果胶、半纤维素和纤维素)进行了酶活性测试。含有果胶酶和木聚糖酶活性,但缺乏纤维素酶活性的细菌被认为是微生物蜕皮的有效消化菌。利用分子生物学方法在这些水样中共鉴定出451株细菌。然后,作者测试了10种不同的细菌分离物的组合,以研究是否菌群具有比单个细菌更好的酶活性。在人工底物上测试酶活性后,用黄麻样品测试细菌消化植物物质的能力。

Barj Project确定了潜在的Retting Liething Microbes。Graphics Master / Shutterstock.com

结果表明,3种果胶分解菌组合均能使黄麻的沤麻时间由18 ~ 21天缩短至10天,并在小规模和大规模试验中获得了优质的黄麻纤维。这一过程使纤维的强度、颜色和质量得到了改善。因此,该研究确定了一种利用细菌群促进黄麻沤麻的新方法。这种利用微生物的技术现在可以在大规模工业生产中使用,而不会因有毒化学物质破坏环境。

在一个水资源宝贵、作物收获时间对农民生计至关重要的国家,通过这种新型微生物技术加快黄麻沤麻过程将加快黄麻纤维的数量,并提高其质量。

安南艾哈迈德先生/ Shutterstock.com

个人反应

传统的方法能轻易地改变以采用这一过程吗?

在任何过程可以应用于该领域之前,它必须在经济上可行,社会可接受和环境友好。考虑到这些因素,我们正在开发一种易于在边缘农民水平使用的包装。我们正在测试不同的廉价材料,如米糠,甘蔗壳,小麦麸等,可用作长期储存的有效载体物质。在新的和充满挑战的情况下,在农民领域下使用Consortia进行大规模的实地试验。这将需要2-3个黄麻生长季节来完成用于边缘农民的技术包。

这种技术能从组织中分离出非常少量的RNA吗?

黄麻的传统沤制方法自黄麻栽培开始以来就被普遍采用。因此,农民可能不同意改变他们所知道和实践的方法,也不同意改变他们认为有效的方法。他们为什么要花钱买他们不知道的东西?我们的目标是把这项技术实际地应用到他们面前,让他们亲眼看到这样的应用能给他们带来多少好处。与传统方法相比,利用菌群的新方法在减少发胶时间和提高纤维质量方面更有效。预计缺水地区的农民将表现出他们的兴趣,容易接受这一新程序。

本文是在研究团队的批准下创建的。这是一个合作制作,由那些特色的支持,免费援助,全球分发。

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