Biotechnologia w przemyśle włókienniczym

• Autorzy: Sójka-Ledakowicz J.

Warianty tytułu

EN

Biotechnology in textile industry

• Konferencja: Międzynarodowe Sympozjum Naukowe "Nowe oblicze włókiennictwa a potrzeby gospodarki" (13.09.2005 ; Łódź-Dobieszków , Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biotechnologia jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin działalności przemysłowej. Decydujący wpływ na rozwój nowoczesnej biotechnologii wywarł postęp zarówno w obszarze nauk biologicznych (biologia molekularna, genetyka, proteomika itd.), chemicznych jak i nauk technicznych. Z licznych doniesień literaturowych wynika, że w najbliższym czasie biotechnologia będzie coraz szerzej wykorzystywana w różnych gałęziach przemysłu, w tym także we włókienniczym. W ostatnim okresie postęp techniczny w przemyśle włókienniczym ukierunkowany jest bardzo wyraźnie na uczynienie procesów technologicznych mniej uciążliwymi dla środowiska naturalnego. Przejawia się to przede wszystkim w dążeniu do ograniczenia zużycia wody i energii w technologiach wykończalniczych oraz zmniejszenia zawartości i toksyczności zanieczyszczeń w odprowadzanych ściekach. Z tego względu coraz większe zainteresowanie ze strony technologów wzbudza możliwość zastosowania w wielu procesach wykończalniczych enzymów, które jako produkty naturalne ulegają całkowitej biodegradacji w ściekach, a ich działanie jest podstawą większości procesów biotechnologicznych. W artykule omówiono główne kierunki zastosowania procesów enzymatycznych w technologiach włókienniczych. W ostatnich latach obserwuje się ciągłe poszukiwania wykorzystania enzymów w różnych etapach technologii wykończania wyrobów włókienniczych. Przedmiotem zainteresowania wielu badaczy jest zastosowanie enzymów do obróbki wstępnej wyrobów z naturalnych włókien celulozowych. Badania takie wykonywane są w Instytucie Włókiennictwa w Łodzi we współpracy z Instytutem Biochemii Technicznej (IBT) Politechniki Łódzkiej. Jeden z zespołów IBT, jako jeden z nielicznych w Polsce prowadzi badania w zakresie biosyntezy enzymów drobnoustrojowych, w tym enzymów degradujących różne materiały lignino-celulozowe. W pracach badawczych prowadzonych w IW wykorzystywano kompleksy enzymów: pektynolitycznych i celulitycznych otrzymanych z hodowli grzyba nitkowatego Aspergillus niger IBT-90. Obszarem biotechnologii, w którym obserwuje się ostatnio najwięcej wdrożeń jest biotechnologia środowiska. Procesy wykorzystujące osiągnięcia biotechnologii środowiska spełniają w pełni zasady zrównoważonego rozwoju i dostarczają szeregu przykładów technologii przyjaznych dla środowiska np. nowe zintegrowane metody biologiczno- fizyko-chemiczne oczyszczania ścieków włókienniczych, biologiczne metody monitorowania zanieczyszczeń, alternatywne drogi produkcji energii i odnawialnych bioproduktów. Doniesienia literaturowe z ostatnich lat świadczą o możliwości wykorzystania enzymów w procesach oczyszczania ścieków pofarbiarskich. Jednym z podstawowych enzymów mogących powodować skuteczne odbarwianie ścieków wykończalniczych jest lakaza, wytwarzana przez grzyby białej zgnilizny drewna, np. przez szczep Cerrena unicolor. Enzym ten może być również wykorzystany do delignifikacji naturalnych wyrobów lniarskich. Prace badawcze w tym zakresie prowadzone są również w IW, przy współpracy z Katedrą Inżynierii Bioprocesowej PŁ. Metody biotechnologii środowiska są powszechnie akceptowane przez społeczeństwo i należy sądzić, że w najbliższym czasie jej rola będzie jeszcze bardziej znacząca.

EN

Presently biotechnology belongs to rapidly developing industrial areas. Progress in the field of biological (molecular biology, genetics, proteomics, etc.) chemical and technical sciences has had a decisive impact onto modern biotechnology development. Numerous publications indicate that in coming days biotechnology will serve different branches of industry, including textile area as well. In recent years, technical progress in the textile industry has been clearly directed at making the technological processes les harmful to the natural environment. This is mainly observed in approaches to limit water and energy consumption in finishing technologies and in the reduction of the amounts and toxic loads of pollutants and toxic loads of pollutants in textile effluents. Hence there is a growing interest in the possibility of applying in many finishing processes enzymes natural proteins which are totally biodegradable in effluents; their operation is the base of the majority of biotechnological processes. This paper will discuss main directions of enzymatic processes application in textile technologies. Recent publications reveal continuous search for new applications of enzymes in different stages of textile finishing technologies. The subject of current studies of many research workers is the application of enzymes in the pre-treatment of textiles made of natural cellulose fibres. Such works have been carried out at Textile Research Institute, Łódź (IW) in cooperation with the Institute of Technical Biochemistry at the Technical University of Lodz (IBT PŁ). One of the research teams of IBT PŁ as one of the research teams of IBT PŁ as one of the few in Poland has been involved in the studies on microorganic enzymes biosynthesis, including enzymes degrading different lignin-cellulose materials. For such a biosynthesis, selected, upgraded and characterized microorganisms from the culture collection of IBT PŁ were used. In research works of IW enzymatic complexes were applied: pectinolytic and cellulolytic, produced by filamentous fungus Aspergillus niger IBT-90. Environmental biotechnology is the branch of biotechnology where the greatest number of implementations occurs. Processes based on the achievements of environmental biotechnology completely fulfill the principles of sustainable development and provide multiple examples of technologies friendly for the environment, eg. New integrated biological-physico-chemical methods textile wastewaters treatment, biological methods of pollutants monitoring, alternative ways of producing energy and renewable bioproducts. Industrial effluents contain more and more substances which do not appear in nature, so called xenobiotics, which are resistant to biodegradation foster the need of developing new methods of industrial effluents treatment. Recent literature publications prove the possibility of enzymes application in treatment of wastewaters coming from dyeing processes. One of the basic enzymes efficiently decolouring wastewaters from finishing processes is laccase producted by white-rot fungi, eg. The strain of Cerrena unicolor. This enzyme can be also used to de-lignify natural linen fabrics. Research works on this issue are also carried out by IW in cooperation with the Department of Bioprocess Engineering (PŁ). Environmental biotechnology methods are commonly accepted by the society and it can be assumed that in coming future its role will be even more important. The most characteristic feature of modern biotechnology is the development of fundamental and application studies. In textile area we can also observe the development of research works allowing for biotechnological processes application in industrial practice.

Słowa kluczowe

PL

enzymy; przemysł włókienniczy; biotechnologia; obróbka enzymatyczna; Aspergillus niger; oczyszczanie ścieków włókienniczych

• Wydawca: Instytut Włókiennictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Włókiennictwa
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 55
• Strony: 41--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Sójka-Ledakowicz J.

• Instytut Włókiennictwa Łódź

Bibliografia

• 1. Pohorecki R.: "Rola inżynierii bioprocesowej w rozwoju biotechnologii" materiały konferencyjne I Ogólnopolskiego Sympozjum Biotechnologia w uczelniach technicznych, Warszawa, 1994
• 2. Etters J.N., Annis P.A.: American Dyestuff Reporter nr 5, s.18, 1998
• 3. Konggard B.: „Zastosowanie enzymów w uszlachetnianiu wyrobów z włókien mieszanych" - materiały z XIV Seminarium PKKol. (1998)
• 4. Sójka-Ledakowicz J., Lewartowska J., Gajdzicki B.: „Kierunki rozwoju technologii obróbki wstępnej i bielenia wyrobów z włókien celulozowych". Materiały z XVIII Seminarium Kolorystów, s.66, (2002)
• 5. Etters J.N.: Textile Chemist and Colourist & American Dyestuft Reporter vol 1 nr 3, s.33-36(1999)
• 6. Etters J.N., Condon B.D. i inni: American Dyestuft Reporter nr 6, s. 19-23 (1999)
• 7. Solis-Pereira S., Pavela-Torres B. i inni: Effects od different carbon sources on the synthesis of pestinase by Aspergillus niger on submerged and solid state fermentation, Appl. Microbiol.Biotechnolog., 39, s. 36-41 (1993)
• 8. Nair Sushma R., Rakshit S.K.,Panda T.: Effects of carbon sources on the synthesis of pestinase by Aspergilli Bioprocess Eng. 13, s. 37-40 (1995),
• 9. Bailey M.: Effect of temperature on polygalacturonase production by Aspergillus niger, Enzyme Microb.Technol. 12, s. 622-624 (1990)
• 10. Galiotou-Panayotou M., Kapantai M., Kalantzi O.: Growth conditions of Aspergillus sp. for polygalacturonase production, Appl. Microbiol. Biotechnol. 47, s. 425-429(1997)
• 11. Tuttobello R., Mill P.J.: The pectic enzymes of A.niger. Part 1. The production of active mixtures of pectic enzymes, Biochem.J. 79, s. 51-57 (1961)
• 12. Maldonaldo M.C., Navarro A., Callicri D.A.S.: Production of pectinases by Aspergillus species using differently pretreated lemon peel as the carbon source, Biotechnol. Lett.8, s. 501-504 (1986)
• 13. Nair S.R., Panda T.: Statistical optimization of medium components for improved synthesis of pectinase by Aspergillus niger, Bioprocess Engineering 16, s. 169-175 (1997).
• 14. Loera O., Aguine J., Viniegra-Gronzalez G.: Pectinase production by a diploid construct from two Aspergillus niger overproducing mutants, Enzyme Microb. Technol. 25, s. 103-108(1999)
• 15. Singh S.A., Ramakrishna M., Appu Rao A.G.: Optimisation of down-stream processing parameters for the recovery of pectinase from the fermented bran of Aspergillus carbonarius, Process Biochem. 35, s. 411-417 (1999)
• 16. Kitamoto N., Kimura T., Kito Y. i inni: Structural features of a polygalacturonase gene cloned from Aspergillus oryzae KBN 616. FEMS Microbiol. Lett. Ill, s. 37-41 (1993)
• 17. Rao M.N. Kembhavi A.A., Pant A.: Implication of tryptophan and histidine in the active site of endo-polygalacturonase from Aspergillus ustus: elucidation of the reaction mechanism. Biochim. Biophys. Acta 1296, s. 167-173 (1996)
• 18. Crotti L.B., Terenzi H.F., Jorge J.A. i inni: Regulation of pectic enzymes from the exo-1 mutant strain of Neurosppora crassa: effects of flucose, galactose, and gacturonic acid. J. Basic Microbiol. 38, s. 181-188 (1998)
• 19. Siessere V., Vieira Fronseca M.J., Said S.: Extracellular polygalacturonases from Pénicillium frequentans: separation and regulatory aspects. J.Gen. Microbiol. 138, s.1801-1805 (1992)
• 20. Breier R.: „Enzymy w uszlachetnianiu wyrobów włókienniczych - przykłady aktualnych zastosowań dla osiągnięcia modnych efektów i optymalizacji istniejących procesów technologicznych", XIII Seminarium PKKol, (1997)
• 21. Sójka-Ledakowicz J., Skaskiewicz A.: Przegląd Włókienniczy nr 9, s.22 (1998)
• 22. Kesting W., Wu Y., Schacht H., Schollmeyer E. Textilveredlung nr 3-4, s.88 (1997)
• 23. Michniewicz A., Ledakowicz S., Jamroży T., Jarosz-Wilkołazko A., Leonowicz A. „Biotechnologia" 4(63), s. 194-203 (2003)
• 24. Nelson G.: „Novell applications of biotechnology in the textile industry" - materiały konferencyjne 2nd International Textile Environmental Conference, Bolton (1998)
• 25. Królikowska H., Goetzendorf-Grabowska B. Przegląd Włókienniczy nr 11, s.5-6, (2002)