为解决长期以来红麻韧皮纤维脱胶改性的环境污染和化学残留的难题,本文依据红麻韧皮纤维共生物特性,提出了生物酶脱胶改性技术,筛选驯化出脱胶菌种,应用筛选出菌种分泌的果胶酶进行了系统的脱胶实验,并用半纤维素酶和纤维素酶复配对脱胶后的纤维在同一反应装置中进行了改性。分析了果胶酶和半纤维素酶的作用机制,并采用甲壳素生物膜法对脱胶改性废水进行了处理。同时,应用红麻生物酶脱胶改性的实验室成果进行了中试生产研究。本文各章节内容如下:第一章阐述了国内外麻类韧皮纤维生物脱胶和改性及废水处理的研究现状。第二章筛选驯化了适于红麻脱胶的菌种,并对菌种进行表征。根据菌落和菌体形态初步认定所筛选的菌种是Aspergillus Niger属,即黑曲霉属。再经DNA序列测定和该菌种在18SRNA编码区的基因表达,该菌种被进一步鉴定为Aspergillus Niger属。提取了该菌种分泌的果胶酶,并采用DNS法和粘度下降法测定了果胶外切酶和果胶内切酶对果胶的活力分别为565u/mL和414u/mL,而对纤维素的活力分别为99u/mL和261u/mL,因而该菌种分泌的酶是一种既适合脱胶又不损伤纤维的酶。接着对该菌体生长与产酶关系进行了研究,结果表明此关系为同步合成型,其最佳产酶时间为菌体生长的第52-56h,温度为38-40℃。第三章进行了红麻生物酶脱胶改性试验及纤维检测。经单因子试验及正交试验确定了较优脱胶工艺参数:温度36℃,pH值8,浴比1:25,时间60h,酶液用量3mL/10g麻皮。按上述生物酶脱胶工艺参数处理后,红麻纤维残胶率和失重率分别为16.1%和23%,纤维分离度和柔软度较好。为了提高纤维可纺性,又在同一反应装置中采用纤维素酶和半纤维素酶复合改性法对红麻纤维进行了改性处理,进一步去除了纤维中残留的半纤维素和部分木质素等杂质。经试验改性处理的较优工艺参数为:温度40℃,pH值5.5,时间18h,用量比例为纤维素酶10g:半纤维素酶30g(每千克麻皮)。对脱胶改性后的纤维进行了检测分析,生物酶法脱胶改性所得纤维残胶率、失重率均较低,分别为12.1%和26%,断裂强力、断裂伸长及柔软度等性能指标优于天然法,同时,通过纤维横截面图像、纤维纵向电子显微扫描图像和红外光谱图谱对比看出,生物酶法处理所得纤维表面光滑,分离度好且纤维损伤小,有利于纤维的精深加工。第四章阐述了红麻生物酶脱胶改性机理,分析了红麻生物酶脱胶改性过程和果胶酶及半纤维素酶的作用位置及大分子链断裂情况。果胶酶脱胶是一个连续作用过程,包含:将不可溶性果胶转化为可溶性果胶,将可溶性果胶脱甲基成为果胶酸及水解各半乳糖醛酸单体间的1,4-苷键,使大分子降解等三个阶段。在此过程中,发挥主要作用的是果胶分解酶MPG和果胶酸分解酶PG,二者又分别存在内切酶和外切酶两种形式,即Endo-MPG/PG,Exo-MPG/PG。内切酶从中间任意位置切断果胶大分子,而外切酶由末端开始逐渐降解果胶大分子,且Endo-MPG和Exo-MPG优先作用于果胶,而Endo-PG和Exo-PG优先作用于果胶酸。在半纤维素酶改性过程中,发挥主要作用的是内切1,4-β-D-木聚糖酶和外切1,4-β-D-木聚糖酶。内切1,4-β-D-木聚糖酶随机切断分子链骨架,产生木寡糖,降低其聚合度,随后外切1,4-β-D-木聚糖酶将木寡糖和木二糖分解为木糖。酶解后脱胶改性液中,主要有半乳糖醛酸、半乳糖醛酸甲酯、半乳糖、木糖、葡萄糖、阿拉伯糖及少量的鼠李糖和甘露糖等小分子产物。第五章研究了红麻生物酶脱胶改性废水处理。利用气相色谱分析了红麻脱胶改性液中的成分,确定了各单糖的含量及比例,以甲壳素作为载体进行生物膜的固定化,采用甲壳素生物膜法对其脱胶改性废水进行处理,通过试验确定了较优的处理工艺参数:时间为18h,pH值为7,初始COD为450,温度为27℃。其处理后水质中的COD为208、BOD-5为61、PH值为6.9、固形物含量为73、色度为10,各项水质指标能达到《污水综合排放标准》中二级标准要求。第六章对生物酶脱胶改性技术进行了中试生产研究,包括黑曲霉产果胶酶的中试放大工艺和红麻生物酶脱胶改性的中试生产流程等研究,还应用生物酶脱胶改性后的红麻纤维,开发了服饰面料及汽车内饰材料系列产品,同时对红麻织物的超临界CO~2无水染色进行了试验研究。第七章是结论与展望。对全文研究工作的主要贡献、存在的问题和进一步研究方向进行了总结和展望。