[發明專利]一種角質酶在造紙工業中的應用

有效

• 申請號: 201310749747.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103757960B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 吳敬;洪若宇;宿玲恰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D21C5/02
• 分類號: D21C5/02;D21C9/08;D21F1/66
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 何自剛,王玉松

技術領域

本發明設計一種角質酶在造紙工業中的應用，屬于酶工程技術領域。

背景技術

據中國造紙協會統計,近10年中國對紙張的需求年增長率為8.77%,高于GDP的增長率。到2015年紙及紙板的消費總量約為8000萬噸。資源、能源和環境保護依舊是造紙工業發展所面臨的幾個主要問題。

廢紙回用具有節省原生纖維資源,減少環境污染,簡化工藝流程,降低能耗等優點。廢紙中含有的油墨是主要的雜質,特別是油墨的殘存量,它左右著脫墨紙漿的質量,并決定紙漿的用途。脫墨,就是采用合理的方法破壞油墨粒子對纖維的黏附,將油墨從廢紙中除去。油墨大致由色料、連接料、助劑組成。連接料是由少量天然樹脂、合成樹脂、纖維素、橡膠衍生物等溶于干性油或溶劑中制得。對顏料起保護作用，使其難以脫落,由于本身的黏性,在脫墨過程中很難將其包含的色料除去,從而對再生漿產生影響。普通的化學法需要大量使用堿性物質，水的直接排放會嚴重污染環境。角質酶能選擇性作用于纖維表面，降解植物油基油墨。在機械力的作用下使油墨和纖維分離，不需要加入堿性物質，使得脫墨過程更加環保。

根據目前的造紙工業實際情況在造紙過程首先實行清潔生產，最有可能實現的應該是造紙機的白水回用。造紙白水的處理回用不僅可以節約用水，減少纖維和化學品的流失，節省資源和降低生產成本，而且對降低環境污染也具有十分重要的意義。但是當白水系統封閉后，進入系統的新鮮水量和排出的廢水量都大大減少，使系統中的膠體、溶解物質和固體懸浮物含量增加，對紙機的運行和紙頁的性質都會產生不利影響技術。隨著白水封閉循環程度的提高和循環次數的不斷增加，白水中的有害物質也會逐漸積累。在這些有害物質中，對造紙濕部化學影響最大、最難處理的是白水中的膠黏物(DCS）。

造紙工業上以膠黏物在漿料中存在的形式和行為為依據，可以劃分為原生膠黏物和二次膠黏物。原生膠黏物是指廢紙中原有的不溶于水的大膠黏物及其破碎而來的微膠黏物，顆粒較大以固體形式分散在漿水系統中的可用機械方法除去。二次膠黏物是指碎解和漂白時已溶解在漿料中形成穩定膠體狀態的膠黏物，比原生膠黏物更難除去且不具有粘性，在實際生產過程中，更加難于控制和更嚴重的危害性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種角質酶在造紙工業中的應用，具體是通過角質酶控制二次膠黏物、脫墨以及白水處理。

所述的角質酶來自嗜熱單孢菌Thermobifidafusca或氨基酸序列與得自Thermobifidafusca的角質酶至少有60%，特別是65%，更準確地說70%，或75%，或80%，或85%，或90%，或92%，或95%，或97%，或至少99%的同源性且具有角質酶活性的酶。

嗜熱單孢菌Thermobifidafusca角質酶氨基酸序列如Genbank編號AAZ54920.1或AAZ54921.1所示。

所述角質酶的生產方法為在一定培養條件下，以生產角質酶的重組大腸桿菌（ChenS,TongX,WoodardRW,DuGC,WuJ,ChenJ,IdentificationandCharacterizationofBacterial?Cutinase,TheJournalofBiologicalChemistry,2008,283（28）25854-25862）發酵一定時間，經過12000rpm，離心10min，去除菌體，上清即為粗酶液。

所述的角質酶的酶活測定方法：在37℃下，采用連續分光光度法測定酶活力。反應總體積為1.5mL，包括30μL酶液和1470μL含50mmol/L硫磺脫氧膽酸鈉和50mmol/L對硝基苯丁酸酯（pNPB）的Tris-HCl緩沖液（pH8.0），在波長405nm處，記錄對硝基酚的生成速率。酶活的定義為：在37℃，每分鐘將對硝基苯丁酸酯催化水解生成1μmol對硝基酚的酶量即為一個酶活力單位。

所述的脂肪酶購于濟南天天香有限公司。

本發明公開的一種角質酶在造紙工業中的應用，包括以下步驟：

（1）控制二次膠黏物

（a)模擬白水的制備

取紙漿用蒸餾水在一定溫度下攪拌下洗滌2～6小時，然后脫水濃縮，收集洗滌水；

（b)酶處理白水

向白水中加入占白水質量0.001-0.5%的角質酶或脂肪酶處理，角質酶活性＞100U/mL，脂肪酶活性＞100U/mL處理溫度為20-60℃，處理時間為30-200min；

（c）將處理后的白水離心分離后得到二次膠黏物含量符合要求的白水；

（d）濁度差測定