[发明专利]生物污泥中蛋白质提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市污水生物处理过程中所产生的生物污泥中蛋白质提取方法，属于固体废物处理与资源化领域。

背景技术

随着社会经济的发展与城市化进程的加快，城镇污水及其污泥数量快速增加。我国“十一五”规划报告中明确指出污水排放化学需氧量减排要在“十五”基础上减排10％。因此，近年来，我国污水厂数量得到飞快增加，随之而来的是大量的生物污泥。生物污泥是以微生物为主体，与污水中悬浮物、胶体物质组成的絮状混合物然，其中含有大量的蛋白质资源。文献报道剩余污泥中粗蛋白质含量可达40%以上，因此，其蛋白质资源具有较高的利用价值。目前，对于污泥蛋白质的用途主要有以下几类：作为动物饲料，作为泡沫灭火器的原料，或制备生物胶粘剂。显然，这几种用途中，动物饲料的市场前景更为广阔。但作为动物饲料有严格的饲料标准，特别是对于重金属砷、铅、镉、汞以及铬等方面有较为严格的含量要求。目前文献报道的污泥蛋白质提前方法较多是碱法。该方法有利于污泥的溶胞破壁，释放出其中的蛋白质，但该方法存在的最大问题是：存在较为严重的美德拉反应，产生较多的副反应，而且提取液颜色黑而粘，不利于蛋白质的分离，而且其蛋白质质量较差。酸法容胞则可以避免美德拉反应，提取液颜色较为清亮，蛋白质质量较好。但传统的酸法直接提取法存在重金属溶出问题，容易使蛋白质产品中重金属离子超标。因此，需要开发出一种新型生物污泥蛋白质提前与分离工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种城镇污水生物处理过程中生物污泥中蛋白质提取于分离工艺，可为污泥的处理与资源化提供技术选择。

本发明的技术方案如下：

一种生物污泥中蛋白质提取方法，步骤如下：

1）酸洗：脱水的生物污泥加水，然后加入浓盐酸，使含水率和浓盐酸含量分别为96％和10％，随后搅拌30min，再进行离心分离，使污泥含水率为92％；

2）高温酸溶胞：将第一步处理后的污泥放入容器中，然后放入高温消解装置中，加热至120℃后放置2h～8h，然后进行离心处理，得到离心溶液；

3）等电点的确定：取第二步得到的溶液至少6份，每份10ml，用氢氧化钠溶液调节一系列pH，室温下放置12h，随后进行高速离心分离，并测定的上清液的pH，然后采用Folin－酚试剂法(Lowry法)测定上清液中蛋白质含量，以pH为横坐标、蛋白质浓度为纵坐标作图，以蛋白质浓度最低所对应的pH确定为其等电点pI；

4）等电点结晶：用氢氧化钠溶液对第二步得到的离心溶液剩余部分进行滴定至第三步确定的等电点pH，析出蛋白质固体，放置4h，然后采用离心分离分离蛋白质固体，再用95％乙醇对该固体进行搅拌洗涤，洗涤后再次进行离心分离得到蛋白质固体；

5）干燥：把得到的固体在烘箱中进行干燥，干燥温度为45℃。

具体说明如下：

蛋白质等电点确定：取每份10ml的溶胞提取液至少6份，采用氢氧化钠调节一系列不同pH值，pH范围为固体开始出现至固体开始减少，并放置12h，然后对上述多份式样进行离心分离，对上清液采用分光光度法在蛋白质的特征波长280nm处测定蛋白质含量，并测定对应上清液的pH，随后以pH为横坐标，蛋白质含量为纵坐标作图，依据数据确定蛋白质含量最小时对应的pH即为提取蛋白质的等电点。

蛋白质等电点析出：在常温条件下，依据实验确定的蛋白质等电点数据，采用氢氧化钠调节溶液的pH至等电点，此时蛋白质析出，随后进行离心分离，得到蛋白质固体。随后采用95％乙醇进行洗涤，并再次离心分离得到蛋白质。

蛋白质固体干燥：蛋白质为生物资源，其干燥温度不能太高，否则，蛋白质容易变性，使蛋白质的利用度大大降低。本工艺中蛋白质干燥温度为45℃。

关于水和浓盐酸的加入方法是“先加入水后再加浓盐酸”，96％的含水率包括混合体系中所有水分，浓盐酸的质量含量是指约38％的浓盐酸在混合物中质量含量；

对于步骤2）“加热至120℃”是依据试验过程中高压消解设备自身最高温度来确定的。由于酸法溶胞过程在低温下较慢，因此溶胞的实验设备采用了具有一定压力下可加热到120℃的设备进行热法酸溶胞。因此，主要是通过改变加热时间来调节其溶胞效果。