[发明专利]一种制浆造纸漂白预处理用半纤维素酶的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于属于生物漂白领域，具体涉及一种制浆造纸漂白预处理用半纤维素酶的制备和应用。

背景技术

在制浆造纸工业中，纸浆的漂白是很重要的工段。传统上，制浆造纸工业一般采用含氯的漂白剂进行漂白。虽然其漂白效果好，但使用该法漂白的同时会使造纸废水中产生大量的、有毒的、畸形的有机氯化物，从而对环境会造成严重的危害。由于环境的要求，造纸企业必须解决该问题，发展新型的无污染漂白技术。因此传统的氯漂白发很大程度上被无元素氯漂白(ECF)及全无氯漂白(TCF)所代替。过氧化氢漂白是造纸工业中常见的清洁漂白技术。过氧化氢漂白不脱除浆中的残余木素，而是通过在一定程度上破坏木素的共轭羰基和邻醌等发色基团，使其变为不发色基团来达到漂白效果。过氧化氢漂白效果好，对环境无污染，在纸浆悬浮体中不产生氯的衍生物，符合环保要求。如果在漂白前，用半纤维素酶对纸浆进行预处理，就会使过氧化氢等化学药品更好的渗透到纸浆里面，从而提高漂白效率，进一步降低污染。近年来国内外对纸浆生物技术的研究方兴未艾，其中微生物酶作为漂白活化剂促漂白成为了造纸工业中最具有发展前景的课题之一。采用生物质预处理技术，不仅可以提高纸浆的物理性能并且能降低漂白废水的污染负荷。

半纤维素占植物碳水化合物总量的三分之一，在自然界中是继纤维素之后含量第二丰富的可再生物质资源。半纤维素酶是一种复合酶系，包含木聚糖酶、聚乳糖酶等。对半纤维素酶的研究早在60年代就已经开始，已经从不同来源的微生物中分离到大量的不同类型、不同功能的半纤维酶。近年来由于基因科技的发展，半纤维素酶在造纸行业中的应用已经引起了科学家们的广泛关注。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种制浆造纸漂白预处理用半纤维素酶的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的半纤维素酶的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种制浆造纸漂白预处理用半纤维素酶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将ATCC56765里氏木霉菌种置于马铃薯葡萄糖葡萄糖水中，在25～35℃，180rpm条件下培养48小时，产生孢子；然后将制得的孢子接种到马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基中进行固体培养，在25～35℃条件下培养1～4天，产生发育良好的单菌落；

(2)将步骤(1)制得的发育良好的单菌落置于马铃薯葡萄糖水中进行液体培养，在30℃、150～220rpm条件下培养48小时，培养出液体种子；

(3)将碳源、氮源、葡萄糖和mandles营养液混合均匀后于121℃条件下灭菌1小时得到底物，底物冷却后转入发酵罐，将步骤(2)制得的液体种子接种到装好底物的发酵罐中发酵培养1～4天，得到菌液；

(4)将步骤(3)得到的菌液离心分离后收集清液，得到酶的粗提液；将粗提液透析后进行层析纯化，得到半纤维素酶液。

优选的，步骤(1)所述马铃薯葡萄糖琼脂培养基的组成为：20％马铃薯汁、葡萄糖、磷酸二氢钾、七水合硫酸镁、硫胺素和琼脂，其比值为1L：20g：3g：1.5g：8mg：20g；所述马铃薯葡萄糖琼脂培养基pH值为4～6。

更优选的，所述20％马铃薯汁配制方法为：取去皮马铃薯200g，切成小块，加1L水，煮沸20min，滤去马铃薯块，然后加水将滤液补足1L，得到所述20％马铃薯汁。

优选的，步骤(3)所述液体种子的接种量为1～5％(lmL～5mL/100mL)。

优选的，步骤(3)所述碳源为玉米芯，麸皮，壳聚糖，粗半纤维素，或是玉米芯、麸皮、壳聚糖和粗半纤维素酶混合物中的一种；所述氮源为牛肉膏。

优选的，步骤(3)中发酵培养的具体条件为：罐压0.01～0.08MPa，初始风量为800m³/h，培养4小时后风量开至1500m³/h，初始搅拌转速为120r/min；培养4小时后搅拌转速调为180r/min，在培养过程中补加缓冲溶液将pH值维持在4～6，菌体培养温度为25℃～35℃，当pH稳定不变时加入甲醇，甲醇添加量为1％(甲醇质量与发酵液体积的百分比)，在此过程中保持温度为25℃～35℃。

更优选的，在培养过程中补加缓冲溶液将pH值维持在5.5。

优选的，步骤(3)中所述碳源、氮源、葡萄糖和mandles营养液的添加量分别为10～20g/L、10～20g/L、0.1～0.5％和0.01～0.10％，其中的百分数是葡萄糖或mandles营养液的质量与发酵液体积的百分比。