[发明专利]一种碱性果胶酶生产方法及在造纸制浆中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种果胶酶及造纸制浆工艺，具体地说是一种碱性果胶酶生产方法及在造纸制浆中的应用。

背景技术

现代造纸工艺已有几百年的历史，但造纸工艺的进步却非常缓慢。传统的化学制浆工艺，如烧碱法、硫酸盐法等，该类工艺都具有高温、高压、高能耗、得率低、损伤纤维强度等缺点，不仅生产成本高，还具有一定的安全隐患，在生产过程中还会产生大量黑液，具有粘度高、有机物含量低、硅含量高、热值低等特点，导致难以进行有效回收，造成了严重的环境污染。生物制浆技术被认为是解决此类问题的有效途径之一。国内外大量的研究表明，原料经过生物处理后，可以降低蒸煮时的化学物质消耗，因而降低了黑液的污染负荷。现有的生物处理工艺主要有两类：一类是采用微生物直接处理原料，一类是采用木质素酶、木聚糖酶、半纤维素酶等处理原料。

采用微生物直接处理原料的，如公开号为CN1683711A，发明名称为一种造纸生物制浆工艺；公开号为CN1420229A，发明名称为一种造纸草浆制浆工艺；公开号为CN101225614A，发明名称为一种以生物发酵制浆法替代化学制浆工艺的造纸工艺方法；公开号为CN1188830A，发明名称为生物脱木素－机械制浆技术等专利申请都是采用微生物直接处理原料，它们的主要缺点有：⑴生物处理周期长，一般需几天时间；⑵微生物处理前，一般应对原料进行灭菌处理，增加了生产成本，同时有可能降低原料质量；⑶生物处理过程难以有效控制，常常出现处理后的原料质量均匀性差，碳水化合物降解严重等问题，导致制浆得率降低；⑷生物处理后原料质量均匀性差，还直接影响制浆质量，从而影响最终的产品质量；⑸采用上述方法生产出的纸浆与普通化学浆相比，纸浆的物理性能及漂白性能都较差，不能用来生产高白度、高强度的纸张，只能用来生产低档次的纸张。

采用木质素酶、木聚糖酶、半纤维素酶等酶处理原料的，如公开号为CN1616758A，发明名称为生物制浆工艺；公开号为CN1421570A，发明名称为草类原料酶法制浆的方法等专利，该工艺的主要缺点是：酶液的成本高，在工业化生产中不占有成本优势；同时，木质素酶、木聚糖酶、半纤维素酶对相应成分的破坏难以控制，可能过多去除木质素、木聚糖、半纤维素，影响纸浆得率。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱性果胶酶生产方法及在造纸制浆中的应用，其使用成本低、环保且过程可控。

本发明是利用细菌经液体深层发酵生产的碱性果胶酶，其酶活力测定是用DNS显色，分光光度计比色法测得。其测定条件为：以1﹪的果胶为底物在pH9.6、60℃水浴反应10分钟，加DNS沸水浴显色，550nm比色。酶活力单位定义为：在测定条件下，每小时水解果胶产生1mg还原糖（以半乳糖醛酸计）所需的酶量定义为一个酶活力单位。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种碱性果胶酶生产方法，它包括菌株选育、菌种培养、摇瓶发酵、酶液制备。

本发明所述的菌株选育是按照本领域已知的方法，在土壤中通过自然采集菌样，从近百株菌株中经摇瓶筛选得到二株出发菌株，并在细胞水平下采用亚硝基胍和紫外线辐射诱变得到近万株菌株，经过摇瓶筛选得到一株实验室编号为MAPLE61的菌株，即耐热枯草芽胞杆菌（Heat-resistant Bacillus subtilis），其生物学特性为：菌体呈杆状，菌体两端较平整，单个细胞(0.7—0.75)*(2.5—2.9)微米，无荚膜，周生鞭毛，菌落乳白色，革兰氏染色阳性，需氧菌，液体培养生长期菌体多数呈链状排例且以三连体或四连体居多；形成芽胞，芽孢形态椭圆到杆状，（0.6—0.8）*（1.0—1.4）微米，位于菌体中央或稍偏。该菌种已于2010年1月11日提交中国典型培养物保藏中心保藏，保藏号为：CCTCC NO：M 2010004，并于2010年1月15日提交了保藏存活证明。

本发明所述的菌种培养为CCTCC NO：M 2010004菌种在如下配制的斜面上生长良好，斜面培养基配方为：1000mL蒸馏水中，加入牛肉膏5g-10g，酵母膏5g-10g，蛋白胨10g-15g，葡萄糖5g-10g，氯化钠5g-10g，碳酸钠0.3-0.5g, 琼脂粉20g，调pH值6.9－7.1，0.1MPa灭菌20分钟－30分钟，制成试管斜面，接种该菌种，33℃－35℃，培养18小时－24小时，备用。