[发明专利]一种角质酶在造纸工业中的应用

说明书

技术领域

本发明设计一种角质酶在造纸工业中的应用，属于酶工程技术领域。

背景技术

据中国造纸协会统计,近10年中国对纸张的需求年增长率为8.77%,高于GDP的增长率。到2015年纸及纸板的消费总量约为8000万吨。资源、能源和环境保护依旧是造纸工业发展所面临的几个主要问题。

废纸回用具有节省原生纤维资源,减少环境污染,简化工艺流程,降低能耗等优点。废纸中含有的油墨是主要的杂质,特别是油墨的残存量,它左右着脱墨纸浆的质量,并决定纸浆的用途。脱墨,就是采用合理的方法破坏油墨粒子对纤维的黏附,将油墨从废纸中除去。油墨大致由色料、连接料、助剂组成。连接料是由少量天然树脂、合成树脂、纤维素、橡胶衍生物等溶于干性油或溶剂中制得。对颜料起保护作用，使其难以脱落,由于本身的黏性,在脱墨过程中很难将其包含的色料除去,从而对再生浆产生影响。普通的化学法需要大量使用碱性物质，水的直接排放会严重污染环境。角质酶能选择性作用于纤维表面，降解植物油基油墨。在机械力的作用下使油墨和纤维分离，不需要加入碱性物质，使得脱墨过程更加环保。

根据目前的造纸工业实际情况在造纸过程首先实行清洁生产，最有可能实现的应该是造纸机的白水回用。造纸白水的处理回用不仅可以节约用水，减少纤维和化学品的流失，节省资源和降低生产成本，而且对降低环境污染也具有十分重要的意义。但是当白水系统封闭后，进入系统的新鲜水量和排出的废水量都大大减少，使系统中的胶体、溶解物质和固体悬浮物含量增加，对纸机的运行和纸页的性质都会产生不利影响技术。随着白水封闭循环程度的提高和循环次数的不断增加，白水中的有害物质也会逐渐积累。在这些有害物质中，对造纸湿部化学影响最大、最难处理的是白水中的胶黏物(DCS）。

造纸工业上以胶黏物在浆料中存在的形式和行为为依据，可以划分为原生胶黏物和二次胶黏物。原生胶黏物是指废纸中原有的不溶于水的大胶黏物及其破碎而来的微胶黏物，颗粒较大以固体形式分散在浆水系统中的可用机械方法除去。二次胶黏物是指碎解和漂白时已溶解在浆料中形成稳定胶体状态的胶黏物，比原生胶黏物更难除去且不具有粘性，在实际生产过程中，更加难于控制和更严重的危害性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种角质酶在造纸工业中的应用，具体是通过角质酶控制二次胶黏物、脱墨以及白水处理。

所述的角质酶来自嗜热单孢菌Thermobifidafusca或氨基酸序列与得自Thermobifidafusca的角质酶至少有60%，特别是65%，更准确地说70%，或75%，或80%，或85%，或90%，或92%，或95%，或97%，或至少99%的同源性且具有角质酶活性的酶。

嗜热单孢菌Thermobifidafusca角质酶氨基酸序列如Genbank编号AAZ54920.1或AAZ54921.1所示。

所述角质酶的生产方法为在一定培养条件下，以生产角质酶的重组大肠杆菌（ChenS,TongX,WoodardRW,DuGC,WuJ,ChenJ,IdentificationandCharacterizationofBacterial Cutinase,TheJournalofBiologicalChemistry,2008,283（28）25854-25862）发酵一定时间，经过12000rpm，离心10min，去除菌体，上清即为粗酶液。

所述的角质酶的酶活测定方法：在37℃下，采用连续分光光度法测定酶活力。反应总体积为1.5mL，包括30μL酶液和1470μL含50mmol/L硫磺脱氧胆酸钠和50mmol/L对硝基苯丁酸酯（pNPB）的Tris-HCl缓冲液（pH8.0），在波长405nm处，记录对硝基酚的生成速率。酶活的定义为：在37℃，每分钟将对硝基苯丁酸酯催化水解生成1μmol对硝基酚的酶量即为一个酶活力单位。

所述的脂肪酶购于济南天天香有限公司。

本发明公开的一种角质酶在造纸工业中的应用，包括以下步骤：

（1）控制二次胶黏物

（a)模拟白水的制备

取纸浆用蒸馏水在一定温度下搅拌下洗涤2～6小时，然后脱水浓缩，收集洗涤水；

（b)酶处理白水

向白水中加入占白水质量0.001-0.5%的角质酶或脂肪酶处理，角质酶活性＞100U/mL，脂肪酶活性＞100U/mL处理温度为20-60℃，处理时间为30-200min；

（c）将处理后的白水离心分离后得到二次胶黏物含量符合要求的白水；

（d）浊度差测定