[发明专利]一种复合酶酶解制备条形纳米纤维素及其方法

说明书

本发明公开了一种复合酶酶解制备条形纳米纤维素及其方法。该方法为：将桉木浆板经过打浆处理到70‑90°SR后，加入溶胀剂对桉木纤维浆进行润胀预处理，提高酶对纤维的接触，采用3500‑5000rpm转速离心5‑10min，重复2—3次去除润涨剂后，通过纤维素酶和木聚糖酶的复合酶解，酶解温度30‑55℃、时间5‑15h、酶活总浓度10‑50u/mL,得到粗条形纳米纤维素，最后通过离心洗涤，得到条形纳米纤维素样品。本发明制得的条形纤维素长度范围为400‑500nm，宽度范围为30‑40nm。采用润涨预处理和复合酶解，制备方法简单，效率高，工艺绿色环保，对环境无污染。

技术领域

本发明属于纤维素技术领域，具体涉及一种复合酶酶解制备条形纳米纤维素及其方法。

背景技术

随着人类社会的发展，所有的化石能源与矿物资源逐渐枯竭，且给环境带来巨大破坏和污染，因此，生物质材料衍生产品的制备与应用研究日趋急迫。木材纤维是地球上最丰富的可再生资源，纳米纤维素是其最为重要的衍生产物，根据不同的形貌可以分为纳米纤维丝、纳米颗粒、纳米棒、纳米须等，这些纳米纤维素有广泛的潜在应用前景，包括环境治理、药物传输、太阳能转化、人体组织工程、柔性电子器件与复合材料。

纳米纤维素的制备方法有酸水解法、机械法、TEMPO氧化法、离子液法和组合法等。这些工艺过程有各自的优点，但是也存在一定的缺陷。酸法会产生大量的酸性废水；机械法耗能过高；氧化法与离子液法需要昂贵的反应试剂，并且这些试剂最后难以实现分离。酶解法是近些年来出现的最有前景纳米纤维素制备方法，可以在温和的条件下实现这一过程，并且生物催化酶本身也是一种可再生物质。通过预处理和复合酶酶解，制备出地条形纳米纤维素具有特定的长径比、高强度、高吸附性能、高透光性等。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合酶酶解制备条形纳米纤维素的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种复合酶酶解制备条形纳米纤维素的方法，包括如下步骤：

（1）打浆处理：取绝干30g桉木绝干浆板，浸泡4小时以上，疏解，撕成小块，平衡水分，加水配成300g浆，用PFI磨打浆；

（2）润涨处理：称取少量步骤（1）所得的桉木纤维浆，并加入溶胀剂,其中浆料绝干量与溶胀剂比例为1:50-1:100，对桉木纤维浆进行润胀预处理，然后采用3500-5000rpm转速离心5-10min，并弃去上清液，再加蒸馏水洗涤沉降的浆料，离心洗涤，洗涤过程重复2-3次，最后将沉降的纤维加入到烧杯中；

（3）复合酶解：将步骤（2）所得的纤维置于恒温振荡器，加入200-400mL总浓度为10u/mL-50u/mL的复合酶溶液，在恒定温度、恒定振荡速率下酶解；

（4）分离：将步骤（3）所得样品进行离心洗涤分离，获得条形纳米纤维素样品。

上述方法中，步骤(1)中，所述桉木纤维浆是以PFI磨浆制得，打浆度70-90°SR。

上述方法中，步骤(2)中，所用桉木纤维绝干量2.0-4.0g；所述溶胀剂为丙三醇，总用量200-400mL。

上述方法中，步骤(2)中，所述润胀预处理的具体步骤为：在反应温度30°-40℃，速率150-180rpm条件下振荡3.5-4.5h，此条件下预处理所得到的桉木纤维浆料溶胀率增加70-90%。

上述方法中，步骤(3)中，所述的复合酶溶液是纤维素酶和木聚糖酶，总酶活浓度在10-50u/mL，其中纤维素酶酶活占总酶活70%-90%。

上述方法中，步骤(3)中，所述酶解的温度是30-55℃，振荡速率为125-155rpm，反应时间5-15h，此条件下得到的条形纳米纤维素长度范围是400-500nm，宽度范围是30-40nm。