專利名稱：：里氏木霉液體深層發(fā)酵纖維素酶及其酶促打漿工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種纖維素酶酶促打漿工藝，尤其涉及一種里氏木霉液體深層發(fā)酵纖維素酶及其酶促打漿工藝。
背景技術(shù)：
：打漿是制漿造紙過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，對(duì)紙幅的物理性能產(chǎn)生效應(yīng)。然而，打漿是一耗能工段。為了得到所需要的紙漿性質(zhì)，打漿或磨漿將消耗大量的能源，大約占從原料到成紙所需總能源的18%。因此，任何能夠顯著降低打漿或磨漿能耗的紙漿處理方法將對(duì)整個(gè)能量輸入產(chǎn)生有益影響。PRATIMABAJPAI發(fā)表在《TAPPIJournal》2006年第5巻11期第25-32頁(yè)"Useofenzymesforreductioninrefiningenergy—laboratorystudies"一文中的研究表明印度Biocon公司的BiorefineL纖維素酶和美國(guó)Dyadic國(guó)際公司的FiberZymeLBR纖維素酶能夠有利地降低打漿能耗，并且紙漿的強(qiáng)度性能沒(méi)有受到影響。鞠成民發(fā)表在《中國(guó)造紙》2006年第25巻1期第71-72頁(yè)"生物酶對(duì)未漂針葉木打漿性能的影響，，一文中介紹了N613、N476、N342、HC、D401和D501等諾維信商品纖維素酶和半纖維素酶在提高打漿性能和改善紙漿強(qiáng)度方面的影響。上述研究所用的纖維素酶都為商品酶，并非才艮據(jù)實(shí)際情況而自制纖維素酶用于il^打漿。由于現(xiàn)在商品纖維素酶價(jià)格比較高，使得工廠使用起來(lái)成;^艮高，此外國(guó)內(nèi)的造紙?jiān)隙倘保蟛糠炙偕静娜珩R尾松、落葉松和思茅松等針葉木的纖維又^L又長(zhǎng)，其硫酸鹽漿4艮難打漿，4吏得商品漿的市場(chǎng)竟?fàn)幜θ?，?jīng)濟(jì)效益差，為此，紙業(yè)界亟待開(kāi)發(fā)根據(jù)生產(chǎn)廠的具體情況，采用就地自制的纖維素酶酶液進(jìn)行酴&打漿工藝，以達(dá)到降j氐生產(chǎn)成本和打漿能耗的效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種里氏木霉液體深層發(fā)酵纖維素酶及其酶促打漿工藝，使用里氏木霉液體深層發(fā)酵纖維素酶對(duì)速生材硫酸鹽漿進(jìn)行酶促打漿，可降低打漿能耗和生產(chǎn)成本。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案一種纖維素酶，其特征在于所述纖維素酶，其^f吏用的生產(chǎn)菌株為里氏木霉，保藏號(hào)，里氏木霉為好氧菌，生長(zhǎng)環(huán)境粗放，適應(yīng)性較強(qiáng)，易于控制，便于管理，其代謝物安全無(wú)毒，不會(huì)影響生產(chǎn)人員和環(huán)境，所產(chǎn)纖維素酶的穩(wěn)定性好，不宜退化，纖維素酶的制備方法如下將里氏木霉試管斜面菌種接入液體種子發(fā)酵罐中進(jìn)行種子發(fā)酵得到所需要的液體種子；然后按照一定的接種量將液體種子接入纖維素酶發(fā)酵罐，并且在一定的發(fā)酵條件下發(fā)酵，最后經(jīng)過(guò)離心分離制得所需纖維素酶酶液，并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐中以備用，其發(fā)酵工藝參數(shù)如下1)、里氏木霉試管斜面培養(yǎng)基1°/。-2%CMC,4%-8%營(yíng)養(yǎng)元,液，0.1°/。-0.5%微量元素液，2%-3%瓊脂，pH6.0;2)、里氏木霉菌種的培養(yǎng)將菌種接于斜面培養(yǎng)基上，在培養(yǎng)箱中于29±1°C條件下培養(yǎng)4-7天后使用或4°C下保存?zhèn)溆茫?)、液體種子發(fā)酵培養(yǎng)基1%-3%葡萄糖，4%-8%營(yíng)養(yǎng)元素液，1%-4/麩皮，0.1°/。-Q.4%微量元素液；4)、纖維素酶發(fā)酵培養(yǎng)基碳源為0.1%-3%速生材硫酸鹽漿，8%-10%營(yíng)養(yǎng)元素液，0.2%-0.5%微量元素液，1°/-4%麩皮，0.1%-0.2%表面活性劑Tween-80;5)、液體種子發(fā)酵條件溫度30-40。C，pH5-7，攪拌速度250-300r/min，通風(fēng)量0.2-0.3m7h，發(fā)酵時(shí)間36-48h;6)、纖維素酶發(fā)酵條件溫度30-40。C,pH5-8，接種量2%-3%,攪拌速度250-300r/min，通風(fēng)量0.2-0.3m7h,發(fā)酵時(shí)間72-96h;所述營(yíng)養(yǎng)元素液其配方為取3-10g檸檬酸鈉，5-20g磷酸二氫鉀，1-10g硫酸銨，Q.5-5g硫酸鎂，0.1-5g氯化鈣溶解后定容至100ml;所述微量元素液配方為1-5g硫酸亞鐵，0.l-lg辟K酸錳，0.l-lg氯化鋅，0.5-5g氯化鈷，l-10ml2NHC1溶解定溶到100ml;上述所有百分比均以重量計(jì)。在本發(fā)明的纖維素酶的制備方法中，所用的發(fā)酵碳源為思茅+>硫酸鹽漿。在本發(fā)明的纖維素酶的制備方法中，其酶液的制備過(guò)程中，種子發(fā)酵培養(yǎng)基采用1%葡萄糖，4%營(yíng)養(yǎng)元素液，1%麩皮，0.1M數(shù)量元素液，在溫度30°C,pH為6，攪拌速度250r/min，通風(fēng)量0.2m7h的條件下發(fā)酵48h，得到所需要的液體種子；然后按照2°/的接種量,將種子接入纖維素酶發(fā)酵罐，發(fā)酵培養(yǎng)基采用碳源為0.1。/。的速生材碌b酸鹽漿，8%營(yíng)養(yǎng)元素液，0.2%微量元素液，1%麩皮，0.2%表面活性劑Tween-80，在溫度30。C,pH6;接種量2°/。，攪拌速度300r/min;通風(fēng)量0.3mVh的條件下發(fā)酵96h。用本發(fā)明的纖維素酶的制備方法所制得的纖維素酶產(chǎn)品的性能為纖維素酶酶液的酶活分別為FPA酶活900-1500u/ml,Cx酶活3000-4000u/ml，Cb酶活為10-100u/ml,Cl酶活500-1000u/ml。采用本發(fā)明發(fā)明制得的纖維素酶用于酴現(xiàn)打漿，其打漿工藝為紙漿為速生材硫酸鹽漿，按照本發(fā)明所述的方法制備纖維素酶并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐中以備用，將纖維素酶存儲(chǔ)罐中的酶液通過(guò)計(jì)量泵以3-9u/g的酶用量以FPA酶活為單位，輸送到紙漿反應(yīng)池對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理，處理?xiàng)l件為漿濃為3%-10%、溫度40-60°C、pH值6-8、處理時(shí)間l-2h，經(jīng)纖維素酶處理后的紙漿輸送到盤(pán)磨機(jī)進(jìn)行打漿。在本發(fā)明的打漿工藝中，所述速生材^l酸鹽漿為思茅柏琉酸鹽漿，酶用量酶用量7u/g以FPA酶活為單位，將濃10%，溫度5(TC，pH為7.8(紙漿本身pH)，處理時(shí)間lh。本發(fā)明的有益效果是1.工藝筒單，生產(chǎn)成本低。2.采用所要處理的紙漿為發(fā)酵碳源能夠顯著提高酶液的適應(yīng)性。3.纖維素酶的酶活高、用量少、針對(duì)性強(qiáng)、效果好。4.降低打漿能耗，對(duì)纖維本身的損傷小。圖l是本發(fā)明纖維素酶酶促打漿工藝流程示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1，一種纖維素酶的制備，其使用的生產(chǎn)菌抹為里.氏木霉。將里氏木霉試管斜面菌種接入液體種子發(fā)酵罐1中進(jìn)行種子發(fā)酵得到所需要的液體種子；然后按照一定的接種量將液體種子接入纖維素酶發(fā)酵罐2，并且在一定的發(fā)酵條件下發(fā)酵，最后經(jīng)過(guò)離心分離制得所需纖維素酶酶液，并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐3中以備用，酶液的制備將里氏木霉試管斜面菌種接入液體種子發(fā)酵罐1中，種子發(fā)酵培養(yǎng)基采用1%葡萄糖、4%營(yíng)養(yǎng)元素液、1°/^夫皮和0.ll微量元素液，在溫度30。C、pH5.76、攪拌速度250r/min、通風(fēng)量0.2m3/h的條件下發(fā)酵48h得到所需要的液體種子；然后按照2%的接種量將種子接入纖維素酶發(fā)酵罐2;發(fā)酵培養(yǎng)基采用0.1%思茅柏^克酸鹽漿、8%營(yíng)養(yǎng)元素液、0.2。/。^t量元素液、1%麩皮和表面活性劑Tween-80加入量0.2%，在溫度30°C、pH6、攪拌速度300r/min、通風(fēng)量0.2m7h的條件下發(fā)酵96h，然后經(jīng)過(guò)離心分離制得所需纖維素酶酶液，并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐3中以備用。所制纖維素酶酶液的酶活分別為FPA酶活981.67u/ml,Cx酶活3083.19u/ml，Cb酶活為27.79,Cl酶活571.42u/ml。酴&打漿工藝紙漿為思茅松硫酸鹽漿,將纖維素酶存儲(chǔ)罐3中的酶液通過(guò)計(jì)量泵以7u/g的酶用量以FPA酶活為單位，輸送到紙漿反應(yīng)池4對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理，處理?xiàng)l件為漿濃10%,溫度50。C，pH值為7.8(紙漿本身pH值)，處理時(shí)間lh,經(jīng)纖維酶處理以后的紙漿輸送到盤(pán)磨機(jī)5進(jìn)行打漿。實(shí)施例2比照漿樣空白漿樣。按本
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員公知的方法制備空白漿樣，即不使用本發(fā)明的纖維素酶對(duì)紙漿進(jìn)行打漿。比照漿樣商品纖維素酶SI^打漿漿樣。，在相同處理?xiàng)l件下，采用商品纖維素酶進(jìn)行齊&打漿。按照國(guó)家紙漿物理性能檢測(cè)方法，測(cè)定本發(fā)明打漿漿樣，空白漿樣和商纖維素酶打漿漿樣的物理性能，見(jiàn)表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>./棘1中看出，本發(fā)明的酶處理漿樣能夠明顯降低磨漿機(jī)負(fù)荷，從而節(jié)省磨漿能耗，節(jié)能約25%，與商品纖維酶的打漿的節(jié)能值相當(dāng)，并且紙漿的物理性能沒(méi)有受到太大影響。釆用里氏木霉發(fā)酵纖維素酶進(jìn)行速生材硫酸鹽漿除&打漿，工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、成本低、工藝流程緊湊，具有降低打漿能耗的效果，適合應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)有的造紙?jiān)辖Y(jié)構(gòu)狀況的制漿原料的打漿工藝。權(quán)利要求1、一種纖維素酶的制備方法，其特征在于所述纖維素酶，其使用的生產(chǎn)菌株為里氏木霉，保藏號(hào)為，所述纖維素酶的制備方法如下將里氏木霉試管斜面菌種接入液體種子發(fā)酵罐(1)中進(jìn)行種子發(fā)酵得到所需要的液體種子，然后按照一定的接種量將液體種子接入纖維素酶發(fā)酵罐(2)，并且在一定的發(fā)酵工藝條件下發(fā)酵，最后經(jīng)過(guò)離心分離制得所需纖維素酶酶液，并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐(3)中以備用，所述發(fā)酵工藝參數(shù)如下1)、里氏木霉試管斜面培養(yǎng)基1％-2％CMC，4％-8％營(yíng)養(yǎng)元素液，0.1％-0.5％微量元素液，2％-3％瓊脂，pH6.0；2)、里氏木霉菌種的培養(yǎng)將菌種接于斜面培養(yǎng)基上，在培養(yǎng)箱中于29±1℃條件下培養(yǎng)4-7天后使用或4℃下保存?zhèn)溆茫?)、液體種子發(fā)酵培養(yǎng)基1％-3％葡萄糖，4％-8％營(yíng)養(yǎng)元素液，1％-4％麩皮，0.1％-0.4％微量元素液；4)、纖維素酶發(fā)酵培養(yǎng)基碳源為0.1％-3％速生材硫酸鹽漿，8％-10％營(yíng)養(yǎng)元素液，0.2％-0.5％微量元素液，1％-4％麩皮，0.1％-0.2％表面活性劑Tween-80；5)、液體種子發(fā)酵條件溫度30-40℃，pH5-7，攪拌速度250-300r/min，通風(fēng)量0.2-0.3m3/h，發(fā)酵時(shí)間36-48h；6)、纖維素酶發(fā)酵條件溫度30-40℃，pH5-8，接種量2％-3％，攪拌速度250-300r/min，通風(fēng)量0.2-0.3m3/h，發(fā)酵時(shí)間72-96h；所述營(yíng)養(yǎng)元素液配方為取3-10g檸檬酸鈉，5-20g磷酸二氫鉀，1-10g硫酸銨，0.5-5g硫酸鎂，0.1-5g氯化鈣溶解后定容至100ml；所述微量元素液配方為1-5g硫酸亞鐵，0.1-1g硫酸錳，0.1-1g氯化鋅，0.5-5g氯化鈷，1-10ml2NHCl溶解定溶到100ml；上述所有百分比均以重量計(jì)。2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所迷碳源為思茅松疏酸鹽漿。3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于酶液的制備過(guò)程中，種子發(fā)酵培養(yǎng)基采用P/。葡萄糖，4%營(yíng)養(yǎng)元素液，1°/。麩皮，0.1%微量元素液，在溫度30。C,pH為6，攪拌速度250r/min，通風(fēng)量0.2m7h的條件下發(fā)酵48h,得到所需要的液體種子；然后按照2%的接種量，將種子接入纖維素酶發(fā)酵罐(2)，發(fā)酵培養(yǎng)基采用碳源為0.1%的速生材硫酸鹽漿，8°/營(yíng)養(yǎng)元素液，0.2°/微量元素液，1°/。麩皮，0.2%表面活性劑Tween-80，在溫度30。C，pH6;接種量2、攪拌速度300r/min;通風(fēng)量0.3mVh的條件下發(fā)酵96h。4.權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所制得的纖維素酶產(chǎn)品的性能為纖維素酶酶液的酶活分別為FPA酶活900-1500u/ml,Cx酶活3000-4000u/ml，Cb酶活為10-100u/ml，Cl酶活500-1000u/ml。5.一種采用權(quán)利要求1所述方法制得的纖維素酶用于酴tl打漿的工藝，其特征在于:紙漿為速生材硫酸鹽漿，按照權(quán)利要求1所述的方法制備纖維素酶并將其儲(chǔ)存在纖維素酶存儲(chǔ)罐中以備用，將纖維素酶存儲(chǔ)罐(3)中的酶液通過(guò)計(jì)量泵以3-9u/g的酶用量以FPA酶活為單位，輸送到紙漿反應(yīng)池(4)對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理，處理?xiàng)l件為漿濃3%-10%、溫度40-60°C、pH6-8、處理時(shí)間l-2h,經(jīng)纖維素酶處理后的紙漿輸送到盤(pán)磨才幾(5)進(jìn)行打漿。6.權(quán)利要求5所述的打漿工藝，其特征在于所述速生材硫酸鹽漿為思茅松石克酸鹽漿，酶用量7u/g以FPA酶活為單位，漿濃10%，溫度50。C，pH為7.8(紙漿本身pH),處理時(shí)間lh。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種里氏木霉液體深層發(fā)酵纖維素酶及其酶促打漿工藝，采用里氏木霉為發(fā)酵菌株，通過(guò)深層液體發(fā)酵的方式自制纖維素酶用于酶促打漿的新工藝。該技術(shù)工藝是采用所要處理的紙漿為發(fā)酵碳源，通過(guò)深層液體發(fā)酵的方式，經(jīng)過(guò)發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵條件優(yōu)化制得所需要的纖維素酶，用于該紙漿的酶促打漿。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、成本低、工藝流程緊湊，采用所要處理的紙漿為發(fā)酵碳源能夠顯著提高酶液的適應(yīng)性，纖維素酶的酶活高、用量少，效果好，具有降低打漿能耗的效果。適合應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)有的造紙?jiān)辖Y(jié)構(gòu)狀況的制漿原料的打漿工藝。文檔編號(hào)D21C3/00GK101418289SQ20081015364公開(kāi)日2009年4月29日申請(qǐng)日期2008年11月28日優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日發(fā)明者劉廷志,張正健,胡惠仁,晶趙申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)