用于白腐菌培养的滤纸纤维载体的制备方法与流程

文档序号:11148530阅读:378来源:国知局

本发明涉及微生物,特别是一种用于白腐菌培养的滤纸纤维载体的制备方法。



背景技术:

在造纸生产过程中,纸浆的制浆过程中需要将原木中的木质素去除,通常使用的方法有化学法、机械法和生物酶法等方法。采用生物制浆方法对木质素进行催化降解,可以在常温下进行且相对节能环保,污染小。但是,现有市场上出售的白腐菌,存活率低,在实际工业应用中往往面临苛刻的实际条件,容易受到环境影响,降低反应速率,达不到预期反应效果,性价比不高。因此需要找到一种方法,最大限度地有效保证白腐菌生物活性,对环境耐受能力高,同时更适宜确定最佳反应浓度的载体,以达到降低成本、提高效率的目的。

现有技术中虽有一种单一木质纤维处理后得到可用于承载与吸附的复合结构材料,但这一类复合结构材料,其外观与滤纸表面形貌类似。相关复合结构可用于诸如pH试纸、生物检测试纸等领域。当化学或者生物分子负载到复合结构中后,遇到特征物质将发生不同的化学或者生化反应,达到检测的目的。但是这类结构较为粗糙,其孔隙通常不可控。以生物分子负载为例,由于孔隙的不恰当,生物分子有效负载量过大,造成材料冗余,成本增加,这点也与生物分子通常具有最适合反应浓度相关。而且这类结构由于未经修饰,其对于负载的生物分子影响较大,可能造成白腐菌活性损失,不能提供良好的生物相容性环境。因此如何提供一种良好的生物相容性的载体,是必需解决的技术问题。



技术实现要素:

针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的就是提供一种用于白腐菌培养的滤纸纤维载体的制备方法,可有效解决有效保证白腐菌生物活性,对环境耐受能力高,同时更适宜确定最佳反应浓度的载体,以达到降低成本、提高效率的问题。

本发明解决的技术方案是,包括以下步骤:

(1)、滤纸浸泡:将滤纸切碎至小于3×3mm2,按质量百分比:水75-95%、滤纸5-25%,浸泡12h-24h,得滤纸溶液;

所述的水为去离子水;

所述的滤纸为中速定性滤纸,GB/T1914-2007,直径12.5 cm,孔径15-20微米,灰分≤0.15;

(2)、制备混合液:将滤纸溶液与超声波处理液按体积比1︰1混合在一起,将纤维原有结合状态打破,增加纤维间距,成混合液;

所述的超声波处理液是,以质量百分比计去离子水70%-85%、过氧化氢15%-30%混匀在一起制成;

(3)、超声波处理:将混合液10-30℃进行超声波处理1-12h,使滤纸纤维熔浆分散均匀,呈乳白色,无明显颗粒状纤维;

所述的超声波处理用的超声波发生器功率100w,频率5-20kHz;

(4)、冷冻干燥:将超声波处理后的混合液取出,冷冻干燥6-12h,在减压状态下快速去除水分,保证经过超声波处理的滤纸纤维空隙保持去除水分之前状态;

(5)、将冷冻干燥后滤纸纤维与琼脂糖培养基一同溶解于纯净水中,搅拌0.5-2h混匀,成混合溶液物,滤纸纤维︰琼脂糖培养基︰纯净水的质量比为1︰1︰5;

(6)、高温灭菌:将上述混合溶液物经高温灭菌(此处高温灭菌的温度一般为100-150度四分钟杀灭,采用蒸汽高温灭菌;高温灭菌只是保证混合溶液无菌种残留),高温过程中将多余水分蒸干,得到粗糙复合纤维结构,具有良好的孔洞,孔洞内壁即纤维表面均匀覆盖培养基,成白腐菌培养的滤纸纤维载体,将白腐菌培养的滤纸纤维载体浸入白腐菌菌液5-30min,取出,放置在摇床上培养12h,用于生物制浆木质素预处理过程中。

本发明方法先进、科学,易操作,所制备的白腐菌培养的滤纸纤维载体有效用于生物纸浆造纸,制浆效率高,无环境污染,成本低,经济和社会效益巨大。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1

本发明在具体实施中,包括以下步骤:

(1)、滤纸浸泡:将滤纸切碎至小于3×3mm2,按质量百分比:去离子水80%、滤纸20%,室温浸泡12h-24h,得滤纸溶液;

(2)、制备混合液:将滤纸溶液与超声波处理液按体积比1︰1混合在一起,将纤维原有结合状态打破,增加纤维间距,成混合液;

所述的超声波处理液是,以质量百分比计去离子水75%、过氧化氢25%混匀在一起制成;

(3)、超声波处理:将混合液18-25℃进行超声波处理7-10h,使滤纸纤维熔浆分散均匀,呈乳白色,无明显颗粒状纤维;

所述的超声波处理用的超声波发生器功率100w,频率10kHz;

(4)、冷冻干燥:将超声波处理后的混合液取出,冷冻干燥6-12h,在减压状态下快速去除水分,保证经过超声波处理的滤纸纤维空隙保持去除水分之前状态;

(5)、将冷冻干燥后滤纸纤维与琼脂糖培养基一同溶解于纯净水中,搅拌1h混匀,成混合溶液物,滤纸纤维︰琼脂糖培养基︰纯净水的质量比为1︰1︰5;琼脂糖培养基的主要成分为琼脂糖,是一种常见的可以购买的培养基;琼脂糖是线性的多聚物,基本结构是1,3连结的β-D-半乳糖和1,4连结的3,6-内醚-L-半乳糖交替连接起来的长链 。琼脂果胶是由许多更小的分子组成的异质混合物。琼脂糖在水中一般加热到90℃以上溶解,温度下降到35-40℃时形成良好的半固体状的凝胶,这是它具有多种用途的主要特征和基础。

(6)、高温灭菌:将上述混合溶液物经高温灭菌,(此处高温灭菌的温度一般为100-150度四分钟杀灭,采用蒸汽高温灭菌;高温灭菌只是保证混合溶液无菌种残留)高温过程中将多余水分蒸干,得到粗糙复合纤维结构,具有良好的孔洞,孔洞内壁即纤维表面均匀覆盖培养基,成白腐菌培养的滤纸纤维载体,将白腐菌培养的滤纸纤维载体浸入白腐菌菌液5-30min,取出,放置在摇床上培养12h,用于生物制浆木质素预处理过程中。

实施例2

本发明在具体实施中,所述的滤纸浸泡,将质量百分比的去离子水90%、滤纸10%在室温下浸泡15-20h;

所述的超声波处理液是,以质量百分比计去离子水80%、过氧化氢20%混匀在一起制成。

实施例3

本发明在具体实施中,所述的滤纸浸泡,将质量百分比的去离子水95%、滤纸5%在室温下浸泡13-15h;

所述的超声波处理液是,以质量百分比计去离子水73%、过氧化氢27%混匀在一起制成。

本发明经实地应用和测试,采用滤纸中的纤维作为白腐菌培养结构的载体,可以在降低白腐菌用量的同时,提高生物制浆的效率,并且,由于滤纸纤维本身就是纯净的纤维,在生产过程中不会加入多余的成分,因此可以减少副产物,简化纯化步骤,降低环保成本。

本发明有效用于生物制浆木质素预处理过程中,实现生物制浆中的应用,利用微生物对于木质素的消化能力,替代化学制浆方法或者机械制浆方法中的木质素断裂方法。达到纯化纤维素目的。带有白腐菌的滤纸纤维载体,投放到木片预处理过程中,白腐菌发生自然释放,同时复合结构中保留的白腐菌进一步生长,繁殖,从而达到不断释放的功效。释放到预处理过程中的白腐菌,可以通过其产生的漆酶和木质素酶等生物酶分子对纤维中的木质素进行断裂,从而达到纤维预处理的作用。此种方法,避免了化学制浆中大量碱液的投放以及随之带来的后处理过程和环境污染问题,也避免了机械制浆方法中,巨大的能量消耗问题。同时,由于投放的材料是滤纸纤维,本来就是制浆原料,而微生物也可以自降解,因此不会对于直降过程中带来后续处理问题。对于制浆造纸降低成本,减少能耗,消除污染均具有显著的改善。

由于采用滤纸纤维白腐菌培养载体结构,有效地增加了单位数量的白腐菌对于木片的处理能力。生产效率提高6-8倍。这种培养结构中的白腐菌存活能力强,制备条件柔和,应用条件也比较宽松。适合与复杂环境下的生物制浆应用。

采用滤纸纤维,既满足了作为白腐菌生存所需的空间环境,同时在后续生产过程中并不引入冗余原料,降低了后续纯化的成本,成本为原来的1/3。

白腐菌培养载体结构投放后仍然可以保持微生物培养能力,达到向处理过程不断释放白腐菌的能力,比直接投放菌株效率更高,作用时间更长,费用降低50%以上,效果之好是未曾料到的,且在使用过程中无环境污染,节能环保,经济和社会效益巨大。

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