一种米曲霉全细胞催化剂处理造纸白水树脂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于造纸湿部化学技术领域，具体涉及米曲霉全细胞催化剂在处理造纸白 水中的方法。
【背景技术】
[0002] 造纸白水的回用不仅可以节约清水的用量，减少纤维和化学品的流失，节省资源 和降低成本，减少对环境污染也具有重要的意义。但随着白水封闭循环程度的提高，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 水中的溶解物质和胶体物质（DCS)。DCS-方面来源于可溶性木材抽出物(如小分子木素、 淀粉、糖类)、树脂等天然物质以及水和生产过程中添加的各种有机和无机添加剂及应用的 化学药品。白水DCS中树脂类物质是一些溶于中性有机溶剂的憎水性物质，这部分物质在 造纸过程中会以多种形式沉积在设备表面，造成停机和纸质下降等问题。
[0003] 针对此类问题的常用处理方法主要是利用阳离子聚合电解质进行中和，这个过程 不但需要消耗大量化学品，而且处理成本高，同时会增加造纸后续水处理难度。酶制剂由于 具有高效、反应条件温和、环境友好等优点，已经应用于制浆造纸过程以解决生物制浆、树 脂障碍、改善纤维性能、生物漂白和废水处理等问题。
[0004] 由于目前商业化的酶制剂采用的游离酶在造纸白水处理过程中酶活保持时间较 短，不具备可重复性，此外，处理成本也高，这些都限制了酶在造纸工程大规模推广和应用。 如能用全细胞催化剂直接处理造纸白水，催化剂的稳定可以得到提高、催化剂重复利用，将 会大大降低造纸白水的处理成本，具有更加广阔的应用前景。由于培养基的不同，会对米曲 霉的活性及用途产生较大影响。本发明采用吐温80诱导的米曲霉作为全细胞催化剂对造 纸白水进行处理，并且采用造纸白水树脂模型物对米曲霉全细胞催化剂的最佳处理条件进 行研究。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种环境友好、生产成 本低、反应过程简单可控的米曲霉全细胞催化剂处理造纸白水的方法。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0007] -种采用米曲霉全细胞催化剂处理造纸白水的方法，包括以下步骤： (1) 米曲霉的筛选，采用吐温80诱导米曲霉35 ; (2) 将步骤（1)得到的米曲霉35发酵生产的脂肪酶用于处理造纸白水树脂模型物。
[0008] 进一步地，步骤（1)所述采用吐温80诱导米曲霉35具体是：以含0. 1%~1.5% (NH4)2S04、0. 1%~1. 0%吐温80、0. 01%~0.2% 酵母浸膏（Yeastextract)、0? 01%~0. 1% K2HP04、 0. 01~0.05%MgS04 *7H20的培养基，培养发酵米曲霉35;所述百分比的计算基准是以占培养 基的总质量计。
[0009] 进一步地，所述脂肪酶活性达100~300U/g，完全可以应用于造纸白水的处理要求。
[0010] 进一步地，所述白水树脂模型物为三油酸甘油酯或木素脂肪酸酯，或树脂酸，甘油 酸脂或不皂化物。
[0011] 进一步地，步骤（2)具体是：将造纸白水树脂模型物加入PH为7~8的磷酸缓 冲液中，然后再加入步骤（1)得到的米曲霉35发酵生产的脂肪酶，在20~70°C为下反应 20~120min，反应体系中底物浓度为30~50% (三油酸甘油酯与磷酸缓冲液的体积比)。
[0012] 本发明可有效的降解三油酸甘油酯、脂肪酸、树脂酸、甘油酸脂等脂类和一些不皂 化物等目标模型物，将其催化分解为相应的酸。利用氢氧化钠标准液来滴定生成的油酸，判 断生成酸的量，从而推断出米曲霉对目标模型物的分解情况。
[0013] 本发明的原理是：树脂的化学组成主要有脂肪酸、树脂酸、甘油酸脂等纸类和一些 不皂化物等。脂肪酶可将树脂中的脂类物质水解成低黏性的树脂酸和醇类等，减轻或消除 树脂的障碍问题。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果： (1) 本发明的方法采用高效、高稳定性的全细胞催化剂来催化分解三油酸甘油酯，克服 了现有技术中酶容易失活，反应效率低的缺点； (2) 反应条件温和，环境友好； (3) 反应所需的全细胞催化剂米曲霉生产简单，便宜，大大降低了生产成本，提高了生 产效率。
[0015] (4)米曲霉的产量相比于其他细菌真菌类细胞更可观，这也为进一步的工业运用 胃_胃會K〇
【附图说明】
[0016] 图1为反应温度对米曲霉催化分解三油酸甘油酯的结果。
[0017] 图2为PH对米曲霉催化分解三油酸甘油酯的结果。
[0018] 图3为底物浓度对米曲霉催化分解三油酸甘油酯的结果。
【具体实施方式】
[0019] 为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明 要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
[0020] 米曲霉的筛选，由于培养基的不同，会对米曲霉的活性及用途产生较大影响，采用 葡萄糖诱导和吐温80诱导两种不同培养基，以及两种米曲霉3. 4862,米曲霉3. 5232 (购自 中国科学院微生物研究所)，共培养比较了 4种不同米曲霉的脂肪酶活性，选择脂肪酶活性 相对最高的米曲霉进行实验。在吐温80诱导条件下所得的米曲霉35脂肪酶活性最高，可 以应用于造纸白水的树脂沉积物处理要求。所以本发明采用吐温80诱导的米曲霉35作为 全细胞催化剂来处理造纸白水树脂沉积物模型。
[0021] 实施例1 一种米曲霉处理造纸白水树脂的方法，包括以下步骤： (1)米曲霉的初选。将吐温80在培养条件为0? 5% (NH4)2S04,0? 5%吐温80,0? 1%酵母 浸膏（Yeastextract)，0? 1%K2HP04,0 . 02%MgS04 ? 7H20种子培养基，诱导的米曲霉作为全 细胞催化剂处理造纸白水树脂沉积物模型(三油酸甘油脂，下同）。
[0022] (2)将步骤（1)得到的米曲霉35发酵生产的脂肪酶用于处理造纸白水树脂模型 物。称取15mL三油酸甘油酯加入到PH为7. 5的15mL磷酸缓冲液中，混合均匀后加入0. 3g 米曲霉发酵生产的脂肪酶，在45 °C水浴中精确反应60min后，取6mL样品加入到15mL95%的 乙醇中终止反应，然后利用0. 005mol/L氢氧化钠标准液在电位滴定仪上滴定至pH10. 3为 终点。根据滴定消耗的氢氧化钠标准液的体积来判断米曲霉对三油酸甘油酯的分解情况。 本实施例的米曲霉催化分解三油酸甘油酯，三油酸甘油酯的降解率见表1。
[0023] 实施例2 一种米曲霉处理造纸白水树脂的方法，包括以下步骤： (1)米曲霉的初选。将吐温80在培养条件为0? 5% (NH4)2S04,0? 5%吐温80,0? 1%酵母 浸膏（Yeastextract)，0? 1%K2HP04,0 . 02%MgS04 ? 7H20种子培养基，诱导的米曲霉作为全 细胞催化剂处理造纸白水树脂沉积物模型。
[0024] (2)将步骤（1)得到的米曲霉35发酵生产的脂肪酶用于处理造纸白水树脂模型 物。称取15mL三油酸甘油酯加入到PH为9. 0的15mL磷酸缓冲液中，混合均匀后加入0. 3g 米曲霉发酵生产的脂肪酶，在45°C水浴中精确反应30min后，取6mL样品加入到15mL95%的 乙醇中终止反应，然后利用0. 005mol/L氢氧化钠标准液在电位滴定仪上滴定至pH10. 3为 终点。根据滴定消耗的氢氧化钠标准液的体积来判断米曲霉对三油酸甘油酯的分解情况。 本实施例的米曲霉催化分解三油酸甘油酯，三油酸甘油酯的降解率见表1。
[0025] 实施例3 一种米曲霉处理造纸白水树脂的方法，包括以下步骤： (1)米曲霉的初选。将吐温80在培养条件为0? 5% (NH4)2S04,0? 5%吐温80,0? 1%酵母 浸膏（Yeastextract)，0? 1%K2HP04,0 . 02%MgS04 ? 7H20种