用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物及造纸方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物及造纸方法和应用，所述组合物主要由以下组分组成：对纤维具有氧化功能的生物酶组分，所述生物酶组分为通过氧化还原反应来改变纤维表面性质的纤维氧化酶；和对纤维氧化酶具有增加催化活性的辅助组分，所述辅助组分为对纤维氧化酶具有催化作用的蛋白质，所述生物酶组分和辅助组分的重量比例为1:0.4-50。所述组合物处理纸浆，所制得的纸张不但其强度显著增强，且纸浆的滤水性能大大提高。

【技术实现步骤摘要】
用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物及造纸方法 和应用
本专利技术涉及生物酶和使用生物酶改善纤维物理化学性质的
，具体地，涉 及一种用纤维氧化酶改变和改善纤维表面性质的组合物及造纸方法和应用。
技术介绍
中国造纸工业在2000-2010年间连续10年保持高增长率，到2011年我国纸及纸 板的生产量和消费量均超过1亿吨，均居世界第一位。纸或纸板的组成原料主要是纤维，由 于制浆、造纸需要大量的原料，而且对环境有一定的影响，目前世界各国造纸行业都在压缩 制浆生产，以保证森林资源，加上国内原料林基地建设迟缓，供材有限，而非木浆发展受到 清洁生产新技术开发滞后的影响，中国造纸工业发展面临的资源、能源和环境的约束日益 突显。 目前，中国造纸企业近80%的生产原料为非木纤维的原料，其中约70%为回收纤 维和10%为草浆、芦苇浆和甘蔗渣浆等。这些原料的纤维本身很多性能远比木纤维差，而且 其表面活性低，纤维之间的结合力差，由此带来很多生产和产品质量问题。 例如，为使产品的物理指标满足要求，造纸企业目前采用的办法是： (1)增加产品的定量，增加纸张密度；此方法的缺点是增加生产成本，浪费资源； (2)增加磨浆，提高纤维表面分丝帚化，提高纸张强度；此方法的缺点是能耗高， 降低制浆的游离度，降低纤维得率和增加烘干能耗； (3)使用干强剂/湿强剂等化学品，例如使用阳离子淀粉、阴离子淀粉、羧甲基纤 维素钠、聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，以及低分子量阳离子聚合物等，来增加纸浆的脱 水性能或强度，此方法的缺点是成本高，钝化纤维，对造纸水系统循环不利，增加C0D排放； 和 (4)提高木纤维浆料比例，此方法缺点是成本高，增加进口原料的依赖性。可见，这 些方法有多方面的问题，制浆造纸工业目前迫切需要一种高效的方法来解决这些难题。 早在上世纪六十年代，人们开始研究使用生物酶来改变纸浆和改善造纸。 1986年努等人报道了木聚糖酶对漂白化学楽的酶法打楽作用（NoeP.etal.，Actionof xylanasesonchemicalpulpfibers,J.WoodChern.Techno.，6:167, 1986) 〇 近一二十年 来，人们对生物技术在制浆造纸工业的应用进行了大量的研究，研究范围几乎涉及了制浆 造纸工业的各个方面（Bajpai，BiotechnologyforPulpandPaperProcessing，2012, Springer,ISBN978-1-4614-1408-7)。美国专利US4, 923, 565，US5, 110, 412 和US5, 308, 449 提出使用纤维素酶或半纤维素酶提高造纸纸浆的脱水性。US5, 725, 732提出使用纤维素酶 和半纤维素酶解决纤维的掉毛缺陷，US6, 066, 233建议用纤维素酶和果胶酶结合使用可通 过纸浆的滤水性。美国专利US5, 582, 681提出用纤维素酶、半纤维素酶和脂肪水解酶等混 合酶制剂提高卫生纸的柔韧性。此外用纤维素酶、半纤维素酶处理纸浆，还可改善纤维压缩 性，使纸页微孔性下降，密度提高，透明度提高。 造纸行业目前使用的所谓纤维改性酶都是利用纤维素水解酶，包括内切纤维素 酶和外切纤维素酶，对纤维的（_1，4苷糖键（b-l，4-linkedD-glucoseunits)进行水解反 应，逐步降解（depolymerization)成为较小分子量的多糖。应用的结果显示，纤维素水解 酶对于降低磨浆能耗和提高网部脱水有一定的效果。但是，基于纤维水解酶的打浆酶技 术有几个极大弊病： (a)纤维素水解酶对纤维的作用在造纸过程中具有不可控性和不可逆性，当纤维 素的浓度或作用时间过长时，纤维素酶会首先溃解纤维细胞，对纤维表面的纤丝象剃胡须 一样的剪除，甚至对纤维整体进行切断，致使纤维损伤，其结果导致纸产品发脆和强度指 标（特别是撕裂度和耐破度等）大幅度下降，甚至导致纸浆作废，给企业造成经济损失。 (b)纤维素水解酶对纤维的（-1，4苷糖键进行水解反应，降低纤维的聚合度 (degreeofpolymerization),最终产生葡聚糖和单糖，致使纤维溶解。当纤维素酶的用量 过高或者停留时间过长时，纤维的降解率可高达1%，不仅造成纤维损失，降低纤维的综合 利用率，而且大大增加白水中的C0D含量，不利于节能减排。 (c)纤维素水解酶对底物比较很挑剔，只对较纯净的纤维素才有较显著作用，甚 至只对某种纤维素有明显的作用。例如，现有纤维素酶大多数对漂白化学针叶浆有较显著 的作用，而对漂白化学阔叶浆的作用较小。如果纤维含量木素，例如未漂针叶浆，受表面木 素的影响，纤维素分解酶的作用很小。对含木素高的机械浆，纤维素水解酶就失去其作用。 为了避免常规纤维素酶对纤维过分剪切而降低纤维强度的缺陷，美国专利 US6, 294, 366 和US6, 635, 146 公开了使用截短的纤维素酶（CBD-truncatedcellulose)处 理纸浆，截短的酶缺少纤维素结合结构域（CBD)，使用这样的纤维素酶处理纸浆，可以避免 这样的纤维强度的损失。在相似的纺织工业应用中，US5, 916, 799公开了含有纤维二糖水 解酶和内切葡聚糖酶的纤维素酶组合物，这两种酶己经进行了有限的蛋白水解，从而将酶 的核心和纤维素结合结构域分开，发现得到的酶组合物降低返染。W096/23928公开了使用 截短的纤维素酶处理含有纤维素的织物，发现能够减少染料的再沉积并增加磨损。 Shoseyov等（Chapter8:ModulationofWoodFibersandPaperby Cellulose-BindingDomain,InApplicationsofEnzymestoLign°Cellulosics； EditedbyMansfieldetal. .ACSSymposiumSeries；AmericanChemical S°Ciety:Washington,DC, 2003,pagell6-132)发现，单独使用纤维素亲合结构域 (cellulose-bindingdomain,CBD)蛋白能提高纸张的强度，而且聚合纤维结合蛋白（即 由两个或更多的单体纤维结合蛋白组成的聚合分子，又称纤维键联蛋白）比单体纤维 结合蛋白对纸张强度的提高更有效。Levy等（Cellulose，2002, 9:91-98)报道，经过纤 维结合蛋白质处理后的纸张的强度和纸面防湿性都大大地提高。Pala等（Chapter7: Cellulose-BindingDomainasaToolforPaperRecycling,InApplicationsof EnzymestoLign°Cellulosics；EditedbyMansfieldetal. .ACSSymposiumSeries； AmericanChemicalS°Ciety:Washington,DC, 2003，pagel05_115)报道，用CBD处理后的 回收废纸的强度有显著增加。Kitaoka等（JWoodSci.，2001，47:322-324)描述了使用纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物，其特征是，包括以下组成：i)对纤维具有氧化功能的生物酶组分，所述生物酶组分为通过氧化还原反应来改变纤维表面性质的纤维氧化酶；和ii)对纤维氧化酶具有增加催化活性的辅助组分，所述辅助组分为对纤维氧化酶具有促进作用的蛋白质；所述生物酶组分和辅助组分的重量比例为1:0.4‑50。

【技术特征摘要】
2013.07.29 CN 201310323853.41. 一种用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物，其特征是，包括以下组成： i) 对纤维具有氧化功能的生物酶组分，所述生物酶组分为通过氧化还原反应来改变纤 维表面性质的纤维氧化酶；和 ii) 对纤维氧化酶具有增加催化活性的辅助组分，所述辅助组分为对纤维氧化酶具有 促进作用的蛋白质； 所述生物酶组分和辅助组分的重量比例为1:0. 4-50。2. 根据权利要求1所述的用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物，其特征是， 所述纤维氧化酶为一族分子量在20-50KDa、具有铜依赖性的小分子金属酶的聚糖加氧酶； 或/及 所述对纤维氧化酶具有促进作用的蛋白质为有催化活性的生物酶或无催化活性的纤 维素结合蛋白。3. 根据权利要求2所述的用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物，其特征是， 所述有催化活性的生物酶为氧化还原酶、非纤维素水解酶的水合酶或纤维素水解酶；所述 氧化还原酶选自纤维二糖脱氢酶、漆酶、葡糖氧化酶、过氧化氢歧化酶、酒精脱氢酶或木质 素过氧化酶中一种或多种，所述非纤维素水解酶的水合酶选自淀粉酶、木聚糖酶、果胶酶或 酯酶中一种或多种。4. 根据权利要求2所述的用于改变和改善纤维性质的纤维氧化酶组合物，其特征是， 所述无催化活性的蛋白质为纤维结合蛋白和/或纤维膨胀蛋白。5. 根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥槐，谢焱，
申请(专利权)人：瑞辰星生物技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44