一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法及其应用

专利2026-07-09  6


本发明涉及酶工程领域,特别涉及一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法及其应用。


背景技术:

1、荛花属为乔木灌木或亚灌木,其韧皮纤维发达、纤维细长柔软、韧性强,荛花常作为手工纸抄造的原料,是云南东巴纸生产的重要原材料。但荛花纤维类韧皮纤维在原始树皮中存在大量胶料及杂质,胶料及杂质的存在使得纤维彼此间结合紧密,需要进行纤维束的解离及杂质的去除后才能进行提取。

2、纤维解离是指将纤维材料从其结构中分离或分散开来的过程。化学处理、机械破碎、高温处理等都可能是实现纤维解离的手段。解离的目的通常是为了得到纤维的独立状态,以便进一步提取。传统技术方法中,酸预处理效率低、能耗大、腐蚀性强;碱预处理高木质素量的生物质过程中产生对后期酶解及发酵具副作用的盐类等中间产物,且经济成本高,难以可持续推广。目前有专利报道了纤维解离的新思路,如中国专利申请cn202311507731.0(公开号cn117449115a,公开日2023年11月13日)公开了一种载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法、浆料及应用,该制浆方法将秸秆分丝获得秸秆束,将载铁锰氧化铈/碳纳米点分散于乙醇中,加水,然后喷洒秸秆束表面,浸渍并催化反应24~48h,得到解离秸秆产物,之后加入氢氧化钠,120~160℃汽蒸15~30min,再进行秸秆均质化处理,即得到分丝帚化纤维浆料,该工艺可以得到性能优异的浆料,但工艺过于复杂,成本高。另一项专利cn202211463957.0(公开号cn115748134a)公布了一种竹单纤维的制备方法,采用反应釜梯度升温的方式热处理,实现竹纤维的解离与分散,该工艺可以获得性能强,分布均匀的竹纤维,但该方法所采用温度高、能耗大。因此,针对纤维性能要求较高的手工纸,目前亟需一种具绿色、环保且条件温和等优势的制备方法。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法。通过对酶处理条件的优化,实现了荛花韧皮纤维的解离提取及杂质的去除,并保证了纤维的质量与得率。随后对获得的原浆进行纤维分析表征。与传统的浸泡脱胶处理方法相比,该方法解离效率高、用时短,同时获得的解离纤维性质尚未发生变化。相比于化学方法或机械方法获得的纸浆,由于外力或化学的处理导致纤维的性质明显降低,而通过酶处理解离获得的纤维具有优秀的香味长径比及纤维聚合度,可以用于高强度手工纸的制备

2、本发明的另一目的在于,提供上述制备方法制备得到的荛花天然纤维。

3、本发明的再一目的在于,提供上述荛花天然纤维的应用。

4、本发明的目的通过下述技术方案实现:

5、一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法,包括如下步骤:

6、(1)将荛花树皮切块后高压汽蒸;

7、(2)汽蒸后得到的荛花树皮与复配酶溶液混合后,调节ph,反应,过滤滤去液体,反应后得到的树皮经过纤维疏解机疏解即得到荛花天然纤维。

8、步骤(1)所述的荛花(wikstroemi)为瑞香科荛花属灌木。

9、步骤(1)所述的高压汽蒸为采用高温高压锅水浴汽蒸,时间为0.5~2h;优选为1h。

10、步骤(2)所述的荛花树皮与复配酶溶液的固液比为1g:10~50ml,以绝干荛花树皮的质量计;优选为1g:20ml。

11、步骤(2)所述的复配酶溶液包括脂肪酶、果胶酶和木聚糖酶中的至少一种;优选为果胶酶、脂肪酶和木聚糖酶。

12、所述复配酶溶液中的果胶酶浓度为50~200u/ml;优选为100u/ml。

13、所述复配酶溶液中的脂肪酶浓度为20~100u/ml;优选为50u/ml。

14、所述复配酶溶液中的木聚糖酶浓度为50~200u/ml;优选为100u/ml。

15、所述的木聚糖酶为深海木聚糖酶,其氨基酸序列如seq id no.1所示。

16、所述的脂肪酶为专利zl 202310516302.3中公开的深海酶vm。

17、步骤(2)所述的调节ph为调节ph至4~8;优选为调节ph至7。

18、步骤(2)所述的反应的条件为40~60℃反应5~15h;优选为50℃反应10h。

19、步骤(2)所述的过滤为真空抽滤。

20、步骤(2)所述的疏解的条件为7000~10000rpm,3~10min;优选为9000rpm,5min。

21、上述复配酶一步提取荛花天然纤维的方法在造纸工业中的应用。

22、一种荛花天然纤维,根据上述方法制备得到。

23、上述荛花天然纤维在制备纸张中的应用。

24、所述的纸张为绸缎纸。

25、所述的纸张的抄造方法为快速凯赛抄纸法抄片。

26、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:

27、(1)本发明首次采用生物酶法催化荛花韧皮纤维的解离,相比于化学与机械的处理手段,在保证工艺效率的同时也保证了纤维的性质,最终提高了成纸质量。

28、(2)本发明以新鲜荛花树皮为原料,在处理之前无需任何机械处理剥去外皮,可直接从树皮中获取到解离后的韧皮纤维。

29、(3)本发明所采用的生物酶处理工艺相比机械法能耗降低、长纤维得率提高,而相比于化学法废液污染较低、纤维性质得到保护。



技术特征:

1.一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法,其特征在于包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:

8.权利要求1~7任一所述的复配酶一步提取荛花天然纤维的方法在造纸工业中的应用。

9.一种荛花天然纤维,根据权利要求1~7任一所述的方法制备得到。

10.权利要求9所述的荛花天然纤维在制备纸张中的应用。


技术总结
本发提供了一种复配酶一步提取荛花天然纤维的方法及其应用。通过对酶处理条件的优化,实现了荛花韧皮纤维的解离提取及杂质的去除,并保证了纤维的质量与得率。随后对获得的原浆进行纤维分析表征。与传统的浸泡脱胶处理方法相比,该方法解离效率高、用时短,同时获得的解离纤维性质尚未发生变化。相比于化学方法或机械方法获得的纸浆,由于外力或化学的处理导致纤维的性质明显降低,而通过酶处理解离获得的纤维具有优秀的纤维长径比及纤维聚合度,可以用于高强度绸缎纸的制备。

技术研发人员:王斌,陈建,王永华,王方华,陈克复
受保护的技术使用者:华南理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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