FI89613C - Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor - Google Patents
Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor Download PDFInfo
- Publication number
- FI89613C FI89613C FI915755A FI915755A FI89613C FI 89613 C FI89613 C FI 89613C FI 915755 A FI915755 A FI 915755A FI 915755 A FI915755 A FI 915755A FI 89613 C FI89613 C FI 89613C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- pulp
- glucuronidase
- enzyme
- enzyme preparation
- activity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
- C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
- C12Y302/01139—Alpha-glucuronidase (3.2.1.139)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/24—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
- C12N9/2402—Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
- D21C5/005—Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Paper (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
8 9 61 3
Menetelmä selluloosamassojen entsymaattiseksi käsittelemiseksi
Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 mukaista menetelmää selluloosamassojen entsymaattiseksi käsittelemiseksi.
5
Perinteisessä kloorivalkaisussa ligniinin liuottamiseen käytetään klooria tai klooridioksidia. Nykyisin selluloosamassa valkaistaan usein myös happikaasulla, vetyperoksidilla tai näiden ja edellä mainittujen valkaisukemikaalien yhdistelmillä. Näihin tavanomaisiin valkaisumenetelmiin on eräissä tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa yhdistetty hemisel-10 lulaaseilla ja ligninaaseilla suoritettavat entsyymikäsittelyt, jolloin on saatu aikaan kuidun valkaistavuuden paraneminen. Tarvittavat entsyymimäärät ovat pienet valkaisuefektin saavuttamiseksi ja entsyymikäsittely voidaan helposti liittää osaksi massanvalmistusproses-sia.
15 Tunnetun tekniikan mukaiset entsymaattiset käsittelyt on tehty suoraan keitosta tuleville kuiduille. Suorittamissamme tutkimuksissa olemme kuitenkin voineet todeta, että selluloosamassan kuitujen ominaisuudet vaikuttavat oleellisesti entsyymien toimintaedellytyksiin. Niinpä esim. ksylanaasit toimivat huonosti kun kuidun pintavaraus s.o. zetapotentiaa-li on erittäin negatiivinen. Olemme myös todenneet, että alhaisessa pH:ssa käsitelty sul-20 faattimassa, jonka hemiselluloosan karboksyyliryhmät ovat happomuodossa eivätkä näin ollen sisällä metallivastaioneja, sopii huonosti entsyymien (hemisellulaasien) substraatiksi.
Tekniikan tason mukaisissa entsyymikäsittelyratkaisuissa näihin seikkoihin ei ole kuitenkaan kiinnitetty huomiota eikä tunnetussa tekniikassa ei ole pyritty muuttamaan kuitujen - 25 olomuotoja siten, että kuidut sopisivat paremmin entsymaaniseen käsittelyyn.
On tunnettua, että selluloosamassan eli sellun pintavaraukseen vaikuttavat pääasiassa sen sisältämät karboksyyliryhmät (Sjöström 1989). Näiden määrä riippuu oleellisesti massan keittomenetelmästä. Niinpä sulfaattimassan (samoin kuin mekaanisen massan) karboksyyli-30 ryhmät koostuvat pääasiassa massan ksylaanin metyyliglukuronihapporyhmistä (Sjöström 1989). Sulfiittimassan karboksyyliryhmät koostuvat sen sijaan ksylaanin metyyligluku-ronihappojen ohella myös ligniinissä olevista, keitossa muodostuneista sulfonihapoista.
2 8961 3
Karboksyyliryhmien varauksen voimakkuus ja dissosiaatioaste vaihtelee sen mukaan, mikä on karboksyyliryhmän vastaionin muoto (Scallan ja Grignon 1979, Scallan 1983, Lindström ja Carlson 1982). Tavallisesti vastaionina on vety- tai jokin metalli-ioni, jolloin karboksyylihapporyhmiin on sitoutunut suuri osa - itse asiassa suurin osa - massan sisältä-5 mistä metalli-ioneista. Tämä koskee sekä kemiallisia että mekaanisia massoja.
Selluloosamassan metalli-ionit voivat olla eduksi tai haitaksi massalle suoritettavalle käsittelylle. Kuten edellä mainittiin sopii sulfaattimassa, jonka hemiseiluloosien karbok-syylihapporyhmistä puuttuu metallivastaionit, huonosti entsyymikäsittelyyn. Toisaalta 10 massan sisältämät metallit ovat useassa suhteessa ei-toivottavia massan jatkokäsittelyn kannalta. Niinpä monet metalli-ionit, etenkin rauta ja mangaani, ovat haitallisia peroksidi-valkaisussa peroksidin pysyvyydelle ja ne on poistettava optimaalisen valkaisutuloksen saavuttamiseksi.
15 Nykyisten menetelmien mukaan kuidun metallipitoisuutta alennetaan joko laskemalla massan pH riittävät alas, jolloin metallit dissosioituvat, tai käsittelemällä massaa tunnetuilla kompleksinmuodostajilla, esim. DTPA:lla tai EDTA:LLa (Basta et ai 1991). Näihin ratkaisuihin liittyy kuitenkin huomattavia epäkohtia. Niinpä happamissa olosuhteissa suoritetusta metallinpoistosta saadaan massa, jolle on vaikea suorittaa 20: tehokas entsyymikäsittely valkaisun yhteydessä. Luonnolle vieraiden kompleksinmuodosta jien käytöstä saattaa taas aiheutua ongelmia esim. biologisen jätevesipuhdistuksen yhteydessä.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät 25 epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen menetelmä selluloosamassojen käsittelemi seksi.
Keksintömme lähtee näet siitä ajatuksesta, että vaikuttamalla selluloosamassan sisältämien hemiseiluloosien karboksyylihapporyhmiin, voidaan muuttaa paitsi selluloosamassan pinta-30: varausta myös sen metallipitoisuutta. Keksinnön mukaan sellusta poistetaan tällöin sopi- vimmin karboksyylihapporyhmiä käsittelemällä sellua oleellisen glukuronidaasi-aktiivisuu-den omaavalla entsyymivalmisteella.
i 8 9 61 3 3 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
"Entsyymivalmisteella" tarkoitetaan tämän hakemuksen puitteissa mitä tahansa sellaista S tuotetta, joka sisältää ainakin yhden entsyymin. Niinpä entsyymivalmiste voi olla esim.
entsyymiä tai entsyymejä sisältävä kasvatusliuos, eristetty entsyymi tai kahden tai useamman entsyymin seos.
Käsitteellä "oleellinen glukuronidaasiaktiivisuus" tarkoitetaan sitä, että entsyymivalmisteen 10 glukuroniaktiivisuus on kohtuullisen suuri suhteessa entsyymivalmisteen mahdollisiin muihin entsyymiaktiivisuuksiin, jotta saataisiin oleellinen osa glukuronihapporyhmistä lohkaistuksi substraatista.
Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan pyritään siihen, että muuttamalla 15 spesifisesti karboksyyliryhmien määrää glukuronidaasin avulla voidaan säädellä entsyy mien optimaalista toimintakykyä kuidussa pilkkomatta muuta kuidun hemiselluloosaa.
Mitä korkeampi glukuronidaasi suhteellinen aktiivisuus on käytetyssä entsyymivalmistees-sa, sitä helpommin päästään tähän tavoitteeseen.
20 On tunnettua, että eräät valkaisun esikäsittelynä käytetyt entsyymipreparaatit sisältävät glukuronidaasia, jolla saattaa olla hemiselluloosien hydrolyysiä edistävä vaikutus. Tällöin näiden käyttö on kuitenkin perustunut nimenomaan glukuronihapporyhmiä sisältävän ksylaanin hydrolyysituloksen parantamiseen (Kantelinen et ai. 1988, Poutanen et ai.
1987). Tunnetun tekniikan mukaan ei ole kuitenkaan pyritty spesifiseen karboksyyliryhmi-; -25 en poistoon vaan tehokkaampaan hemiselluloosien kokonaishydrolyysiin. Keksinnön mukaiseen spesifiseen karboksyyliryhmien poistoon ei käytetyillä entsyymivalmisteilla olisi voitu päästäkään; siihen näiden valmisteiden suhteellinen glukuronidaasiaktiivisuus on liian pieni.
:3C* Keksinnön mukaan glukuronidaasikäsittely voidaan tehdä joko yhtäaikaa ksylanaasi tms.
hemisellulaasikäsittelyn kanssa tai ennen sitä. Kun glukuronidaasikäsittely tehdään yhdessä muun hemisellulaasikäsittelyn kanssa on edullisinta käyttää entsyymivalmistetta, johon on 8961 3 4 joko lisätty glukuronidaasiaktiivisuutta tai tuottokantaa on geneettisesti modifioitu tuottamaan enemmän glukuronidaasia, niin että aikaansaadaan valmiste, jolla on oleellinen glukuronidaasiaktiivisuus. Keksinnön mukainen glukuronidaasikäsittely voidaan myös yhdistää sinänsä tunnettuihin sellulaasi- ja/tai ligninaasikäsittelyihin.
5
Erityisen edullista on suorittaa glukuronidaasikäsittely ennen massan valkaisua, johon mahdollisesti on yhdistetty tavallinen ksylanaasikäsittely. Tällä tavalla voidaan entisestään vähentää valkaisukemikaalin kulutusta. Koska glukuronidaasi alentaa massan metallipitoisuutta, valkaisukemikaalina voidaan edullisesti käyttää vetyperoksidia.
10
Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu myös käytettäväksi ligniinipitoisen massan, eli mekaanisen tai kemimekaanisen massan käsittelyyn. Suorittamissamme kokeissa olemme yllättäen voineet havaita, että glukuronidaasikäsittelyllä voidaan tällaisen massan jälki-kellertymistä vähentää.
15
Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan entsyymi valmisteena käytetään glukuronidaasi-entsyymiä tuottavan mikro-organismin kasvatusliuosta. Toisen niinikään edullisen vaihtoehdon mukaan entsyymivalmisteena käytetään taas mikro-organismin kasvatusliuoksesta eristettyä entsyymiä.
20 Tämän keksinnön erään erityisen edullisen sovellutusmuodon mukaan glukuronidaasi-ent-syymi erotetaan THchoderma reesein kasvatusliuoksesta käyttämällä anionisia ioninvaih-timia ja hydrofobiseen vuorovaikutukseen perustuvaa kromatografiaa. Näiden erottamis-menetelmien avulla saadaan entsyymi erotetuksi yllättävän yksinkertaisesti ja helposti.
25 Tuloksena saatavan α-glukuronidaasi-entsyymin molekyylipaino SDS-PAGE-menetelmällä määritettynä on noin 95 kDa. Se soveltuu hyvin käytettäväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä.
Keksinnössä ei kuitenkaan rajoituta esitettyyn entsyymin erotusmenetelmään, vaan kysei-30 nen entsyymi on mahdollista erottaa myös muita tunnettuja menetelmiä käyttäen.
Sopivaa glukuronientsyymiä on mahdollista tuottaa myös Trichodema reesei -kannoilla, «9613 5 jotka on geneettisesti tai mutatoimalla parannettu tuottamaan juuri haluttua entsyymiä, tai muilla geneettisesti muunnelluilla tuottoisännillä, joihin tätä entsyymiä koodaava geeni on siirretty. Glukuronidaasi voidaan eristää myös muista kannoista, joista esimerkkeinä mainittakoon seuraavat: Thermoascus auranticus (Khandke et ai. 1989), Agaricus bispo-5 rus, Aspergillus awamori, Aspergillus niger, Schizophyllum commune, Tyromyces palust- ris, Streptomyces flavogriseus, S. olivochromogenes, Streptomyces spp., Thermobacter auranticus (Poutanen et ai. 1991), Aureobasidium pullulans, Aspergillus oryzae, Bacillus circulars ja Bacillus subtilis.
10 Kaikilla näillä mikro-organismikannoilla saadaan glukuronidaasia, joka pilkkoo erityisesti polymeerisen ksylaaniketjun glukuronihapposivuryhmiä. Käsittely ksylanaasientsyymeillä yksinään irrottaa ksylaanifragmentteja, joissa ksylaanin koostumuksen mukaan saattaa olla glukuronihapporyhmiä. Tämä käsittely yksinään ei kuitenkaan ole riittävän tehokas eikä spesifinen glukuronihapporyhmien oleelliseksi vähentämiseksi. Yhdistämällä gluku-15 ronidaasikäsittely ksylanaasikäsittelyyn voidaan haarautuneet ksylaaniketjut pilkkoa raken- neosikseen. Tällöin vaikutetaan kuitenkin pääasiassa ksylaania poistavasta Glukuronidaasi edistää kuidusta irrotettujen ksylaanifragmenttien hydrolysoitumista täydellisesti ksyloosik-si. Ksylaanin poisto ei kuitenkaan ole tämän keksinnön tarkoituksena, vaikka se tähän käsittelyyn voidaankin liittää.
20
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä käsittelemällä sellua tämän keksinnön mukaisesti glukuronidaasilla joko ennen muuta entsyymikäsittelyä (esim. ksyla-. naasikäsittelyä) tai sen jälkeen, saadaan hydrolyysitaso nousemaan ja ksylanaasikäsittely voidaan tehdä alhaisessa pH-arvossa. Tässäkin tapauksessa entsyymin teho perustuu • -25 kuitenkin nimenomaan varattujen ryhmien poistoon eikä niinkään hemiselluloosan täydelli- 1 seen hydrolysoimiseen, kuten tunnetussa tekniikassa. Keksinnön mukaisen menetelmän vaikutus perustuu siihen, että poistamalla glukuronihapporyhmät entsymaattisesti voidaan kuidun pintavaraus muuttaa entsyymille edulliseen muotoon. Em. tekijöitä muuntelemalla voidaan näet vaikuttaa siihen, mihin kuidun osaan entsyymit tarkoituksenmukaisimmin 30 vaikuttavat. Näillä tekijöillä, joita aikaisemmissa tutkimuksissa ei lainkaan ole huomioitu, voidaan vaikuttaa siihen miten kuidussa oleva ligniini voidaan helpoimmin uuttaa kuidusta pois. Näiden tekijöiden säätelyllä voidaan siis suoraan vaikuttaa myös niiden kemikaalien 8961 3 6 tyyppiin ja määrään, joilla ligniini teollisesti uutetaan kuidusta ja voidaan näin ollen edelleen parantaa ympäristön kannalta edullisia vähäkloorisia tai kloorittomia valkaisumenetelmiä.
5 Tässä keksinnössä on edelleen yllättäen havaittu, että käsittelemällä massaa gluku- ronidaasilla voidaan metallien poistoa helpottaa poistamalla metalleja sitovat glukuronihap-poryhmät, jolloin peroksidivalkaisussa tarvittava metallien poisto jää joko kokonaan tai osittain tarpeettomaksi. Tämä vähentää peroksidivalkaisun ympäristökuormitusta entisestään.
10
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on myös tyypillistä, että glukuronidaasikäsittelyn avulla voidaan muunnella mekaanisen ja kemiallisen massan paperiteknisiä ominaisuuksia.
Massan karboksyyliryhmien määrä ja niihin liittyneet vastaionit vaikuttavat massan va-15 raukseen. Näitä tekijöitä voidaan kuvat erilaisilla tunnetuilla kemiallisilla ja fysikaalisilla määritysmenetelmillä. Massan pintavarausta voidaan mitata zetapotentiaalilla (Melzer 1972). Massan metallipitoisuutta voidaan mitata analysoimalla massan metallit atomiab-sorptiospektrometrisesti. Massan karboksyyliryhmäpitoisuus voidaan mitata esim. Sjöströ-min menetelmällä (KCL-menetelmä 192:68). Entsyymien toimintaa kuidussa kuvaavat sekä kuidusta vapautuvat sokerit ja siitä uutettuvat ligniinifragmentit, sekä se valkaisutu-los, joka voidaan saavuttaa entsyymeillä, kun kuidun pintavaraus, so. zetapotentiaali ja kuidun karboksyyliryhmäpitoisuus on saatu toivottuun muotoon.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan muutaman ei-rajoittavan esimerkin valos-25 sa.
Esimerkki 1. Glukuronidaasin tuottaminen eräillä mikrobikannoilla 30 Aspergillus oryzae VTT-D-85248, Trichoderma reesei Rut C-30 ja Aureobasidium pullu 8 9 61 3 7
Ians VTT-D-89397 (NRRL Y-2311-1) kantoja kasvatettiin alustalla, joka sisälsi 20 g/1 ksylaania (Roth), 20 g/1 maissinliotusvettä ja ravinteita. Kasvuliuoksesta mitattiin gluku-ronidaasiaktiivisuus. Saadut aktiivisuudet olivat 250 pkat/ml, 1000 pkat/ml ja vastaavasti 100 pkat/ml. Tulosten mukaan glukuronidaasia voidaan tuottaa tavanomaisilla hemisellu-5 laasin tuottoon käytetyillä organismeilla.
Esimerkki 2. T. reesei -glukuronidaasin eristäminen ja karakterisointi
Entsyymin eristäminen aloitettiin puskuroimalla Trichoderma reesein kasvuliuos geeli-10 suodattamalla pH-arvoon 5,7 (Sephadex G-25). Entsyymi sidottiin tässä pH-arvossa anionit vaihtavaan kromatografiapylvääseen (DEAE-Sepharose FF), ja pylvääseen tarttuneet proteiinit eluoitiin puskurilla pH 5,7, johon lisättiin natriumkloridia siten, että muodostui lineaarinen konsentraatiogradientti pitoisuusvälille 0-0,15 M. Haluttu entsyymi kerättiin gradientin avulla eluoituneisiin jakeisiin.
15
Entsyymin sisältävät jakeet puhdistettiin edelleen hydrofobiseen vuorovaikutukseen perustuvan kromatografiapylvään (Phenyl Sepharose FF) avulla. Entsyymi sidottiin e.m. materiaaliin suolakonsentraatiossa 0,8 M (NH4)2S04:a. Pylvääseen tarttunut entsyymi eluoitiin puskurilla pH 5,6 siten, että siihen lisättiin (NH4)2S04:a siten, että muodostui 20 laskeva lineaarinen konsentraatiogradientti välille 0,8 - 0,4 M. Puhdistettu entsyymi eluoitui gradientin aikana kerättyihin jakeisiin ja se konsentroitiin ultrasuodattamalla (Amicon, PM-10 -membraani).
: ; : Entsyymin α-glukuronidaasiaktiivisuus on määritetty käyttäen menetelmää, jonka ovat : -25 kuvanneet Puis ym. (1987). Menetelmässä mitataan kromatografisesti entsyymin 4-0- metyyli-glukuronosylksylobioosista irrottaman metyyli-glukuronihapon määrää. Kokeissa '· on myös käytetty substraattina suurimolekyylistä ksylaania, jossa on glukuronihapposubsti- tuentteja (Roth xylan).
30 Puhdistetun entsyymin proteiiniominaisuudet määritettiin tavanomaisilla proteiinikemian menetelmillä. Näitä ominaisuuksia on kuvattu taulukossa 1.
8 8 9 61 3
Taulukko 1. Trichoderma reesein α-glukuronidaasin ominaisuudet
Ominaisuus Arvo Yksikkö 5
Molekyylipaino (SDS-PAGE) 95 kDa
Molekyylipaino 88 kDa geelisuodatuksessa Spesifinen aktiivisuus 10 - substraattina 4-O-methyl n. 100 nkat/mg prot.
glukuronosylksylobioosi pH-optimi 3-5 15 Esimerkki 3. Sulfaattimassan karboksyyliryhmien poistaminen glukuronidaasilla Mänty- ja koivusulfaattimassaa käsitellään 5 %:n sakeudessa glukuronidaasilla pH:ssa 5. Käsittelyaika on 5 tuntia ja entsyymiannos 1000 nkat/g. Glukuronidaasikäsittelyn jälkeen massa pestään tislatulla vedellä ja massan karboksyyliryhmäpitoisuus määritetään. Massas-20 ta mitataan myös pintavaraus (zetapotentiaali) ja metallipitoisuus. Tuloksista voidaan todeta, että glukuronidaasikäsittelyllä pystytään alentamaan massan karboksyyliryhmien määrää, massan pintavarausta sekä massan metallipitoisuutta.
Esimerkki 4. Glukuronidaasilla käsitellyn sulfaattimassan peroksidivalkaisu 25 Mäntysulfaattimassaa käsitellään glukuronidaasilla kuten esimerkissä 3. Käsitelty ja käsittelemätön massa valkaistaan 1-vaiheisella peroksidisekvenssillä (3 % vetyperoksidia, 1,5 % NaOH, 0,2 % MgS04, 10 % sakeus, 60 min, 80 °C). Massasta mitataan jäännösperok-sidi, massan vaaleus ja kappaluku valkaisun jälkeen. Glukuronidaasikäsittelyllä on selvä 30 vaikutus peroksidin pysyvyyteen viskositeettiin ja vaaleuteen. Vertailumassana on käsittelemätön massa ja kompleksinmuodostajilla käsitelty massa (0,2 % DTPA, 30 min, 5 % sakeus, 50 °C).
9 y 6 Ί 3
Esimerkki 5. GiukuronidaasiUa käsitellyn massan ksylanaasikäsittely Mäntysulfaattimassa käsitellään glukuronidaasilla erikseen tai yhtäaikaa ksylanaasikäsitte-lyn kanssa kuten esimerkissä 3. Ksylanaasina käytetään T. reeseista puhdistettua ksylanaa-5 siä (Tenkanen et ai, lähetetty julkaistavaksi). Massa valkaistaan D/CEDED sekvenssillä.
Entsyymikäsittelyn vertailuna käytetään käsittelemätöntä massaa ja pelkästään ksylanaasilla käsiteltyä massaa ja hydrolyysien jälkeen mitataan käsittelyssä vapautuneet pelkistävät sokerit. Havaitaan, että glukuronidaasi käsittely edesauttaa ksylanaasin toimintaa pelkistävinä sokereina mitattuna. Tämä voidaan todeta myös valkaisun jälkeen mitattuna massan 10 vaaleutena. Todetaan, että kun glukuronidaasi-käsittely tehdään ennen ksylanaasikäsittelyä saadaan yhtä hyvä tulos kuin käytettäessä samanaikaisesti glukuronidaasia ja ksylanaasia.
Esimerkki 6. Happomuotoisen massan hydrolyysin parantaminen glukuronidaasilla 15 Mäntysulfaattimassa pestään rikkihapolla pH-arvossa 4 1 tunnin ajan. Käsittelyn jälkeen massaan lisätään glukuronidaasia ja käsittelyä jatketaan 2h. Entsyymiannos on 500 nkat/g. Glukuronidaasikäsittelyn jälkeen massasta mitataan karboksyylipitoisuus. Glukuronidaasilla käsiteltyä massaa hydrolysoidaan T. reesein ksylanaasilla (100 nkat/g) 2 h ja mitataan ’ pelkistävät sokerit. Verrattuna ainoastaan happopestyyn massaan pystytään glukuronidaasi-20 käsittelyllä parantamaan ksylanaasin toimintaa kuidussa.
Esimerkki 7. Glukuronidaasin vaikutus mekaanisen ja kemiallisen massan paperitek-. . nisiin ominaisuuksiin ; -25 Mekaanista massaa ja sulfaattimassaa käsitellään glukuronidaasilla kuten esimerkissä 3.
Havaitaan, että käsittelyllä pystytään vaikuttamaan massojen paperiteknisiin ominaisuuk--: siin, vetolujuuteen ja sidoksenmuodostamiskykyyn.
30 Esimerkki 8. Glukuronidaasin vaikutus mekaanisen massan jälkikellertymiseen
CTMP ja PGW massasuspensioita käsiteltiin Agaricus bisporus glukuronidaasilla 0,2 M
3961 3 ίο natriumasetaattipuskurissa (pH 5) 40°C lämpötilassa 20 tuntia. Käsittelyn jälkeen massasta tehtiin 95cm2 arkit. Arkit valotettiin (27°C lämpötilassa ja 47 % suhteellisessa kosteudessa) kolmen tunnin ajan Xenotest ISO S laitteessa (Herauas Hanau) xenon lampulla. Massa-arkkejen reflektanssi mitattiin ennen ja jälkeen valotuksen 457 nm (vaaleus) suodattimena. 5 Jälkikellertymista kuvaavat PC arvot laskettiin Janssonin ja Forskälin (1989) esittämällä tavalla. Glukuronidaasikäsittelyn todettiin vähentävän molempien massojen jälkikellerty-mistä.
Taulukko 2. Glukuronidaasikäsittelyn vaikutus PGW massan jälkikellertymiseen
10 Käsittely Ro R, R, PCI PC2 PC
puskuri 59,7 60,3 56,85 -0,53 3,31 2,78 glukuronidaasi 10 59,7 60,55 57,15 -0,75 3,21 2,46 nkat/g glukuronidaasi 100 59,7 60,35 57,45 -0,57 2,73 2,16 15 nkat/g
Taulukko 3. Glukuronidaasikäsittelyn vaikutus CTMP massan jälkikellertymiseen
20 Käsittely Ro R, R, PCI PC2 PC
puskuri 57,7 57,6 54,25 0,1 3,68 3,78 glukuronidaasi 10 57,7 57,55 54,45 0,15 3,39 3,54 nkat/g glukuronidaasi 100 57,7 58,35 55,15 -0,65 3,38 2,73 25 nkat/g 8 9 61 ό 11
Viitteet:
Kantelinen A, Rättö M, Sunquist J, Ranua M, Viikari L ja Linko M (1988) 5 Hemicellulases and their potential role in bleaching, TAPPI PRoc 1988 Int Pulp
Bleaching Conf, April 1988, ss. 1-9.
Melzer I (1972) Zeta-potential und seine Bedeutung bei der Herstellung von Papier. Das Papier 26(7): 305-332.
10
Poutanen K, Rättö M, Puls J ja Viikari L (1987) J. Biot. 6:49-60.
Puls, J., Schmidt, O. & Granzow, C., Enzyme Microb. Technol. 1987, 9: 83-88.
15 Lindström T ja Carlsson G (1982) The effect of chemical environment on fiber swelling.
Svensk Papperstidn 85(3): R14-20.
Scallan AM ja Grignon J (1979) The effect of cations on pulp and paper properties. Svensk Papperstidn 1979: nro 2: 40-47.
20
Scallan (1983) The effect of acidic groups on the swelling of pulps: a review. Tappi Journal 66 (11):73-75.
Sjöström E (1989) The origin of charge on cellulosic fibres. Nordic Pulp and Paper 25 Research Journal 4(2): 90-93.
Sjöström E, Massan karboksyylipitoisuus, KCL menetelmä 192:68
Buchert J ja Viikari L (1991) Menetelmä lignoselluloosapitoisten materiaalien etenkin : 30 selluloosamassojen entsymaattiseksi käsittelemiseksi. Suom. pat. hak. 914780
Poutanen K, Tenkanen M, Korte H ja Puls J (1991) Accessory enzymes involved in the 8961 3 12 hydrolysis of xylans. ACS Symp. Ser 460, Enzymes in Biomass Conversion, ss. 426-436.
Khandke KM, Vithayathil PI, and Murthy SK (1989) Arch Biochem Biophys 274: 511-517.
5
Basta J, Holtinger L ja Hook J (1991) Controlling the profile of metals in the pulp before hydrogen peroxide treatment. Proc. 6th Int. Symp. Wood and Pulping Chemistry, Melbourne 1991, ss. 237-244.
10 Jansson J ja Forsskähl I (1989) Color changes in lignin rich pulps on irradiation by light. Nordic Pulp and Paper Research Journal no 3/1989: 197-203.
Claims (13)
1. Menetelmä selluloosamassan en tsy maaniseksi käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että massa saatetaan kosketuksiin sellaisen entsyymivalmisteen kanssa, jolla on oleellinen 5 glukuronidaasi-aktiivisuus, massan glukuronihapporyhmien ainakin osittaiseksi poistami seksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään entsyymivalmistetta, joka on tuotettu mikro-organismikannalla Thermoascus auranticus,
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymival-misteena käytetään glukuronidaasi-entsyymiä tuottavan mikro-organismin kasvatusliuosta.
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyymival- misteena käytetään mikro-organismin kasvatusliuoksesta eristettyä entsyymiä.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, jossa käytetään entsyymivalmistetta, joka : on tuotettu mikro-organismikannalla Trichoderma reesei, tunnettu siitä, että . .25 ot-glukuronidaasi-aktiivisuuden omaava entsyymi erotetaan kasvatusliuoksesta anionisella ioninvaihtimella ja hydrofobiseen vuorovaikutukseen perustuvalla kromatografialla.
6. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sellu-loosamassaa käsitellään α-glukuronidaasi-entsyymillä, jonka molekyylipaino SDS-PAGE-.-30 menetelmällä määritettynä on noin 95 kDa.
. 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 8961 8 massaa käsitellään ensin oleellisen glukuronidaani-aktiivisuuden omaavalla entsyymival-misteella, minkä jälkeen se saatetaan kosketuksiin hemisellulaasi-, sellulaasi- ja/tai ligninaasiaktiivisuuden omaavan entsyymivalmisteen kanssa.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaa käsitellään samanaikaisesti oleellisen glukuronidaasi-aktiivisuuden omaavalla entsyymi valmisteella ja hemisellulaasi-, sellulaasi-ja/tai ligninaasiaktiivisuuden omaavalla entsyymivalmisteella.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaa käsitel lään entsyymivalmisteella, jolla on ainakin oleellinen glukuronidaasi-aktiivisuus ja ksy-lanaasi-aktiivisuus.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosamas- 15 san käsittely sanotulla entsyymivalmisteella suoritetaan ennen massan valkaisua.
10 Agaricus bisporus, Aspergillus awamori, Aspergillus niger, Schizophyllum commune, Tyromyces palustris, Streptomyces flavogriseus, S. olivochromogenes, Streptomyces spp., Thermobacter auranticus, Aureobasidium pullulans, Aspergillus oryzae, Bacillus circulars, Bacillus subtilis tai Trichoderma reesei, tai jollain näistä mikro-organismeista jalostetulla kannalla tai jollain muulla tuottoisännällä, johon glukuronidaasia tuottava geeni on 15 lisätty.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosamassaa käsitellään sanotulla entsyymivalmisteella ennen peroksidivalkaisua massan metallipitoisuuden vähentämiseksi. 20
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniinipitoista selluloosamassaa käsitellään sanotulla entsyymivalmisteella massan jälkikellertymisen vähentämiseksi.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että entsyyminä käytetään sellaista glukuronidaasia, joka pilkkoo erityisesti polymeerisen ksylaaniketjun glukuronihapposivuryhmiä. 8961 3
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915755A FI89613C (fi) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor |
CA 2125166 CA2125166A1 (en) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | Method and enzymatic preparation for treatment of cellulose pulps |
AU30882/92A AU3088292A (en) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | Method and enzymatic preparation for treatment of cellulose pulps |
PCT/FI1992/000332 WO1993011296A1 (en) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | Method and enzymatic preparation for treatment of cellulose pulps |
EP92924742A EP0615564A1 (en) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | Method and enzymatic preparation for treatment of cellulose pulps |
JP5509857A JPH07501587A (ja) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | セルロースパルプ処理方法および酵素製剤 |
BR9206860A BR9206860A (pt) | 1991-12-05 | 1992-12-07 | Processo e preparação enzimática para tratamento de pastas de celulose |
NO942071A NO942071L (no) | 1991-12-05 | 1994-06-03 | Enzympreparat og fremgangsmåte til behandling av cellulosemasser |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI915755 | 1991-12-05 | ||
FI915755A FI89613C (fi) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI915755A0 FI915755A0 (fi) | 1991-12-05 |
FI89613B FI89613B (fi) | 1993-07-15 |
FI89613C true FI89613C (fi) | 1993-10-25 |
Family
ID=8533624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI915755A FI89613C (fi) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0615564A1 (fi) |
JP (1) | JPH07501587A (fi) |
AU (1) | AU3088292A (fi) |
BR (1) | BR9206860A (fi) |
CA (1) | CA2125166A1 (fi) |
FI (1) | FI89613C (fi) |
NO (1) | NO942071L (fi) |
WO (1) | WO1993011296A1 (fi) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI95607C (fi) * | 1994-06-03 | 1996-02-26 | Valtion Teknillinen | Menetelmä ja entsyymivalmiste selluloosamassojen käsittelemiseksi |
FI102301B1 (fi) * | 1994-10-13 | 1998-11-13 | Ahlstrom Machinery Oy | Menetelmä selluloosamassojen käsittelemiseksi |
US6776876B1 (en) | 1994-10-13 | 2004-08-17 | Andritz Oy | Method of treating cellulosic pulp to remove hexenuronic acid |
AU1437797A (en) * | 1996-01-22 | 1997-08-20 | Novo Nordisk A/S | An enzyme with xylanase activity |
EP0904386A2 (en) | 1996-05-10 | 1999-03-31 | Danisco A/S | alpha-GLUCURONIDASES OF ASPERGILLUS, PRODUCTION THEREOF AND THEIR USES |
JP4556344B2 (ja) * | 2001-05-11 | 2010-10-06 | 王子製紙株式会社 | 新規ヘキセンウロニダーゼ、それをコードする遺伝子、およびそれらの使用 |
JP2006219767A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Univ Of Tsukuba | 製紙用化学パルプ中の不飽和ウロン酸の除去方法 |
BRPI0705744B1 (pt) * | 2007-11-19 | 2017-06-13 | Fundação Universidade De Brasília | Composition of enzymes, use of composition in enzymatic hydrolysis of lignocellulose material, process of production of enzymes that degrades the fraction of polymacarides of the biomass, process of alcohol production using enzyme composition |
CN116102382B (zh) * | 2023-02-01 | 2024-03-26 | 山东蓬勃生物科技有限公司 | 一种真菌包封肥料、制备方法及应用 |
-
1991
- 1991-12-05 FI FI915755A patent/FI89613C/fi not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-12-07 EP EP92924742A patent/EP0615564A1/en not_active Ceased
- 1992-12-07 AU AU30882/92A patent/AU3088292A/en not_active Abandoned
- 1992-12-07 CA CA 2125166 patent/CA2125166A1/en not_active Abandoned
- 1992-12-07 BR BR9206860A patent/BR9206860A/pt not_active Application Discontinuation
- 1992-12-07 JP JP5509857A patent/JPH07501587A/ja active Pending
- 1992-12-07 WO PCT/FI1992/000332 patent/WO1993011296A1/en not_active Application Discontinuation
-
1994
- 1994-06-03 NO NO942071A patent/NO942071L/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3088292A (en) | 1993-06-28 |
CA2125166A1 (en) | 1993-06-10 |
FI89613B (fi) | 1993-07-15 |
WO1993011296A1 (en) | 1993-06-10 |
NO942071D0 (no) | 1994-06-03 |
BR9206860A (pt) | 1995-11-28 |
EP0615564A1 (en) | 1994-09-21 |
FI915755A0 (fi) | 1991-12-05 |
JPH07501587A (ja) | 1995-02-16 |
NO942071L (no) | 1994-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU649703B2 (en) | A method for enzymatically treating pulp with an enzyme system from thermomonospora fusca | |
FI121469B (fi) | Mikrotetraspora-lajista eristettyjä lämpöstabiileja ksylanaaseja ja menetelmä niiden käyttämiseksi | |
FI94265B (fi) | Menetelmä lignoselluloosamateriaalin valkaisemiseksi happi- ja entsyymikäsittelyllä | |
Antonopoulos et al. | The use of extracellular enzymes from Streptomyces albus ATCC 3005 for the bleaching of eucalyptus kraft pulp | |
JPH11514856A (ja) | バチルスアミロリケファシエンスからの精製マンナーゼおよびその調製方法 | |
US6830655B2 (en) | Method of modifying a xylan-containing carbohydrate substrate having hexenuronic acid groups attached to the xylan | |
FI96875C (fi) | Hemiselluloosan hydrolysointimenetelmä | |
Salles et al. | Effect of cellulase-free xylanases from Acrophialophora nainiana and Humicola grisea var. thermoidea on eucalyptus kraft pulp | |
Jurasek et al. | Biological treatments of pulps | |
JP3110758B2 (ja) | パルプ処理のためのセルラーゼの使用 | |
FI89613C (fi) | Foerfarande foer enzymatisk behandling av cellulosamassor | |
JP2006523781A (ja) | 製紙用パルプの酵素処理 | |
EP0373107B1 (en) | Use of enzymes of Aureobasidium pullulans in pulp bleaching | |
SE511229C2 (sv) | Förfarande för användning av enzymer vid framställning och blekning av pappersmassa | |
EP0631621A1 (en) | THERMOSTABLE XYLANASES FROM $i(THERMOTOGA) | |
Medeiros et al. | The performance of fungal xylan-degrading enzyme preparations in elemental chlorine-free bleaching for Eucalyptus pulp | |
Rixon et al. | Do the non-catalytic polysaccharide-binding domains and linker regions enhance the biobleaching properties of modular xylanases? | |
Sallesa et al. | Effect of cellulase-free xylanases from Acrophialophora nainiana and Humicola grisea var. thermoidea on eucalyptus kraft pulp | |
El-Shahed et al. | Improvement of kraft bagasse pulp bleachability by treatment with fungi and their enzymes | |
VIIKARI | J. BUCHERT, T. OKSANEN, J. PERE, M. SIIKA-AHO, A. SUURNÄKKI and | |
BUCHERT et al. | A. SUURNÄKKI and L. VIIKARI VTT Biotechnology and Food Research, Espoo, Finland | |
WO1995014809A1 (en) | Treatment of pulp with a mannanase in a bleaching process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MA | Patent expired |