專利名稱：從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬蛋白質(zhì)的提取方法領(lǐng)域，特別是涉及一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化的加速和污水處理效率的提高，污水處理廠的污泥產(chǎn)量在急劇增加。 污泥中含有細(xì)菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、藻類等微觀生物組成，而生命活動(dòng)的最基本特征就 是蛋白質(zhì)的存在。微生物個(gè)體中的蛋白質(zhì)含量，與其他生命物質(zhì)相比要高得多，據(jù)有關(guān)資 料介紹，剩余污泥蛋白質(zhì)的含量為20 60%，同時(shí)還含有有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營養(yǎng)元素。如 果能將這些有用物質(zhì)提取并加以利用，開發(fā)蛋白飼料、有機(jī)肥等資源，既利于環(huán)境保護(hù)，又 緩和了飼料市場供應(yīng)不求的局面，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為污泥資源化利用提供新的思 路。此外，蛋白質(zhì)是很多行業(yè)的重要原料，如果將蛋白質(zhì)進(jìn)一步水解，用來生產(chǎn)氨基酸，提高 產(chǎn)品的附加值，因而也具有很好的市場前景。從污泥中提取蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)方法主要有物理、化學(xué)和生物等預(yù)處理方法。物理處 理方法主要缺點(diǎn)在于污泥蛋白質(zhì)的提取率低、反應(yīng)時(shí)間長；化學(xué)處理法一般采用酸、堿作為 反應(yīng)試劑，其缺點(diǎn)是能耗高，設(shè)備腐蝕大，營養(yǎng)成分損失多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法，該方法 簡單，成本低，反應(yīng)溫度低，提取時(shí)間短，對蛋白質(zhì)的破壞作用小，污泥中蛋白質(zhì)的提取率較 高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法，包括(1) 一次性加入經(jīng)過消化、脫水的新鮮剩余污泥和去離子水，固液比為1 4 6， 配制成污泥料液；(2)向上述料液中加入木瓜蛋白酶(北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司)，酶濃度 為5% 6% (相對污泥的質(zhì)量)，在50 60°C恒溫下，連續(xù)不斷的攪拌水解3 6小時(shí)， 然后在沸水浴中滅活酶10 20min，滅活結(jié)束后，于3600r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 20min， 離心后去棄沉淀，得到蛋白質(zhì)上清液；(3)在上述上清液中，采用等電點(diǎn)沉淀法(IE法)獲取污泥提取液中的蛋白質(zhì)沉 淀，PH值為4. 5 6. 5，然后在溫度4°C，轉(zhuǎn)速lOOOOr/min的高速冷凍離心機(jī)下離心15 20min，獲得污泥粗蛋白沉淀；(4)將上述粗蛋白質(zhì)沉淀在50°C下恒溫鼓風(fēng)烘干48小時(shí)，然后在干燥器中冷卻至 室溫，即得。所述步驟(3)中采用0. lmol/1稀鹽酸或0. lmol/1稀硫酸調(diào)節(jié)PH值。本發(fā)明的工作原理是當(dāng)木瓜蛋白酶與污泥作用時(shí)，破壞污泥的結(jié)構(gòu)和微生物細(xì) 胞壁，使污泥絮體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使細(xì)胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)(如蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物)充分被釋放出來并進(jìn)入水相中，從而達(dá)到污泥蛋白質(zhì)的提取。本發(fā)明的關(guān)鍵在于利用蛋白酶打破污泥中的微生物細(xì)胞壁，水解過程中蛋白質(zhì)從 細(xì)胞中釋放出來，對蛋白質(zhì)的破壞作用小，能更多的保留其營養(yǎng)價(jià)值。有益效果(1)本發(fā)明的方法簡單，成本低，反應(yīng)溫度低，提取時(shí)間短，對蛋白質(zhì)的破壞作用 小，能保留更多的營養(yǎng)價(jià)值，污泥中蛋白質(zhì)的提取率較高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明的方法能夠減少環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化。


圖1本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1取污水處理廠的經(jīng)過消化、脫水的新鮮的剩余污泥，污泥的含水率為83. 95%，所 含的蛋白質(zhì)為43. 61% (相對與干污泥)。在帶有恒溫?cái)嚢杵鞯乃″佒幸淮涡约尤脒m量 的剩余污泥、去離子水和木瓜蛋白酶混合制成污泥料液，固液比為1 4，酶用量為6%，水 解溫度控制在55°C，均勻攪拌水解。水解時(shí)間為5. 5小時(shí)，水解結(jié)束后在沸水浴中滅活酶 15min，滅活結(jié)束后，于3600r/min的轉(zhuǎn)速下離心15min，離心后去棄沉淀，得到蛋白質(zhì)上清 液。在蛋白質(zhì)上清液中，加入0. lmol/1稀鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5. 5，然后在高速冷凍離心 機(jī)下離心，溫度調(diào)為4°C，轉(zhuǎn)速為lOOOOr/min，時(shí)間為15min，離心后得到污泥粗蛋白沉淀。 獲得的蛋白質(zhì)沉淀物為黃灰色，含水率較高，需要進(jìn)一步脫水干燥才能滿足飼料蛋白的要 求。將粗蛋白質(zhì)沉淀在50°C下恒溫鼓風(fēng)烘干48小時(shí)，然后在干燥器中冷卻至室溫。蛋白質(zhì) 含量的測定根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的微量凱氏定氮法進(jìn)行測定，蛋白質(zhì)的提取率為52. 7%，污泥的 削減量為25. 6%。而采用傳統(tǒng)的堿水解法，在70°C的條件下水解6小時(shí)，蛋白質(zhì)的提取率 為 54%。實(shí)施例2采用與實(shí)施1完全相同的步驟操作，但水解條件為固液比1 5，酶用量為5%，水 解溫度控制在50°C，時(shí)間4. 5小時(shí)，均勻攪拌水解。蛋白質(zhì)含量的測定根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的微量 凱氏定氮法進(jìn)行測定，蛋白質(zhì)的提取率為52. 1%。而采用傳統(tǒng)的酸水解法，需在121°C的高 溫條件下水解，對比可知采用酶水解法的溫度低、消耗的能量低。實(shí)施例3采用與實(shí)施1完全相同的步驟操作，但水解條件為固液比1 6，酶用量為6%，水 解溫度控制在60°C，時(shí)間3. 5小時(shí)，均勻攪拌水解。蛋白質(zhì)含量的測定根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的微 量凱氏定氮法進(jìn)行測定，蛋白質(zhì)的提取率為51. %。而采用傳統(tǒng)的酸水解法，在121°C的高溫條件下需要水解6小時(shí)，蛋白質(zhì)的提取率僅為60%，對比可知，在滿足一定的提取率條件下，采用酶水解法的提取時(shí)間明顯縮短。
權(quán)利要求
一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法，包括(1)一次性加入經(jīng)過消化、脫水的新鮮剩余污泥和去離子水，固液比為1∶4～6，配制成污泥料液；(2)向上述料液中加入木瓜蛋白酶，酶濃度為5％～6％相對污泥的質(zhì)量，在50～60℃恒溫下，連續(xù)不斷的攪拌水解3～6小時(shí)，然后在沸水浴中滅活酶10～20min，滅活結(jié)束后，于3600r/min的轉(zhuǎn)速下離心10～20min，離心后去棄沉淀，得到蛋白質(zhì)上清液；(3)在上述上清液中，采用等電點(diǎn)沉淀法獲取污泥提取液中的蛋白質(zhì)沉淀，PH值為4.5～6.5，然后在溫度4℃，轉(zhuǎn)速10000r/min的高速冷凍離心機(jī)下離心15～20min，獲得污泥粗蛋白沉淀；(4)將上述粗蛋白質(zhì)沉淀在50℃下恒溫鼓風(fēng)烘干48小時(shí)，然后在干燥器中冷卻至室溫，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法，其特征在于所述步 驟⑶中采用0. lmol/1稀鹽酸或0. lmol/1稀硫酸調(diào)節(jié)PH值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從剩余污泥中提取蛋白質(zhì)的方法，包括(1)加入新鮮剩余污泥和去離子水，固液比為1∶4～6；(2)加入木瓜蛋白酶，在50～60℃恒溫下，攪拌水解3～6小時(shí)，在沸水浴中滅活酶10～20分鐘，于3600r/min的轉(zhuǎn)速下離心10～20分鐘，離心后去棄沉淀；(3)采用等電點(diǎn)沉淀法獲取污泥提取液中的蛋白質(zhì)沉淀，pH值為4.5～6.5，然后在溫度4℃，轉(zhuǎn)速10000r/min的高速冷凍離心機(jī)下離心；(4)在50℃烘干，冷卻至室溫。本發(fā)明簡單，成本低，反應(yīng)溫度低，提取時(shí)間短，對蛋白質(zhì)的破壞作用小，污泥中蛋白質(zhì)的提取率較高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)；能夠減少環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化。
文檔編號C07K1/30GK101805772SQ20101013403
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者李登新, 李萍 申請人:東華大學(xué)