CN101805772A - 从剩余污泥中提取蛋白质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法，包括：(1)加入新鲜剩余污泥和去离子水，固液比为1∶4～6；(2)加入木瓜蛋白酶，在50～60℃恒温下，搅拌水解3～6小时，在沸水浴中灭活酶10～20分钟，于3600r/min的转速下离心10～20分钟，离心后去弃沉淀；(3)采用等电点沉淀法获取污泥提取液中的蛋白质沉淀，pH值为4.5～6.5，然后在温度4℃，转速10000r/min的高速冷冻离心机下离心；(4)在50℃烘干，冷却至室温。本发明简单，成本低，反应温度低，提取时间短，对蛋白质的破坏作用小，污泥中蛋白质的提取率较高，适合于工业化生产；能够减少环境的污染，实现污泥的减量化和资源化。

Description

从剩余污泥中提取蛋白质的方法
技术领域
本发明属蛋白质的提取方法领域，特别是涉及一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法。
背景技术
随着城市化的加速和污水处理效率的提高，污水处理厂的污泥产量在急剧增加。污泥中含有细菌、原生动物、后生动物、藻类等微观生物组成，而生命活动的最基本特征就是蛋白质的存在。微生物个体中的蛋白质含量，与其他生命物质相比要高得多，据有关资料介绍，剩余污泥蛋白质的含量为20～60％，同时还含有有机质、N、P、K等营养元素。如果能将这些有用物质提取并加以利用，开发蛋白饲料、有机肥等资源，既利于环境保护，又缓和了饲料市场供应不求的局面，降低成本，提高经济效益，为污泥资源化利用提供新的思路。此外，蛋白质是很多行业的重要原料，如果将蛋白质进一步水解，用来生产氨基酸，提高产品的附加值，因而也具有很好的市场前景。
从污泥中提取蛋白质的传统方法主要有：物理、化学和生物等预处理方法。物理处理方法主要缺点在于污泥蛋白质的提取率低、反应时间长；化学处理法一般采用酸、碱作为反应试剂，其缺点是能耗高，设备腐蚀大，营养成分损失多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法，该方法简单，成本低，反应温度低，提取时间短，对蛋白质的破坏作用小，污泥中蛋白质的提取率较高，适合于工业化生产。
本发明的一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法，包括：
(1)一次性加入经过消化、脱水的新鲜剩余污泥和去离子水，固液比为1∶4～6，配制成污泥料液；
(2)向上述料液中加入木瓜蛋白酶(北京奥博星生物技术责任有限公司)，酶浓度为5％～6％(相对污泥的质量)，在50～60℃恒温下，连续不断的搅拌水解3～6小时，然后在沸水浴中灭活酶10～20min，灭活结束后，于3600r/min的转速下离心10～20min，离心后去弃沉淀，得到蛋白质上清液；
(3)在上述上清液中，采用等电点沉淀法(IE法)获取污泥提取液中的蛋白质沉淀，PH值为4.5～6.5，然后在温度4℃，转速10000r/min的高速冷冻离心机下离心15～20min，获得污泥粗蛋白沉淀；
(4)将上述粗蛋白质沉淀在50℃下恒温鼓风烘干48小时，然后在干燥器中冷却至室温，即得。
所述步骤(3)中采用0.1mol/l稀盐酸或0.1mol/l稀硫酸调节PH值。
本发明的工作原理是：当木瓜蛋白酶与污泥作用时，破坏污泥的结构和微生物细胞壁，使污泥絮体结构发生变化，使细胞内有机质(如蛋白质、脂肪和碳水化合物)充分被释放出来并进入水相中，从而达到污泥蛋白质的提取。
本发明的关键在于利用蛋白酶打破污泥中的微生物细胞壁，水解过程中蛋白质从细胞中释放出来，对蛋白质的破坏作用小，能更多的保留其营养价值。
有益效果
(1)本发明的方法简单，成本低，反应温度低，提取时间短，对蛋白质的破坏作用小，能保留更多的营养价值，污泥中蛋白质的提取率较高，适合于工业化生产；
(2)本发明的方法能够减少环境的污染，实现污泥的减量化和资源化。
附图说明
图1本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取污水处理厂的经过消化、脱水的新鲜的剩余污泥，污泥的含水率为83.95％，所含的蛋白质为43.61％(相对与干污泥)。在带有恒温搅拌器的水浴锅中一次性加入适量的剩余污泥、去离子水和木瓜蛋白酶混合制成污泥料液，固液比为1∶4，酶用量为6％，水解温度控制在55℃，均匀搅拌水解。水解时间为5.5小时，水解结束后在沸水浴中灭活酶15min，灭活结束后，于3600r/min的转速下离心15min，离心后去弃沉淀，得到蛋白质上清液。
在蛋白质上清液中，加入0.1mol/l稀盐酸调节PH值至5.5，然后在高速冷冻离心机下离心，温度调为4℃，转速为10000r/min，时间为15min，离心后得到污泥粗蛋白沉淀。获得的蛋白质沉淀物为黄灰色，含水率较高，需要进一步脱水干燥才能满足饲料蛋白的要求。将粗蛋白质沉淀在50℃下恒温鼓风烘干48小时，然后在干燥器中冷却至室温。蛋白质含量的测定根据国家标准的微量凯氏定氮法进行测定，蛋白质的提取率为52.7％，污泥的削减量为25.6％。而采用传统的碱水解法，在70℃的条件下水解6小时，蛋白质的提取率为54％。
实施例2
采用与实施1完全相同的步骤操作，但水解条件为固液比1∶5，酶用量为5％，水解温度控制在50℃，时间4.5小时，均匀搅拌水解。蛋白质含量的测定根据国家标准的微量凯氏定氮法进行测定，蛋白质的提取率为52.1％。而采用传统的酸水解法，需在121℃的高温条件下水解，对比可知采用酶水解法的温度低、消耗的能量低。
实施例3
采用与实施1完全相同的步骤操作，但水解条件为固液比1∶6，酶用量为6％，水解温度控制在60℃，时间3.5小时，均匀搅拌水解。蛋白质含量的测定根据国家标准的微量凯氏定氮法进行测定，蛋白质的提取率为51.7％。而采用传统的酸水解法，在121℃的高温条件下需要水解6小时，蛋白质的提取率仅为60％，对比可知，在满足一定的提取率条件下，采用酶水解法的提取时间明显缩短。

Claims (2)

1.一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法，包括：
(1)一次性加入经过消化、脱水的新鲜剩余污泥和去离子水，固液比为1∶4～6，配制成污泥料液；
(2)向上述料液中加入木瓜蛋白酶，酶浓度为5％～6％相对污泥的质量，在50～60℃恒温下，连续不断的搅拌水解3～6小时，然后在沸水浴中灭活酶10～20min，灭活结束后，于3600r/min的转速下离心10～20min，离心后去弃沉淀，得到蛋白质上清液；
(3)在上述上清液中，采用等电点沉淀法获取污泥提取液中的蛋白质沉淀，PH值为4.5～6.5，然后在温度4℃，转速10000r/min的高速冷冻离心机下离心15～20min，获得污泥粗蛋白沉淀；
(4)将上述粗蛋白质沉淀在50℃下恒温鼓风烘干48小时，然后在干燥器中冷却至室温，即得。
2.根据权利要求1所述的一种从剩余污泥中提取蛋白质的方法，其特征在于：所述步骤(3)中采用0.1mol/l稀盐酸或0.1mol/l稀硫酸调节PH值。
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