CN103083852B - 一种甲醛生物降解剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种生物降解剂，特别是涉及一种甲醛生物降解剂及其制备方法。本发明的目的是提供一种简单易行，成本低的甲醛生物降解剂的制备方法及甲醛生物降解剂，本发明技术方案为利用甲醛环境培养的拟南芥提取物和其他辅助制剂配合，得到甲醛生物降解剂，所述甲醛生物降解剂包括辅助液和甲醛环境培养的拟南芥的提取液，所述辅助液包含以下质量浓度的组分：谷胱甘肽0.1g/ml，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸0.1g/ml，亚硫酸锌0.05g/ml，硫酸镁0.02g/ml，氯化钙0.03g/ml。本发明制备的甲醛生物降解剂可迅速、彻底降解甲醛，无二次污染，环保安全高效，并且本发明制备方法简单易行，制备成本低。

Description

一种甲醛生物降解剂及其制备方法

技术领域

本发明专利涉及一种生物降解剂，特别是涉及一种甲醛生物降解剂及其制备方法。

背景技术

甲醛(HCHO)又名蚁醛，是一种有刺激气味的无色气体，比重比空气略大，易溶于水和乙醇。溶于水呈无色水溶液，有刺激性气味。甲醛溶液在较冷时久贮易混浊，并易形成三聚甲醛沉淀。该品为强还原剂，在微量碱性时还原性更强。在空气中能缓慢氧化成甲酸。

甲醛是有毒物质，半数致死量（大鼠，经口）800mg/kg，其蒸汽能强烈刺激粘膜、具有致癌性、属于高毒物。它能与空气中的离子性氯化物反应生成致癌物质―二氯甲醛醚。甲醛不但能与蛋白质中的氨基结合，使蛋白质变性从而造成对人体的伤害，实际上甲醛对人体的伤害是多方面的，高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等也有毒害。甲醛对人体的伤害也可以通过多种途径：甲醛可经呼吸道吸收，吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触高浓度甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。其水溶液“福尔马林”可经消化道吸收。

经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，可以引起慢性呼吸道疾病，黏膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎角化和脆弱、甲床指端疼痛等症状，甚至引起鼻咽癌。对于女性来说，经常吸入少量甲醛，可能出现女性月经紊乱，孕妇长期吸入可能导致妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，新生婴儿畸形，甚至死亡。男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡，性功能下降，严重的可导致白血病，气胸，生殖能力缺失，全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。长期接触甲醛的人，可以引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。

自从人们意识到室内污染的严重性，就开始致力于室内污染治理的研究。目前，市场上的甲醛治理技术仍比较混乱，近年来国内外主要采取药剂法、催化转化（光触媒分解）、等离子净化、通风换气法、活性炭吸附、负离子净化、臭氧净化及其组合技术等方法来治理室内污染物，以期降低室内空气污染物浓度，为人们创造健康的生活空间。

但由于甲醛污染来源多样、微量积累、长期持久等特点，导致很多治理方法都有一定的局限性。如化学试剂法处理会造成二次污染，物理吸附吸附法仅仅是将甲醛转移到另外一个载体上，并没有从根本上清除甲醛等等，而生物降解方法可将甲醛真正转化成无毒无害的物质，是最有效、最安全的方法。

申请号为201110123805.1的中国发明专利公开了一种甲醛祛除剂，其由艾叶经粉碎而成，是一种纯天然植物制品，通过物体挥发油的有效成份杀菌、吸附、屏蔽等作用来达到目的，从而不会对人体、家居用具、办公用具、装饰品的产生危害及损害，具有纯天然、造价低，使用简单，不会对空气有二次污染的优点。但这种甲醛祛除剂吸收时间长，吸收效率低。申请号为201110054640.7的中国发明专利公开了公开一种甲醛生物降解剂及其制备方法，所述制备方法为：将假单胞菌IOFA1用培养基进行活化后，接种于培养基中，振荡培养；在培养基中加入甲醛溶液继续振荡培养；将培养液在4℃温度下离心，去除上清液，收集菌体；在菌体中加入100mL无菌水，悬浮起菌体，收集悬浮液；将悬浮液中的菌体破碎后离心，去除沉淀，将上清液过滤除菌，并冷冻干燥，即得假单胞菌IOFA1菌体破碎液干粉，再经纯化，即得甲醛生物降解剂。此方法得到的甲醛生物降解剂降解甲醛迅速高效，但菌种培养操作复杂，制作的甲醛生物降解剂成本高。

目前，很多生物被证明具有一定耐受及转化甲醛的能力，可制备甲醛生物降解剂，但是大部分降解效率低，或制备甲醛生物降解剂的成本较高，所以其应用受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行，成本低的甲醛生物降解剂的制备方法，并且制得的甲醛生物降解剂能够迅速，高效的清除甲醛。

本发明的技术方案为提供一种甲醛生物降解剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、选取拟南芥在甲醛环境培养，采摘叶片，风干；

步骤2、将叶片用液氮研磨成均匀粉末，加入预冷蒸馏水，4℃储存30-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣，收集过滤液；

步骤3、将过滤液用20KDa超滤膜过滤，除去分子量小于20KDa的杂蛋白，再用120KDa的超滤膜过滤，除去分子量大于120KDa的杂蛋白，得到提纯的甲醛降解酶体系溶液；

步骤4、在提纯的甲醛降解酶体系溶液中加入相同体积的甘油，配制成酶储存液，4℃储存备用；

步骤5、配制辅助液，所述辅助液包含以下质量浓度的组分：谷胱甘肽0.1g/ml，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸0.1g/ml，亚硫酸锌0.05g/ml，硫酸镁0.02g/ml，氯化钙0.03g/ml；

步骤6、将以下体积分数比的组分配制成混合液：1份酶储存液、1份辅助液、8份蒸馏水，所述混合液加入其10%质量分数的牛血清白蛋白，即得甲醛生物降解剂。

优选的，上述的甲醛生物降解剂的制备方法中所述步骤1具体为：选取生长健壮的拟南芥，在甲醛浓度为0.8-1mg/m³的环境中培养30-60天，采摘全株叶片，用蒸馏水清洗表面泥污，45℃以下温度风干。

优选的，上述的甲醛生物降解剂的制备方法中所述步骤2具体为：称取风干的叶片，剪碎、搅匀，放置于-10℃容器预冷30-60min，转入预冷的研钵中，加入液氮，将叶片快速研磨成均匀粉末后转移到干净容器中，加入10--20倍叶片重量的预冷蒸馏水，4℃储存30-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣。

优选的，上述的甲醛生物降解剂的制备方法中所述滤膜为亲水性滤膜，所述亲水性滤膜为纤维素膜或聚醚砜膜。

本发明的另一技术方案为提供一种甲醛生物降解剂，所述甲醛生物降解剂包括辅助液和甲醛环境培养的拟南芥的提取液，所述辅助液包含以下质量浓度的组分：谷胱甘肽0.1g/ml，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸0.1g/ml，亚硫酸锌0.05g/ml，硫酸镁0.02g/ml，氯化钙0.03g/ml。

本发明的甲醛生物降解剂的制备方法制备的甲醛生物降解剂可将甲醛真正转化成无毒无害的物质，迅速、彻底降解甲醛，无二次污染，环保安全高效，并且本发明制备方法简单易行，制备成本低。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。

一、甲醛生物降解剂制备实施例

实施例1

本发明技术方案为提供一种甲醛生物降解剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、选取生长健壮的拟南芥，在高浓度甲醛环境(甲醛浓度为0.8-1mg/m3)中培养60天，采摘全株叶片，用蒸馏水清洗表面泥污，45℃以下温度风干表面残留水分。

2、称取一定量风干的叶片，剪碎、搅匀，放置于-10℃冰箱预冷30min，转入预冷的研钵中，加少量液氮，将样品快速研磨成均匀粉末后转移到干净容器中，加入20倍叶片重量的预冷蒸馏水，放置在4℃冰箱30min-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣。

3、酶提纯。先用20KDa超滤膜过滤，除去分子量小于20KDa的杂蛋白，再用120KDa的超滤膜过滤，除去分子量大于120KDa的杂蛋白，得到提纯的甲醛降解酶体系溶液，该酶体系主要由甲醛脱氢酶、S-甲酰谷胱甘肽水解酶、甲酸脱氢酶组成。

4、配制酶储存液。在提纯的甲醛降解酶体系溶液中加入相同体积的甘油，配制成酶储存液，放置4℃冰箱备用。

5、配制辅助液。每100ml辅助液中包含谷胱甘肽（GSH）10g，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）10g，亚硫酸锌5g，硫酸镁2g，氯化钙3g。

6、取1ml酶储存液、1ml辅助液加入8ml蒸馏水中混合、摇匀，加入混合液1/10质量分数的BSA（牛血清白蛋白）得到甲醛生物降解剂。

本发明的甲醛生物降解剂的制备方法制备的甲醛生物降解剂可将甲醛真正转化成无毒无害的物质，迅速、彻底降解甲醛，无二次污染，环保安全高效，并且本发明制备方法简单易行，制备成本低。1kg拟南芥最终可制得甲醛生物降解剂400kg以上。

实施例2

本发明技术方案为提供一种甲醛生物降解剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、选取生长健壮的拟南芥，在高浓度甲醛环境(甲醛浓度为0.8-1mg/m3)中培养50天，采摘全株叶片，用蒸馏水清洗表面泥污，45℃以下温度风干表面残留水分。

2、称取一定量风干的叶片，剪碎、搅匀，放置于-10℃冰箱预冷60min，转入预冷的研钵中，加少量液氮，将样品快速研磨成均匀粉末后转移到干净容器中，加入20倍叶片重量的预冷蒸馏水，放置在4℃冰箱30min-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣。

3、酶提纯。先用20KDa超滤膜过滤，除去分子量小于20KDa的杂蛋白，再用120KDa的超滤膜过滤，除去分子量大于120KDa的杂蛋白，得到提纯的甲醛降解酶体系溶液，该酶体系主要由甲醛脱氢酶、S-甲酰谷胱甘肽水解酶、甲酸脱氢酶组成。

4、配制酶储存液。在提纯的甲醛降解酶体系溶液中加入相同体积的甘油，配制成酶储存液，放置4℃冰箱备用。

5、配制辅助液。每100ml辅助液中包含谷胱甘肽（GSH）10g，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）10g，亚硫酸锌5g，硫酸镁2g，氯化钙3g。

6、取1ml酶储存液、1ml辅助液加入8ml蒸馏水中混合、摇匀，加入混合液1/10质量分数的BSA（牛血清白蛋白）得到甲醛生物降解剂。

实施例3

二、本发明上述实施例的甲醛生物降解剂的功能分析

1、下述为实施例1中甲醛生物降解剂消除空气中甲醛污染的功能分析实验：

制作5个完全一样的密闭玻璃箱（100cm×80cm×80cm），在每个玻璃箱中预先放置好微型家用加湿器（市售商品）、甲醛检测仪和装有稀释甲醛的广口瓶。

在前4个加湿器中添加50ml甲醛生物降解剂，在第5个加湿器中添加50ml自来水作为对照。

开启甲醛检测仪以进行连续检测，将装有甲醛稀释液的广口瓶的瓶盖打开，待箱内甲醛浓度到达设定值后迅速打开箱门，取出广口瓶，立即关闭箱门。甲醛浓度分别为0.2mg/m³、0.4mg/m³、0.8mg/m³、1.6mg/m³。

接通加湿器电源，甲醛生物降解剂以喷雾方式释放到箱内空气中，待加湿器中的液体喷施完后关闭加湿器电源。

持续监测2h，结果见表1。实验表明，生物甲醛降解剂能快速、有效消除空气中的甲醛。

表1

2、下述为实施例1中甲醛生物降解剂消除人造板中的甲醛的功能分析实验

参照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》(甲醛释放量干燥器法测定)中所述方法进行试件测定。

取3种不同甲醛释放量的细木工板，裁成50mm×150mm的试件，每种板取3个试件。

用甲醛生物降解剂涂布试件，每个试件涂布8g后，风干24h测定。测定结果如表2，证明甲醛生物降解剂能有效消除人造板中的甲醛。

试验组	初始甲醛浓度mg/L	处理后甲醛浓度mg/L	除甲醛效率%
				试件1	10.3	0.4	96.1
试件2	5.4	0.3	94.4

试件3

3.0

0.3

90

表2

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种甲醛生物降解剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取拟南芥在甲醛环境培养，采摘叶片，风干；

步骤2、将叶片用液氮研磨成均匀粉末，加入预冷蒸馏水，4℃储存30-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣，收集过滤液；

步骤3、将过滤液用20KDa超滤膜过滤，除去分子量小于20KDa的杂蛋白，再用120KDa的超滤膜过滤，除去分子量大于120KDa的杂蛋白，得到提纯的甲醛降解酶体系溶液；

步骤4、在提纯的甲醛降解酶体系溶液中加入相同体积的甘油，配制成酶储存液，4℃储存备用；

步骤5、配制辅助液，所述辅助液包含以下质量浓度的组分：谷胱甘肽0.1g/ml，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸0.1g/ml，亚硫酸锌0.05g/ml，硫酸镁0.02g/ml，氯化钙0.03g/ml；

步骤6、将以下体积份数比的组分配制成混合液：1份酶储存液、1份辅助液、8份蒸馏水，在所述混合液加入其10％质量分数的牛血清白蛋白，即得甲醛生物降解剂。

2.根据权利要求1所述的甲醛生物降解剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：选取生长健壮的拟南芥，在甲醛浓度为0.8-1mg/m³的环境中培养30-60天，采摘全株叶片，用蒸馏水清洗表面泥污，风干。

3.根据权利要求1所述的甲醛生物降解剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：称取风干的叶片，剪碎、搅匀，放置于-10℃容器预冷30-60min，转入预冷的研钵中，加入液氮，将叶片快速研磨成均匀粉末后转移到干净容器中，加入10-20倍叶片重量的预冷蒸馏水，4℃储存30-60min，每隔10min摇匀一次，然后用0.22μm滤膜过滤除去残渣。

4.根据权利要求3所述的甲醛生物降解剂的制备方法，其特征在于，所述滤膜为亲水性滤膜，所述亲水性滤膜为纤维素膜或聚醚砜膜。