CN114279952A - 用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法 - Google Patents

用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测试方法，该方法包括如下步骤：将具有粘性涂层的胶片浸泡在生物酶溶液中，使生物酶与胶片反应；测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性；所述具有粘性涂层的胶片为胶带，或者所述具有粘性涂层的胶片可通过将粘性材料均匀地涂覆于基材上而得到；所述粘性材料选自：聚丙烯酸酯、丁苯胶乳、聚醋酸乙烯酯、聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、环氧丙烯酸酯树脂、苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇、天然橡胶、树脂酸、脂肪酸酯、萜烯树脂、动物蜡、植物蜡和石蜡中的至少一种。该方法大大提高了用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测试方法的有效性和可靠性。

Description

用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定 方法
技术领域
本发明涉及生物酶与造纸领域，特别是涉及一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法。
背景技术
造纸系统有机污染物是指在造纸过程中存在的除了造纸原料(如纤维、填料，造纸助剂，等等)以外的有机物杂质。它们主要来自以下两方面：一是造纸纤维中本来就存在的亲脂性物质，如脂肪酸、树脂酸、脂肪酸酯、甾醇和甾醇酯等，通常统称为“树脂”(pitch)；二是以废纸造纸时，废纸本身引入的涂布粘合剂、印刷油墨、热熔胶、压敏胶等物质，通常叫做“胶粘物”(stickies)。此外，制浆造纸过程中添加的某些化学药品，如增强剂、施胶剂、消泡剂和填料等，有时也会与所述树脂或/和胶粘物混杂在一起，成为这些有机污染物的一部分。
当有机污染物沉积在纸机的成形网上，会堵塞网孔，造成滤水困难，纸机车速下降；如果有机污染物沉积在纸机的压榨毛布和压辊上，不但影响纸页压榨干度，使得烘干能耗上升，而且也会缩短毛布使用寿命；如果有机污染物粘附在纸机的烘缸表面，会造成纸页断纸，影响纸机正常运行；此外，这些沉积在造纸机各种不同表面的有机污染物，还会造成纸页的污点，或者形成纸孔、纸洞，影响产品质量。因此，造纸过程的有机污染物沉积是一个困扰造纸工业多年的老大难问题，如果没有得到有效的控制，将会给纸机的运行率和纸产品的质量造成危害。
生物酶是生物体中产生的、具有特殊的催化功能的蛋白质。目前已经用于造纸过程控制有机污染物沉积的生物酶包括：脂肪酶，酯酶或者也叫做脂解酶，角质酶，果胶酶，酰胺酶，等等。比如，用脂肪酶可以水解有机污染物中的脂肪酸酯，用聚酯酶可以水解有机污染物中的聚醋酸乙烯酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，而用酰胺酶可以水解有机污染物中的聚酰胺热熔胶，等等。
为了选用合适的生物酶和确定合适的生物酶用量用于造纸系统控制有机污染物沉积，测定生物酶酶活力是十分必要的。酶活力(enzyme activity)也称酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可以用在一定条件下，它所催化的某一化学反应的反应速率来表示，即酶催化的反应速率越快，酶的活力就越高；反之，速率越慢，酶的活力就越低。所以，酶活力越高，生物酶降解或者钝化有机污染物的效率就越高，反之亦然。
酶活力的测定通常是通过定量测定酶促反应的产物或底物的量随反应时间的变化，因此，酶活力的单位可以用单位时间内单位体积酶促反应体系中底物的减少量或产物的增加量来表示。例如，在特定条件下，1分钟内转化1微摩尔底物所需的酶量为一个活力单位(U)。此外，酶活力的测定也可以通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化，如粘度变化来测定。
测试用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的方法常见的有如下几种：比如，一个常用的测试脂肪酶酶活力的方法是对硝基苯酚法(“三种脂肪酶活力测定方法的比较及改进”，《化学与生物工程》，2007(08):72-75.)。该方法以对硝基苯酚棕榈酸酯作为酶促反应底物，脂肪酶水解底物产生具有颜色的对硝基苯酚，在400nm波长下测出其吸光光度值。另一个常用的测定脂肪酶酶活力的方法是酸碱中和滴定法(国标《GB/T 23535-2009脂肪酶制剂》)。该方法用甘油三酯作为酶促反应底物，监测酶促反应过程中pH的变化。常用的角质酶酶活力测试的方法是硝基苯酚分光光度法(详见《QB/T 4915-2016工业用角质酶制剂》)。该方法用硝基苯酚丁酸酯(pNPB)作为酶促反应底物，用分光光度法在405nm波长测定反应产物对硝基苯酚的浓度随时间的变化。
但是，为了更有效地控制有机污染物对造纸过程造成的危害性，造纸工业需要一种更有代表性和更有关联性的生物酶酶活力测定方法。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种更有代表性和更有关联性的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，包括如下步骤：
将具有粘性涂层的胶片浸泡在生物酶溶液中，使生物酶与胶片反应；
测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性；
所述具有粘性涂层的胶片为胶带，或者所述具有粘性涂层的胶片通过将粘性材料均匀地涂覆于基材上制备得到；
所述粘性材料选自：聚丙烯酸酯(PA)、丁苯胶乳(SBR)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚丁二烯(PBD)、聚异戊二烯(PIP)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、环氧丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇(PVA)、天然橡胶、树脂酸、脂肪酸酯、萜烯树脂、动物蜡、植物蜡和石蜡中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述具有粘性涂层的胶片选自：双向拉伸聚丙烯膜胶带(BOPP胶带)、聚乙烯膜胶带(PE胶带)、聚酯膜胶带(PET胶带)、单向拉伸聚丙烯膜胶带(OPP胶带)、流延聚丙烯膜胶带(CPP胶带)、尼龙膜胶带(PA胶带)、聚氯乙烯膜胶带(PVC胶带)中的至少一种。
在其中一些实施例中所述覆盖有胶粘性涂层的胶片为双向拉伸聚丙烯膜胶带(BOPP胶带)。
在其中一些实施例中，所述胶片上的粘性涂层的厚度为1μm-100μm。
在其中一些实施例中，所述胶片上的粘性涂层的厚度为5μm-50μm。
在其中一些实施例中，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为1ppm-5％；所述生物酶溶液的体积为20ml-2000ml；所述胶片的面积为2cm2-400cm2。
在其中一些实施例中，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为10ppm-5000ppm；所述生物酶溶液的体积为50ml-1000ml；所述胶片的面积为5cm2-250cm2。
在其中一些实施例中，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为15ppm-1000ppm；所述生物酶溶液的体积为100ml-800ml；所述胶片的面积为10cm2-150cm2。
在其中一些实施例中，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为25ppm-250ppm；所述生物酶溶液的体积为400ml-600ml；所述胶片的面积为25cm2-100cm2。
在其中一些实施例中，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为50ppm-200ppm；所述生物酶溶液的体积为450ml-550ml；所述胶片的面积为40cm2-60cm2。
在其中一些实施例中，所述反应的时间为2分钟-4小时。
在其中一些实施例中，所述反应的时间为10分钟-2.5小时。
在其中一些实施例中，所述反应的时间为30分钟-2小时。
在其中一些实施例中，所述反应的温度为20℃-85℃。
在其中一些实施例中，所述反应的pH为4-9。
在其中一些实施例中，所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为5转/分-500转/分。
在其中一些实施例中，所述搅拌的速度为25转/分-200转/分。
在其中一些实施例中，所述测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性的方法包括：将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，组成粘接试件，然后测量所述粘接试件的粘接强度；所述测试介质为金属片、非金属片或者非金属薄膜，所述金属片为不锈钢片、钢片、铁片、镀锌片或者铝片；所述非金属片或者非金属薄膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚碳酸酯中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述粘接强度选自剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、持久强度中的至少一种。
在其中一些实施例中，测试所述粘接试件的粘接强度的方法为180°剥离强度法，包括如下步骤：
将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，然后用压辊在所述胶片上滚压，形成粘接试件；
将所述粘接试件固定在拉力试验机的夹具上，测量所述粘接试件的剥离力。
在其中一些实施例中，所述压辊的重量为1-10kg，所述滚压的速度为5-50mm/s，滚压的次数为1-20次。
在其中一些实施例中，所述压辊的重量为1-5kg，所述滚压的速度为8-15mm/s，滚压的次数为1-4次。
在其中一些实施例中，测试所述粘接试件的剥离力的测量条件包括：温度为23℃±2℃，相对湿度为65％±5％，测试速度为50mm/min-500mm/min。
本发明的发明人在实践过程中发现：现有的生物酶酶活性的测试方法与生物酶在控制造纸有机污染物沉积方面缺乏代表性和关联性。也就是说，用现有的测试方法所用的酶促反应底物并不能很好的代表造纸有机污染物的复杂性，所测试的指标(如反应底物或者产物浓度的变化)也不能反映造纸有机污染物沉积对造纸过程的危害性。发明人通过对这一问题的研究分析后认识到，造纸系统有机污染物在制浆造纸过程中的危害性主要源于它的粘性(Stickiness)或者胶粘性。由于粘性，使得有机污染物会沉积在制浆造纸系统的各个部位的表面，给制浆造纸过程造成如背景技术中所述的一系列问题。而且，由于粘性，还会使纸浆或者白水中的细小有机污染物颗粒聚集成大的颗粒，进一步加重了有机污染物的危害性。因此，本发明的测定方法选择其组分与造纸系统有机污染物的复杂性相近，且带有胶粘性的材料作为底物，以所述底物的粘性为测试变量，然后以此变量的变化率作为衡量所述生物酶酶活力的指标，所得到的测定方法获得了意想不到效果。使用该方法测得的生物酶酶活力具有较好的代表性和关联性，且通俗易懂，容易为客户所接受，能够有效的反映所述生物酶对造纸过程中有机污染物沉积的控制效果，对于造纸过程控制有机污染物沉积有参考和指导意义。
因此，本发明的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法的优点是：本发明的测定方法克服了现有酶活性测试方法中存在的一些缺陷，提高了用于控制造纸系统有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法的代表性和关联性。用本发明的测定方法测得的酶活力结果可以更直接和客观地反映出生物酶对于控制制浆造纸系统有机污染物沉积的效果，因而对于预测和评判所述生物酶的效果有较强的参考意义，为生物酶在造纸上的应用提供了更为可靠的依据和判断。本发明的生物酶酶活力的测定方法还可用于筛选生物酶产品用于控制造纸系统有机污染物沉积，以便更有效地选用合适的生物酶产品和确定合适的产品用量。
附图说明
图1为实施例4中8#烘缸刮刀胶粘物重量的变化情况。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，包括如下步骤：
将具有粘性涂层的胶片浸泡在生物酶溶液中，使生物酶与胶片反应；
测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性；
所述具有粘性涂层的胶片为胶带，或者所述具有粘性涂层的胶片通过将粘性材料均匀地涂覆于基材上制备得到；
所述粘性材料选自：聚丙烯酸酯(PA)、丁苯胶乳(SBR)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚丁二烯(PBD)、聚异戊二烯(PIP)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、环氧丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇(PVA)、天然橡胶、树脂酸、脂肪酸酯、萜烯树脂、动物蜡、植物蜡和石蜡中的至少一种。
在其中一些实施方案中，本发明的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测试方法中，所述的具有粘性涂层的胶片可以通过将上述粘性材料均匀地涂覆在基材上制备得到。适用于制作上述胶片的基材可以是具有一定硬度的基片，或者是柔软的基膜。基材的材料可以是金属的，或者是非金属的。适用的金属基材包括但不限于：不锈钢片，铁片，铜片，镀锌片，铝片，铝箔，等等。适用的非金属基材的材料选自但不限于：聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚乙烯中的至少一种。制备方法包括但不限于如下方法：比如，可采用溶剂涂布或者乳胶涂布、或者热熔胶涂布的方法。其中，溶剂涂布法是将上述粘性材料溶解在有机溶剂中，然后将所得到的溶液均匀地涂抹在基材表面。待溶剂挥发以后，并进一步裁成所需的尺寸，便做成了一块覆盖有一层均匀涂层的胶片。乳胶涂布法是将上述粘性材料制成乳液，然后将所得到的乳液涂抹在基材的表面，干燥之后，便可做成所需的胶片。热熔胶涂布法是在没有水或者有机溶剂参与的情况下，将上述粘性材料加热升温，使之成为具有一定流动性的液体，然后再将此熔融的液体涂抹在基材的表面，随即冷却，使涂层凝固。
在其中一些实施方案中，所述具有粘性涂层的胶片选自：双向拉伸聚丙烯膜胶带(BOPP胶带)、聚乙烯膜胶带(PE胶带)、聚酯膜胶带(PET胶带)、单向拉伸聚丙烯膜胶带(OPP胶带)、流延聚丙烯膜胶带(CPP胶带)、尼龙膜胶带(PA胶带)、聚氯乙烯膜胶带(PVC胶带)中的至少一种，更优选为双向拉伸聚丙烯膜胶带(BOPP胶带)。本发明的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法中，所述的具有粘性涂层的胶片还可以直接从市场销售的商品中找到合适的胶带或胶膜产品来替代。胶带或胶膜的基片或者基膜是高分子材料，厚度通常在0.05mm至5mm范围之间，宽度从数毫米至数百毫米以上，长度可达几十米，甚至上百米。合适的产品包括但不限于：BOPP胶带，PE胶带，PET胶带，OPP胶带，PVC胶带，等等。其中，BOPP胶带，也称为封箱胶带、包装胶带等，它是以双向拉伸聚丙烯薄膜为基材，经过加温均匀涂抹压敏胶乳液，使其形成8μm-28μm的胶层，胶层的主要成分是聚丙烯酸酯。
优选地，本发明的测试方法中所述胶片上的胶粘性涂层的厚度为1μm-100μm；更优选的厚度为5μm-50μm。
优选地，本发明的测试方法中所述生物酶溶液中生物酶的浓度为1ppm-5％；所述生物酶溶液的体积为20ml-2000ml；所述胶片的面积为2cm2-400cm2。
更优选地，本发明的测试方法中所述生物酶溶液中生物酶的浓度为10ppm-5000ppm；所述生物酶溶液的体积为50ml-1000ml；所述胶片的面积为5cm2-250cm2。
更优选地，本发明的测试方法中所述生物酶溶液中生物酶的浓度为15ppm-1000ppm；所述生物酶溶液的体积为100ml-800ml；所述胶片的面积为10cm2-150cm2。
更优选地，本发明的测试方法中所述生物酶溶液中生物酶的浓度为25ppm-250ppm；所述生物酶溶液的体积为400ml至600ml；所述胶片的面积为25cm2-100cm2。
更优选地，本发明的测试方法中所述生物酶溶液中生物酶的浓度为50ppm-200ppm；所述生物酶溶液的体积为450ml-550ml；所述胶片的面积为40cm2-60cm2。
本发明的测定方法中，对所述胶片的形状没有特定的限制，例如，可选自正方形、长方形、圆形、椭圆形等。如果胶片是长方形的，其长度和宽度可选自但不限于10mm×20mm至100mm×400mm，更为合适的胶片长度和宽度为20mm×50mm至60mm×250mm。
本发明的测试方法中对反应的时间没有具体的限制，优选为2分钟-4小时；更优选为10分钟-2.5小时；更优选为30分钟-2小时。
本发明的测试方法中的反应温度随生物酶的种类有所不同，一般优选为20℃-85℃。
本发明的测试方法中所述反应的pH随生物酶的种类有所不同，一般优选为4-9。
本发明的测定方法中，所述反应可以在搅拌或者不搅拌的条件下进行，优选为在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为5转/分-500转/分，更优选为25转/分-200转/分。
在其中一些实施方案中，所述测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性的方法包括：将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，组成粘接试件，然后测量所述粘接试件的粘接强度；所述测试介质为金属片、非金属片或者非金属薄膜，所述金属片为不锈钢片、钢片、铁片、镀锌片或者铝片；所述非金属片或者非金属薄膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚碳酸酯中的至少一种。
粘接强度的测试方法可以是本领域内常规的测试方法，例如可以是180°剥离强度法，包括如下步骤：
将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，然后用压辊在所述胶片上滚压，形成粘接试件；
将所述粘接试件固定在拉力试验机的夹具上，测量所述粘接试件的剥离力。
本发明的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法中，所述的粘性也统称为粘着性或者粘合力(Tack,Tackiness)是粘性材料最重要的特征和特性。为了测试一个粘性材料的粘性，通常方法是将粘性材料与一个被粘件组成一个粘接试件，然后测量粘接试件的粘接强度，或者称为胶接强度。所用的被粘件即上文所述的测试介质，其材料选自与造纸系统中能够附着有机污染物的表面的材料相同或者相似的材料。
粘接强度是指在外力的作用下，使粘接试件中的粘性材料与被粘物界面处发生分离所需要的应力。粘接强度的大小不但与粘性材料本身的胶粘性有关，还与测试方法和测试条件有关(比如，粘性材料与被粘物的粘接工艺、与被粘物的性质，粘接试件受力的种类和大小、方向、频率，测试环境的温度和湿度，等等)。根据不同的测试方法，粘接强度具体可以分为剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、持久强度等等。
本发明的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法中，合适的测试粘接强度的方法包括但不限于以下几种：
1、剪切强度，是指粘接试件中粘性材料与被粘件的接头被破坏时，单位粘接面所能承受的剪切力，其单位用帕(Pa)表示；剪切强度按测试时的受力方式又分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切强度等。
2、拉伸强度，又称均匀扯离强度、正拉强度，是指粘接试件中粘性材料与被粘件的接头受到破坏时，单位面积所承受的拉伸力，单位用帕(Pa)表示。
3、剥离强度，是在规定的剥离条件下，使粘接试件中粘性材料与被粘件的接头被破坏时，单位宽度所能承受的最大载荷，其单位用N/m表示。剥离的形式多种多样，一般可分为L型剥离、U型剥离、T型剥离和曲面剥离。
4、不均匀扯离强度，表示粘接试件中粘性材料与被粘件的接头受到不均匀扯离力作用时所能承受的最大载荷，单位是N/m。
5、持久强度，是粘接试件长期经受静载荷作用后，单位粘接面积所能承受的最大载荷，单位用帕(Pa)表示。
测试这些粘接强度的具体方法可参考相关的国标法或者行业标准方法，比如，GB/T 2792-1998压敏胶粘带180°剥离强度试验方法，GB/T 4851-2014胶粘带持粘性试验方法，GB/T 7124-2008胶粘剂-拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)，美国材料与试验协会标准方法ASTM-D3330压敏胶带剥离强度测试标准，ASTM D897-2008胶粘剂粘结力的抗拉性的标准试验方法，等等。
本发明如果采用180°剥离强度法来测试反应后的胶片的粘性，首先，将所述反应后的胶片与一个测试介质的表面粘接在一起，然后用压辊在所述胶片上上来回滚压数次，以防止所述胶片与所述测试介质之间出现气泡或者水滴(滚压数次优选为1-20次，压辊的重量优选为1-10kg，滚压的速度优选为5-50mm/s)。若所述粘接试件出现气泡或者水滴，必须重新制样。成功制备粘接试件之后，把这个粘接试件按要求固定在拉力试验机(合适的拉力试验机应使试样的破坏负载在满标负荷的15％-85％之间，误差不应大于1％。)的夹具上。所述粘接试件固定好之后，就可按照拉力试验机所要求的操作步骤开始测量所述粘接试件的剥离力。测试条件可以是本领域内的常规测试条件，优选地条件包括：温度为23℃±2℃，相对湿度为65％±5％，测试速度为50mm/min-500mm/min，更为优选的测试速度为100mm/min-400mm/min。如此测得的有酶促反应的粘接试件的剥离力对比无酶促反应的粘接试件的剥离力，然后计算出经过酶促反应之后的胶片的粘性涂层剥离力下降的绝对量或者相对量，这个计算结果便可作为所述生物酶的酶活力指标。
测试介质在使用之前需要预处理以确保其表面清洁。清洁试验基材表面的方法是使用合适的清洁剂擦拭测试介质，然后用合适的织物擦干。必要时，这个清洗过程需重复数次，之后晾置数分钟，使表面完全干燥。合适的清洗剂选自但不限于：环己烷、汽油、乙醇、异丙醇、甲苯等无残留物的试剂或者溶剂。合适的织物选自但不限于：脱脂纱布、漂布、无纺布等在使用中没有短纤维掉落的柔软织物。
本发明的控制造纸系统有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其酶活力的计算方法如下：
用以上方法测得具有粘性涂层的胶片与所述生物酶反应之后的粘性涂层的粘性，对比在没有所述酶促反应情况下的粘性涂层的粘性，然后计算出粘性下降的绝对量或者相对量。这个计算结果便可作为所述用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶的酶活力指标。所述酶促反应后的粘性涂层粘性下降的程度越多，所述生物酶的酶活力也就越高，反之亦然。因此，根据本发明的方法，当用剥离力法来测定酶活力时，可用剥离力变化的相对量或者绝对量来定义酶活力单位。
例如，以剥离力变化的绝对量来定义酶活，那么，1.00g生物酶产品，在500ml的缓冲溶液中，在(50±1)℃，指定pH和电导率条件下，每60分钟(min)对10平方厘米(cm2)瑞辰星CTT-01测试胶带(一种BOPP胶带)的剥离力降低1牛顿(N)，为1个TR(TackinessReduction)酶活力单位(TRU/g)，即生物酶的脱粘酶活力的计算公式如以下所示：
Figure BDA0002704569780000111
式中：
A：生物酶的脱粘酶活力，TRU/g；
Fo：在测试条件下，空白样(没有发生酶促反应的样品)测得的剥离力，N；
Ft：在与Fo相同的测试条件下，但是经过酶促反应之后的剥离力，N；
a：瑞辰星CTT-01测试胶带测试剥离力的实际测试面积(cm2)；
t：反应时间，min；
W：生物酶样品用量，g
V:反应体系总体积，ml。
以下为具体实施例。
实施例1测试瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在pH＝8和不同温度下的脱粘酶活力
洁净酶TMSY-8185A是一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶产品，主要含有角质酶，由瑞辰星生物技术(广州)有限公司提供。本实施例测试该酶在pH＝8和不同温度条件下的酶活性，实验方法如下:
(1)于1000ml的玻璃烧杯中加入500ml、pH＝8的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液。将此烧杯置于一个磁力搅拌恒温水浴(HCJ-6D水浴恒温磁力搅拌器，金坛市友联仪器研究室)中，待溶液的温度上升至并稳定在指定的温度(如表1所示)时，在搅拌条件下，加入0.05g(50μl)的洁净酶TMSY-8185A。
(2)截取长度为10.4cm的瑞辰星CTT-01测试胶带(即
Figure BDA0002704569780000121
Sure StartShipping Packaging Tape，3500-6，一种BOPP胶带，宽度为4.8cm，粘性涂层的厚度是20μm，基材的厚度是51μm)。然后把该胶带放入上述缓冲溶液中，然后继续保持恒温并在100转/分的条件下搅拌60min；
(3)搅拌结束后，取出上述测试胶带，并迅速用850ml去离子水淋洗20s后，以终止酶促反应；然后，沥干胶带表面的水珠，并将此胶带贴在预先准备好的麦拉片(程度约12cm，宽带5cm，厚度0.25mm)上，并平整放在2kg压辊机上，以10mm/s的滚动速度来回滚压各一次；组成一个样品试件。
(4)把上述的样品试件固定在一台拉力试验机(PT-1198GTC剥离强度试验机,东莞市宝大仪器有限公司)的夹具上。试件固定好之后，在室温条件(温度为23℃±2℃，相对湿度为65％±5％)下，设置测试速度为300mm/min，测试样品试件的剥离强度。每个实验条件至少重复两个测试样品，然后取平均值。
(5)重复上述步骤(1)至(4)，但是步骤(1)中所添加的洁净酶TMSY-8185A已在100℃灭活10min，由此测得对照试件的剥离强度。实验结果列于表一。
表一、瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在pH8和不同温度下的脱粘酶活力
Figure BDA0002704569780000131
由表一的结果可以看出，在pH＝8条件下，瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在30℃和40℃温度下酶活性较低。当温度上升至60℃时，瑞辰星洁净酶TMSY-8185A的酶活性达到峰值，随后随着温度上升而下降。
对比例1用轻工行业标准QB/T 4915-2016角质酶酶活力测试方法测试瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在不同温度下的酶活力
本对比例测试瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在不同温度下的酶活力。实验方法采用的是轻工行业标准QB/T 4915-2016角质酶酶活力测试方法。该方法用对硝基苯丁酸酯作为酶促反应底物，在pH为8的条件下，用分光光度法测定酶催化底物的水解产物对硝基苯酚的量。每个实验条件至少重复二个测试样品，然后取平均值。实验结果列于表二。
表二、瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在pH＝8和不同温度下的角质酶酶活力
Figure BDA0002704569780000132
Figure BDA0002704569780000141
由表二的结果可以看出，在pH＝8的条件下，当温度从30℃至50℃时，瑞辰星洁净酶TMSY-8185A的角质酶酶活力基本上随着温度的上升而升高，在50℃达到峰值；继续提高温度，其酶活性出现下降。对比表一的结果，两种测试方法在相近的实验条件下所得到的酶活性随温度变化的趋势有一定的相似性，但也有所区别。比如，从本发明方法的实验结果看，洁净酶TMSY-8185A在60℃时，酶活力达到峰值，并且在70℃时还保持着相当的酶活力；而根据QB/T 4915-2016的测试结果，洁净酶TMSY-8185A在50℃时达到峰值，但在70℃时，酶活力基本消失。
实施例2测试瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在不同pH条件下的脱粘酶活力
实验材料和方法与实施例1相同，但是实验条件不同。在本实施例中，实验的温度均为60℃，pH如表2所示。同样的，每个实验条件至少重复两个测试样品，然后取平均值。实验结果列于表三。
表三、瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在60℃和不同pH条件下的脱粘酶活力
Figure BDA0002704569780000142
由表三的结果可以看出，在温度为60℃的条件下，瑞辰星洁净酶TMSY-8185A在pH＝4时的酶活性较低；在pH＝5，酶活性达到峰值，随后酶活性开始下降，到pH为9时，酶活性显著降低。
实施例3测试瑞辰星洁净酶TMHT-3829在pH＝7和不同温度下的脱粘酶活力
本实例是测试瑞辰星洁净酶TMHT-3829在pH7和不同温度下的脱粘酶活力。该产品也是一种控制造纸系统有机污染物沉积的生物酶，主要含有酯酶，由瑞辰星生物技术(广州)有限公司提供。实验材料和方法与实施例1基本相同，但是酶促反应溶液的pH用NaOH和HCl稀溶液调至pH＝7.0。每个实验条件至少重复两个测试样品，然后取平均值。实验结果列于表四。
表四、瑞辰星洁净酶TMHT-3829在pH7和不同温度下的脱粘酶活力
Figure BDA0002704569780000151
由表四的结果可以看出，在pH＝7的条件下，当温度从30℃至70℃时，瑞辰星洁净酶TMHT-3829的剥离力酶活性基本上随着温度的上升而升高。
实施例4瑞辰星洁净酶TMHT-3829在实际应用中的效果
本实施例中，以洁净酶TMHT-3829在华中地区某箱板纸纸厂的某纸机的使用情况为例来证明本发明的生物酶脱粘酶活力的测定方法的有效性和可靠性。该纸机生产80-130克的箱板纸(T纸)，设计车速1500m/min，网宽8.6m。由于生产原材料完全是当地回收的旧箱板纸LOCC，含有较多的有机污染物，因此在生产过程中需要针对有机污染物沉积问题进行有效的控制。该纸机的纸浆温度约为45-50℃，pH为6.5-7。根据实施例3的测试结果，洁净酶TMHT-3829的有效温度和pH符合该纸机的运行条件。因此，选择洁净酶TMHT-3829作为控制有机沉积物的生物酶在该纸机上机试验，验证洁净酶TMHT-3829控制该纸机有机污染物沉积的效果。试验过程进行了47天，洁净酶TMHT-3829被添加碎浆机处，用量由试验开始时的50ppm(以纸浆的干重计)，逐渐升至150ppm，最后稳定在110ppm。试验的结果表明，纸机的8#烘缸刮刀的有机污染物沉积由试验前平均36.5g/h降低至7.5g/h，减少了79.5％(详见图1)。由于纸机的有机沉积物明显减少，使得烘干蒸汽的汽耗也相应下降，因而纸机的车速提高，产量上升。比如，生产克重为80-100gsm的纸时，蒸汽汽耗下降0.19t/t纸，日均产量提高169.65t/d；生产克重为110-130gsm的纸时，蒸汽汽耗下降0.14t/t，日均产量提高17.5t/d。由此可见，根据本发明的方法来测试洁净酶TMHT-3829的脱粘酶活力，能够有效地反映该产品对造纸系统有机污染物沉积的控制效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
将具有粘性涂层的胶片浸泡在生物酶溶液中，使生物酶与胶片反应；
测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性；
所述具有粘性涂层的胶片为胶带，或者所述具有粘性涂层的胶片通过将粘性材料均匀地涂覆于基材上制备得到；
所述粘性材料选自：聚丙烯酸酯、丁苯胶乳、聚醋酸乙烯酯、聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、环氧丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇、天然橡胶、树脂酸、脂肪酸酯、萜烯树脂、动物蜡、植物蜡和石蜡中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述具有粘性涂层的胶片选自：双向拉伸聚丙烯膜胶带、聚乙烯膜胶带、聚酯膜胶带、单向拉伸聚丙烯膜胶带、流延聚丙烯膜胶带、尼龙膜胶带、聚氯乙烯膜胶带中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述具有粘性涂层的胶片为双向拉伸聚丙烯膜胶带。
4.根据权利要求1所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述胶片上的粘性涂层的厚度为1μm-100μm，所述胶片上的粘性涂层的厚度更优选为5μm-50μm。
5.根据权利要求1所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为1ppm-5％；所述生物酶溶液的体积为20ml-2000ml；所述胶片的面积为2cm2-400cm2。
6.根据权利要求5所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为15ppm-1000ppm；所述生物酶溶液的体积为100ml-800ml；所述胶片的面积为10cm2-150cm2。
7.根据权利要求6所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述生物酶溶液中生物酶的浓度为25ppm-250ppm；所述生物酶溶液的体积为400ml-600ml；所述胶片的面积为25cm2-100cm2。
8.根据权利要求1所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述反应的时间为2分钟-4小时；所述反应的时间更优选为10分钟-2.5小时，更优选为30分钟-2小时。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述反应的温度为20℃-85℃；及/或，
所述反应的pH为4-9；及/或，
所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为5转/分-500转/分。
10.根据权利要求1-8任一项所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述测试反应后的胶片上粘性涂层的粘性的方法包括：将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，组成粘接试件，然后测量所述粘接试件的粘接强度；所述测试介质为金属片、非金属片或者非金属薄膜，所述金属片为不锈钢片、钢片、铁片、镀锌片或者铝片；所述非金属片或者非金属薄膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚碳酸酯中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述粘接强度选自剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、持久强度中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，测试所述粘接试件的粘接强度的方法为180°剥离强度法，包括如下步骤：
将所述反应后的胶片与测试介质的表面粘接在一起，然后用压辊在所述胶片上滚压，形成一个粘接试件；
将所述粘接试件固定在拉力试验机的夹具上，测量所述粘接试件的剥离力。
13.根据权利要求12所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，所述压辊的重量为1-10kg，所述滚压的速度为5-50mm/s，滚压的次数为1-20次。
14.根据权利要求12所述的用于造纸系统控制有机污染物沉积的生物酶酶活力的测定方法，其特征在于，测试所述粘接试件的剥离力的测量条件包括：温度为23℃±2℃，相对湿度为65％±5％，测试速度为50mm/min-500mm/min。
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