專利名稱：從剩余污泥中提取蛋白質的方法
技術領域：
本發(fā)明屬蛋白質的提取方法領域，特別是涉及一種從剩余污泥中提取蛋白質的方法。
背景技術：
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量在急劇增加。 污泥中含有細菌、原生動物、后生動物、藻類等微觀生物組成，而生命活動的最基本特征就 是蛋白質的存在。微生物個體中的蛋白質含量，與其他生命物質相比要高得多，據有關資 料介紹，剩余污泥蛋白質的含量為20 60%，同時還含有有機質、N、P、K等營養(yǎng)元素。如 果能將這些有用物質提取并加以利用，開發(fā)蛋白飼料、有機肥等資源，既利于環(huán)境保護，又 緩和了飼料市場供應不求的局面，降低成本，提高經濟效益，為污泥資源化利用提供新的思 路。此外，蛋白質是很多行業(yè)的重要原料，如果將蛋白質進一步水解，用來生產氨基酸，提高 產品的附加值，因而也具有很好的市場前景。從污泥中提取蛋白質的傳統(tǒng)方法主要有物理、化學和生物等預處理方法。物理處 理方法主要缺點在于污泥蛋白質的提取率低、反應時間長；化學處理法一般采用酸、堿作為 反應試劑，其缺點是能耗高，設備腐蝕大，營養(yǎng)成分損失多。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種從剩余污泥中提取蛋白質的方法，該方法 簡單，成本低，反應溫度低，提取時間短，對蛋白質的破壞作用小，污泥中蛋白質的提取率較 高，適合于工業(yè)化生產。本發(fā)明的一種從剩余污泥中提取蛋白質的方法，包括(1) 一次性加入經過消化、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責任有限公司)，酶濃度 為5% 6% (相對污泥的質量)，在50 60°C恒溫下，連續(xù)不斷的攪拌水解3 6小時， 然后在沸水浴中滅活酶10 20min，滅活結束后，于3600r/min的轉速下離心10 20min， 離心后去棄沉淀，得到蛋白質上清液；(3)在上述上清液中，采用等電點沉淀法(IE法)獲取污泥提取液中的蛋白質沉 淀，PH值為4. 5 6. 5，然后在溫度4°C，轉速lOOOOr/min的高速冷凍離心機下離心15 20min，獲得污泥粗蛋白沉淀；(4)將上述粗蛋白質沉淀在50°C下恒溫鼓風烘干48小時，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稀硫酸調節(jié)PH值。本發(fā)明的工作原理是當木瓜蛋白酶與污泥作用時，破壞污泥的結構和微生物細 胞壁，使污泥絮體結構發(fā)生變化，使細胞內有機質(如蛋白質、脂肪和碳水化合物)充分被釋放出來并進入水相中，從而達到污泥蛋白質的提取。本發(fā)明的關鍵在于利用蛋白酶打破污泥中的微生物細胞壁，水解過程中蛋白質從 細胞中釋放出來，對蛋白質的破壞作用小，能更多的保留其營養(yǎng)價值。有益效果(1)本發(fā)明的方法簡單，成本低，反應溫度低，提取時間短，對蛋白質的破壞作用 小，能保留更多的營養(yǎng)價值，污泥中蛋白質的提取率較高，適合于工業(yè)化生產；(2)本發(fā)明的方法能夠減少環(huán)境的污染，實現污泥的減量化和資源化。


圖1本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。實施例1取污水處理廠的經過消化、脫水的新鮮的剩余污泥，污泥的含水率為83. 95%，所 含的蛋白質為43. 61% (相對與干污泥)。在帶有恒溫攪拌器的水浴鍋中一次性加入適量 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。水解時間為5. 5小時，水解結束后在沸水浴中滅活酶 15min，滅活結束后，于3600r/min的轉速下離心15min，離心后去棄沉淀，得到蛋白質上清 液。在蛋白質上清液中，加入0. lmol/1稀鹽酸調節(jié)PH值至5. 5，然后在高速冷凍離心 機下離心，溫度調為4°C，轉速為lOOOOr/min，時間為15min，離心后得到污泥粗蛋白沉淀。 獲得的蛋白質沉淀物為黃灰色，含水率較高，需要進一步脫水干燥才能滿足飼料蛋白的要 求。將粗蛋白質沉淀在50°C下恒溫鼓風烘干48小時，然后在干燥器中冷卻至室溫。蛋白質 含量的測定根據國家標準的微量凱氏定氮法進行測定，蛋白質的提取率為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，蛋白質的提取率 為 54%。實施例2采用與實施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，時間4. 5小時，均勻攪拌水解。蛋白質含量的測定根據國家標準的微量 凱氏定氮法進行測定，蛋白質的提取率為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。實施例3采用與實施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，時間3. 5小時，均勻攪拌水解。蛋白質含量的測定根據國家標準的微 量凱氏定氮法進行測定，蛋白質的提取率為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，蛋白質的提取率僅為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間明顯縮短。
權利要求
一種從剩余污泥中提取蛋白質的方法，包括(1)一次性加入經過消化、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％相對污泥的質量，在50～60℃恒溫下，連續(xù)不斷的攪拌水解3～6小時，然后在沸水浴中滅活酶10～20min，滅活結束后，于3600r/min的轉速下離心10～20min，離心后去棄沉淀，得到蛋白質上清液；(3)在上述上清液中，采用等電點沉淀法獲取污泥提取液中的蛋白質沉淀，PH值為4.5～6.5，然后在溫度4℃，轉速10000r/min的高速冷凍離心機下離心15～20min，獲得污泥粗蛋白沉淀；(4)將上述粗蛋白質沉淀在50℃下恒溫鼓風烘干48小時，然后在干燥器中冷卻至室溫，即得。
2.根據權利要求1所述的一種從剩余污泥中提取蛋白質的方法，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，在沸水浴中滅活酶10～20分鐘，于3600r/min的轉速下離心10～20分鐘，離心后去棄沉淀；(3)采用等電點沉淀法獲取污泥提取液中的蛋白質沉淀，pH值為4.5～6.5，然后在溫度4℃，轉速10000r/min的高速冷凍離心機下離心；(4)在50℃烘干，冷卻至室溫。本發(fā)明簡單，成本低，反應溫度低，提取時間短，對蛋白質的破壞作用小，污泥中蛋白質的提取率較高，適合于工業(yè)化生產；能夠減少環(huán)境的污染，實現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)先權日2010年3月26日
發(fā)明者李登新, 李萍 申請人:東華大學