用于紙張干強度應用的含有纖維素酶和造紙聚合物的纖維素酶組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請要求于2012年10月9日提交的美國臨時申請?zhí)枮?1/711，269的權益，其 全部內(nèi)容在此通過援引并入本文。
[0002] 本發(fā)明涉及包括單組份內(nèi)切纖維素酶、陽離子型固定劑和/或非離子型防粘聚合 物、纖維素酶蛋白穩(wěn)定劑以及纖維素酶增強劑的纖維素酶組合物。本發(fā)明還涉及所述纖維 素酶組合物的用途，通過在造紙過程中在機械磨漿之前使用約5E⑶-約2500E⑶/千克（kg) 干纖維的內(nèi)切纖維素酶活性的所述纖維素酶組合物處理紙漿配料（furnish)中的纖維素 纖維來改善紙產(chǎn)品的干強度。
【背景技術】
[0003] 纖維素酶在造紙中可用于修飾纖維素纖維的纖維素表面，這提高木質(zhì)纖維的機械 磨漿的效率、節(jié)省能耗。纖維素酶處理與隨后對纖維素纖維的機械磨漿的組合行為有助于 原纖化纖維，但同時許多商用纖維素酶還含有特定的能夠在纖維表面上水解原纖化面積從 而使纖維素纖維解原纖的纖維素酶活性。纖維素酶的該行為不利于紙張干強度性能，因為 需要原纖化面積以在干燥時在紙產(chǎn)品中發(fā)生更好的纖維與纖維相互作用并提供更好的干 強度。此外，上述的這些特定的纖維素酶活性可能水解小的纖維素纖維碎片或小顆粒。而 纖維素酶的該性質(zhì)可有助于降低紙漿粘度并改善紙漿濾水；它還可能導致在紙張生產(chǎn)中隨 著化學需氧量（COD)的增長而損失纖維。如何將纖維素酶產(chǎn)品施用于造紙過程中用于改善 紙產(chǎn)品的干強度性能，這在機械上是不清楚的。
[0004] 纖維素酶通常是指來自微生物真菌或細菌的酶組合物，其可催化纖維素分子或其 衍生物的β-1,4-糖苷鍵的水解反應。如表1所示，內(nèi)切纖維素酶、外切纖維素酶和纖維 二糖酶纖維素酶是具有不同活性的三種類型的特定纖維素酶，它們彼此具有不同的特定纖 維素分子。這三種類型的纖維素酶具有不同的物理、化學和酶性質(zhì)。其中，內(nèi)切纖維素酶或 β-葡聚糖酶在晶態(tài)纖維素內(nèi)隨機水解內(nèi)部無定形物，產(chǎn)生高低聚糖或短纖維素多糖。外 切纖維素酶或外切纖維二糖水解酶（CBHl或CBH2)從纖維素聚合物的還原端或非還原端釋 放2-4個聚合度（DP)的低聚糖。纖維二糖酶或β-葡糖糖苷酶對纖維素聚合物或低聚糖 沒有活性但是卻催化纖維二糖酶水解為葡萄糖。纖維素酶被用于很多行業(yè)并且由各種物種 例如木酶屬（Trichoderma)、腐質(zhì)霉屬（Humicola)、嗜熱真菌屬（Thermomyces)、芽孢桿菌 屬（Bacillus)等通過遺傳酶工程制得。
[0005] 為了測定在纖維素酶產(chǎn)品中的內(nèi)切纖維素酶的活性，通常將水溶性纖維素衍生物 例如羧甲基纖維素（CMC)或羥乙基纖維素（HEC)用作底物并通過二硝基水楊酸（DNS)法測 量由酶釋放的還原糖。通過使用水不溶性纖維素例如纖維素濾紙或木質(zhì)纖維作為底物可區(qū) 分外切纖維素酶活性和內(nèi)切纖維素酶活性，然后通過上述的DNS法測定由不溶性纖維釋放 的還原糖。通常使用纖維二糖作為底物測定在纖維素酶產(chǎn)品中的纖維二糖酶活性，并使用 葡萄糖氧化酶（GO)法檢測所釋放的葡萄糖的量。
[0006] 表1.纖維素酶的分類
[0007]
【主權項】
1. 用于處理制造紙張或紙板所使用的纖維素纖維的組合物，其包括： a) 纖維素酶； b) -種或多種污染物控制聚合物， 其中所述一種或多種污染物控制聚合物選自一種或多種防粘劑聚合物、一種或多種陽 離子型固定劑聚合物、以及它們的混合物。
2. 權利要求1所述的組合物，其還包括一種或多種纖維素酶蛋白穩(wěn)定劑和一種或多種 纖維素酶增強劑。
3. 權利要求1所述的組合物，其中所述纖維素酶為內(nèi)切纖維素酶。
4. 權利要求1-3之一所述的組合物，其中所述纖維素酶為單組份內(nèi)切纖維素酶。
5. 權利要求1-4之一所述的組合物，其中所述單組份內(nèi)切纖維素酶為來自微生物源的 纖維素酶。
6. 權利要求1或2所述的組合物，其中所述纖維素酶為多組分纖維素酶。
7. 權利要求1或2所述的組合物，其中所述污染物控制聚合物為選自以下的防粘劑： 聚（乙烯醇-共聚-乙酸乙烯酯），疏水封端的聚乙二醇，疏水改性的羥乙基纖維素，疏水/ 親水嵌段共聚物，表面活性蛋白例如乳清蛋白、卵蛋白和大豆蛋白，以及它們的混合物。
8. 權利要求1或2所述的組合物，其中所述污染物控制聚合物為選自以下的陽離子型 固定劑聚合物：聚（二烯丙基二甲基氯化銨）、二甲胺-表氯醇-乙二胺縮聚物、陽離子型聚 丙烯酰胺、乙醛酸化的聚丙烯酰胺、聚（乙烯亞胺）、表氯醇反應的聚（酰氨基胺）、聚（乙 烯胺）、疏水改性的陽離子型聚合物、C8-C10烷基縮水甘油醚改性的聚（氨基酰胺）、為凈 陽離子型的兩性聚合物、以及它們的混合物。
9. 權利要求8所述的組合物，其中所述疏水改性的陽離子型聚合物選自以下組：烷基 化聚乙烯亞胺（PEI)、烷基化聚（賴氨酸）、乙烯胺的烷基化均聚物和共聚物、烷基化聚（氨 基酰胺）、烷基化聚丙烯酰胺、含氨基的乙烯胺與疏水單體的共聚物、二甲基二烯丙基氯化 銨與疏水單體的共聚物、含氨基的丙烯酸酯與疏水單體的共聚物、以及烷基化的含氨基天 然多糖和烷基化的含氨基改性多糖、烷基化陽離子蛋白以及它們的混合物。
10. 權利要求8所述的組合物，其中所述為凈陽離子型的兩性聚合物選自以下組：由 陰離子單體和陽離子單體形成的兩性丙烯酰胺聚合物，由陰離子單體和陽離子單體形成的 兩性乙烯基酰胺聚合物，兩性二甲基二烯丙基氯化銨衍生物，聚（丙烯酰胺-共聚-丙烯 酸-共聚-二甲基烯丙基氯化銨共聚物），聚（丙烯酸-共聚-二甲基二烯丙基氯化銨共聚 物），兩性淀粉，兩性多糖，兩性聚合微粒聚合物，以及它們的混合物。
11. 權利要求2所述的組合物，其中所述纖維素酶蛋白穩(wěn)定劑選自以下組：丙二醇，丙 三醇，乙二醇，山梨糖醇，乳酸，葡萄糖，半乳糖，麥芽糖糊精，低聚糖，玉米糖漿，無機鹽例 如氯化鈉和氯化鉀，pH緩沖體系例如磷酸鈉、磷酸鉀、檸檬酸、三（羥甲基）甲胺（Tris)、 4-2-羥乙基-1-哌嗪乙烷磺酸（HEPES)、哌嗪-N，N-雙（乙烷磺酸）和2, 2-(N-嗎啉基） 乙烷磺酸；蛋白質(zhì)配體例如葡萄糖或N-乙?；?D-氨基葡萄糖；以及它們的混合物。
12. 權利要求2所述的組合物，其中所述纖維素酶增強劑為選自氯化鈣、氯化鋅和氯化 鎂的金屬離子