1、生物制漿和生物漂白修改一 生物制漿概述對(duì)微生物的要求繁殖速度快，分解木素能力極強(qiáng)，盡可能少分解或不分解纖維素等。目前從自然界別離到的白腐菌菌株及經(jīng)誘變處理選育得到的木素降解酶產(chǎn)生菌，其降解木素的能力還遠(yuǎn)沒有到達(dá)生物制漿的要求。生物制漿的種類生物機(jī)械制漿BMP生物化學(xué)機(jī)械制漿BCMP麻類原料生物制漿生物制漿的優(yōu)點(diǎn)減少制漿的能耗、提高紙質(zhì)量、減少制漿對(duì)環(huán)境的污染。1、黃孢原毛平革菌預(yù)處理麥草生物制漿的研究北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006年1月麥草生物預(yù)處理:經(jīng)濕熱(125)滅菌30min后進(jìn)行接種,將接種完畢的麥草放入恒溫(28)生物培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng).二 生物制漿研究情況2、白腐菌預(yù)處理制蔗渣生物機(jī)械漿

2、實(shí)驗(yàn)方法：將蔗渣在120下于蒸煮鍋中處理45min，加水使水分提高到75%，再將白腐菌培養(yǎng)基和營(yíng)養(yǎng)液加到原料中并充分混合。采用固定床反響器培養(yǎng)，反響器在培養(yǎng)前用高壓蒸汽消毒10min。接種了的原料在27和60%的相對(duì)濕度下培養(yǎng)14天。無白腐菌預(yù)處理蔗渣和有白腐菌預(yù)處理蔗渣用盤磨機(jī)磨漿，測(cè)定能源消耗、制漿得率及性能等。李建軍 詹懷宇 ?生物技術(shù)?，2001年3月第二期真菌能源節(jié)省/%強(qiáng)度特性光學(xué)特性耐破指數(shù)/kN.g-1撕裂指數(shù)/mN.m2.g-1抗張指數(shù)/N.m.g-1白度/%不透明度/%光散射系數(shù)/m2.kg-1Pc1414119-27-2.3-29.8Hs261232-12-21-3.6-

3、27.6Pb28-421-9-24-2.9-28.1Ps32-299-36-28-3.7-34.6Pt36-1812-17-24-4.5-32.6Cs423267-1-22-4.4-30.93、 不同白色腐朽真菌的火炬松木片生物機(jī)械漿的能源節(jié)省和物理特性變化 4、生物預(yù)處理化學(xué)漿 意義利用生物預(yù)處理的手段，在到達(dá)相同紙漿硬度的前提下，可以減少化學(xué)藥品和能源的消耗，或者是在化學(xué)藥品不減少的情況下降低紙漿的硬度，以適應(yīng)無氯漂白的需要。由白腐菌變異株IZO-154進(jìn)行生物預(yù)處理化學(xué)制漿的研究以樺木為原料，以白腐菌變異株IZO-154進(jìn)行預(yù)處理后，用KP法制漿，結(jié)果與不進(jìn)行預(yù)處理的制漿結(jié)果相比較。發(fā)現(xiàn)

4、，經(jīng)過真菌預(yù)處理的材料漿的得率或脫木素程度提高，而化學(xué)品的用量大大減少，蒸煮熱能降低，紙的機(jī)械性能得到很大改善。 5、韌皮纖維生物脫膠制漿 造紙工業(yè)中，包括麻類在內(nèi)的韌皮纖維生物法制漿是應(yīng)用果膠酶或接種產(chǎn)果膠酶的微生物降解原料中的果膠質(zhì),使原料分散成纖維束或單纖維的過程。 近年來,國(guó)內(nèi)外對(duì)韌皮纖維脫膠的微生物種類及其酶學(xué)特征、影響脫膠的諸多因素以及酶解產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)變化開展了廣泛的研究。1)直接法浸漬法將能產(chǎn)生使纖維彼此離解的酶的微生物直接接種于纖維原料中，在微生物生長(zhǎng)繁殖的同時(shí)，分泌大量的酶，使與纖維黏結(jié)在一起的物質(zhì)分解、溶出，從纖維彼此別離成漿。與浸漬法有關(guān)的微生物以曲霉、青霉、毛霉、根霉等為

5、主體，還有其他菌如半知菌的葡萄孢霉、鐮刀霉，細(xì)菌如芽孢桿菌等。(2)間接法酶浸漬法或酶法制漿指將微生物維持在一定的環(huán)境條件下，使其產(chǎn)生大量的酶，再將酶濃縮、提取出來，參加到纖維原料的處理過程。三、對(duì)生物制漿的評(píng)價(jià)1、纖維素、半纖維素含量變化2、木質(zhì)素含量3、對(duì)能耗、化學(xué)品用量、紙張性能等的影響生物制漿過程中生物處理過程與效果的評(píng)價(jià)方法李春?jiǎn)?趙 建 陳嘉川中國(guó)造紙學(xué)報(bào),Vo121，No1，2O06四、生物制漿存在的問題1 木素的存在狀況2 生物制漿過程中存在的主要困難1木素生物降解的困難性2木素降解酶產(chǎn)生菌擴(kuò)大培養(yǎng)的困難性3生物制漿過程中伴有纖維素的降解1 木素的存在狀況木素的含量與結(jié)構(gòu)隨原料

6、種類不同而不同。原料細(xì)胞壁中，不同區(qū)域的木素含量與結(jié)構(gòu)也不同。木素和半纖維素的混合物填充于微細(xì)纖維之間，木素與半纖維素之間存在化學(xué)連接，形成木素與碳水化合物復(fù)合體LCC。2 生物制漿過程中存在的主要困難1木素生物降解的困難性木素是植物組織進(jìn)化的產(chǎn)物，它使樹干的化學(xué)和物理性能得以強(qiáng)化，以增強(qiáng)對(duì)惡劣環(huán)境的抵抗能力，因此對(duì)生物降解有較強(qiáng)的抵抗性。1木素生物降解的困難性木素難以被微生物利用木素是多種酚類單體的聚合體，結(jié)構(gòu)不均一，分布不均一，理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，生物降解很困難。木素的生物降解包括氧化復(fù)原過程和水解過程。各種酶活力上下與酶作用環(huán)境適宜性的不同使木素生物降解較困難。自然界中具有木素降解能力的微

7、生物較少。木素降解酶活力較低相對(duì)多糖降解酶產(chǎn)生菌而言，木素降解酶產(chǎn)生菌生長(zhǎng)緩慢，擴(kuò)大培養(yǎng)困難；另外，野生型菌株產(chǎn)生的木素降解酶酶活力低，產(chǎn)酶受諸多因素的限制。通常白腐菌對(duì)木片進(jìn)行生物制漿預(yù)處理需要10天以上的時(shí)間。木素降解酶是復(fù)合酶系，受到多種調(diào)節(jié)因子的控制制備天然木素困難，難以測(cè)定真正的木素生物降解活力。2木素降解酶產(chǎn)生菌擴(kuò)大培養(yǎng)的困難性木素化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了了解木素生物降解機(jī)制的難度；自然界能降解木素的微生物不多；木素降解酶產(chǎn)生菌多為真菌擔(dān)子菌綱，生長(zhǎng)緩慢，擴(kuò)大培養(yǎng)較困難；菌株對(duì)被分解介質(zhì)的選擇性較差，造成碳水化合物損失；白腐菌分泌木素降解酶對(duì)培養(yǎng)介質(zhì)要求較苛刻；木素分解代謝產(chǎn)物不能成為

8、白腐菌生長(zhǎng)或產(chǎn)酶的有效碳源和能源，必須補(bǔ)加葡萄糖等容易利用的碳源；由于對(duì)木素生物降解的機(jī)制不十分了解，所以在利用基因工程手段對(duì)該菌進(jìn)行改進(jìn)與菌株篩選方面較欠缺；發(fā)酵工業(yè)規(guī)模遠(yuǎn)小于制漿工業(yè)。生物制漿的技術(shù)難度以及木素降解酶的應(yīng)用前景管 斌 孫艷玲 謝來蘇 隆言泉 詹懷宇中國(guó)造紙學(xué)報(bào),V0117，No2，2OO2生物漂白一 生物漂白1 生物漂白的定義與作用2 利用白腐菌的生物漂白3 利用木素降解酶的生物漂白二 木聚糖酶的輔助漂白作用1 原料和紙漿中的半纖維素2 木聚糖酶在去除LCC過程中輔助作用的機(jī)制 3 木聚糖酶在生物漂白過程中的效能4 生物漂白過程1定義最早是指利用降解木素的微生物分解紙漿中的

9、剩余木素，使之降解溶出，到達(dá)提高紙漿白度的目的。現(xiàn)在是指利用白腐菌分泌的木素降解酶系，在木聚糖酶的協(xié)同作用下，分解紙漿中的剩余木素，并使之溶出的過程。2作用提高紙漿的可漂性以紙漿kappa值、黏度和白度的變化作為衡量方法，降低漂白過程的用氯量，減輕漂白過程的污染程度。1 生物漂白的定義與作用2 利用白腐菌的生物漂白1生物漂白利用的微生物主要有黃孢原毛平革菌、雜色木云芝菌、黃孢原毛平革菌突變株IZU-154等。日本林業(yè)和林產(chǎn)品研究所科技人員采用脫色試驗(yàn)改善闊葉木硫酸鹽漿的漂白性能，發(fā)現(xiàn)，以P Crassa WD1694漂白闊葉木硫酸鹽漿產(chǎn)生的溶解木素高，且漂白性能最好。用該菌株培育闊葉木硫酸鹽漿

10、10 日和堿抽提后，闊葉木硫酸鹽漿的卡伯值從16 降至6，而白度從28增至54。該菌株在闊葉木硫酸鹽漿生物漂白過程中，起主要作用的木素溶解酶是么錳過氧化物酶。2白腐菌生物漂白的主要問題伴隨紙漿可漂性提高，紙漿黏度降低，進(jìn)而使纖維強(qiáng)度性能受到影響，這是纖維素酶作用的結(jié)果。處理時(shí)間太長(zhǎng)，大大影響紙漿速度，難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。3 利用木素降解酶的生物漂白1漆酶/介體系統(tǒng)LMS生物漂白2錳過氧化物酶MnP生物漂白3木素過氧化物酶LiP生物漂白漆酶/介體系統(tǒng)LMS生物漂白指漆酶在氧和介體的存在下進(jìn)行脫木素和漂白的過程。漆酶的氧化復(fù)原電位較低，不能氧化復(fù)原電位較高的非酚型木素，需要低氧化復(fù)原電位的中

11、介體。中介體化合物容易得失電子，起電子傳遞的作用。在漆酶的作用下，中介體的活性增加，能從分子氧獲得電子，并傳遞給木素分子從而使木素氧化降解。1漆酶/介體系統(tǒng)LMS生物漂白典型的中介體木素降解酶在漂白過程中的應(yīng)用關(guān)鍵是尋找高效、價(jià)廉、低毒的中介體。典型的中介體如下表所示。名稱氧化還原電位/V紙漿脫木素率/%HBT 1-羥基苯并三唑1.0445NHA N-羥基乙酰苯胺0.83-1.0142Violuric acid 紫尿酸0.9142ABTs 2,2-聯(lián)氮-二-(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)0.67-1.0937HNNS 2-亞硝基-1-萘酚-4-磺酸0.91-1.1034NNDS 1-亞硝基-

12、2-萘酚-3,6-二磺酸0.8229Promazine 10-(3-二甲氨基苯基)-吩噻嗪0.77-1.0618三、木聚糖酶的輔助漂白作用1 原料和紙漿中的半纖維素1原料中的LCC2紙漿中的半纖維素以及半纖維素的回吸在蒸煮后期，伴隨藥液濃度降低，溶出的半纖維素有一局部回吸到纖維素上。半纖維素回吸降低了纖維外表的通透性，對(duì)紙漿洗滌和漂白過程中的剩余木素溶出起到了屏蔽作用。除此以外，局部回吸的半纖維素分子與剩余木素分子形成化學(xué)鍵合的LCC，使剩余木素更難去除。2 木聚糖酶在去除LCC過程中輔助作用的機(jī)制1木聚糖酶分解、溶解回吸或沉積在纖維外表的木聚糖酶種類溶出碳水化合物/%碳水化合物中各種糖占總糖

13、的含量/%Kappa值ManAraGalXylGluT. reesei的Xylanase3.3710.889.219.5Asp. niger的Mannanase0.2586.713.321.0對(duì)照21.3酶處理對(duì)云杉ASAM漿碳水化合物溶出和kappa值的影響半纖維素酶處理后，kappa值有少許下降，說明有一局部剩余木素溶出，纖維通透性提高。但是紙漿的白度沒有明顯提高。因此認(rèn)為，木聚糖酶處理不能直接起到大量去除剩余木素的作用。木聚糖酶的主要作用是改善紙漿的可漂性，而不能完全取代紙漿的化學(xué)漂白處理。2半纖維素酶分解LCC半纖維素酶在生物漂白過程中的另一作用是分解LCC分子中的半纖維素局部，使木素

14、與半纖維素形成的復(fù)合物L(fēng)CC被降解，分子聚合度降低，體積減小，有助于剩余木素的溶出。3木聚糖酶與其他類型酶的協(xié)同作用木聚糖酶與聚半乳糖葡萄糖甘露糖酶的協(xié)同作用在用木聚糖酶處理后，再用聚半乳糖葡萄糖甘露糖酶處理，能提高聚半乳糖葡萄糖甘露糖的溶出率。 木聚糖酶和木素降解酶的協(xié)同作用預(yù)先對(duì)回吸到紙漿外表的木聚糖用木聚糖酶處理，再用木素降解酶處理紙漿，能促進(jìn)木素與LCC的分解，有利于剩余木素的溶出。3 木聚糖酶在生物漂白過程中的效能1降低漂白過程化學(xué)藥品的消耗可以大大降低氯氣等的消耗。2降低漂白液中有害成分含量5 生物漂白過程1 生物輔助漂白的具體操作過程紙漿洗滌洗滌除去蒸煮時(shí)溶出的木素、半纖維素和降解的纖維素，提高紙漿潔凈程度，為酶的使用提供有利環(huán)境。生物輔助漂白過程洗滌后