本文選題：楊木CTMP　切入點：麥草化學(xué)漿　出處：《山東大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：中國是紙類產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費大國,傳統(tǒng)的紙漿往往以木材為原料,給有限的森林資源帶來嚴(yán)重壓力;同時,制漿過程中化學(xué)試劑的大量使用,也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。高得率漿以及非木材紙漿,可以較好的緩解木材資源的供需矛盾。然而,禾草類紙漿特別是高得率漿在光、熱條件下的易返黃性質(zhì)限制了它們的應(yīng)用范圍。在此類抑制返黃的研究中,通過對木素進行改性處理或往紙漿中添加返黃抑制劑、增白劑等方法研究的較為深入,但由于成本高、毒性大等缺點此類方法未能實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。生物技術(shù)在造紙工業(yè)中的應(yīng)用,對于抑制紙漿的光熱返黃、提高紙漿品質(zhì)以及降低生產(chǎn)成本和污染物排放量等方面具有重要的意義。通過前期工作,本實驗室篩選得到了一株對紙漿的熱返黃有明顯抑制作用的菌株Fusarium concolor X4。該菌株具有相對較低的纖維素酶酶活,經(jīng)生物處理的紙漿具有較高的得率。本課題在實驗室前期研究的基礎(chǔ)上,具體研究了Fusarium concolor X4處理對高得率漿光返黃的影響,并探討了其作用機制。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合該菌株在處理紙漿過程中的產(chǎn)酶規(guī)律,選擇了可能對抑制返黃起關(guān)鍵作用的半纖維素酶、漆酶等酶類,深入研究了不同酶及不同酶協(xié)同作用體系對紙漿白度及光、熱老化的抑制作用及機制,以期為抑制紙漿返黃的微生物酶系改造及復(fù)合酶制劑的生產(chǎn)提供參考。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1、同色鐮刀菌X4處理抑制高得率漿楊木CTMP光誘導(dǎo)返黃的效果和機制光老化過程中,紙漿白度的降低速度與所用光源、紙漿種類等因素均有關(guān)。楊木CTMP與化學(xué)漿相比,更容易導(dǎo)致光誘導(dǎo)返黃。在光老化24 h內(nèi),紙漿白度降低較為迅速,繼續(xù)延長時間則返黃趨勢放緩。相同的光強度下,隨光源波長的減小,光老化后白度降低更為顯著。鑒于干熱老化在條件的控制及重現(xiàn)性方面具有獨特的優(yōu)勢,論文選擇在105℃下的干熱老化作為熱老化的方法,通過對楊木CTMP和麥草CP 105℃干熱老化72 h過程中白度和返黃值(PCN)的分析,確定24 h、105℃作為紙漿進行干熱老化時的實驗條件。Fusarium cocolor X4處理可以提高楊木CTMP的白度且具有較好的抑制返黃效果。在生物處理的第2天和第6天紙漿白度分別提高5.0%和12.2%,PCN分別降低14.5%和16.8%。通過對酶活的分析發(fā)現(xiàn),生物處理過程中,先后分泌出木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、木聚糖酶,并檢測到極少量的濾紙酶活、羧甲基纖維素酶活(CMCase)和β-木糖苷酶活等。不同酶的分泌時間有所差異,其中木素過氧化物酶和木聚糖酶在生物處理第2天時即被檢測到,但錳過氧化物酶和漆酶則出現(xiàn)相對較晚,漆酶和錳過氧化物酶分別在生物處理的第8天和第10天時達(dá)到峰值。木素過氧化物酶雖然分泌較早,但在第14天時才達(dá)到酶活最大值。生物處理前后漿片的漫反射光譜、化學(xué)成分和紅外光譜的分析證明,Fusarium concolor X4處理降低了楊木CTMP中的木質(zhì)素、半纖維素及已烯糖醛酸的含量。其中生物處理后半纖維素含量降低幅度較大,木質(zhì)素特別是紫丁香基木素含量有一定程度的降低。這些物質(zhì)的減少使得紙漿對光的敏感性降低,從而減少了光老化后新的發(fā)色基團的形成,抑制了漿片光誘導(dǎo)返黃的程度。2、半纖維素酶處理對紙漿的返黃抑制效果和機制選擇實驗室異源表達(dá)、純化后的木聚糖酶(Xyn)處理楊木CTMP和麥草CP,發(fā)現(xiàn)木聚糖酶處理具有一定的助漂和抑制返黃效果。木聚糖酶對麥草CP的白度改善效果和對返黃的抑制效果比對楊木CTMP明顯。當(dāng)木聚糖酶添加量為40 IU/g絕干漿時,酶處理后的麥草CP經(jīng)漂白后白度比對照提高3.0%、楊木CTMP提高0.6%;光熱老化后麥草CP的PCN比對照降低14.3%和34.1%,而楊木CTMP的PCN無明顯變化。通過對木聚糖酶處理液及漿片化學(xué)組分的分析發(fā)現(xiàn),木聚糖酶對不同紙漿中半纖維素、木素及HexA含量有不同的影響。與CTMP相比,木聚糖酶處理對麥草CP中相關(guān)組分的降解程度最大。漫反射光譜及紅外光譜表明,木聚糖酶處理,降低了紙漿中半纖維素及部分木質(zhì)素含量,有效減少了麥草CP在光、熱老化中發(fā)色物質(zhì)的生成。酸性木糖苷酶Abf和中性木糖苷酶Xyl與木聚糖酶Xyn協(xié)同處理,有利于提高麥草CP的白度及光、熱老化穩(wěn)定性,但對楊木CTMP的協(xié)同作用較弱。通過對協(xié)同處理后酶解液組分及酶處理前后紙漿的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),木聚糖酶、木糖苷酶協(xié)同處理促進了紙漿中半纖維素的降解和木質(zhì)素的溶出,其中對麥草CP的作用更為明顯。3、漆酶、漆酶/介體對楊木CTMP和麥草化學(xué)漿返黃的抑制效果和機制漆酶對楊木CTMP具有一定的漂白及抑制返黃作用,添加介體可以較大幅度提高楊木CTMP的白度穩(wěn)定性,但對漂白漿白度有不利影響。與介體ABTS、乙酰丁香酮及丁香醛相比,HBT(1-羥基苯并三T，

本文編號：1685723