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提要：用木聚糖酶處理未漂麥草漿，紙漿的可漂性得到改善，用氯量減少或紙漿白度提高。用纖維素酶和半纖維素酶處理漂白麥草漿可明顯改善紙漿的性能，如濾水性、脆性、強(qiáng)度和白度等。工業(yè)化試驗(yàn)表明，草漿的生物漂白與酶法改性具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益?！　￡P(guān)鍵詞：麥草漿；生物漂白；酶法改性；木聚糖酶；纖維素酶　　本項(xiàng)目為國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)96-C3-02-03）、山東省青年科學(xué)家獎(jiǎng)勵(lì)基金和山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目?！　∽髡吆?jiǎn)介：陳嘉川，教授，博士，山東輕工業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)，山東造紙工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)，山東造紙學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)工作委員會(huì)主任委員，山東省優(yōu)秀青年知識(shí)分子?！　∥覈?guó)木材資源匱乏，麥草一直被作為重要的造紙纖維資源。目前國(guó)內(nèi)麥草漿的漂白仍采用沿用了100多年的含氯漂白工藝，從而造成大量氯化有機(jī)物的產(chǎn)生，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境。另一方面，與木漿相比，麥草漿存在先天不足，如濾水性差、脆性大、強(qiáng)度低等。生物技術(shù)的迅猛發(fā)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大為解決制漿造紙工業(yè)面臨的問(wèn)題提供了新的途徑。本文就我們對(duì)麥草漿生物漂白和酶法改性的研究與進(jìn)行的工業(yè)化試驗(yàn)情況作一介紹?！　?　生物漂白　　工業(yè)意義的生物漂白實(shí)際上是半纖維素酶（主要是木聚糖酶）漂白。半纖維素酶比木素酶容易獲得，許多微生物包括降解木素的真菌和降解纖維素的真菌都能分泌出半纖維素酶。商品半纖維素酶早已面世，它們?cè)谑称饭I(yè)和飼料工業(yè)有較多的應(yīng)用?！　?986年，芬蘭的Viikari等人首次報(bào)道了用木聚糖酶處理未漂KP漿可增進(jìn)其漂白性。這一報(bào)道激發(fā)了人們對(duì)這方面的研究興趣。3年后，即1989年，芬蘭率先進(jìn)行了木聚糖酶漂白KP漿的工業(yè)化試驗(yàn)[2]。隨后北歐和北美地區(qū)的一些制漿廠開(kāi)始采用這一技術(shù)。到1994年，在加拿大有75萬(wàn)噸漿采用了木聚糖酶漂白。現(xiàn)今世界上應(yīng)用木聚糖酶漂白的廠家已有數(shù)十家?！　≡趪?guó)內(nèi)，我們是較早研究草漿生物漂白的單位之一，并率先進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)?！　?.1　漂白機(jī)理　　木聚糖是構(gòu)成植物纖維細(xì)胞壁的主要成分之一，在草漿中含量較多，約占20%～30%。木聚糖在紙漿纖維中的存在形式有三種：一是與木素形成LCC的木聚糖；二是在蒸煮過(guò)程中溶解出來(lái)又被纖維吸回的木聚糖；三是存在于纖維細(xì)胞壁的原細(xì)纖維（protfibril）以及微細(xì)纖維（microfibril）之間除LCC以外的木聚糖?！　∮脕?lái)漂白紙漿的木聚糖酶是能催化降解木聚糖的一類(lèi)半纖維素酶。眾所周知，酶作用的特點(diǎn)之一是具有專(zhuān)一性。因此，用其處理紙漿會(huì)選擇性地降解漿中的木聚糖，木聚糖酶在漂白中的作用機(jī)理有如下三種解釋?zhuān)骸　、拍揪厶敲附到饽揪厶堑耐瑫r(shí)破壞了LCC聯(lián)接，從而有利于這部分木素的脫除。　?、朴捎诒焕w維吸回的木聚糖具有保護(hù)殘余木素免受化學(xué)品進(jìn)攻的作用，因此木聚糖酶通過(guò)水解部分被吸回的木聚糖可使殘余木素暴露出來(lái)，使得化學(xué)藥品容易與殘余木素發(fā)生作用，從而達(dá)到脫木素的目的?！　、敲傅淖饔猛ㄟ^(guò)降解紙漿纖維中的半纖維素，使得纖維細(xì)胞壁變得疏松，從而使木素容易抽提出來(lái)。　　可見(jiàn)，木聚糖酶的助漂作用是由于纖維中木聚糖的降解而引起的?！　?.2　漂白工藝參數(shù)　　酶是具有專(zhuān)一催化性質(zhì)的蛋白質(zhì)，對(duì)環(huán)境條件有一定的要求，也就是說(shuō)每一種酶都有其特定的最適環(huán)境條件。一般來(lái)講，木聚糖酶漂白的工藝參數(shù)包括：酶用量、pH值、時(shí)間、溫度和紙漿濃度等。　　1.2.1　酶用量　　為獲得最佳酶處理效果，酶用量必須進(jìn)行最佳化選擇。由于不同漿種其化學(xué)組成尤其是木聚糖含量不同，因此酶用量往往與漿種有關(guān)。例如木漿酶用量一般在2～5IU/g漿，其中闊葉漿取低值，針葉漿取高值。一般認(rèn)為麥草漿比木漿含更多的木聚糖，因此更適合木聚糖酶漂白。但實(shí)際恰恰相反，由于麥草漿中含有較多的木聚糖，而要破壞掉部分木聚糖以使木素容易溶出則需要添加比木漿更多的木聚糖酶。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)次氯酸鹽漂白麥草漿漂前酶處理酶用量為10IU/g、50IU/g和100 IU/g時(shí)，與未經(jīng)酶預(yù)漂的漿相比，白度分別提高2.1度、4.8度和6.5度。當(dāng)采用更高的酶用量時(shí)，白度提高不大?！　?.2.2　pH值　　不同微生物產(chǎn)生的酶其最適pH值是不一樣的，甚至相差較大。一般真菌木聚糖酶在酸性條件下酶活較高，通常pH值在4～6，而細(xì)菌木聚糖酶pH要高一些，通常為6～9。我們研究的An—76木聚糖酶最佳pH值為5，G6—2木聚糖酶最佳pH值為7.5?！　?.2.3　溫度　　溫度升高可以加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間，但溫度過(guò)高也會(huì)引起酶的失活。目前尚未制備出耐高溫的木聚糖酶。我們?cè)囼?yàn)的幾種酶溫度在40～50℃時(shí)效果較好，最高不宜超過(guò)60℃?！　?.2.4　時(shí)間　　在40～50℃的溫度下酶作用時(shí)間可根據(jù)需要控制在60～120min，超過(guò)120min已沒(méi)有實(shí)際意義?！　?.2.5　紙漿濃度　　酶與紙漿的均勻混合是比較重要的，因此隨著紙漿濃度的提高，酶處理效果往往會(huì)變差，通常較適宜的紙漿濃度為5%～10%。（未完待續(xù)）