做和麦草酶法化学制浆及漂白性能研究

麦草酶法化学制浆及漂白性能研究

提提要：用菌株Aspergillus niger An-76发酵生产的半纤维素酶液，分别在化学蒸煮前对麦草原料和在漂白前对浆料进行预处理，研究了酶预处理对化学制浆和漂白结果的影响。结果表明，与常规烧碱法制浆相比，酶预处理可以改善麦草的化学制浆性能，在保持纸浆得率的基础上降低纸浆的卡伯值和筛渣率，同时降低蒸煮时有效碱的消耗，而且纸浆的物理性能也有一定程度的提高。酶法化学浆具有较好的可漂性能，且漂白浆具有较高的强度性能。在漂白前采用半纤维素酶预处理，不仅可以提高漂白效率，获得超过90%ISO白度的漂白麦草浆，而且还可以改善漂白浆的物因此企业并未由于库存较高而下降价格销售理性能。

关键词：半纤维素酶；预处理；化学制浆；漂白；麦草

山山赵建,工学博士，副教授。从事低污染制浆新技术、低/无污染漂白新技术、生物技术在制浆造纸工业中的应用等方面的研究工作。

目前目前国内外对生物制浆的研究，主要集中在生物机械制浆方面[1～7]，对生物化学制浆的研究却少有报道。由于迄今为止发现的具有较高木素降解性和降解速度快的菌株仍然十分稀少，如果直接利用微生物处理原料以获得化学浆，则过程所需要的时间还太长，无法满足连续工业化生产的要更快捷求，因此许多研究者已转向生物预处理的化学制浆[8～10]。其目的是利用生物预处理，使纸浆在

达到相同硬度时，减少制浆化学药品和能源的消耗，或者是在化学药品不减少的情况下降低纸浆的硬度，以适应无氯漂白的要求，达到减少废水污染的目的。但在研究中仍大多是采用微生物（一般是白腐菌）直接进行处理，处理时间较长（2～4周），且过程不易控制。而利用酶液处理原料，则具有工艺简单、处理时间短、过程易控制等诸多优点，因此在工业连续化大生产中更具有实用意义。我们实验室的研究结果也表明，采用半纤维素酶、纤维素酶和木素降解酶类预处理的生物法制浆具有可行性。这篇文章报道了有关的研究成果，并把这一制浆方法称之为“酶法化学制浆”。

1目实验方法

1.1目实验原料

目前麦草取自山东省定陶县，贮存期1年。所用半纤维素酶液在实验室中自制，黑曲霉An-76（Aspergillus niger An-76）在培养箱中液体培养到一定时间后，将发酵液进行过滤、离心，取上清液作为实验用粗酶液。

1.2目酶预处理

目前将麦草（或浆料）与酶液、水按一定比例在塑料袋中经充分混合后，在一定温度下反应至规定的时间。麦草的酶预处理条件为：液比1∶7，48℃，8h，pH4.8。用醋酸盐缓冲液调节反应体系的pH值，用恒温水浴控制温度。反应完毕后，用自来水充分洗涤，随后挤压至一定的干度，供蒸煮用。

1.3目化学制浆

目前蒸煮在实验室ZQL-1型15L电加热回转式蒸煮锅上进行。蒸煮工艺条件：用碱量15%（NaOH计），液比1∶6，最高蒸煮温度160℃，升温90min（50℃开始计时），保温30min。用实验室平板筛浆机筛选浆料（筛缝0.3mm）。对照浆样品采用与酶法化学制浆相同的工艺和条件进行处理，区别只是在过程中不添加酶制备而成的化学浆。

1.4目漂白

目前漂白时采用HP或XHP漂白程序，其中X、H、P分别代表半纤维素酶预处理段、次氯酸钠漂段和H2O2漂段。各段的工艺条件分别如下，X段：浆浓10%，木聚糖酶用量10IU/g绝干浆，120min，48℃，pH4.8；H段：有效氯用量3%～7%，浆浓6%，120min，38～40℃；P段：1%H2O2，浆浓12%，120min，80℃，pH10.5～11.0，0.05%MgSO4，3%Na2SiO3。

1.5目抄片

目前在ZQJ1-B型抄片机上进行。

1.6目分析方法

1.6.1目酶活的测定

目前采用文献[11]方法，DNS法测定还原糖，以每分钟产生1μmol还原糖为一个活力单位（IU）[12]。取0.5ml适当稀释的待测酶液，加入1ml用pH4.8、0.2M醋酸缓冲液配制的1%的木聚糖（Oat Spelts Xylan, Sigma）溶液（或羧甲基纤维素钠溶液），摇匀，在50℃下反应30min，用恒温水浴控制温度，反应完毕后加入1mlDNS试剂中止反应，煮沸10min，冷却后用蒸馏水定容至15ml，于540nm测O.D值，参照木糖（或葡萄糖）标准曲线计算木聚糖酶从政府层面酶活（或CMCase酶活）。实验中使用的半纤维素酶An-76的木聚糖酶活和CMCase酶活分别为357.5IU/ml和2.04IU/ml。

1.6.2目卡伯值、白度、物理性能的测定

目前按照有关的国家标准进行。

2目结果与讨论

2.1 麦草酶法化学浆的制浆性能

目前分别采用常规化学制浆与酶法化学制浆两种方法制备麦草化学浆，有关的制浆结果见表1。

表1 麦草常即使买得起3D打印机规化学制浆和酶法化学制浆的结果