生物预处理对草类原料制浆性能的影响及机理研究

摘要

利用真菌或酶在蒸煮前对原料进行预处理，能减轻蒸煮和漂白对环境的污染、降低能源消耗、充分利用资源，本论文进行了稻、麦草木聚糖酶、漆酶、白腐菌预处理最佳条件的优选，将漆酶/碳源系统(LCS)与漆酶/介体系统(LMS)预处理的结果进行了比较；此外还研究稻、麦草生物预处理对蒸煮性能和物理性能的影响；应用X-衍射仪、红外光谱以及扫描电镜等分析手段，对酶处理前后的化学组成、结晶度、筛分级分进行测定，深入探讨了有关生物预处理的机理，为酶、白腐菌在生物制浆、漂白及脱墨领域的应用提供借鉴。　　本论文的主要研究结果如下：1.通过生物预处理草类原料条件优选试验表明木聚糖酶预处理稻、麦草有着相似的最佳工艺条件：pH值4.5，温度45℃，液比1：5(麦草预处理液比1：6)，时间4h，酶用量20IU·g-1。漆酶预处理稻、麦草也有相似的最佳条件：pH值5.0，温度45℃(麦草预处理温度40℃)，液比1：7(麦草预处理液比1：6)，时间4h，酶用量30IU·g-1。麦草白腐菌预处理最佳时间15d。2.由添加少量碳源组成的漆酶体系(LCS)完全可以代替昂贵的、预处理工艺复杂的由ABTS与漆酶组成的体系(LMS)来降解稻、麦草中的木质素，可以降低预处理成本。3.利用木聚糖酶、漆酶、白腐菌在蒸煮前对稻、麦草进行生物预处理后其制浆性能与未处理浆相比可降低生物化学浆的卡伯值；提高浆料得率、物理强度；改善纸张的白度；同时还能节省蒸煮用碱量。4.在麦草生物预处理机理研究中发现，(1).由化学组成分析得出漆酶脱木素的选择性高于白腐菌、木聚糖酶。(2).三种生物预处理后麦草的结晶度变化不大。(3)经筛分级分分析，发现三种生物预处理均能提高浆料长纤维比例，其中漆酶在改善蒸煮性能最为明显，长纤维含量较多，细纤维含量较少。(4).经过各种生物预处理后羰基、苯环的吸收均有不同程度减弱，其中漆酶的吸收最低，证明了漆酶具有较强降解木素能力。(5).从纤维的电镜照片可看出经过三种生物预处理后麦草表面变得粗糙，细胞壁上有很多小孔，这些小孔为化学药液的渗透和木质素的溶出提供更多的通道。

目录

文摘

英文文摘

致谢

一.前言

1.1立题依据

1.2研究目的

1.3本论文的主要研究内容

1.4本论文的主要创新点：

二.文献综述

2.1稻、麦草制浆

2.1.1稻、麦草原料

2.1.2国内外稻、麦草制浆情况

2.2生物制浆

2.2.1生物机械浆

2.2.2生物化学浆

2.3生物制浆所用的白腐菌和酶类

2.3.1白腐菌

2.3.2木质素降解酶类

2.3.3木聚糖酶

三.材料与方法

3.1实验材料

3.1.1麦草、稻草

3.1.2酶液、菌种

3.1.3缓冲溶液

3.2实验方法

3.2.1麦草白腐菌预处理

3.2.2重量损失率

3.2.3稻、麦草酶预处理

3.2.4酶处理液中的还原糖的测定[62]

3.2.5酶处理液中的木质素吸光度的测定[78]

3.2.6蒸煮

3.2.7残碱和卡伯值测定

3.2.8浆的实际得率

3.2.9抄片

3.2.10化学组成分析

3.2.11脱木素选择性

3.2.12白度

3.2.13物理强度的测定

3.2.14结晶度的测定

3.2.15纤维筛分

3.2.16红外光谱分析

3.2.17扫描电镜观察[63]

四.结果与讨论

4.1稻草酶预处理条件的优选

4.1.1木聚糖酶预处理的最佳条件优选

4.1.2漆酶预处理的最佳条件优选

4.2稻草木聚糖酶、漆酶处理对蒸煮性能和物理性能的影响

4.2.1稻草蒸煮工艺条件的优选

4.2.2木聚糖预处理对稻草蒸煮性能和物理性能的影响

4.2.3漆酶预处理对稻草蒸煮性能的影响

4.2.4漆酶与木聚糖酶预处理对稻草蒸煮性能影响的比较

4.3麦草木聚糖酶、漆酶、白腐菌预处理条件的优选

4.3.1麦草木聚糖酶预处理的最佳条件的优选

4.3.2麦草漆酶预处理的最佳条件优选

4.3.3白腐菌预处理条件的优选

4.4各种生物预处理对麦草蒸煮性能的影响

4.4.1麦草蒸煮工艺条件的优选

4.4.2木聚糖酶预处理对麦草蒸煮性能和物理性能的影响

4.4.3漆酶预处理对麦草蒸煮性能和物理性能的影响

4.4.4麦草各种生物预处理的比较

4.5麦草生物预处理的机理研究

4.5.1预处理前后的化学组成变化

4.5.2预处理前后的结晶度测定

4.5.3预处理前后其蒸煮浆的筛分比较

4.5.4红外光谱

4.5.6扫描电镜

结论

参考文献：