上海交通大学通识教育立项核心课程 O TONG 课程名称：生物技术与人类课程号：B1906班级号：1503010 姓名：张家英学号：515030910235专业：信息工程 阅读与理解 马淑杰，金小娟生物漂白技术的研究现状及进展Paper and Paper Making Vol.29No.10Oct. 2010p55-59 姓名：张家英 单位：电子信息与电气工程学院邮政编码：200240 1.前言 造纸工业环境污染问题一直受到人们的普遍关注，尤其是含氯漂白废水中含有大量有机氯化 物，例如氯酚类、氯仿、氯化二噁英等具有致毒、致诱变和致癌的作用四。由于人们对环境 质量的要求越来越高，对废水中各项污染指标的要求越来越严格，为了减小纸浆漂白对环境 的污染和人类健康的危害，人们不断寻求新的工业技术，希望以此代替传统造纸漂白所带来 的一系列污染问题。伴随着生物科学的发展，生物技术在制浆造纸工业得到了越来越广泛的 应用。其中生物漂白是一种绿色环保型漂白方法，符合当前无氯漂白的发展趋势，能降低化 学品用量，减轻污染，提高产品质量，并带来良好的经济效益，己成为人们关注和研究的焦 点领域回。本文对参考[1]的文章进行阅读和分析，以了解最新的行业现状及提出感想。 2.背景知识 传统纸张漂白的目的，是为了提升纸张的白度，纯净度，通常的漂白分类分为溶出木素式漂 白和保留木素式漂白。木质素是造纸工业中有效利用纤维素的最大障碍。在化学制浆过程中， 大部分木质素可从木材、草类或其他粗原料的纤维中除去，但还残留大约3~12%，这部分 残留的木质素会造成纸浆褐色，并降低纸张的强度。因此，需要对纸浆进行漂白。传统的化 学漂白法是采用多段的氯/二氧化氯漂白及碱提取来去掉木质素，在废水中会有大量含氯的、 致癌致畸的物质，如呋喃、二恶英等，造成严重的环境污染和生态破坏。原理是利用漂白剂 的强氧化性，破坏木素质的及有色物质的结构使其溶解。而保留木素式漂白则相对特殊，是 用还原性漂白剂及温和的氧化漂白剂使纸浆中的发色物质结构改变而脱色，并不过多影响纤 维素的组成。纵观造纸漂白的历史，从1774年瑞典人发现氯开始，造纸漂白进入了氯化物 的时代，从1800年漂白粉漂白到1930年的C12漂白，再到1940年H,02漂白和1946年的C102 漂白，最终发展到了从八十年代开始的氧脱木素法漂白。80年代初，西方工业国家工业污 染控制战略出现了重大变革，以污染预防取代了污染治理。芬兰率先将生物预漂白技术引入 制浆造纸工业中。用木聚糖酶对纸浆进行预漂白，可以减少随后的化学漂白用氯量30%~ 40%,废液中有机氯化物与毒性物含量显著减少。至今，用于生物预漂白的木聚糖酶已经经 历了三代的发展。从第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代碱性酶。 3.文章亮点 本文以较为平实的语言向读者介绍了微生物漂白和所用的几种酶及所用酶的机理，与较为专
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类 课程号：BI906 班级号：F1503010 姓名：张家英 学号：515030910235 专业：信息工程 阅读与理解 马淑杰，金小娟 生物漂白技术的研究现状及进展 Paper and Paper Making Vol.29 No.10 Oct. 2010 p55-59 姓名：张家英 单位：电子信息与电气工程学院 邮政编码：200240 1.前言 造纸工业环境污染问题一直受到人们的普遍关注，尤其是含氯漂白废水中含有大量有机氯化 物，例如氯酚类、氯仿、氯化二噁英等具有致毒、致诱变和致癌的作用 [1]。由于人们对环境 质量的要求越来越高，对废水中各项污染指标的要求越来越严格，为了减小纸浆漂白对环境 的污染和人类健康的危害，人们不断寻求新的工业技术，希望以此代替传统造纸漂白所带来 的一系列污染问题。伴随着生物科学的发展，生物技术在制浆造纸工业得到了越来越广泛的 应用。其中生物漂白是一种绿色环保型漂白方法，符合当前无氯漂白的发展趋势，能降低化 学品用量，减轻污染，提高产品质量，并带来良好的经济效益，已成为人们关注和研究的焦 点领域 [2]。本文对参考[1]的文章进行阅读和分析，以了解最新的行业现状及提出感想。 2.背景知识 传统纸张漂白的目的，是为了提升纸张的白度，纯净度，通常的漂白分类分为溶出木素式漂 白和保留木素式漂白。木质素是造纸工业中有效利用纤维素的最大障碍。在化学制浆过程中， 大部分木质素可从木材、草类或其他粗原料的纤维中除去，但还残留大约 3～12%，这部分 残留的木质素会造成纸浆褐色，并降低纸张的强度。因此，需要对纸浆进行漂白。传统的化 学漂白法是采用多段的氯/二氧化氯漂白及碱提取来去掉木质素，在废水中会有大量含氯的、 致癌致畸的物质，如呋喃、二恶英等，造成严重的环境污染和生态破坏。原理是利用漂白剂 的强氧化性，破坏木素质的及有色物质的结构使其溶解。而保留木素式漂白则相对特殊，是 用还原性漂白剂及温和的氧化漂白剂使纸浆中的发色物质结构改变而脱色，并不过多影响纤 维素的组成。纵观造纸漂白的历史，从 1774 年瑞典人发现氯开始，造纸漂白进入了氯化物 的时代，从 1800 年漂白粉漂白到 1930 年的 Cl2漂白，再到 1940 年 H2O2 漂白和 1946 年的 ClO2 漂白，最终发展到了从八十年代开始的氧脱木素法漂白 [3]。80 年代初，西方工业国家工业污 染控制战略出现了重大变革，以污染预防取代了污染治理。芬兰率先将生物预漂白技术引入 制浆造纸工业中。用木聚糖酶对纸浆进行预漂白，可以减少随后的化学漂白用氯量 30%～ 40%，废液中有机氯化物与毒性物含量显著减少。至今，用于生物预漂白的木聚糖酶已经经 历了三代的发展。从第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代碱性酶。 3.文章亮点 本文以较为平实的语言向读者介绍了微生物漂白和所用的几种酶及所用酶的机理，与较为专
业的文章不同，本文是较为综述性质的文章，在涉及机理方面，并没有用大段的公式进行推 导而是用文字定性的进行了理论介绍。 生物漂白一般作为漂白预处理，以节约后续漂白的化学漂剂用量，减少污染。对于新的漂白 工艺，无元素氯(ECF)和全无氯(TCF)漂白，采用酶处理具有很好的促进漂白作用。 由于白腐菌具有选择性降解木素的能力，因此最初人们希望通过微生物的处理除去纸浆 的残余木素，达到漂白效果。白腐菌预处理能使木素脱除率达到39.6%，并能提高白度，改 善纸浆后续TC℉漂白的性能。在1986年国际制浆造纸工业生物技术研讨会上，芬兰科学 家Vikaⅰ等首次报道了用木聚糖酶预处理未漂松木和桦木硫酸盐浆可增强其可漂性，减少 氯气的使用量，并且可以提高纸浆的白度！。木聚糖酶在欧美等国的多家纸厂己成功用于漂 白纸浆。在我国目前更多地处于实验室研究阶段，由于所选菌株本身的适应性及所产酶的性 质等方面的问题，生产应用尚未形成规模。 目前，许多实验室都致力于木素酶漂白技术的研究与应用，木素酶漂白不同于半纤维素酶， 它是通过木素降解酶直接作用和降解纸浆中的残余木素，以脱出残余木素并有利于纸浆进一 步漂白。目前木素降解酶主要包括三个酶体系：木素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化氢酶(MP) 和漆酶(Laccase)。在适合的缓冲溶液条件下，木素过氧化物酶单独或和其他酶适当配合， 对氧脱木素处理后的桉木硫酸盐浆具有一定的提高白度、降低Kappa值的效果[6]。 漆酶·介体体系在氧气存在下与纸浆作用，可引起纸浆卡伯值大幅下降，有利于实现少氯 或无氯漂白，并且LMS漂白可以与其他任何漂白过程相结合。漆酶-介体系统目前还处在研 究试验阶段，但已呈现出在纸浆生物漂白和提高纸浆漂白质量等方面的诱人前景8。 4.读后感 文章就生物漂白的几种酶以及相应领域的目前进展进行了介绍，属于相对综述性质的一篇文 章。经过阅读文章以及自己查找资料后，对造纸业传统和最新的生物漂白技术有了一定的认 识，打开了新世界的大门。在此之前，只知道氯气，过氧化氢及其氧化物可以用于工业的漂 白中。在经过了查找资料后，知道了造纸漂白的发展过程。从最初的氯气到过氧化氢到氯气 的氧化物用来漂白，传统工业的漂白经历了不断完善的过程。从最初的剧毒，到逐渐注意生 命健康，工业漂白过程目前对健康己经不会产生什么危害。然而随着近年来环保意识的不断 提高，工业造纸漂白产生的各种副产物对自然产生了不好的影响，因此以生物漂白过程的造 纸工业取得了突飞猛进。如今的生物漂白造纸，主要是应用多种酶，配合微生物的处理过程， 实现产物尽可能的无污染。这些酶对纸中的木素进行了降解，再配合微生物对纸及产物进行 处理。这些酶处理的漂白过程，己经取得了显著的成功，例如“，当白腐菌处理与化学漂白 程序相结合时，可以取得与传统的五段漂白同样的效果，显著减少有效氯用量和减轻漂白废 水的污染。”虽然由于成本的限制，很大一部分生物漂白方法并没有大规模的推展开来，但 是仍有一部分的生物漂白过程被应用到了工业造纸漂白过程中，既降低了成本又展示出了对 自然认真负责的态度。再来看如今的工业生产过程，人们对自然环保的态度已经越发的显示 到了工业生产过程中。近些年的生物燃油，生物发电和将各种生物技术不断应用到工业生产 过程中，为的就是“为大自然减负”，减少环境的污染。虽然从事的是与生物毫不相关的行 业，但是我相信，对环境保护和可持续发展的理念和精神会渗透到各行各业，为行业未来的 发展提供动力，起到引领的作用。目前来看，生物技术相关的产业己经逐渐进入了人们的视 野，成为当下最热门的话题之一，成为了当前的主流。展望未来，生物技术当会更广泛的应 用于各行各业中，成为未来最主流的行业并融合进大众的生活。 5.参考文献 [1]马淑杰，金小娟生物漂白技术的研究现状及进展Paper and Paper Making Vol..29No.10 0ct.2010p55-59 [2]张盆，胡惠仁，刘廷志·生物制浆的探讨).黑龙江造纸，2005(3)：26-28
业的文章不同，本文是较为综述性质的文章，在涉及机理方面，并没有用大段的公式进行推 导而是用文字定性的进行了理论介绍。 生物漂白一般作为漂白预处理，以节约后续漂白的化学漂剂用量，减少污染。对于新的漂白 工艺，无元素氯 (ECF) 和全无氯 (TCF) 漂白，采用酶处理具有很好的促进漂白作用。 由于白腐菌具有选择性降解木素的能力，因此最初人们希望通过微生物的处理除去纸浆 的残余木素，达到漂白效果。白腐菌预处理能使木素脱除率达到 39.6%，并能提高白度，改 善纸浆后续 TCF 漂白的性能 [4]。在 1986 年国际制浆造纸工业生物技术研讨会上，芬兰科学 家 Viikari 等首次报道了用木聚糖酶预处理未漂松木和桦木硫酸盐浆可增强其可漂性，减少 氯气的使用量，并且可以提高纸浆的白度[5] 。木聚糖酶在欧美等国的多家纸厂已成功用于漂 白纸浆。在我国目前更多地处于实验室研究阶段，由于所选菌株本身的适应性及所产酶的性 质等方面的问题，生产应用尚未形成规模。 目前，许多实验室都致力于木素酶漂白技术的研究与应用，木素酶漂白不同于半纤维素酶， 它是通过木素降解酶直接作用和降解纸浆中的残余木素，以脱出残余木素并有利于纸浆进一 步漂白。目前木素降解酶主要包括三个酶体系 ：木素过氧化物酶（LiP）、锰过氧化氢酶（MnP） 和漆酶（Laccase）。在适合的缓冲溶液条件下，木素过氧化物酶单独或和其他酶适当配合， 对氧脱木素处理后的桉木硫酸盐浆具有一定的提高白度、降低 Kappa 值的效果[6]。 漆酶 - 介体体系在氧气存在下与纸浆作用，可引起纸浆卡伯值大幅下降，有利于实现少氯 或无氯漂白，并且 LMS 漂白可以与其他任何漂白过程相结合。漆酶-介体系统目前还处在研 究试验阶段，但已呈现出在纸浆生物漂白和提高纸浆漂白质量等方面的诱人前景[7][8]。 4.读后感 文章就生物漂白的几种酶以及相应领域的目前进展进行了介绍，属于相对综述性质的一篇文 章。经过阅读文章以及自己查找资料后，对造纸业传统和最新的生物漂白技术有了一定的认 识，打开了新世界的大门。在此之前，只知道氯气，过氧化氢及其氧化物可以用于工业的漂 白中。在经过了查找资料后，知道了造纸漂白的发展过程。从最初的氯气到过氧化氢到氯气 的氧化物用来漂白，传统工业的漂白经历了不断完善的过程。从最初的剧毒，到逐渐注意生 命健康，工业漂白过程目前对健康已经不会产生什么危害。然而随着近年来环保意识的不断 提高，工业造纸漂白产生的各种副产物对自然产生了不好的影响，因此以生物漂白过程的造 纸工业取得了突飞猛进。如今的生物漂白造纸，主要是应用多种酶，配合微生物的处理过程， 实现产物尽可能的无污染。这些酶对纸中的木素进行了降解，再配合微生物对纸及产物进行 处理。这些酶处理的漂白过程，已经取得了显著的成功，例如“，当白腐菌处理与化学漂白 程序相结合时，可以取得与传统的五段漂白同样的效果，显著减少有效氯用量和减轻漂白废 水的污染。”虽然由于成本的限制，很大一部分生物漂白方法并没有大规模的推展开来，但 是仍有一部分的生物漂白过程被应用到了工业造纸漂白过程中，既降低了成本又展示出了对 自然认真负责的态度。再来看如今的工业生产过程，人们对自然环保的态度已经越发的显示 到了工业生产过程中。近些年的生物燃油，生物发电和将各种生物技术不断应用到工业生产 过程中，为的就是“为大自然减负”，减少环境的污染。虽然从事的是与生物毫不相关的行 业，但是我相信，对环境保护和可持续发展的理念和精神会渗透到各行各业，为行业未来的 发展提供动力，起到引领的作用。目前来看，生物技术相关的产业已经逐渐进入了人们的视 野，成为当下最热门的话题之一，成为了当前的主流。展望未来，生物技术当会更广泛的应 用于各行各业中，成为未来最主流的行业并融合进大众的生活。 5.参考文献 [1]马淑杰，金小娟 生物漂白技术的研究现状及进展 Paper and Paper Making Vol.29 No.10 Oct. 2010 p55-59 [2]张盆，胡惠仁，刘廷志 . 生物制浆的探讨 [J]. 黑龙江造纸，2005（3）: 26-28
[3]百度文库制浆造纸工程原理课程第六章纸浆的漂白P3 https://wenku.baidu.com/view/98aeebe9f8c75fbfc77db2bf.html [4付时雨，王萍，易杜芬，等，白腐菌预处理对硫酸盐苇浆漂白的影响小.中国造纸， 2001(3):4-6 [5]Viikari L,Ranua M,Kantelinen A,et al.Bleaching with enzymes,biotechnology in the pulp and paper industry[C].Proceedings of 3rd International Conference on the Biotechnology in the Pulp and Paper Industry,Stockholm,Sweden,1986 67-72. [6]许开绍，郭华清.生物酶漂白技术的研究进展.西南造纸，2002(4)：21-23 [7]季立才，胡培植.漆酶催化氧化反应研究进展.林产化学与工业，1997,171)：79-83 [8]李光日，余惠生，付时雨，等·漆酶催化活性中心结构及应用的研究进展纤维素科 学与技术，2000,8(2)：42-48
[3]百度文库 制浆造纸工程原理课程 第六章 纸浆的漂白 P3 https://wenku.baidu.com/view/98aeebe9f8c75fbfc77db2bf.html [4] 付时雨，王萍，易杜芬，等 . 白腐菌预处理对硫酸盐苇浆漂白的影响 [J]. 中国造纸， 2001(3) ：4-6 [5] Viikari L, Ranua M，Kantelinen A, et al.Bleaching with enzymes, biotechnology in the pulp and paper industry[C]. Proceedings of 3rd International Conference on the Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, Stockholm, Sweden, 1986 ：67-72. [6]许开绍，郭华清 . 生物酶漂白技术的研究进展 [J]. 西南造纸，2002（4）：21-23 [7]季立才，胡培植 . 漆酶催化氧化反应研究进展 [J]. 林产化学与工业，1997，17(1):79-83. [8]李光日，余惠生，付时雨，等 . 漆酶催化活性中心结构及应用的研究进展 [J].纤维素科 学与技术，2000，8(2) ：42-48
