生物技术 使木素脱除率达到39.6%，并能 聚糖酶处理纸浆主要是利用内 生物制浆和漂白方面的研究增 提高白度，改善纸浆后续TCF 切木聚糖酶降解、溶出回吸到纸 多，出现了大量关于这方面的文 漂白的性能。 浆纤维上的木聚糖，使之溶出并 章a。Vidal等用木聚糖酶预 现在，生物漂白的主要作用 使纤维表面更显多孔状，提高纤 处理桉木硫酸盐浆以改善其可 是提高纸浆的可漂性（以纸浆 维表面的通透性和木素的可及 漂性。国内对桉木硫酸盐浆半 kappa值、黏度和白度的变化作 度，使漂白处理时漂剂易于与残 纤维素酶漂白也进行了系列研 为衡量的方法)，降低漂白过程 余木素作用，从而有利于残余木 究。陈嘉翔等采用木聚糖酶 的用氯量，从而减轻漂白过程的 素碎片在后续的漂白和碱抽提 和木素酶对氧脱木素后的浆进 污染程度。 中除去。也有学者认为：木聚糖 行了漂白试验，1。菌种不同， 酶能降解纸浆中的木素一碳水 酶的性质不同；浆种不同，酶处 4半纤维素酶辅助漂白机 化合物复合体(LCC),使LCC 理的效果亦有差别。 理及其研究应用 结构中的木素一半纤维素连接 陈嘉川川等可研究了两种麦 在1986年国际制浆造纸工 键断裂，部分LCC中的木素变成 草NaOH-AQ浆耐碱性木聚 业生物技术研讨会上，芬兰科学 小分子溶出或更多地暴露出来。 糖酶漂白。结果表明，该木聚 家Viikari等首次报道了用木聚 这样在后续的漂白中可以节省 糖酶最适pH7.2,在pH8.5的条 糖酶预处理未漂松木和桦木流 原本用于与酶解溶出的LCC和 件下仍可保持80%以上的酶活 酸盐浆可增强其可漂性，减少氯 半纤维素反应的漂剂量，又有利 力。G6一2细菌木聚糖酶可以 气的使用量，并且可以提高纸浆 于残余木素与漂白剂的反应。 在中性偏碱性的条件下起到助 的白度向。这一发现激发了人 Clark等例认为半纤维素作 漂作用，用其处理NaOH-AQ 们的研究兴趣。1989年，在芬兰 用是通过酶解使半纤维素的链 麦草浆的适宜条件为：酶用量 一日产1000t的工厂里首次进 发生部分降解，而导致纤维细胞 50IUg,pH7.5,浆浓5%~10%， 行硫酸盐浆木聚糖酶辅助漂白 壁结构疏松，使浆中木素在其后 温度40~50℃，时间90-120mmin。 的生产试验并取得成功，使氯的 的漂白过程中容易与脱木素化 同An一76真菌木聚糖酶一样， 消耗降低5%~30%7。 学品反应而脱除，并通过电镜观 只有在较高的酶用量下，G6-2 当前欧洲，北美，南美一些 察纸浆纤维的表面形态来支持 酶才显示出明显的助漂效果。 国家和日本等已开始使用木聚 这一观点。 窦正远刚研究发现针叶 糖酶作为预漂剂用于纸浆漂白。 Chen CC等认为用木聚 木浆经木聚糖酶处理后再漂 其中，加拿大有超过10%的漂白 糖酶处理纸浆不仅可以改善纸 白，有效氯、NaOH分别减少 浆采用木聚糖酶漂白技术。对 浆的可漂性，而且可以直接去除 615kgt1、211kgt;经酶处理的 生物漂白技术的应用研究必将 浆中的残余木素。 漂白浆耐破度和抗张强度有一 具有深远的意义倒。 Wong等m认为聚木糖在蒸 定的降低，但撕裂强度提高，同 4.1聚木糖酶 煮时产生有色基团的聚木糖衍生 时浆的尘埃度减少，白度也有所 4.1.1木聚糖酶辅助漂白机理 物，用聚木糖酶处理后，化学漂 增加，没有影响到成品的销售。 关于半纤维素酶漂白原理， 剂就容易除去这些有发色基团 姚春丽等首次将Thermo- 来自不同的实验室，采用不同的 的聚木糖衍生物，因此提高了纸 myces lanuginosus产商业用木聚 试验方法，从不同的角度提出了 浆的白度。 糖酶用于漂白阔叶木尾巨桉硫 不同的见解。多数研究者认为： 4.1.2木聚糖晦的研究及应用 酸盐浆，摸索出其较佳的漂白工 硫酸盐法蒸煮过程中，总会有部 木聚糖酶是主要的半纤维 艺条件：酶用量10Ug,反应 分木聚糖沉积在纤维的表面，阻 素酶，它已从植物生长的表层土 时间90min,处理温度60℃，pH 碍了漂剂的渗透和纸浆纤维中 壤中分离得到。对木聚糖酶已 值6.0，浆浓度10%。在该条件下， 大分子木素的溶出和脱除。木 经进行了大量探索，尤其对它在 生物预处理纸浆的白度比氧处 56 2010年10月第29卷第10期 纸和孤生物技术 2010 年 10 月 第29卷 第 10 期 56 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。 现在，生物漂白的主要作用 是提高纸浆的可漂性 ( 以纸浆 kappa 值、黏度和白度的变化作 为衡量的方法 )，降低漂白过程 的用氯量，从而减轻漂白过程的 污染程度[5]。 4 半纤维素酶辅助漂白机 理及其研究应用 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[6]。这一发现激发了人 们的研究兴趣。1989 年，在芬兰 一日产 1 000t 的工厂里首次进 行硫酸盐浆木聚糖酶辅助漂白 的生产试验并取得成功，使氯的 消耗降低 5%~30%[7]。 当前欧洲，北美，南美一些 国家和日本等已开始使用木聚 糖酶作为预漂剂用于纸浆漂白。 其中，加拿大有超过 10% 的漂白 浆采用木聚糖酶漂白技术。对 生物漂白技术的应用研究必将 具有深远的意义 [8]。 4.1 聚木糖酶 4.1.1 木聚糖酶辅助漂白机理 关于半纤维素酶漂白原理， 来自不同的实验室，采用不同的 试验方法，从不同的角度提出了 不同的见解。多数研究者认为 ： 硫酸盐法蒸煮过程中，总会有部 分木聚糖沉积在纤维的表面，阻 碍了漂剂的渗透和纸浆纤维中 大分子木素的溶出和脱除。木 聚糖酶处理纸浆主要是利用内 切木聚糖酶降解、溶出回吸到纸 浆纤维上的木聚糖，使之溶出并 使纤维表面更显多孔状，提高纤 维表面的通透性和木素的可及 度，使漂白处理时漂剂易于与残 余木素作用，从而有利于残余木 素碎片在后续的漂白和碱抽提 中除去。也有学者认为 ：木聚糖 酶能降解纸浆中的木素 - 碳水 化合物复合体（LCC），使 LCC 结构中的木素 - 半纤维素连接 键断裂，部分 LCC 中的木素变成 小分子溶出或更多地暴露出来。 这样在后续的漂白中可以节省 原本用于与酶解溶出的 LCC 和 半纤维素反应的漂剂量，又有利 于残余木素与漂白剂的反应。 Clark 等[9] 认为半纤维素作 用是通过酶解使半纤维素的链 发生部分降解，而导致纤维细胞 壁结构疏松，使浆中木素在其后 的漂白过程中容易与脱木素化 学品反应而脱除，并通过电镜观 察纸浆纤维的表面形态来支持 这一观点。 Chen C C 等 [10] 认为用木聚 糖酶处理纸浆不仅可以改善纸 浆的可漂性，而且可以直接去除 浆中的残余木素。 Wong 等 [11] 认为聚木糖在蒸 煮时产生有色基团的聚木糖衍生 物，用聚木糖酶处理后，化学漂 剂就容易除去这些有发色基团 的聚木糖衍生物，因此提高了纸 浆的白度。 4.1.2 木聚糖酶的研究及应用 木聚糖酶是主要的半纤维 素酶，它已从植物生长的表层土 壤中分离得到。对木聚糖酶已 经进行了大量探索，尤其对它在 生物制浆和漂白方面的研究增 多，出现了大量关于这方面的文 章[12]。Vidal 等[13] 用木聚糖酶预 处理桉木硫酸盐浆以改善其可 漂性。国内对桉木硫酸盐浆半 纤维素酶漂白也进行了系列研 究[14]。陈嘉翔等采用木聚糖酶 和木素酶对氧脱木素后的浆进 行了漂白试验[15,16]。菌种不同， 酶的性质不同 ；浆种不同，酶处 理的效果亦有差别。 陈嘉川等[17] 研究了两种麦 草 NaOH-AQ 浆耐碱性木聚 糖酶漂白。结果表明，该木聚 糖酶最适 pH7.2，在 pH8.5 的条 件下仍可保持 80% 以上的酶活 力。G6-2 细 菌木聚糖酶可以 在中性偏碱性的条件下起到助 漂 作 用，用其处理 NaOH-AQ 麦草浆的适宜条件为 ：酶用量 50IU·g -1，pH7.5，浆浓 5%~10%， 温度 40~50℃，时间 90~120min。 同 An-76 真菌木聚糖酶一样， 只有在较高的酶用量下，G6-2 酶才显示出明显的助漂效果。 窦正远[18] 研究发现针叶 木浆经木聚糖酶处理后再漂 白，有 效 氯、NaOH 分 别 减 少 615kg·t -1、211kg·t -1 ；经酶处理的 漂白浆耐破度和抗张强度有一 定的降低，但撕裂强度提高，同 时浆的尘埃度减少，白度也有所 增加，没有影响到成品的销售。 姚春丽等 [19] 首次将 Thermo￾myces lanuginosus 产商业用木聚 糖酶用于漂白阔叶木尾巨桉硫 酸盐浆，摸索出其较佳的漂白工 艺条件：酶用量 10IU·g -1，反应 时间 90min，处理温度 60℃，pH 值6.0，浆浓度10%。在该条件下， 生物预处理纸浆的白度比氧处