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随着生物技术的发展,木聚糖酶在造纸工业上的应用日益受到重视。但由于木聚糖酶用于纸浆漂白的机理至今尚不完全清楚,这在一定程度上影响了木聚糖酶在纸浆漂白中的广泛应用。为此国内外的科研人员对其进行了广泛、深入地研究,并且取得了一定的成果。由于我国的国情是木材资源匮乏,而草类资源丰富,因此研究草浆的生物漂白更具有现实意义。
本论文对木聚糖酶漂白麦草浆的工艺条件及其作用机理进行了研究。主要进行了AU-PE89木聚糖酶处理工艺条件的优化、木聚糖酶处理对CEH、HD、氧脱木素和OP漂白影响的研究,分析了木聚糖酶处理前后麦草浆的聚戊糖、己烯糖醛酸含量的变化,利用扫描电镜、纤维测定仪研究了木聚糖酶处理前后麦草浆纤维形态的变化,并利用紫外光谱、红外光谱、ESCA分析了木聚糖酶处理前后木素及木聚糖的降解。结果显示:
AU-PE89木聚糖酶处理麦草浆的较适宜条件为:酶用量7U·g<-1>,温度50℃,时间90~120 min,pH值7.0~8.0,浆浓8﹪。
木聚糖酶预处理和后处理对CEH三段漂白有较好的辅助漂白作用。当酶用量为7.0~8.5 U·g<-1>时,木聚糖酶对CEH三段漂白的助漂效果最为显著。
木聚糖酶处理结合HD漂白流程漂白麦草浆可以在一定程度上改善纸浆的可漂性。当木聚糖酶用量为7.5 U·g<-1>左右时漂白效果最为理想。
木聚糖酶处理用于氧脱木素中可以提高氧脱木素的效率,改善氧脱木素的选择性。最适宜的木聚糖酶用量为7.5~10U·g<-1>。同时,木聚糖酶处理可以提高OP漂白浆的白度,改善漂白浆的物理强度。
木聚糖酶处理可以提高纸浆白度的稳定性,对CEHX漂白浆来说,当酶用量为10U·g<-1>时,处理纸浆的白度和返黄改善率最高。
通过扫描电镜观察发现,经过酶处理后纸浆纤维变得柔软,纤维表面变得蓬松,出现裂隙。纤维测定仪分析表明:木聚糖酶处理后麦草浆中长纤维的分布频率降低,短小纤维的数量增加,细小组分含量增多。
木聚糖酶处理可以降低麦草浆中聚戊糖和己烯糖醛酸的含量,纸浆中沉积在纤维表面的木聚糖的降解使部分与木聚糖形成LCC的木素溶出,从而使纸浆的白度增加,卡伯值降低。己烯糖醛酸含量的降低可以在一定程度上改善纸浆的漂白性能。
紫外光谱分析表明,在木聚糖酶处理液中存在木素,这部分木素可能是由于部分LCC结构中木素一半纤维素复合体的降解产生的。
红外光谱图分析表明,木聚糖酶处理可以降解纸浆中的木聚糖,使其含量大大降低,同时还可以降解纸浆中部分的LCC。对酶处理液和无酶处理液进行红外分析发现,木聚糖酶处理较无酶处理可以使更多的木素溶出。
木聚糖酶处理还可以增加纸浆的结晶度,从而使得纸浆的物理强度也有所增加。并且随着木聚糖酶用量的增加纸浆纤维素的结晶度随之增加。
通过ESCA分析结果发现,麦草浆经木聚糖酶处理后其表面氧碳比降低了,这表明纸浆表面木素浓度增加了。且随着酶用量的增加麦草浆表面的木素浓度也随之增加。