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本文采用白腐菌PhanerochaetechrysosporiumME446对麦草的生物制浆性能进行研究。利用GC、GC-MS对麦草中的亲油性、亲水性抽出物和水溶性组分以及不溶性聚糖,在生物处理过程中所发生的化学成分变化进行了研究。本文还利用FTIR和NMR技术探讨了麦草二氧六环木素在生物处理前后的结构变化。
利用PhanerochaetechrysosporiumME446对麦草进行生物处理时,菌丝迅速在麦草表面上生长,5天后就可以在麦草的外表面形成一层致密且有力的网状结构,麦草失重9.28%。该菌株对麦草进行“同步脱木素”作用,使得细胞壁变薄,并有凹坑出现。微生物处理还能提高磺化化机浆的得率和成浆的强度性能,减少磨浆能耗,但纸浆的白度和不透明度有所降低。
用木聚糖酶对磺化化机浆进行过氧化氢漂前预处理。采用QEnAPAPA漂序,白度可达69.3%ISO;而未处理麦草的化机浆漂后白度仅为64.4%ISO。
扫描电镜观察发现,木聚糖酶作用于化机浆纤维表面,可以使纤维发生剥皮,形成裂缝或孔洞,暴露出更多的纤维表面,提高纤维细胞的通透性,增大漂剂对纤维的可及性,有利于漂白效率的提高。
对麦草进行微生物预处理,不但能够降低磺化段废液的CODcr,还能降低化机浆漂白中酶处理、一段和二段过氧化氢漂白废液的CODcr值。
对麦草有机溶剂抽出物的GC、GC-MS研究发现,可检测到的麦草亲油性抽出物组分主要是脂肪酸、甾醇和一些碳氢化合物以及少量的多元醇和树脂酸;而亲水性抽出物主要包括大量的小分子物质和脂肪酸以及少量的甾醇、树脂酸和多元醇。微生物处理能够减少麦草中丙酮抽出物的含量,而增大正己烷抽出物的含量。
在检测到的正己烷抽出物中含量较大的两种组分是脂肪酸和甾醇类,生物处理后,它们在麦草中的含量都有上升,可能是由于甾醇酯在生物处理过程中被降解。丙酮抽出物中含量最多的组分是小分子物质,还有较多量的脂肪酸。部分小分子物质如阿魏酸、松柏醇、半乳糖等,在生物处理后消失,可能是作为能源被真菌所消化;而脂肪酸含量的增加,有可能是蜡在生物处理过程中被分解所致。
对水溶性抽出物的分析发现,生物处理后可被水抽提的低聚糖含量基本不变。生物处理后,麦草的热水抽出物在280nm的吸光度增加,麦草中可溶性木素浓度从1.95%增加到2.30%,表明生物处理有利于木素的溶出。
麦草中不溶性聚糖的GC、GC-MS分析发现,不溶性聚糖总量从359.2mg/g下降到344.4mg/g;这可能归因于生物处理过程中木聚糖酶的降解作用。
用酸性二氧六环水解法分离微生物处理前后的麦草木素,以及漂白前后的浆中木素,并对麦草木素进行了核磁共振和红外光谱分析。结果表明,生物处理后麦草木素中紫丁香基和愈疮木基含量都变小;木素亲水性增加。对漂白前后浆料木素进行了红外光谱分析,结果表明,过氧化氢漂白后纸浆白度上升的主要原因是羰基等发色基团的减少。