造纸业中酶制剂的运用与进展研究论文(2)
时间：2021-08-31表2是酶促磨浆的主要研究结果，从1968年Yerkes利用纤维素酶(来自白腐香栓菌)研究化学浆和棉短绒的磨浆能耗到现在的复合酶制剂用于降低磨浆能耗的研究，经历了40多年的时间，并取得了一系列的成绩。利用酶制剂对磨前纸浆进行处理，无论是针叶木还是阔叶木的化学浆或者机械浆，都可降低10%一40%的能耗。当今，具备更好反应和控制能力的制浆造纸专用酶制剂得以广泛应用，但对新酶种的识别和它们潜在的价值仍然制约着酶制剂在制浆造纸工业中的工业化和商业化。
1.4酶制剂在废纸脱墨中的应用
酶法脱墨是一种经济有效的脱墨方法，它能减轻或解决化学脱墨带来的一系列环境污染问题，降低漂白化学药品的用量、改善浆料的滤水性能等。当今，废纸脱墨的酶制剂主要有纤维素酶、聚木糖酶、漆酶、果胶酶、脂肪酶、酷酶、淀粉酶等。纤维素酶、半纤维素酶和素木降解酶主要是通过改变纤维表面或附近的连接键，从而使油墨与纤维分离，借助洗涤或浮选的方法将油墨去除;而脂肪酶、酉旨酶等则是利用酶制剂直接攻击油墨，以降解油墨中的油性连接料，碎解油墨，使其与纤维分离，从而实现废纸脱墨目的。
废纸浆中的植物纤维、油墨、淀粉和其他添加剂，大都能作为酶制剂作用的底物，是酶法脱墨的物质基础。目前，酶法脱墨主要有两种不同的方法，一种是与废纸浆中的纤维素和半纤维素反应的酶，另一种是和油墨反应的酶。对于酶制剂与纤维素和半纤维素的作用机理目前主要有四种推测:第一，对纤维素微纤维的剥皮作用;第二，对可及的纤维素链的水解;第三，对纤维素微纤维或微细组分的脱除;第四，对半纤维素的分解作用使碳水化合物一木素复合体释放出木素。与油墨反应的酶主要是酷酶和脂肪酶，它们可以破坏油基印刷油墨的连接料或者载体。目前情况是酶制剂可以加到脱墨的初始阶段，部分或者全部取代传统脱墨方法的脱墨剂，利用浮选洗涤法脱除油墨粒子。但研究还表明，采用酶法脱墨的油墨粒子要比其他脱墨方法的油墨粒子小很多，这些油墨小粒子能扩散进入纤维中，降低洗涤效果。但总体来看，酶法脱墨能减少墨点数，纸浆的白度基本持平，效果与传统方法相当，但很大程度上减少了废水中的污染负荷。目前废纸的纤维素酶和半纤维素酶法脱墨己部分实现工业化，探索其他能用于废纸脱墨的酶对于酶法脱墨的发展具有重要的意义。
酶法脱墨的研究最初主要集中在旧报纸的脱墨，研究结果表明:酶制剂可以部分甚至全部代替化学品，减少污染，同时旧纸的疏解时间缩短，能耗降低;所得脱墨浆白度较高，并且滤水性能好，易于漂白。顾其萍等L20]研究了脂肪酶用于旧报纸脱墨，发现脂肪酶脱墨浆效果良好，并且脂肪酶脱墨浆的返黄值低于化学脱墨浆。还有人研究了漆酶介体体系对旧报纸的脱墨效果和对后续漂白的影响，发现脱墨浆的白度稍微下降，但后续的可漂性明显提高，研究还发现，漆酶与聚木糖酶一起使用会产生协同作用，对旧报纸脱墨后漂白浆的质量改善明显。这可能是因为聚木糖酶提高了漆酶介体体系对纸浆纤维的可及性〔2，〕。近些年，酶法脱墨研究重点已转向静电复印纸和激光打印纸的办公废纸脱墨上，并取得了良好进展:实验表明，加入少量商品纤维素酶和表面活性剂，能很大程度上提高办公废纸油墨的脱除率t221。
1.5酶制剂在纤维改性中的作用
利用酶制剂对纸浆纤维进行改性，在保证纸浆纤维强度的前提下，提高纸浆滤水性，降低打浆能耗。纤维改性的方法，包括化学法改性、机械法改性和物理法改性三种。根据酶对纤维的改性作用，可分为三类:一是改善纸浆滤水性能、抄纸性能和提高高得率纸浆成纸性能的纤维素酶为主的酶制剂体系，二是降低打浆能耗、改善滤水性能和高得率浆成纸性能的半纤维素酶为主的酶制剂体系，三是以改善高得率纸浆物理性能的木素降解酶为主的酶系[23一24]。
纤维素酶处理纸浆能改善纸浆的滤水性，可能是因为纸浆中纤维连接较紧密，纤维素酶很难把纤维素分子降解。它能改善纸浆的滤水性能，是因为酶处理能提高纸浆游离度。在酶制剂的作用下，纤维的性能会产生一定的变化，主要是由于纤维素酶对纤维表面进行作用，主要表现在剥皮、腐蚀、微细纤维化和纤维切断等几个方面，最终影响纸浆的成纸性能。王兆荣等〔25j研究了纤维素酶对漂白针叶木浆的改性，发现适量的纤维素酶用量，能降低打浆能耗，提高纸张的抗张指数，但撕裂指数略微下降。Mansfield等仁26]的研究表明，复合纤维素酶处理纸浆能提高改性后纸浆的游离度，降低打浆能耗，提高纸张的印刷性能，改善成纸的平滑度，而且成纸的抗张强度也有所增加。
纸浆的纤维改性技术有着良好的发展和应用前景，但对改性剂和纤维作用规律的研究需要深入和提高。研究纸浆纤维改性的机理，有针对性的利用不同的改性剂和改性手段，探索其适宜的环境条件和作用方式及理论，并用于实际生产，两方面的结合研究将互相促进，从而加快纸浆纤维改性的研究速度。酶制剂技术的发展，也必将在新的酶改性技术应用中发挥重要作用。
1.6酶在处理造纸废水中的应用
废水的厌氧处理，是水解产酸菌利用自身产生的胞外酶将有机物水解成小分子并酸化，将其继续乙酸化，最终将有机物污染物分解产生甲烷和二氧化碳气体。厌氧生物处理由于产生的污泥产量低、动力消耗少等优点在生产中得到应用。
活性污泥法是好氧生物处理废水的典型方法，好氧活性污泥的细菌如动胶菌和革兰氏阴性菌作用是能迅速稳定制浆造纸废水中的有机污染物，使其具备良好的自我凝聚能力和沉降性能。好氧细菌在有氧的环境条件下降解有机物，然后在沉淀池中沉淀成污泥，上面的清液被排出或重新利用，从而实现对废水的生物法处理。
固定化微生物技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的一项新的生物技术。即将微生物固定在载体上，并保持其生物功能。漆酶的固定化及其在造纸废水处理中的应用中表明〔28]，用固定化漆酶法处理纸厂废水，能有效去除甲基酚，同时漆酶还能够脱除甲基和溶解纸浆中的部分木素。漆酶经固定化后，能进一步提高漆酶处理废水脱色的有效性，每一单位酶活所降低的废水色度值明显提高。2酶制剂未来发展方向 随着真菌和细菌的培养优化技术的发展，制浆造纸酶制剂技术也在不断地更新，其应用领域不断扩大，需求量也不断增加。制浆造纸整个过程中的各个阶段所需要的酶种有所不同，取自哪种真菌或细菌，其存在的基物是哪些，如何将其分离、鉴定和纯化，以及它们的生长环境和条件、应用时的环境条件，都是未来的研究和发展方向。
3结语
生物技术和酶制剂在制浆造纸过程中的应用和发展，尤其是当前生物酶用于造纸过程中的各个工段，它在减少能耗，降低化学药品用量，减轻环境污染方面做出了积极贡献，为建立环境友好型的制浆造纸工业成为可能。相信随着生物技术的发展和酶制剂的深入研究，必将为制浆造纸工业的发展发挥巨大的推动作用。
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