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木聚糖酶在纸浆漂白中应用的研究现状
2007/6/7/09:20  来源:中国造纸学报

  第一种假设已经通过对常规蒸煮和连续蒸煮硫酸盐浆的研究得到证实。连续蒸煮过程中由于碱的浓度不变,所以浆中没有再吸附和沉积木聚糖和木质素的存在,因此,用常规蒸煮和连续蒸煮得到的浆,其中的木质素和木聚糖形态性质不相同,这可以通过酶水解和过氧化氢脱木质素来反应它们之间的不同。在酶解过程中,连续蒸煮浆释放的糖比常规浆释放的糖要少得多 ,这是由于沉积木聚糖被酶解的结果。常规浆用过氧化氢脱木质素要比连续蒸煮浆困难,很明显这是由于再吸附和沉积的抗碱木聚糖和木质素相结合,从而形成对残留木质素从纤维中抽提的物理障碍。酶处理过的常规蒸煮浆比连续蒸煮浆用过氧化氢脱木质素容易,很明显木聚糖酶首先作用于沉积在纤维表面的木聚糖,木聚糖酶能够有效的水解这种抗碱木聚糖,从而使化学漂剂更易和残余木质素发生作用。经木聚糖酶处理后纤维的渗透性增强,有利于化学漂剂的渗透及内部木质素的降解。
 
  Kantelinen还认为,木聚糖酶主要作用在浆纤维表面上的再吸附和沉积木聚糖,而且木聚糖只有取代基被脱除后才会沉积在浆纤维表面,因而在水解过程中辅助酶的作用很小。Viik认为酶只作用于沉积在浆纤维表面的木聚糖,而对非沉积木聚糖几乎不起作用,只有极少量被酶作用,主要因为浆纤维内部木聚糖可及性较差,决定木聚糖酶对浆纤维内部木聚糖可及性大小有许多因素,据报道特定的表面积、纤维的多孔性以及纤维孔径大小都会限制酶与木质原料的可及性。H0lm用二甲基亚砜(DMSO)抽提针叶木未漂浆,然后按木聚糖酶(x)、二氧化氯(D)、碱抽提(E)、二氧化氯(D)和DED两种流程漂白,结果发现,只用DM—So抽提,原浆的漂白性能没有什么变化,而用木聚糖酶处理后,漂白初期白度就有明显改善。Pedersen研究也得出类似的结论:用DMSO抽提再沉积的木聚糖并不能增强漂白效果。Clark研究认为,木聚糖酶的作用在于降解了纸浆纤维中的半纤维素而使纤维细胞壁结构变得疏松 ,从而使木质素容易被抽提出来,他用显微镜观察了经木聚糖酶和甘露糖酶处理后的纤维断面发现,细胞壁发生润胀而结构疏松。这些研究证实了第二种假设。

  还有研究认为通过木聚糖酶的作用,分解了LCC中的部分木聚糖,破坏浆中存在的LCC键,不仅增大了纤维间隙,而且使LCC的分子质量降低,从而有利于溶解木质素的抽提。Wang把云杉硫酸盐浆经木聚糖酶或酸处理,并用碱或DMS0抽提,发现经木聚糖酶处理过的样品,其抽出物中碳水化合物和木质素分子质量比未处理样品有显著减小,这说明木聚糖酶可降解LCC中的木聚糖,使LCC分子质量降低,使其较容易溶出。这一机理的提出是根据测定酶解液中固形物在紫外280 nm处的吸收,计算出酶解液中LCC的含量,该方法本身存在着误差,因为酶蛋白质在280 nm处也有吸收,因此不能作为定量依据。但是这种假设较好的解释了节省后续漂白化学漂剂用量的事实。
目前,有许多文献报道,在硫酸盐蒸煮过程中,木聚糖上的甲基一葡萄糖醛酸取代基转化成已烯糖醛酸,在测定卡伯值时已烯糖醛酸会消耗一定量的高锰酸钾,致使卡伯值升高,在木聚糖酶预漂白过程中,木聚糖酶除去这一发色团要比漂白试剂更为有效。这些实验结果为第四种假设提供了很好的佐证。

  5 总结

  5.1 在制浆过程中,半纤维素的结构发生了很大的变化,在硫酸盐制浆过程中,半纤维素中的乙酰基被完全除去,葡萄糖醛酸基的数量也显著减少,相当一部分木聚糖是通过再吸附和沉积的方式存在于纸浆中的,在亚硫酸盐蒸煮过程中,半纤维素没有沉积现象发生,残留半纤维素分布在整个细胞纤维中。

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