白腐菌在制浆造纸工艺中的应用

    白腐菌(White2rotfungus)是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得

名,是能够降解木材主要成分(纤维素、木质素和半纤维素)的微生物之一。在白腐过

程中大部分纤维仍保持完整,且纤维素结晶度变化不大。由此设想利用降解木质素

选择性好的白腐菌进行生物制浆,这也是挑战传统制浆方法的新途径。白腐菌除了

能降解木质素用于预理、生物漂白、生物制浆外,对其它有机异生物质也有很强的

分解能力,

 

因而在废水处理中也有广泛的应用前景。

 

1 白腐菌在制浆造纸预处理阶段的应用

    为降低制浆能源消耗,可在制浆之前依靠白腐菌对木质素进行分解和改性,用选

择过的微生物培养基对原料进行预处理。一般来说,通过白腐菌对原料的预处理,可

降低后阶段制浆能耗的 50%,并且纤维强度性能(耐破指数)也得到改进。国际上使

用白腐菌对纸浆材料进行预处理始于 20 世纪 60 年代,70 年代初期有所深入,进

入 80 年代美国申请了有关白腐菌黄孢原毛平革菌
Phanerochaetechrysosporium 进行生物制浆技术的专利。刘秀英等用白腐菌
Coriolusversicolor 对杨木进行预处理,并用硫酸盐法制浆,手抄纸的白度、裂断长、

伸长率均高于未经生物处理的,蒸煮时间缩短 50%。ScottGM 将白腐菌接种到木

片上,用 TM 法或 SMP 法进行制浆。结果表明,能耗降低了 30%使制浆成本降低了
20~60 美元#t-1。美国农业部林产研究所(FPL)用筛选出的白腐菌
Phlebiopsisggantean 直接接种新伐木段,让其在运输和储藏过程中发挥作用,使

机械制浆的能耗降低 11%~27%,造出的纸张撕裂和抗张强度性能均优于对照组。

尤纪雪等研究了白腐菌 Phellinuspini 预处理杨木对后续 KP 蒸煮及浆料性能的影

响。在与对照浆相近的 Kappa 值情况下能节省 1 个百分点的用碱量或缩短 30min

保温时间,纸张得率、撕裂指数、裂断长和耐破指数均有不同幅度提高。
    白腐菌预处理制浆不仅在木质材料制浆当中应用研究较多,在非木质制浆原料
(如芦苇、蔗渣、剑麻、黄麻等)预处理制浆中的应用研究同样广泛。艾尼瓦尔等利用

白腐菌 Pleurotusflorida 对芦苇进行预处理,用烧碱-蒽醌法制浆,浆白度较未处理

对比浆有大幅度提高,Kappa 值下降。李建军等分别利用白腐菌的两个菌种
Ceriporiopsissubbermispore 和 Pleurolusostreatus 对蔗渣进行预处理,能耗

比未经过白腐菌处理的分别降低 34%和 22%,纸浆中的木质素
    含量分别降低 313%和 210%,纸浆物理强度均有所提高,但纸浆得率和白度有

所下降。墨西哥瓜达拉哈拉大学的 IdarragaGu 等研究了剑麻的生物预处理制浆,

用几种不同的白腐菌预处理剑麻,找到了可以使机
    械费用降低 22%~66%和能量消耗减少大于 39%的白腐菌种,但作者没有透露

具体的白腐菌种。孟加拉国黄麻研究所的 MohiuddinGhulam 等研究了白腐菌在

黄麻生物制浆中的应用,结果表明:纸浆 Kappa 值降低了 16167%~30149%,纸

张韧性(bSR)增加了 108%~175%。
    可以看出,白腐菌预处理在硫酸盐法、碱法、机械法和烧碱-蒽醌法等制浆方法中

都可以不同程度地降低制浆成本、提高纸张质量。但是菌种筛选困难和预处理周期
较长是制约白腐菌应用的最大障碍,大规模应用于制浆预处理还需要相关方面技

术的突破。有学者提出通过分子生物学技术和基因工程技术来改变这一难题。

2 白腐菌制浆

    利用白腐菌可以降解木质素、半纤维素和纤维素的特性,白腐菌在制浆造纸各个