２００９年第３期

《黑龙江造纸》

・论文与综述・

生物酶预处理对高得率浆磨浆能耗及成浆质量的影响

叶申凤１，李新平１。罗

清１，梁洁霄２

（１．陕西科技大学造纸工程学院，陕西西安７１００２１；２．亚马逊化工有限公司，中国香港）

［摘

要］

简述制浆造纸几种常用的生物酶的作用机理，综述了纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、蛋白酶对

高得率制浆磨浆能耗及成浆质量影响的研究现状。

［关键词］预处理；高得率浆；纤维素酶；木聚糖酶；果胶酶；蛋白酶；磨浆能耗；成浆质量

目前，国内利用生物酶预处理原料特别是高得

率制浆原料研究相对较少，对生物酶的研究及应用

也主要集中在对废纸浆脱墨、各类化学浆或化机浆

的助漂、机械浆的改性、制浆造纸废水处理等方面，

而国外对高得率浆原料预处理技术研究相对较为活

跃，大多数研究表明，在高得率浆磨浆前用相应的生

物酶进行原料预处理，不仅可以弥补用微生物预处

理制浆原料所造成的周期过长，处理条件苛刻等不

足，更重要的是，在用不同的生物酶对高得率浆原料

进行预处理后，可以大大节约磨浆能耗，并能改善高

得率浆强度及光学性能等。

在高得率制浆过程中，原料预处理效果受生物

酶类型、分子量大小、作用条件、作用机理及预处理

的原料种类等不同而有所差异。所用生物酶除纤维

素酶、木聚糖酶外，还包括蛋白酶、果胶酶、漆酶等，

主要介绍以上几种生物酶的作用机理，及其预处理

高得率制浆原料后，在能耗节约及浆料性能改善方

面的研究情况。

１

纤维素酶

纤维素酶［１巧３能水解纤维素ｐ１，４一糖苷键，使

纤维素变成纤维二糖和葡萄糖，一种起协同作用的

多组分酶系，主要包括外切型葡聚糖苷酶，又称Ｂ一纤

维二糖水解酶（ＣＢＨ Ｉ和ＣＢＨⅡ，以作用于纤维素

还原性末端和非还原性末端区分）、内切ｐ１，４一葡

聚糖酶（ＥＧ）和Ｂ一葡萄糖苷酶（ＢＧ），纤维素酶催化

机理有以下几种常见类型：

ＥＧ在纤维素主链之间断开口一１，４一糖苷键，暴露

出单个纤维多糖，其吸附在纤维素分子表面，随机作

收稿日期：２００９一０６—１７

—１８一

用于无定形纤维素；

ＣＢＨ作用于ＥＧ反应产生的纤维素多糖末端，

释放出葡萄糖和纤维二糖单元，ＣＢＨ作用于纤维素

结晶区导致纤维结晶链开裂，使长键纤维素分子末

端部分游离和暴露；

ＣＢＨ或ＢＧ主要是把低聚糖和纤维二糖降解

为单糖，以防止纤维二糖的积聚。

由于纤维素酶的性质及作用机理不同，且单独

及协同作用模式也不一样，在使用纤维素酶进行高

得率浆预处理原料时，需要选择性使用，比如利用

ＣＢＨ

Ｉ能够选择性地减少纤维素的结晶区，增大无

定形区，可提高磨浆性能；而ＥＧ能够快速酶解纤维

素无定形区，释放出更多的细小纤维，使纤维比表面

积增大，吸附酶的浓度增加，从而提高纤维素的酶解

效率。在纤维素酶预处理原料时，利用其协同作用

效果较好。Ｐｅｒｅ等［６］在专利中，用来自Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒ—

ｍｆｌ的复合纤维素酶ＣＢＨ Ｉ和ＥＧ处理云杉木片边

材（原料用酶预处理前经过液压螺旋挤压，以提高酶

扩散及渗透效果），相对于用ＣＢＨ Ｉ和ＥＧ单独进

行预处理，用复合纤维素酶能促进打浆性能，相对未

经酶预处理的浆料，能耗降低１０％～２０％，浆的强

度特别是抗张强度和Ｚ一强度上升，光学性质也有所

改善。另外，Ｇｉｌｏｖａｎｎｏｚｚｉ－Ｓｅｍａｎｎｉ Ｇ等口１用纤维

素酶预处理非木材原料，然后用ＣＴＭＰ制浆，显示

用碱量和能耗降低，纸浆强度没有受到影响。

２木聚糖酶

木聚糖酶是一种由多种酶参入的聚木糖复合酶

系统，其中作用于木聚糖主链的酶为ｐ１，４一木聚糖

酶和Ｂ一木糖苷酶，一般而言，前者从主链内部作用

于木糖苷键，将木聚糖分解成低聚糖，而后者则作用

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