江苏造纸

2008 年第 1 期

论

文

洲和北美的 30 余家大型纸厂得到应用, 成为生
物技术在造纸工业应用最成功的一例。加拿大

已有约 10% 的硫酸盐法纸浆厂采用了该新工
艺。加拿大的帝国化学工业有限公司的 D. J.
西尼尔, J. R. 杜马努瓦, J. 汉密尔顿于 1992 年

6 月 6 日申请了生物漂白法的专利。到 1994

年, 在加拿大有 75 万 t 浆采用了木聚糖酶漂
白。丹麦诺和诺德公司和美国山道斯化学公司

等多家酶制剂厂商, 纷纷推出了专门用于纸浆
处理的木聚糖酶和纤维素酶新产品。现今世界

上应用木聚糖酶漂白的厂家已有数十家

[ 3]

。

在我国陈嘉川教授对其漂白机理作了比较

多的研究( 主要针对麦草浆) , 是较早研究草浆
生物漂白的人员之一, 并率先进行了工业化试
验。他认为: 木聚糖是构成植物纤维细胞壁的
主要成分之一, 在草浆中含量较多, 约占 20%

~ 30% , 木聚糖在纸浆纤维中的存在形式有三

种: 一是与木素形 L CC 的木聚糖; 二是在蒸煮
过程中溶解出来又被纤维吸回的木聚糖; 三是
存在于纤维细胞壁的原细纤维( pro tfibr il) 以及
微细纤维( micr ofibril) 之间除 L CC 以外的木聚
糖。而由于作用的特点之一是具有专一性。因

此, 用其处理纸浆会选择性地降解浆中的木聚
糖, 木聚糖酶在漂白中的作用机理有如下三种
解释: ! 木聚糖酶降解木聚糖的同时破坏了

LCC 联接, 从而有利于这部分木素的脱除。 ∀

由于被纤维吸回的木聚糖具有保护残余木素免

受化学品进攻的作用, 因此木聚糖酶通过水解
部分被吸回的木聚糖可使残余木素暴露出来,
使得化学药品容易与残余木素发生作用, 从而
达到脱木素的目的。

#酶的作用通过降解纸浆

纤维中的半纤维素, 使得纤维细胞壁变得疏松,
从而使木素容易抽提出来。可见, 木聚糖酶的
助漂作用是由于纤维中木聚糖的降解而引起

的。木聚糖酶的作用是通过水解半纤维素以增

加木素的溶出, 而非直接作用于木素, 若能够提
取直接进攻木素的氧化酶用于纸浆漂白的残余

木素的脱除将具有重要意义

[ 3]

。

2. 2 降低能耗

酶促打浆是利用高活性的半纤维素酶和较

低活性的纤维素酶对打浆前的纸浆进行预处

理, 使纤维表面得到某种程度的活化和松弛, 促
进纤维的吸水润胀和细纤维化程度, 从而使打
浆性能得到改, 起到降低打浆能耗的作用

[ 1]

。

据报道, 干状菌和曲霉菌分泌的半纤维素

酶, 能够提高纸浆纤维的精磨和水化作用。

P erg alase 是一种纤维素酶和半纤维素酶的混
合物, Yamaguchi 等人用 P er galase A40 处理
针叶木和阔叶木硫酸盐浆, 结果发现, 可节省

10% ~ 15% 的能量。Bhar dw aj 等人研究了几
种木聚糖酶对打浆和精磨的作用效果, 发现木
聚糖酶能够降低 25% 针叶木浆的磨浆能耗、降
低 l8% 竹浆磨浆能耗、降低 l5% 混合浆( 60% 的
旧硫酸盐瓦楞纸浆, 40% 的未漂针叶木浆) 磨浆
能耗, 且对纸浆的强度无影响。国内在这方面
也有相关研究 , 王高升等人用酸性纤维素酶在
打浆前对废纸浆进行处理, 不仅可以降低打浆
能耗, 还可以提高纸浆紧度和结合强度; 他认为
发生这些变化的原因是酶作用于纤维表面, 使
纤维结构变得松弛, 不需要剧烈的机械作用, 就
能获得较好的细纤维化, 使纸浆性能得到
改善

[ 1]

。

3 漆酶

近年来许多研究者进行了白腐菌分解木质

素的酶系统对木质素的催化分解机制的研究。

木材白腐菌在分解木质素的过程中会产生分解
木质素的酶系统, 氧化与分解木质素, 这些酶系
统主要包括细胞外过氧化物酶( 锰过氧化物酶

- MnP、木质素过氧化物酶- L iP ) 和细胞外酚
氧化酶- 漆酶( laccase)

[ 4]

。

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶, 参与木质

素的降解或聚合, 具有催化氧化木质素的能力,
在制浆造纸中的应用已经拓展到漂白、

制浆、

脱

墨、

废水处理, 以及提高纤维板层间胶合性等诸

多方面, 取得了新的进展

[ 5]

。