生物技术在制浆造纸中应用与研究进展

近年来,新兴的生物技术,主要包括基因工程、生物工程、发酵工程和酶工程。利用生物技术,
可以通过生物遗传基因的重组,开发出新的优良品种和新的物种;可以通过新陈代谢作用,
生产出
近年来, 新兴的生物技术, 主要包括基因工程、生物工程、发酵工程和酶工程。利用生物技术,
 可以通过生物遗传基因的重组,开发出新的优良品种和新的物种; 可以通过新陈代谢作用, 
生产出许多有用的新有机物质; 可以通过酶促反应, 大大改善许多现有生产工艺的条件和
效率。由于造纸工业的基本原料是生物体( 植物) , 化学制浆方法基本上是对生物体的化学
反应过程, 它的环境污染物又主要是从生物体降解的有机物, 这是造纸工业可以充分运用
生物技术的重要依据。
生物技术在制浆造纸工艺上的应用在 20 世纪 90 年代发展较快。对环境保护及降低能耗的
日益关注,更促进了生物技术在制浆造纸工业上的应用。目前应用于制浆造纸工业的生物
技术主要有基因重组改良造纸原料、生物制浆、生物漂白、废纸生物脱墨、废液生物处理、酶
处理和改善浆料性能树脂生物控制等,有些研究成果已用于工业生产。
1 基因重组技术改良造纸原料
基因重组技术是将基因重新组合, 然后将基因转化或转移到细胞中进行复制和表达的技术,
是改良生物性状的有力手段。基因改良造纸原料的目的: 减少造纸原料中的木素含量, 尽可
能增加纤维素的含量,以提高造纸原料的利用率,缩短树木成材的年限。美国密歇根工业大
学姜立泉实验室经过 12 年的努力,终于发现一种通过基因改造的方法减少树木木素含量
的方法:使用一种称之为反义( antisense) 技术控制木素合成的基团 Pt4CL1, 

“

令其处于 抑制

”

状态 ,其结果取得了转基因树木。该基因杨树比对照杨树的木素含量降低了 45%, 而纤维
素含量增加了 15%, 并发现该树木生长快,树高比对照树高出 30% 。另外, 英国的 Zencea 公
司、比利时的 Elserive 科学公司以及法国的生物细胞研究中心都成功的利用转基因工程研
制出了更加适合制浆造纸的造纸原料。
2 生物制浆
制浆厂利用化学法制浆提高生产规模, 而且使原料的适应性大大提高。然而, 近年来纯化学
法制浆已暴露出的它的缺点:化学药品消耗量大、能耗高、设备投资高, 特别是制浆与漂白
过程所排出的废水, 具有极高的 BOD、COD 负荷,而且其中还含有剧毒性荷强致癌性物质, 
给环境造成严重的污染。随着人们对环保的要求的提高,传统的化学法制浆正在不断改进,
生物制浆技术将得到迅速发展。
生物法制浆是利用微生物( 主要是白腐菌) 或其制品( 酶) , 对植物纤维原料预处理, 以生物
途径代替化学途径或部分化学途径, 然后进行机械、化学机械或化学法处理, 使植物纤维原
料分离成纸浆。
生 物 预 处 理 可 以 显 著 地 降 低 磨 浆 能 耗 ,   改 善 浆 的 性 能 。 Setliff 利 用 Ceriporiopsis 
subvemispora 和 P.chrysosporium 对杨木进行了预处理, 结果表明, 与未经真菌处理相比, 在
盘磨机磨至相同游离度的情况下,杨木可以降低 20%的能耗, 挪威云杉降低 13%的能耗 。
Kashino 利用 IZU- 154 对阔叶木和针叶木生物机械浆进行了研究,发现粗磨的山毛榉机械
浆经真菌处理 7 天以后, 可使后续浆能量消耗降低 1/3～1/2, 且强度性能得到改善;经粗磨
的云杉机械浆和红松浆采用真菌处理 10～14 天, 磨浆能耗约降低 1/3,强度性能也有所改善。
生物方法预处理木片一般都采用白腐菌等, 这些菌种可以产生木素过氧化物酶、二价过氧
化酶和漆酶,预处理木片的主要影响因素是菌种种类、酶用量、pH 值、温度和浓度、原料材