漆酶催化酚類物質(zhì)與聚木糖接枝改善其成膜適用性.pdf

1、木質(zhì)纖維原料是最有價(jià)值，可再生利用的生物質(zhì)資源之一，它可以作為原料應(yīng)用于生物燃料、生物能源以及一些附加值高的生物材料之中。木質(zhì)纖維原料主要化學(xué)組成是:纖維素、半纖維素和木素，其中半纖維素含量約占25％-30％。在常規(guī)的制漿造紙過(guò)程中，大部分半纖維素被溶出，得不到很好的利用。如何更有效地利用半纖維素成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　半纖維素因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及相對(duì)分子質(zhì)量較小而限制了其在制膜方面的應(yīng)用。目前有很多研究通過(guò)對(duì)半纖維素進(jìn)行

2、化學(xué)修飾，如接枝、酯化、磺?；?、醚化等，引入活性官能團(tuán)，從而改善其性能（如溶解度、親水性、阻隔性能、結(jié)晶）。但化學(xué)法對(duì)半纖維素進(jìn)行改性的反應(yīng)條件劇烈，會(huì)產(chǎn)生一定的有害副產(chǎn)物。對(duì)半纖維素聚木糖進(jìn)行生物改性卻鮮有報(bào)道，而且采用生物酶催化對(duì)其進(jìn)行改性，條件溫和，對(duì)環(huán)境友好。
　　本論文從提高聚木糖的分子量，改變其復(fù)雜的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)入手，選取4-香豆酸、阿魏酸、丁香醛及香草醛等小分子酚類物質(zhì)作為接枝改性物，漆酶作為生物催化劑，在漆酶的作用下催

3、化氧化小分子酚類物質(zhì)接枝于聚木糖側(cè)鏈上，研究經(jīng)漆酶/酚類物質(zhì)改性后聚木糖的結(jié)構(gòu)變化，聚木糖薄膜拉伸性能和抗菌性能的變化。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步確定漆酶/酚類物質(zhì)改性聚木糖的處理工藝條件為:反應(yīng)pH值分別為3.8、4.8、5.8、6.8，反應(yīng)時(shí)間為4h，反應(yīng)溫度為40℃。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)裂解-氣相色譜/質(zhì)譜(Py-GC/MS)聯(lián)用分析，紫外光譜分析，證明了酚類物質(zhì)能夠與聚木糖發(fā)生接枝共聚，并且在pH4.8時(shí)接枝效果最好。采用粘度法通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式

4、對(duì)改性前后4-香豆酸-聚木糖聚合度進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明經(jīng)4-香豆酸改性后的聚木糖聚合度提高了17.78％。
　　實(shí)驗(yàn)中采用傅里葉紅外光譜分析儀（FT-IR）對(duì)漆酶催化氧化酚類物質(zhì)接枝于聚木糖側(cè)鏈官能團(tuán)的變化進(jìn)行探究，結(jié)果表明聚木糖上的羥基征吸收峰值減弱，并且在1635cm-1附近的共軛羰基碳氧的伸縮振動(dòng)及苯環(huán)結(jié)構(gòu)吸收峰增強(qiáng)，在1200cm-1-1270cm-1之間出現(xiàn)了較弱的芳基上的烷基醚的C-O伸縮振動(dòng)吸收峰，歸因于漆酶催化酚類

5、物質(zhì)，接枝過(guò)程中聚木糖羥基減少，產(chǎn)物分子苯環(huán)結(jié)構(gòu)增加，酚類物質(zhì)與聚木糖發(fā)生共價(jià)連接。
　　采用核磁共振碳譜分析(13C-NMR)對(duì)漆酶催化氧化酚類物質(zhì)接枝于聚木糖的連接方式進(jìn)行初步探究，結(jié)果顯示4-香豆酸-聚木糖，阿魏酸-聚木糖在180ppm處出現(xiàn)了酯鍵中羰基吸收信號(hào)，在171ppm附近出現(xiàn)了脂類Cγ吸收;丁香醛-聚木糖在83.12ppm及85.20ppm處出現(xiàn)了Cα(與碳水化合物醚鍵相連)，醚化的Cα(β-O-4)吸收信號(hào);在1

6、54.75ppm處出現(xiàn)了芳香環(huán)結(jié)構(gòu)中C3/C5（醚化的）吸收峰，在171.19ppm，173.84ppm處出現(xiàn)了酯類吸收信號(hào);香草醛在82.19ppm處出現(xiàn)了Cα(木素與碳水化合物以醚鍵相連)吸收峰，在168.57ppm處出現(xiàn)了對(duì)羥苯基上的C-4及香草醛Cα（醚化的）吸收信號(hào)。表明了4-香豆酸，阿魏酸以Cγ酯鍵方式接枝于聚木糖，丁香醛以醚鍵和酯鍵兩種方式接枝于聚木糖，香草醛在Cα處以醚鍵的方式接枝于聚木糖。
　　經(jīng)漆酶/酚類物質(zhì)改

7、性后的聚木糖薄膜的強(qiáng)度得到了明顯提高，其中4-香豆酸接枝于聚木糖上對(duì)聚木糖薄膜強(qiáng)度改善效果最為明顯。其拉伸斷裂應(yīng)力，拉伸強(qiáng)度，拉伸屈服應(yīng)力以及楊氏模量增加量分別為:24.04％，31.30％，55.56％，28.21％。經(jīng)漆酶/酚類物質(zhì)改性后的聚木糖對(duì)大腸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌、枯草芽孢桿菌均具有良好的抑菌效果。其中丁香醛-聚木糖薄膜對(duì)大腸桿菌抑菌效果最好，抑菌圈直徑為12mm;阿魏酸-聚木糖薄膜對(duì)谷氨酸棒狀桿菌抑菌效果最好，抑菌圈直徑為