基于漆酶-TEMPO體系的紙漿纖維改性和應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科技水平的發(fā)展和生物技術(shù)的不斷進步，越來越多的生物酶制劑不斷地被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，生物酶的有效利用不僅給人類帶來使用上的便利，同時也帶來很高的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。近些年對微生物分泌的氧化還原酶類的研究也受到科研工作者的廣泛關(guān)注，特別是具有廣泛底物的漆酶更成為人們研究的熱點。本論文針對漆酶氧化的特點，采用漆酶與其特殊的介體TEMPO（2，2，6，6-四甲氧基哌啶-1-氧化物）組成的漆酶/TEMPO體系，對紙漿纖維進行改性研究，對改

2、性后紙漿纖維的功能的變化進行了檢測，對其物理和化學(xué)性質(zhì)的改變進行了探討，同時對其氧化后紙漿的降解性也進行了考察。其主要的研究結(jié)果為:本研究中選擇由真菌米曲霉分泌的工業(yè)化生產(chǎn)的氧化還原酶漆酶作為生物催化劑，TEMPO作為電子的傳遞介體，組成漆酶/TEMPO體系。首先對漆酶/TEMPO體系對紙漿纖維氧化過程中的影響因子進行了優(yōu)化，得到漆酶/TEMPO體系氧化紙漿纖維賦予紙漿纖維醛基的最佳條件為:反應(yīng)時間12h，TEMPO用量0.2g/g絕干

3、漿，漆酶用量0.5ml/g絕干漿，pH=4.5，反應(yīng)溫度30℃;賦予紙漿纖維最大羧基含量的最佳條件為:反應(yīng)時間24 h，pH=4.5，TEMPO用量0.33g/g絕干漿，漆酶用量0.67ml/g絕干漿，反應(yīng)溫度30℃。通過FT-IR和XPS分析證實氧化后的紙漿纖維中含有羰基基團，通過電子顯微鏡的表面形貌觀察證實紙漿纖維表面發(fā)生了刻蝕現(xiàn)象;通過漆酶/TEMPO體系氧化后的紙漿纖維其醛基含量和羧基含量分別增加了225％和360％。在漆酶/T

4、EMPO體系改性紙漿纖維的基礎(chǔ)之上對氧化過程中紙漿纖維中醛/羧基的變化規(guī)律進行了探索。在漆酶/TEMPO體系對針葉硫酸鹽漿氧化的基礎(chǔ)上，又對漂白闊葉硫酸鹽漿進行氧化改性，同樣使得闊葉漿的羧基含量增加了246％。
　　在對紙漿漆酶/TEMPO體系改性的基礎(chǔ)上，對改性后的紙漿纖維的物理和化學(xué)性能進行了檢測，通過檢測發(fā)現(xiàn)其各項指標(biāo)均發(fā)生了不同程度的改變。紙漿纖維銅價升高了將近4倍左右;漆酶/TEMPO體系改性后的紙漿的聚合度明顯降低，其

5、聚合度降為原漿的1/3左右;其保水值有小幅度的升高，提高了近20％;紙漿纖維零距抗張強度降低近40％;紙張的抗張強度卻增加了一倍左右，耐破度也有不同程度的增加，但紙張的白度明顯降低。
　　對改性后紙漿纖維的吸附性研究發(fā)現(xiàn)，其對銀離子的吸附能力有明顯的提高，并且其吸附能力隨著羧基含量的增加而增加。其最大羧基含量時吸附銀離子的量為原漿的2倍，并且吸附銀離子后的紙漿，經(jīng)過高溫處理后其顏色發(fā)生了較大改變。改性紙漿纖維吸附銀離子后的抑菌能力

6、也有顯著提高，抑菌圈直徑明顯變大。從電鏡掃描照片上明顯觀察到有銀粒子的存在。
　　對原漿和漆酶/TEMPO體系改性紙漿的纖維素酶降解條件的研究發(fā)現(xiàn)，原漿的最佳纖維素酶降解條件為:pH4.5、溫度40℃、處理時間12h、纖維素酶的加量為12.5ml;而漆酶/TEMPO體系改性后的含羧基紙漿纖維的最佳酶促反應(yīng)條件為:pH4.5、溫度40℃、處理時間8h、纖維素酶的使用量為10ml。由此可以看出紙漿纖維降解后達到最大還原糖含量，氧化后漿

7、酶解所需的反應(yīng)時間和消耗的纖維素酶的量明顯減少。漆酶/TEMPO體系氧化改性的紙漿更易于被纖維素酶降解。
　　綜上所述，紙漿通過漆酶/TEMPO體系的氧化改性，可在紙漿纖維表面基團的種類和含量上有所改變，機械性能也會有不同程度的變化，其化學(xué)反應(yīng)特征也得到一定的提高，更容易被纖維素酶降解。紙漿的漆酶/TEMPO體系的改性處理為高強紙，特別是高濕強紙的生產(chǎn)提供了新的技術(shù)手段，為抑菌紙的制造開辟了新的技術(shù)途徑，也為纖維素酶解和生物質(zhì)能源