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產(chǎn)業(yè)關(guān)注:造紙工業(yè)的“酶”好未來

2015-01-27 15:13 來源:中國科學(xué)報(bào) 責(zé)編:顧穎瑩

摘要:
近年來隨著生物技術(shù)的發(fā)展,生物酶制劑的生產(chǎn)水平不斷提高,不僅促進(jìn)了酶制劑在生物制漿、生物漂白、廢紙生物脫墨、酶法紙漿改善性能及樹脂生物控制等方面的應(yīng)用,還體現(xiàn)出酶技術(shù)在減輕制漿造紙工業(yè)環(huán)境污染、改善紙漿性能等方面的潛力。

  另外,以木材或非木材的一年生草本纖維原料的制漿造紙工藝中存在一些脂溶性抽提物,這些物質(zhì)脫落后,不能溶于水被除去,若沉積于紙漿帶進(jìn)紙張中將形成“紙病”,若沉積于紙機(jī)上會(huì)引起機(jī)械故障,需要耗時(shí)進(jìn)行清理。
  
  而利用變色菌、白腐菌等微生物對木屑進(jìn)行預(yù)處理,可以明顯達(dá)到樹脂控制的目的。與其相比較,酶制劑主要是通過作用紙漿達(dá)到除掉制漿的脂溶性抽提物的目的,利用酶制劑進(jìn)行樹脂控制具有作用時(shí)間短、專一性好等特點(diǎn)。
  
  不僅如此,利用酶制劑進(jìn)行廢紙脫墨的應(yīng)用,還可以減少廢水排放、節(jié)約水和能源的耗費(fèi)。
  
  另外,酶還對造紙纖維性能具有改善作用。在制漿工藝中有一個(gè)精煉工段,即制漿纖維素的疏解和整理,主要目的是提高纖維素的抄紙性和強(qiáng)度,截?cái)噙^長纖維提高抄紙的均一性,改善抄紙的吸收率、孔隙率和白度。傳統(tǒng)方法主要通過機(jī)械作用或化學(xué)物質(zhì)的作用達(dá)到要求的目標(biāo),而利用微生物酶的作用進(jìn)行紙漿纖維的生物修飾有利于節(jié)省能源和減少化學(xué)試劑對纖維的破壞。
  
  繼續(xù)推動(dòng)生物技術(shù)的應(yīng)用
  
  在造紙工業(yè)中化學(xué)制漿的粗漿洗滌、機(jī)械漿漂白、廢紙打漿及脫墨等工段中已經(jīng)有造紙酶工業(yè)規(guī)模使用的案例,主要包括纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、錳過氧化物酶和漆酶。
  
  另外,一些商業(yè)化的纖維素酶,如fibercare、fiberzymlbr和celluclast1.5l也已在造紙工業(yè)中應(yīng)用。
  
  此外,在具有商業(yè)開發(fā)潛力的細(xì)菌纖維素酶中,大部分生產(chǎn)的內(nèi)切葡聚糖酶主要水解非結(jié)晶纖維素,少數(shù)的芽胞桿菌和類芽胞桿菌產(chǎn)生的內(nèi)切葡聚糖酶可以水解微晶纖維素,坎皮納斯類芽胞桿菌生產(chǎn)的耐熱中性纖維素酶已被開發(fā)應(yīng)用于制漿修飾和打漿酶,取得了很好的效果。
  
  可以說,酶在制漿造紙工業(yè)的高效應(yīng)用不僅可以提升生產(chǎn)效率,還可提高紙漿質(zhì)量、減少能耗和水耗。但是,酶制劑在造紙工業(yè)的應(yīng)用仍然存在成本高、穩(wěn)定性不足、不易混合、駐留時(shí)間不夠及成漿質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。不過,隨著分子進(jìn)化及基因重組技術(shù)的提高,將有利于提升酶的穩(wěn)定性及生產(chǎn)水平。此外,生物科學(xué)家與造紙工程師的協(xié)同攻關(guān)也是推動(dòng)生物技術(shù)在紙漿造紙專業(yè)應(yīng)用的另一關(guān)鍵。
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