第３０卷第５期 林 产 化 学 与 工 业 Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．５ ２０１０年１０月 Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｙｒ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ０ｃｔ．２０１０ 酶处理对混合杨木Ｐ－ＲＣ ＡＰＭＰ浆打浆性能的影响 杨桂花 ，穆永生 ，陈嘉川 ，张凤山 （１．山东轻工业学院造纸科学与技术教育部重点实验室山东省制浆造纸重点实验室， 山东济南２５０３５３；２．华泰集团有限公司，山东广饶２５７３３５） 摘要： 探讨了纤维素酶、木聚糖酶处理对混合杨木温和预处理和盘磨化学处理的碱性过氧化氢 机械浆（Ｐ－ＲＣ ＡＰＭＰ）的打浆性能和打浆能耗的影响。结果表明：与未经过酶处理浆相比，纤维素 ＹＡＮＧ Ｇｕｉ—ｈｕａ 酶和木聚糖酶处理可明显改善纸浆的打浆性能和降低打浆能耗，纸浆打浆度提高１．０￣６．５。ＳＲ，或 在相同打浆度下打浆能耗降低１０％￣２５％。纤维素酶处理浆裂断长提高１８％，撕裂指数提高１４％，耐破指数提高 １６％，耐折度提高１００％。木聚糖酶处理纸浆白度提高１．７度（ＩＳＯ），纸浆物理强度略有上升。纤维素酶在改善纸浆打 浆性能、降低打浆能耗和提高物理强度方面好于木聚糖酶，木聚糖酶在改善纸浆光学性能方面优于纤维素酶。酶处理可 以使纸浆纤维结构变得疏松柔软，从而增强纤维间的交织能力。 关键词： 纤维素酶；木聚糖酶；Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ浆；打浆性能；酶处理 中图分类号：ＴＱ３５ｌ；Ｑ８１４．４；ＴＳ７５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３—２４１７（２０１０）０５—００４５—０６ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｅｎｚｙｍｅ・－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ Ｂｅａｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｘｅｄ Ｐｏｐｌａｒ Ｐ－・ＲＣ ＡＰＭＰ ＹＡＮＧ Ｇｕｉ—ｈｕａ ，ＭＵ Ｙｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｊｉａ—ｃｈｕａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｆｅｎｇ．ｓｈａｎ （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐａｐｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｙｒ，Ｊｉｎａｎ ２５０３５３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｕａｔａｉ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｒａｏ ２５７３３５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｅｌｌｕｌａｓｅ ａｎｄ ｘｙｌａｎａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｂｅａｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ｐｏｐｌａｒ Ｐ・ＲＣ ＡＰＭＰ ｐｕｌｐ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｃｏｍｐ￣ｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｕｌｐ ｕｎｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｅｎｚｙｍｅ，ｔｈｅ ｂｅａｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｕｌｐ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｅｎｚｙｍｅ ｗａｓ ｉｍｐｗｖｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ １．０－６．５。ＳＲ ｉｎ ｂｅａｔｉｎｇ ｄｅ￣ｅｅ ａｎｄ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ １０％－２５％ｉｎ ｂｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｓａｎｌｅ ｂｅａｔｉｎｇ ｄｅ￣ｅｅ．Ｂｒｅａｋｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈ，ｔｅａｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ，ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｆｏｌｄｉｎｇ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｌｐ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｗｅｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ １ ８％，１４％，１６％ａｎｄ １００％ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ＰＦＩ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ．Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｌｐ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｘｙｌａｎａｓｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １．７ ｐｅｒｃｅｎｔ ＩＳＯ，ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｐｕｌｐ ｗｅｒｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｅｌｌｕｌａｓｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｘｙｌｎａａｓｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｂｅａｔａｂｉｌｉｔｙ，ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｂｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｘｙｌａｎａｓｅ・ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｕｌｐ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ．Ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｅｎｚｙｍｅ，ｆｉｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｕｒｎｅｄ ｌｏｏｓｅ ａｎｄ ｌｉｍｐ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ａｍｏｎｇ ｆｉｂｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｌｔｕｌａｓｅ；ｘｙｌａｎａｓｅ；Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ；ｂｅａｔａｂｉｌｉｔｙ；ｅｎｚｙｍｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 杨树因其生长快、适应性强、繁殖容易、用途广泛而引起世界各国的关注，而且已经被广泛应用于造 纸行业。造纸工业是高能耗的行业，节能降耗已成为一项重要的战略任务，同时也是降低生产成本和提 高市场竞争力的有效措施。目前，化学机械浆已占高得率浆的主导地位，其优势是能充分利用其他制浆 方法不宜使用或较少使用的原料¨ Ｊ。生物酶促打浆是利用高活性的半纤维素酶或者纤维素酶对打浆 前的纸浆进行预处理，在纤维表面发生酶解反应，随着反应进行，将纤维外层剥离 Ｊ，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，从而使纸浆的磨浆性能得到改善，起到 收稿日期：２０１０—０２—０３ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（３０９７２３２６）；山东省自然科学基金资助项目（Ｙ２００７Ｄ４１）；山东省科技发展计划资助项目 （２００８ＧＧ２ＴＣ０１０１１—４） 作者简介：杨桂花（１９６６一），女，山东潍坊人，教授，博士，研究方向为速生林高得率制浆技术和制浆造纸绿色化学技术； Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｇｈ２６２６＠１２６．ｃｏｍ。 林产化学与工业 第３０卷 降低打浆能耗的作用 。据报道，１９６８年的一项工艺专利已利用从白腐菌中分解出来的纤维素酶缩 短磨浆时间 引。干状菌和曲霉菌分泌的半纤维素酶，也能够提高纸浆纤维的精磨和水化作用 ｍ 。 可 见，以酶处理为基础的各个工段可使制浆造纸工业实现节能降耗的清洁化生产。作者研究了纤维素酶、 木聚糖酶促进Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ打浆的效果，并对打浆性能进行了分析。 ｌ 实验 １．１原料及分析 试验用原料混合杨木取自山东德州中茂盛源纸浆有限公司。木片规格为长１５￣２５ ｍｍ，宽１０～ ２０ ｍｍ，厚３～５ ｍｍ，木片合格率大于８５％，平衡水分后备用。将平衡水分后的木片用Ｗｉｌｌｅｙ磨粉碎，取 ０．３２５～０．３５０ ｍｍ之间的木粉，平衡水分，并对木粉进行化学成分分析，结果如下：１％ＮａＯＨ抽出物 ｌ８．８％，苯醇抽出物２．２５％，灰分０．３６％，聚戊糖２２．８０％，综纤维素８Ｏ．５５％，酸不溶木质素 １８．６０％，酸溶木质素１．９０％。 纤维素酶取自苏珂汉公司，固体状。木聚糖酶５１０２４取自诺维信公司，液体状。 １．２酶制剂特性和酶处理条件 纤维素酶活测定以羧甲基纤维素为底物，木聚糖酶酶活测定以木聚糖为底物，测定结果见表１。 表１酶制剂特性 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｎｚｙｍｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ主ｓ６ｃｓ 根据纤维素酶和木聚糖酶５１０２４的特性和前期实验结果制定酶处理条件。酶处理条件为：纤维素 酶用量２０、２５和３０ ＩＵ／ｇ，ｐＨ值６．０，酶处理温度５５℃，酶处理时间１００ ｍｉｎ，纸浆浓度１０％；木聚糖酶 ５１０２４酶用量２０、２５和３０ ＩＵ／ｇ，ｐＨ值７．０，酶处理温度５Ｏ℃，酶处理时问１００ ｍｉｎ，纸浆浓度１０％。 １．３实验室工艺流程 先将木片进行洗涤和预浸渍，然后进行一段挤压疏解，一段挤压疏解后进行一段化学处理，再进行 二段挤压疏解，疏解后的木片进行二段化学处理，经过二段化学处理的木片带药液进行一段磨浆，然后 进入高浓停留段，高浓停留浆料进行二段磨浆和三段磨浆，磨浆后的浆料进行消潜处理，经过消潜的浆 料进行酶处理，酶处理后浆料采用ＰＦＩ磨打浆，然后进行抄片和性能指标检测。 １．４ Ｐ－ＲＣ ＡＰＭＰ制浆 １．４．１ 化学处理工艺条件 在前期实验基础上制定化学处理工艺条件，化学处理为两段处理。一段化 学处理条件为：ＮａＯＨ用量３．３％，Ｈ２０２用量３．０％，Ｎａ２ＳｉＯ １．０％，ＭｇＳＯ４ ０．２％，ＥＤＴＡ ０．２％，处理 温度７５ ｑＣ，处理时间５０ ｍｉｎ，料液比１：４；二段化学处理条件为ＮａＯＨ用量３．０％，Ｈ２Ｏ 用量３．０％， Ｎａ２ＳｉＯ３ ２．０％，ＭｇＳＯ４ ０．３％，ＥＤＴＡ ０．３％，处理温度５０℃，处理时间６０ ｍｉｎ，料液比１：４。 １．４．２木片预处理木片经洗涤后浸泡２４ ｈ，平衡其水分，然后将其置于１５ Ｌ蒸煮锅中用４５℃热水 浸渍２０ ｒａｉｎ，以除去木片中的空气。 １．４．３挤压疏解处理后的木片用ＪＳ１０型螺旋挤压疏解机进行挤压疏解，设备结构压缩比为４：１。 １．４．４化学预处理挤压后的木片装在塑料袋中，与药液混合均匀后在恒温水浴锅中进行化学预处理。 １．４．５ 磨浆 经化学处理后的木片带药液在ＺＳＰ一３００型高浓磨浆机中进行磨浆，磨浆浓度为２０％一 ２５％。一段磨后浆料不经过洗涤与挤压直接放人塑料袋，在温度为７Ｏ℃的水浴锅中高浓停留４５ ａｒｉｎ， 然后再进行第二、三段磨浆，磨浆主轴转速３ ０００ ｒ／ｍｉｎ，三段磨浆间隙分别为０．５、０．３和０．２５ ｍｍ。 １．４．６磨浆后处理磨浆后浆料在８０～９０℃下消潜３０ ｍｉｎ，平衡水分后，测定其打浆度。 １．４．７酶处理将消潜后浆料与酶液在塑料袋中混合均匀。然后置于恒温水浴锅中进行酶处理，每 第５期 杨桂花，等：酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ浆打浆性能的影响 ４７ １０～１５ ｍｉｎ取出揉搓一次，使原料与酶液充分混合，并保持反应体系的ｐＨ值、温度在设定条件下，浆料 处理至规定时间后取出用沸水处理１０ ｍｉｎ使酶失活，用水充分洗涤，然后进行ＰＦＩ磨打浆。 １．５打浆 采用１３本ＫＲＫ公司产ＰＦＩ磨进行打浆，打浆转速为１ ４６０ ｒ／ｍｉｎ，打浆浓度ｌ０％，打浆辊和打浆室 间隙为０．２５ ｍｍ。打浆后采用肖伯尔式打浆度仪测定其打浆度，打浆至４５．０－５０．０。ＳＲ。 １．６抄片 打浆后浆料用德国Ｆｒａｎｋ公司产Ⅲ快速抄片器抄造定量为６０ ｇ／ｍ 的纸片并进行干燥，干燥温度 ９５℃，干燥时间７ ｍｉｎ，真空度０．６ ＭＰａ。纸片在ＩＳＯ标准恒温恒湿条件下处理４－６ ｈ，然后测其物理和 光学性能指标。 １．７性能指标检测 白度、不透明度和光散射系数采用杭州轻通仪器开发公司产ＹＱ—ｚ一４８Ｂ数显式白度测定仪测定； 裂断长采用长春市纸张试验机厂产摆锤式抗张强度测定仪测定；撕裂指数采用四川江造纸仪器厂 产撕裂度测定仪测定；耐折次数采用四川江造纸仪器厂产ＭＩＴ式耐折度测定仪测定。 １．８纤维特性分析 准确称取相当于０．１ ｇ绝干浆量（准确至０．１ ｍｇ）的待测试样，加水分散均匀并稀释至１ ０００ ｍＬ，准 确量取上述纤维悬浮液１００ ｍＬ稀释至１ ０００ ｍＬ，从中均匀取出１００ ｍＬ作为测试试样，按照ＩＳＯ １６０６５ 测试标准，使用加拿大Ｏｐｔｅｓｔ公司产纤维质量分析仪测定纤维的长度、宽度、细小纤维含量等纤维特性 指标。 １．９环境扫描电镜观察 将纸浆用３０％、５Ｏ％、７０％、１００％的乙醇分级脱水，然后放入美国Ｌａｂｃｏｎｃｏ公司生产的 Ｆｒｅｅ２０ｎｅ ６ Ｌ冷冻升华干燥机中干燥４８ ｈ，喷金后，在荷兰产ＱＵＡＮＴＡ ２００型扫描电镜上观察并照相，加 速电压为１０ ｋＶ，放大倍数为１ ６００倍。 ２结果与讨论 主要探讨纤维素酶和木聚糖酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆的打浆性能、打浆能耗、成浆物理 强度性能和光学性能的影响。 ２．１ 纤维素酶处理对打浆度和打浆能耗的影响 首先探讨了纤维素酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆的打浆性能的影响。打浆能耗与纸浆打浆 度有关，可用纸浆打浆度的变化来间接表示打浆能耗的变化。对某一浆种来讲，打浆度高低取决于打浆 转数，因此可用打浆转数计算某一打浆度下的打浆能耗变化情况。 ． 纤维素酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆打浆度和打浆能耗的影响见图１。 蠡 辞 亲 Ｏ ５０００ ｌＯＯｏｏ ｌ５ｏｏＯ ２０Ｄ０Ｏ ２５ ３Ｏ ３５ ４０ ４５ 打浆转数，ｒ 打浆度 酶用量ｅｎｚｙｍｅ ｄｏｓａｇｅ／（ＩＵ・ｇ－ ）：一◇一Ｏ；一口一２０；一△一２５；一术一３０ 图１纤维素酶处理对打浆度（ａ）和打浆能耗（ｂ）的影响 Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｏｌｌ ｂｅａｔｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ（ａ）ａｎｄ ｂｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ（ｂ） ４８ 林产化学与工业 第３０卷 由图可知，与未经过酶处理混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆相比，经过纤维素酶处理可明显改善纸浆的 打浆性能，降低打浆能耗。图１（ａ）表明ＰＦＩ磨浆初期酶处理浆打浆度提高幅度较小，但打浆后期随着 打浆转数的增加酶处理浆的打浆度与对照浆相比提高的幅度较大。在相同打浆转数下纤维素酶处理浆 的打浆度比未经过酶处理浆提高２—６．５。ＳＲ。ＰＦＩ磨打浆转数为２０ ０００ ｒ时，与未经过酶处理浆相比 较，经过纤维素酶处理浆的打浆度提高了５．０－６．０。ＳＲ，纸浆的打浆性能明显得到改善。图１（ｂ）显示 在打浆至相同打浆度下，纤维素酶处理浆的打浆转数下降１ ５００～５ ０００ ｒ，下降幅度为１４％－２５％，可明 显降低纸浆的打浆能耗，其主要原因是纤维素酶处理可降低纤维间的黏结，使原料柔软松散，易于打浆。 但不同纤维素酶用量下纸浆打浆性能改善程度和降低能耗有所不同，纤维素酶用量为２５和３０ ＩＵ／ｇ下 的酶促打浆效果好于酶用量２０ ＩＵ／ｇ。从生产成本考虑，选择纤维素酶用量为２５ ＩＵ／ｇ较合适。 ２．２木聚糖酶处理对打浆度和打浆能耗的影响 在纤维素酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆的实验基础上，又探讨了木聚糖酶处理对混合杨木 Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ的打浆性能的影响。 木聚糖酶用量与打浆度和打浆能耗的关系见图２。 （ 亡 ＼ 。婢 ０ ５Ｏｏ０ １００００ ｌ５０００ ２００００ ２５ ３Ｏ ３５ ４０ ４５ 打浆转数／ｒ 打浆度 酶用量ｅｎｚｙｍｅ ｄｏｓａｇｅ／（ＩＵ・ｇ－１）：一◇一Ｏ；一口一２０；一△一２５；一 一３０ 图２木聚糖酶处理对打浆度（ａ）和磨浆能耗（ｂ）的影响 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｘｙｌａｎａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｂｅａｔｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ（ａ）ｂｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ（ｂ） 由图可以看出，经过木聚糖酶处理，混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ的打浆性能得到明显改善，打浆能耗有 所下降，但酶促打浆效果不及纤维素酶。图２（ａ）表明与未经过酶处理纸浆相比，在相同打浆转数下，经 过木聚糖酶处理的纸浆打浆度提高１．０－４．５。ＳＲ。ＰＦＩ磨打浆转数为２０ ０００ ｒ时，未经过酶处理纸浆的 打浆度为４０．０。ＳＲ，经过木聚糖酶处理浆的打浆度提高２．５－４．５。ＳＲ，纸浆的打浆性能得到了改善。图 ２（ｂ）显示在打浆至相同打浆度下，经过木聚糖酶处理纸浆的打浆转数有不同程度下降，打浆转数降低 １Ｏ％～１７％。当打浆至４０．０。ＳＲ时，与未经过酶处理纸浆相比较，不同用量下木聚糖酶处理纸浆的打 浆转数降低了１０％～１５％，打浆能耗有明显降低，这是因为木聚糖酶处理可使纤维表面呈现多孔状态， 使原料柔软松散，易于打浆。比较不同酶用量下的酶促打浆效果，较适宜的木聚糖酶用量为２５和 ３０ ＩＵ／ｇ，从生产成本考虑，木聚糖酶最佳用量为２５ ＩＵ／ｇ。 ２．３酶处理对纸浆光学性能和物理性能的影响 纤维素酶和木聚糖酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆光学性能和物理性能的影响见表２。 由表２中数据看出，与未经过酶处理混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ相比，在相同的磨浆转数下，经过酶处 理的纸浆在白度和物理强度方面均有不同程度增加。经过纤维素酶处理，纸浆白度提高０．７度（ＩＳＯ）， 不透明度略有变化，裂断长提高０．４４ ｋｍ，提高幅度为ｌ８％，撕裂指数提高ｌ４％，耐破指数提高１６％， 耐折度提高１００％。经过木聚糖酶处理，纸浆白度提高１．７度（ＩＳＯ），纸浆不透明度和撕裂指数略有变 化，裂断长提高８％，耐破指数提高５％，耐折度提高３３％，纸浆强度提高幅度较小。酶处理后纸浆得 率略有下降。可见，纤维素酶处理对纸浆物理强度的提高更为显著，而木聚糖酶处理对纸浆白度提高有 利，原因是木聚糖酶在处理过程中可以降解部分木聚糖，破坏木质素碳水化合物复合体的联接，溶出部 第５期 杨桂花，等：酶处理对混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ浆打浆性能的影响 ４９ 分小分子木质素，从而有利于纸浆白度的提高。 表２酶处理对纸浆光学性能和物理性能的影响¨ Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｎｚｙｍｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｕｌｐ １）纸浆打浆度为ｂｅａｔｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ４５。ＳＲ，纤维素酶用量ｃｅｌｌｕｌａｓｅ ｄｏｓｅ ２５ ＩＵ／ｇ；木聚糖酶用量ｘｙｌａｎａｓｅ ｄｏｓｅ ２５ ＩＵ／ｇ；表３同ＳａＢｌｅ ａｓ ｉｎ Ｔａｂｌｅ ３ ２．４纤维特性分析 用纤维质量分析仪（ＦＱＡ）对经过和未经过酶处理纸浆的纤维特性进行了分析，分析结果见表３。 表３浆料纤维特性分析 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｆｂｅｒ 表３中数据表明，与未经过酶处理混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ相比，经过纤维素酶和木聚糖酶处理纸浆 的纤维数量平均长度、纤维长度加权平均长度及质量加权平均长度均有所增加，纤维宽度和细小纤维数 量减小，纤维扭结指数增大。原因是浆料中的细小纤维具有较高的比表面积，纤维素酶和木聚糖酶可优 先接触并降解这部分细小纤维，从而提高了整体纤维的平均长度。酶处理浆料在ＰＦＩ磨机械作用下更 易于纤维分丝帚化，纤维表面Ｐ层和Ｓ１层容易脱除，从而使纤维宽度变小。纤维扭结是指纤维细胞壁 受损而产生的突然转折，纤维适当的扭结避免了磨浆或打浆过程中纤维的过分切断，增强了纤维间的结 合强度。因此，酶处理可增加纸浆的物理强度指标。 ２．５纸浆的纤维形态扫描电镜观察 对经过和未经过酶处理的混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纤维在环境扫描电镜（ＳＥＭ）下进行了观察，以了 解酶处理纸浆纤维形貌的变化。扫描图片见图３。 由图３可看出，未经过酶处理混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纤维完整、硬挺，无明显的空洞、裂痕，有细小 纤维和碎片存在。经过纤维素酶处理的纤维表面凹陷、柔软、松弛，纤维比表面积增加，纤维未受到损 伤。木聚糖酶处理后纤维表面空洞增加，并出现分丝帚化现象。可见，经过酶处理纸浆纤维变得柔软和 细纤维化，纤维比表面积增加，使纤维间更易于结合，纤维的交织能力增强，从而提高了成纸强度，这是 酶处理后纸浆物理强度提高的原因。 ３结论 ３．１ 与未经过酶处理混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆相比，经过纤维素酶和木聚糖酶处理可以明显改善纸 浆的打浆性能，降低打浆能耗。纸浆打浆度提高１．０－６．５。ＳＲ，打浆能耗降低１０％～２５％，其中纤维素 ５０ 林产化学与工业 第３Ｏ卷 酶促打浆效果好于木聚糖酶。 ａ 未经过酶处理浆ｕｎｔｒｅａｔｅｄ ｐｕｌｐ；ｂ．纤维素酶处理浆ｐｕｌｐ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｃｅｌｌｕｌａｓｅ；ｃ．木聚糖酶处理浆ｐｕｌｐ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｘｙｌａｎａｓｅ 图３纤维形态的扫描电镜 Ｆｉｇ．３ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｉｂｅｒ ｆ３．２与未经过酶处理混合杨木Ｐ～ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆相比，经过酶处理的纸浆的白度和物理强度指标均有 不同程度增加。纤维素酶处理对纸浆物理强度的提高更为显著，木聚糖酶处理对纸浆自度提高有利。 ３．３与未经过酶处理混合杨木Ｐ～ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆相比，经过纤维素酶和木聚糖酶处理纸浆的纤维数量 平均长度、纤维长度加权平均长度及质量加权平均长度均有所增加，纤维宽度和细小纤维数量减小，维 扭结指数增大，这有利于提高纸浆的物理强度。 ３．４经过木聚糖酶和纤维素酶处理，混合杨木Ｐ—ＲＣ ＡＰＭＰ纸浆纤维变得柔软松散，易于打浆，纤维的 分丝帚化程度较好，从而降低了纸浆的打浆能耗，提高了纤维的交织能力。 参考文献： ｌ１］詹怀宇，支Ｉｌ秋娟，陈嘉川，等．制浆原理与工程［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００８：２－３． ［２］姜云，张升友．利用生物酶降低磨浆能耗［Ｊ］．国际造纸，２００７，２６（３）：３５—３７． ［３］０１３’ＵＳＥ，ＭＡＴＯ Ｊ，ＢＡＵＥＲ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｐａｐｅｒ［Ｊ］．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｃｈｅｍ ａｎｄ Ｔｅｃｈｏｎｏｌ，１９８７，２１（６）：６６３－６７２． 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