论文摘要
随着科技水平的发展和生物技术的不断进步,越来越多的生物酶制剂不断地被发现和应用,生物酶的有效利用不仅给人类带来使用上的便利,同时也带来很高的经济效益、社会效益和环境效益。近些年对微生物分泌的氧化还原酶类的研究也受到科研工作者的广泛关注,特别是具有广泛底物的漆酶更成为人们研究的热点。本论文针对漆酶氧化的特点,采用漆酶与其特殊的介体TEMPO(2,2,6,6-四甲氧基哌啶-1-氧化物)组成的漆酶/TEMPO体系,对纸浆纤维进行改性研究,对改性后纸浆纤维的功能的变化进行了检测,对其物理和化学性质的改变进行了探讨,同时对其氧化后纸浆的降解性也进行了考察。其主要的研究结果为：本研究中选择由真菌米曲霉分泌的工业化生产的氧化还原酶漆酶作为生物催化剂,TEMPO作为电子的传递介体,组成漆酶/TEMPO体系。首先对漆酶/TEMPO体系对纸浆纤维氧化过程中的影响因子进行了优化,得到漆酶/TTEMPO体系氧化纸浆纤维赋予纸浆纤维醛基的最佳条件为：反应时间12h, TEMPO用量0.2g/g绝干浆,漆酶用量0.5ml/g绝干浆,pH=4.5,反应温度30℃；赋予纸浆纤维最大羧基含量的最佳条件为：反应时间24h,pH=4.5,TEMPO用量0.33g/g绝干浆,漆酶用量0.67ml/g绝干浆,反应温度30℃。通过FT-IR和XPS分析证实氧化后的纸浆纤维中含有羰基基团,通过电子显微镜的表面形貌观察证实纸浆纤维表面发生了刻蚀现象；通过漆酶/TEMPO体系氧化后的纸浆纤维其醛基含量和羧基含量分别增加了225%和360%。在漆酶/TEMPO体系改性纸浆纤维的基础之上对氧化过程中纸浆纤维中醛/羧基的变化规律进行了探索。在漆酶/TEMPO体系对针叶硫酸盐浆氧化的基础上,又对漂白阔叶硫酸盐浆进行氧化改性,同样使得阔叶浆的羧基含量增加了246%。在对纸浆漆酶/TEMPO体系改性的基础上,对改性后的纸浆纤维的物理和化学性能进行了检测,通过检测发现其各项指标均发生了不同程度的改变。纸浆纤维铜价升高了将近4倍左右；漆酶/TEMPO体系改性后的纸浆的聚合度明显降低,其聚合度降为原浆的1/3左右；其保水值有小幅度的升高,提高了近20%；纸浆纤维零距抗张强度降低近40%；纸张的抗张强度却增加了一倍左右,耐破度也有不同程度的增加,但纸张的白度明显降低。对改性后纸浆纤维的吸附性研究发现,其对银离子的吸附能力有明显的提高,并且其吸附能力随着羧基含量的增加而增加。其最大羧基含量时吸附银离子的量为原浆的2倍,并且吸附银离子后的纸浆,经过高温处理后其颜色发生了较大改变。改性纸浆纤维吸附银离子后的抑菌能力也有显著提高,抑菌圈直径明显变大。从电镜扫描照片上明显观察到有银粒子的存在对原浆和漆酶/TEMPO体系改性纸浆的纤维素酶降解条件的研究发现,原浆的最佳纤维素酶降解条件为：pH4.5、温度40℃、处理时时12h、纤维素酶的加量为12.5ml：而漆酶/TEMPO体系改性后的含羧基纸浆纤维的最佳酶促反应条件为：pH4.5、温度40℃、处理时间8h、纤维素酶的使用量为10ml。由此可以看出纸浆纤维降解后达到最大还原糖含量,氧化后浆酶解所需的反应时间和消耗的纤维素酶的量明显减少。漆酶/TEMPO体系氧化改性的纸浆更易于被纤维素酶降解。综上所述,纸浆通过漆酶/TEMPO体系的氧化改性,可在纸浆纤维表面基团的种类和含量上有所改变,机械性能也会有不同程度的变化,其化学反应特征也得到一定的提高,更容易被纤维素酶降解。纸浆的漆酶/TEMPO体系的改性处理为高强纸,特别是高湿强纸的生产提供了新的技术手段,为抑菌纸的制造开辟了新的技术途径,也为纤维素酶解和生物质能源乙醇的开发提供了新颖的思路。