纖維素酶在溶解紙漿中的應用
溶解紙漿是由牛皮紙漿(kraftpulp)或硫酸鹽紙漿經過進一步精制和純化而得的高純度纖維素漿,通過一步衍生反應可以形成多種可溶性衍生物,這些可溶性衍生物可用于生產各種人造絲、纖維酯或塑膠。生產中對溶解紙漿的純度要求極高,紙漿中木聚糖和甘露聚糖雜質的存在不僅會影響衍生反應的進行,而且還有可能產生不溶物阻塞加工設備或最終使產品形成色斑,有時還會給產品帶來熱不穩定性,因此必須有效去除這些雜質。
工業生產中,為使溶解紙漿纖維素純度達到98%,常需使用大量的氫氧化鈉處理紙漿,這造成了嚴重的環境污染,為此,許多學者轉而嘗試生物法處理紙漿。Paice和Jarasek首次利用了酶法去除紙漿中的半纖維素雜質,但效果不太理想,酶解作用并未有效去除硫酸鹽紙漿中的木聚糖。
究其原因,主要是因為木聚糖酶與木聚糖之間存在著空間位阻,使酶與底物不能充分接觸;實驗表明,適當延長浸潤時間,除木聚糖酶外,其他一些蛋白如肌紅蛋白、卵清蛋白和木素過氧化物酶都可進入紙漿纖維的次生壁并在片孔層中積累;紙漿中的纖維素基質與木聚糖緊密結合并相互交聯,使木聚糖酶不能充分與木聚糖結合并作用,因而降低了酶解效率。
如果先用少量纖維素酶對硫酸鹽紙漿進行處理,則可極大提高木聚糖酶的酶解效率,應用木聚糖酶或甘露聚糖酶純化紙漿纖維素,目的是盡可能去除殘留的木聚糖或甘露聚糖,雖然這些酶并不能將紙漿纖維中所有半纖維素水解成寡糖,但經過酶的作用,這些半纖維素已經有很大程度的解聚,這就大大方便了隨后的堿液抽提工作。今后,隨著研究的深入,木聚糖酶和甘露聚糖酶會在溶解紙漿生產中發揮重要作用。
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