现代生物技术导论第三章.pdf

第四章 生物法制浆 绪 论 1.定义：生物制浆是利用微生物具有 分解木素的能力，来去除制浆原料 纤维或纸浆中的木素，使植物组织 与纤维彼此分离成浆的过程。 • 注意：目前从自然界分离得到的白 腐菌菌株以及经过诱变处理得到的 木素降解酶，降解木素的能力远远 没有达到完全生物制浆的要求。 2.生物法制浆研究的方向： • 生物机械浆（BMP） • 生物化学机械浆（BCMP） • 麻类原料生物制浆 第一节 生物机械法制浆 一、筛选真菌 1.所用的菌株条件： • 繁殖速度快； • 分解木素能力强； • 仅可能少分解或不分解纤维素。 2. 腐朽实验 • 将木块在加速腐朽室内进行腐朽； • 分析其木素和糖的含量； Ø 测试指标： 质量，木素，葡萄糖，木糖，甘露糖 Ø 原则：木素损失越多，而纤维素和半纤维素损失越少越好。 • 当各种菌株用于不同品种木材时，有些仅仅对阔叶木有效，而有些 对针叶木和阔叶木都有效。在降解木素的能力和选择性方面菌株之间 存在明显的差异。 • 缺点：对木材进行腐朽实验的方法仅仅 只能显示木素的去除比，而在实际的生物 制浆中，在木片降解木素和节省能耗或者 改进机械强度之间没有明显的关系。 通过试管中木材腐朽实验的方式进行筛选 ，费时费力。 怎么办？ 3. PFI磨浆 • 用PFI磨浆和测量游离度来估计真菌处理制 浆的能源消耗。 • 测定试样在未经白腐菌处理和经白腐菌处 理，观察木片生物机械浆的纸张特性和节省 能量的关系。 4. Simons染色 • Simons染色被广泛用来评价打浆使纤维帚 化的程度； • 帚化的纤维细胞壁染上橙色，未帚化或未破 坏的纤维细胞壁成蓝色。 当杨木的木片用白腐菌处理四个星期后， 通过单圆盘磨浆，真菌处理木片得到的浆高度 帚化，而未处理的木片浆的纤维很少帚化。 • 经过生物处理的木片，其纤维长度更一致， 而且帚化成羊毛状，良好的帚化是生物制浆的 优点。 • 纤维末端发黄程度与生物制浆全过程节省能 量有很好的相关性。基本成正比关系。 二、评价在生物制浆方法中选择的真菌 • 实验方法 调整木片水分 木片＋水 生物反应器 （55 60％） 适当的温度 制成手抄纸 单盘磨在常压下 和潮湿的空气， 检测物理特性 解离纤维 接种真菌， 培养2-4星期 图1 生物反应器实验装置 图2 反应实验流程图 图3 山杨木片表面的真菌菌丝 图4 山杨木片 刚硬细胞壁 图5 经黄孢原毛平革菌 处理后3 2. 实验中各种参数的优化 • 木片的批号、木片的贮存和在处理期间木片的流动 木片的批号和贮存状况参数基本不影响生物制浆，但是木片的运 动对木片降解，磨浆能耗和纸张机械强度特定的影响，根据反应 器的不同有所区别。 • 接种物 用预先殖菌的木片作为接种物。 • 营养物要求 主要是碳和氮含量的要求。 • 通气 真菌分解木素的活动取决于利用氧的可能性。 • 白度 相同的漂剂用量，漂白白度不如未处理机械浆高。 • 废液分析 生物制浆废水的负荷比CTMP低，而且毒性含量低。 三、生物机械法制浆产业化前景 •