生物酶在造纸中的应用

生物酶在制浆造纸过程中的应用及研究进展摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，基于生物酶的专一性、高效性和环境友好性，生物技术在制浆造纸工业已有一些成熟应用，并取得了良好的经济和环境生态效益。

本文介绍了纤维素酶、半纤维素酶、木素降解酶、果胶酶等生物酶在生物制浆、生物漂白、酶促磨浆/打浆、酶法脱墨、纤维酶法改性、生物法树脂障碍控制、生物法处理制浆废水等制浆造纸各单元中的应用和研究进展。

关键词：生物酶；生物制浆；酶法脱墨；生物漂白引言近年来，生态恶化，能源短缺，人们对环保的要求越来越高，传统的造纸工业由于能源消耗大，污染严重，一直饱受垢病。

生物技术以其节约能源，环境友好等特点受到造纸工作者的关注，目前生物技术已应用到制浆造纸工业的全过程，如备料、制浆、纤维性能改善、树脂障碍控制、漂白、二次纤维的脱墨、废水处理及污泥生物堆肥等。

酶是生物体中活细胞产生的一种具有催化作用的物质，能加快化学反应的速率，并使反应以一定的顺序转换。

因此，酶是一种生物催化剂。

酶的作用与一般催化剂的作用是相同的，但由于酶的化学本质是蛋白质，原来是在生物体内产生，并且在生物体内部使用的，故还有其特点。

首先，酶能在温和的反应条件下发挥作用，酶是一种生物催化剂，主要由蛋白质组成，所以酶不能耐高温、高压及能引起蛋白质凝固、变性的各种环境条件。

一般来说，酶的催化反应条件温和，即在常温、常压，近于中性的环境下进行。

其次，酶催化反应具有高效性，酶的催化效率远比无机催化剂高，一般可比无机催化剂高１０５～１０１３倍，即用少量的酶就可催化大量的底物。

酶的存在降低反应所需的活化能，并能增加底物与酶分子间的碰撞频率，因此才使酶催化反应能高速有效地进行。

此外，酶催化作用具有专一性，酶催化反应时，对底物有严格的选择性，即某一种酶只能催化某一种或某一类物质（底物）进行一定的化学反应，生成相应的产物。

生物体内含有多种酶类，它们各有分工，催化不同的生化反应，才使复杂的代谢过程有规律地进行。

生物酶技术在制浆造纸工业应用的最新进展1.漂白过程中的生物酶技术应用漂白对于提高纸张质量至关重要，然而传统漂白过程中使用的化学药剂带来了环境和安全隐患。

而利用生物酶技术进行漂白可以减少或者替代化学药剂的使用。

最新的研究表明，木聚糖酶、半纤维素酶、脂肪酶等可以用于替代或辅助漂白过程中的化学药剂，能够提高漂白效果、降低漂白时间和温度，并且减少毒性物质的排放。

2.酶增强纸浆制备技术生物酶可以改变纸浆物料的结构，提高纸张的强度、光泽和打印性能。

通过使用纤维酶解酶、酸性半纤维素酶和木聚糖酶等生物酶，在纸浆制备过程中可以减少纤维的破坏，改善纸浆的流变性能。

此外，酶增强纸浆制备技术还可以减少纸浆织构中的粘结物质，减少纸张的起皱和伸展性能。

3.生物酶技术在回收纸浆中的应用纸浆的回收对于减少对天然资源的消耗和环境保护具有重要意义。

然而，由于纸张在使用过程中添加了化学药剂、墨水和其他杂质，回收纸浆通常需要经过多个环节的处理，包括去墨、除杂、漂白等。

生物酶技术在回收纸浆中的应用可以有效地去除墨水和其他杂质，提高回收纸浆的质量和可利用率。

最新研究表明，利用特定的酶类可以降低回收纸浆的颜色、颗粒度和纤维破坏程度，提高回收纸浆的漂白效果和纸张质量。

4.生物酶技术在纸张性能改进中的应用生物酶技术还可以改善纸张的性能，如增强纸张的柔韧性、润湿性和抗菌性能等。

最新的研究表明，利用脂肪酶和木聚糖酶等生物酶可以改变纤维表面的化学性质，从而提高纸张的润湿性能和抗菌性能。

另外，利用纤维酶解酶可以改善纸张的柔韧性和抗撕裂性能。

总之，生物酶技术在制浆造纸工业中的应用已经取得了显著的进展。

尽管还存在一些挑战，如酶的稳定性、成本和大规模应用等问题，但是随着技术的不断发展和成熟，相信生物酶技术将会在制浆造纸工业中发挥更重要的作用。

酶在纸质和纸张上的应用自从20世纪80年代发展了酶在纸张和造纸功能上的应用，木聚糖酶辅助漂白的发现使酶首次被大规模的介绍。

大多数生物技术应用程序提出了纸浆造纸工业是基于使用酶。

酶的特异性使他们成为独一无二的工具来有针对性的修改纸张和造纸过程的特殊成分并且他们的催化性质使他们只需小剂量就可以高效率。

酶的应用程序一般被认为是无害。

在制浆和造纸过程中酶使用的限制性在于这些酶的大小和属性，以及这些催化剂相对高昂的代价。

在制浆和造纸过程中的许多步骤使酶制剂的发展达到了拥有适合pH值和温度范围的目的。

今天（2006 年），酶在制浆造纸工业中的最重要的商业应用是漂白、废纸脱墨、通过水解物或增强排水改善纸机的运行性能，以及特殊产品纤维改性。

在纸浆和造纸工业的主要过程中酶的应用程序，即制浆，漂白，造纸，已在过去20年中被深入研究和发展。

但是酶在工业过程的实施阶段已经不像20世纪90年代期望的一样了。

然而，木聚糖酶辅助漂白是目前（2006）在造纸工业的主要生物技术的应用，从实验室到工业应用发展的非常迅速。

这是主要因为酶阶段的执行不需要任何重大更改的过程，也因为高效益的酶制剂在工业规模的应用开发非常迅速。

成功引入酶进入纸浆和造纸工艺显然需要至少以下元素：1明确经济效益应该从酶阶段获得的，2应保持或改进，质量和纤维材料的加工3在这个过程中的运行性能没有不必要的变化应该发生，4一个合适的酶制剂应该以一个合理的价格进行大规模的实验之后，大量生产投入工业的使用。

由于木质材料中含有复杂的化学成分，在改善纸浆和造纸过程中可以利用一些不同的酶（表36）。

作为有效的和特异的催化酶可用于在任何有适当条件的阶段。

苛刻的工艺条件，例如主要是或高或低的PH值和较高的温度，集中使用酶用于一些流程中使反应过程能够不那么极端。

为了克服pH和温度的限制，所以，正在开发新的嗜热性和嗜碱性的酶。

生物酶法提高制浆造纸的可持续性制浆造纸是一个不可缺少的工业领域，然而，其过程中所产生的废水、废气和废渣等危害环境的问题不容忽视。

在实践中，如何实现可持续化的制浆造纸过程一直是一个难题。

近年来，生物酶法作为一种新的生产过程方式，逐渐得到了广泛应用。

生物酶法是利用微生物酶类，将制浆造纸中的木质素、纤维素等难以降解的物质转化成可生物降解的物质，从而减少对环境的污染，提高制浆造纸的可持续性。

一、生物酶法的原理生物酶法作为一种新型的处理方式，其运作原理主要基于微生物及其生物酶的作用机理。

微生物及酶类可以在适宜温度及酸碱度等条件下，将制浆造纸中难以降解的物质分解成生物可利用的低分子化合物，并通过氧化等反应进行分解，最终达到净化的目的。

二、生物酶法在制浆造纸中的应用生物酶法在制浆造纸中主要应用于以下方面：1. 木浆漂白传统的木浆漂白过程中，通常使用大量的氯气和次氯酸钠等化学试剂，造成了大量有害物质的排放。

然而，使用生物酶法处理木浆可以有效地减少化学试剂的使用，减少废水污染和废气排放，从而实现制浆造纸过程的可持续发展。

2. 印染废水处理印染废水的主要污染物包括有机物、重金属离子、硫化物等，对环境造成了很大危害。

而采用生物酶法处理印染废水可以有效地分解废水中处于有机物中的色素等有害物质，从而达到净化目的，为废水的后续处理奠定了基础。

3. 纤维素降解纤维素是制浆造纸过程中的主要成分之一，而其难以降解和回收，直接影响了制浆造纸的可持续发展。

然而，利用生物酶法技术，可以将纤维素分解成生物可利用的低分子化合物，从而提高纤维降解效率。

三、生物酶法的优势及未来发展生物酶法的优势在于其工艺简单、成本低、操作简便、环保等特点。

与传统的化学物质相比，生物酶法对环境的污染更小，且能够提高产品质量，降低生产成本。

未来，随着人们对可持续发展的重视，生物酶法将成为制浆造纸的新趋势。

同时，随着生物技术和微生物基因工程的不断进步，生物酶法在制浆造纸中的应用将会更加广泛，为制浆造纸的可持续发展提供了新的思路和方法。

生物酶在工业生产中的应用生物酶是一类具有催化活性的蛋白质，能够加速化学反应的进行，并在反应结束后恢复原状。

在工业生产中，生物酶广泛应用于许多领域，包括食品加工、纺织工业、制药业等。

本文将重点介绍生物酶在工业生产中的应用。

一、食品加工行业1. 面包制作在面包制作过程中，利用酵母中的蔗糖酶将蔗糖分解为葡萄糖，然后通过酵母发酵将葡萄糖转化为二氧化碳和乙醇，使面团发酵膨胀。

此外，还可以使用淀粉酶将面团中的淀粉分解为麦芽糖，提高面团的发酵性能。

2. 啤酒酿造在啤酒酿造过程中，利用酵母中的酵母酶将麦芽中的淀粉分解为单糖，然后利用酶进行发酵生成乙醇和二氧化碳，从而完成麦芽中的糖分转化为酒精的过程。

酶不仅提高了酿造的效率，还改善了啤酒的口感和质量。

3. 乳制品生产在乳制品生产过程中，酶起到了重要的作用。

例如，利用乳糖酶将牛奶中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，使乳制品更易于消化吸收；利用凝乳酶将乳中的蛋白质分解为酸性蛋白质，促进乳凝块的形成等。

二、纺织工业1. 漂染工艺在纺织品的漂染过程中，常常需要使用酶来去除纤维素表面的杂质，提升纺织品的染色效果。

例如，利用纤维酶去除棉纤维表面的微小鳞片，增加纤维的柔软度和光泽度；利用苏木酶去除麻纤维表面的脂肪和润滑剂，提高染色的均匀性。

2. 石浆漂白在造纸工业中，石浆漂白是一个重要的环节。

利用漆酶或过氧化氢酶等酶类，可以有效去除石浆中的木质素、半纤维素和颜料等杂质，提高纸浆的质量和漂白效果。

三、制药业1. 酶制剂的开发与生产制药业中广泛使用的葡萄糖酶、淀粉酶、蛋白酶等酶制剂，用于药物合成、废水处理以及其他生产工艺中。

这些酶制剂能够提高反应的速度和产率，并且具有高效、环保等优点。

2. 蛋白质工程通过蛋白质工程，可以改造酶的结构和性能，使其适应更广泛的应用需求。

通过定向进化等技术手段，可以提高酶对特定底物的活性和选择性，为制药业的研发提供了更多可能。

综上所述，生物酶在工业生产中具有重要的应用价值。

造纸业中酶制剂的运用与进展研究论文酶是自然界动植物、部分有机体内产生的一类大型蛋白质，具有专一、高效和多样性的特点，可降解部分特定的高分子，作为生物催化剂加快反应速度。

20年来，酶制剂在制浆造纸工业中的应用有了很大的发展，尤其在生物制浆中减少蒸煮化学品的用量、生物漂白过程中减少漂剂的用量、生物酶促打浆节能减排技术、酶法废纸脱墨性能的改善、纸浆的酶法改性、制浆造纸废液生物处理、利用生物酶改进纸浆的滤水性、纸浆中树脂控制、用生物手段控制腐浆等诸多方面。

1酶制剂在制浆造纸工业中的应用1.1酶在生物制浆方面的应用生物制浆主要包括化学法制浆和机械法制浆。

生物化学法制浆是指通过生物方法对木片进行预处理，以减轻木片成浆的蒸解度，减少蒸煮化学药品的用量，降低碱回收强度、减少漂白化学药品用量，以及降低漂白废液的污染负荷等。

当今，生物化学制浆的研究已发展到中试和工业化规模，而且预处理方法从菌的预处理转向采用酶进行预处理，这是因为菌不如其产生的酶稳定和对环境的适应性好。

经过酶制剂处理的植物纤维原料，再经过化学法处理和蒸煮后，纤维的质量有一定的改善和提高。

白延坤等〔3〕研究光叶褚白皮机械生物法制浆的结果表明，和对照浆相比，纤维素的脱除率略高，果胶脱除率略低、木素脱除率较高、戊聚糖得到保留更多，而且成浆周期明显缩短。

陈嘉川等首先用聚木糖酶预处理麦草，在相同的工艺条件下对常规化学法制浆和酶法化学制浆进行比较实验得出:聚木糖酶的预处理明显提高麦草的脱木素程度，纸浆的卡伯值降低两个单位，蒸煮的用碱量减少，纸浆得率有所提高。

与常规的化学法制麦草浆相比，酶制剂处理的化学麦草浆的物理强度和光学性能都有明显改善。

因此，聚木糖酶预处理可以改善原料的制浆性能、减少能耗。

当今，生物法机械浆是国内外制浆造纸科研人员研究的重点和热点。

生物法机械浆是在磨浆前用微生物菌如白腐菌对木片进行预处理，或者用酶制剂对木片进行预处理，以降低树脂的含量，节约磨浆能耗，减轻环境污染，改善纸浆的成纸强度。

酶在制浆造纸中的应用摘要：综合论述酶在制浆造纸各个工序中的应用，并将之与相应的物理化学处理方法比较，说明酶的特殊优势及其发展前景。

关键词：制浆造纸酶造纸工业是我国和世界经济的重要支柱产业之一，随着国家经济的迅速发展，对纸的需求迅速增加。

同时，随着人们环保意识的提高，对于造纸工业中产生的污染问题也越来越重视。

因此，需要我们发展更高效率、低能耗、低污染的制浆造纸技术。

在众多新兴的技术中，酶在制浆造纸工业中的应用具有很大的优势和潜力，拥有良好的发展前景。

1 酶在制浆过程中的应用1.1酶用于去皮（毛）在制浆造纸工艺中，备料是整个工艺流程的第一步。

高质量的机械浆或化学浆需要完全去皮，因为即使少量的树皮残留也会造成产品颜色变暗。

去皮要消耗大量能量而且导致原材料损失。

树皮以及形成层中果胶含量比较高，还含有半纤维素。

因此，果胶酶显得特别重要。

另外，木聚糖酶可能也有重要作用。

运用能水解果胶的酶预处理后在进行去皮，能耗下降80%。

但酶应用在该工序中最大的问题在于酶对形成层的渗透困难。

（毛[1]）1.2酶法除树脂（王）木片或纸浆中的树脂含有脂肪酸、树脂酸、甾醇、脂肪酸甘油脂、其他脂质和蜡类等，可能造成树脂粘附，导致停机与纸的质量下降等问题。

用不同的酯酶去除树脂非常有效。

不仅可以解决上述问题，还可以提高纸浆和纸的质量、减少化学漂白剂的小号、减低废水负荷以及节省存放木材的空间和投资。

这个方法已经在商业上取得应用。

树脂障碍是由树脂中的非极性成分，即甘油三酯造成的。

在使用以松木为生产原料造纸时，树脂障碍尤为严重。

树脂沉积在筛选机筛板、浓缩机下唇板、管道内壁及浆池表面、毛毯和吸水箱中，也可沉积在浆池、筛板、网前箱、造纸网、伏辊、压榨辊、烘缸、压光辊上。

这些沉积物降低脱水效率及纸页匀度、强度，形成树脂斑点和孔洞，造成产品质量下降，引起纸幅断头，树脂障碍严重的影响了生产。

传统控制树脂障碍的方法是将大批原木放在储木场老化和使用化学方法，用滑石粉、硫酸铝、分散剂或表面活性剂、螯合剂等使树脂或附着在纤维表面或稳定分散在浆水系统中而除去，但大量使用硫酸铝，对设备腐蚀严重，滑石粉用量相对较多，容易磨损设备，造成纸张容易掉粉掉毛，都不能从根本上解决树脂障碍问题。

生物酶制剂在农业和工业上的应用生物酶是一种天然的催化剂，是生命体中必不可少的一种物质。

由于其高效、环保、具有特异性等特点，越来越多的人开始使用生物酶制剂来解决农业上的问题和工业上的难题。

一、生物酶制剂在农业上的应用1.提高土壤肥力土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要指标之一，而添加生物酶则可以在一定程度上提高土壤酶活性。

生物酶可以在一定程度上分解有机物质，增加土壤的肥力，从而提高农作物的产量和品质。

例如，植物生长需要有机肥料，而自然条件下形成的有机肥料需要时间和人力工具去进行处理，成本高而且难以使用。

但是，使用生物酶制剂可以将有机物分解为可被吸收利用的微量元素，让植物更加容易吸收养分，加快生长期，从而提高产量。

此外，还有一些土壤中普遍存在的毒素，比如苯并芘和六六六等化学物质，这些物质会对农作物的生长产生负面影响。

生物酶制剂可以分解这些毒素，降低毒素对农作物的损害。

2.增加植物抗病性植物生长中特别容易受到各种病害的影响，影响植物的生产力和健康。

但是，使用生物酶可以增加农作物的抗病性和抗逆性。

例如，生促酵素是一种生物酶制剂，可以增强作物细胞膜及细胞壁的抗逆性，提高植物免疫力，减少病害。

生物酶制剂还可以通过调节土壤微生物群落，提高生物质转化效率，进一步增加植物抗病性。

3.增加农作物营养价值生物酶制剂可以分解农作物中的复合碳水化物，例如淀粉质和纤维素，提高其中可消化的成分，促进植物生长，增加营养价值。

例如，用于稻谷的葡萄糖酸浸渍液制备过程中，可以添加一定量的酒精，使多糖酶和纤维素酶更好地发挥作用，从而提高稻谷中蛋白质、脂肪和碳水化合物等营养成分的含量，并增加了脂肪酸和氨基酸等氨基酸的含量。

二、生物酶制剂在工业上的应用1.污水处理生物酶制剂在污水处理中具有广泛的应用，其通过将沉积物分解成有机物和氮、磷、钾等营养成分，进一步分解成简单的无机物和二氧化碳和水，从而达到净化污水的目的。

2.食品酶的生产生物酶制剂可以用来生产各种食品中所需的酶。

微生物酶造纸工业论文微生物酶造纸工业论文１、微生物酶运用于制浆１．１漆酶在制浆中的应用造纸厂的蒸煮制浆过程就是用化学药品溶出、脱除木素的过程，一般的化学制浆，不但成本高、能耗大，而且对环境污染也较为严重。

而使用由白腐菌生产的漆酶将原料的木素降解成低分子木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。

用漆酶和介体ＨＢＴ在蒸煮前对麦草进行预处理，可降低纸浆的Ｋａｐｐａ值，提高纸浆的白度和强度。

Ｊｕｊｏｐ的研究表明，在２０％～９０％，ｐＨ值２～１０条件下用漆酶进行预处理，可以对原料中的木素进行改性，磨浆能耗明显降低，每吨浆能耗由１３００ｋＷｈ降至８５０ｋＷｈ，节省动力约３０％，且机械浆的物理性能得到改善，纸浆质量达到化学热磨机械浆的水平。

１．２纤维素酶在制浆中的应用在机械制浆前加化学预处理，除去或改变一部分木素结构，可以改善纸浆的强度，但降低了纸浆的得率，损害了纸浆的光学特性，废水的排放量和污染负荷也相应增加，而经由木霉所产出的纤维素和半纤维素酶处理则结合了机械法制浆和化学机械法制浆的优点，克服其缺点，除了可以增加纸浆的.强度性能之外，还能显著降低机械磨浆时的能量消耗。

２、微生物酶用于纸浆漂白传统的含氯漂白产生大量有毒和强致癌性物质对环境和人类造成极大危害，已逐渐被无氯漂白所取代，而以某些真菌产生的漆酶不仅能氧化非酚结构，而且能使硫酸盐浆脱木素和脱甲氧基。

佐治亚大学的研究者发现一株漆酶产菌———朱红密孔菌（Ｐｙｃｎｏｐｏｒｕｓｃｉｎｎａｂａｒｌｎｕｓ），以产生自己的氧化还原中介物３－羟基邻氨基苯甲酸（３－ｈｙｄｒｏｘｙａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃａｃｉｄ，３－ＨＡＡ）。

漆酶加３－ＨＡＡ系统不仅能氧化非酚模式化合物，而且能降解合成的木素。

通过筛选或诱变培育出假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｚｎｏｎａｓｓｐ．）Ｇ６－２，枯草杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．）Ａ－３０等木聚糖酶高产菌株进行了分离纯化的酶学研究，其所产木聚糖酶运用于生物漂白技术，其结果表明木聚糖酶在多种浆种的不同漂白工艺中都有明显的助漂作用。