白腐菌预处理对杨木生物化学制浆性能影响的研究

论文摘要

本文以小黑杨和白腐菌菌株为供试材料,对白腐菌的培养与筛选做了初步研究,分析了不同白腐菌菌株产漆酶活力的差异,并筛选出产漆酶的菌株,摸索出白腐菌培养适宜方法。然后,将白腐菌接种到杨木试样上,通过测定白腐菌预处理前后杨木化学性质与纤维形态的变化,找到适合杨木生物化学制浆的白腐菌菌株和最佳的预处理时间,并在此处理条件下,将预处理前后的杨木进行化学制浆,测定白腐菌预处理前后,浆料的卡伯值、得率、残碱含量、粘度、打浆性能的变化,然后抄造成纸,测定纸张的物理性能指标。研究结果如下:1、采用Bavendamm方法筛选出固态培养条件下产漆酶的白腐菌菌株,分别为菌种P（脉射菌Phlebia radiata）、C（杂色云芝Polystictus versicolor）、CE（云芝Coriolusversicolor）、PE（佛罗里达侧耳Pleurotus florida）、PO（侧耳Pleurotus streatus）、L（香菇Lentinus edodes）,只有S（裂褶菌Schizophyllum commune）没有显示产生漆酶。通过对液体培养基的碳源、氮源、pH值的初步筛选,摸索出这几株白腐菌基础培养基的最佳配方为:马铃薯200g/L,葡萄糖20g/L,蛋白胨5g/L,琼脂15～20g/L,KH2PO43.0g/L,MgSO47H2O1.5g/L,VB1 0.01g/L。针对本实验的条件,综合考虑液体和固体培养的优势,最后,选择此培养基进行菌株培养。2、在整个处理时间内,不同菌株之间,对木素降解的程度由大到小为:菌株L（香菇Lentinus edodes）、CE（云芝Coriolus versicolor）、C（杂色云芝Polystictusversicolor）、P（脉射菌Phlebia radiata）、PE（佛罗里达侧耳Pleurotus florida）、PO（侧耳Pleurotus streatus）;菌株L对综纤维素的降解程度最大,其次为菌株P、CE、PE、PO,菌株C的降解作用最小;经过菌株P预处理之后,聚戊糖含量的平均值最高,其次为CE、PO、C、PE、L;经过菌株C处理之后,1%NaOH抽出物含量最高,其它从高到低依次为CE、P、PE、L和PO,冷热水抽出物和1%NaOH抽出物含量的变化相似;经过菌株CE、C、P、PO、PE和L预处理后,灰分含量呈现从高到低排列。经过白腐菌预处理之后,杨木的化学成分在处理时间为0～20内变化平缓,20～30天内,变化最为剧烈,30～50内的变化逐渐加大。按照处理时间最少、木素降解效率最高、综纤维素降解最少的原则,选取了菌株C（杂色云芝Polystictus versicolor）、P（脉射菌Phlebia radiata）、L（香菇Lentinus edodes）、和PE（佛罗里达侧耳Pleurotus florida）作为下一阶段生物预处理菌株,30天为最佳预处理时间。3、经过菌株P（脉射菌Phlebia radiate）、PO侧耳（Pleurotus streatus）、和PE(佛罗里达侧耳（Pleurotus florida）预处理之后杨木的纤维长度下降的幅度比经过C（杂色云芝Polystictus versicolor）、CE（云芝Coriolus versicolor）、L（香菇Lentinus edodes）预处理后的大;经过菌株PO、P、C、CE处理后,杨木纤维的长宽比要比经过菌株L和PE处理后的大,且在0～20天内,长宽比的增加幅度在几株白腐菌之间比较接近;在20～40天内,菌株之间对杨木纤维长宽比的变化有了差异,且在变化幅度较大;在40～50天内,几株菌对长宽比的影响又趋向于一致与缓和。在整个处理时间段内,经过白腐菌预处理后,细胞腔径在增大、双壁厚在减小、壁腔比在降低。按照平均纤维长度长、长宽比大、壁腔比小的原则,选取菌株C（杂色云芝Polystictus versicolor）、P（脉射菌Phlebia radiate）、L（香菇Lentinus edodes）和PE（佛罗里达侧耳Pleurotus florida）作为下一步生物制浆的处理菌种,30天为最佳处理时间。4、通过L9（34）正交试验,得到杨木硫酸盐蒽醌法进行制浆的最佳条件为:用碱量16%、硫化度24%、液比1:4.5、最高温度165℃、保温时间60min。5、与参照样相比,经过菌株C（Polystictus versicolor）、P（Phlebia radiata）、PE（Pleurotus florida）预处理之后,杨木浆料的卡伯值降低、得率增加、粘度增加、脱木素选择性增大;而经过菌株L（Lentinus edodes）预处理后,卡伯值提高、脱木素选择性增大,但是,粘度和得率却在下降。6、经过白腐菌处理之后,浆料打浆度比对照样要高,因此,在达到同样的打浆度时,可以达到节约能耗的目的。7、将抄造的纸张进行物理指标的测定,经过菌株P（Phlebia radiata）、C（Polystictusversicolor）、PE（Pleurotus florida）预处理后,纸张的撕裂指数和抗张指数都有不同程度的增加;但是经过菌株L（Lentinus edodes）预处理之后,纸张的撕裂指数和抗张指数都在下降;经过这四株白腐菌处理之后,纸张的耐折度和白度都在增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 白腐菌在造纸工业上应用的国内外研究现状
• 1.2.1 白腐菌在制浆方面的研究和利用现状
• 1.2.2 白腐菌产漆酶的研究应用现状
• 1.2.3 白腐菌生物降解木素的研究现状
• 1.2.4 生物化学制浆研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 白腐菌用于生物制浆的研究方法
• 1.4.1 白腐菌的培养方法
• 1.4.2 白腐菌预处理杨木的方法
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 试材采集
• 2.1.2 试样的制取
• 2.1.3 供试菌株
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 白腐菌的培养和材料的预处理
• 2.2.2 化学性质的测定方法
• 2.2.3 纤维形态的测定
• 2.2.4 制浆及纸浆性能的测定
• 2.2.5 PFI磨打浆的测定
• 2.2.6 纸张性能的测定
• 2.3 资料分析与统计方法
• 2.4 主要实验仪器及药品
• 3. 结果与分析
• 3.1 白腐菌的初步筛选
• 3.1.1 漆酶活力的平板检验
• 3.1.2 白腐菌液态培养产漆酶活性的测定
• 3.2 白腐菌预处理杨木化学性质的分析
• 3.2.1 木质素含量的变化
• 3.2.2 综纤维素含量的变化
• 3.2.3 戊聚糖含量的变化
• 3.2.4 冷水抽提物含量的变化
• 3.2.5 热水抽出物含量的变化
• 3.2.6 1%NaOH抽出物含量的变化
• 3.2.7 苯醇抽出物的含量的变化
• 3.2.8 灰分含量的变化
• 3.3 白腐菌预处理纤维形态分析
• 3.3.1 纤维长度的变化
• 3.3.2 纤维宽度的变化
• 3.3.3 纤维长宽比的变化
• 3.3.4 纤维的胞壁厚度的变化
• 3.3.5 纤维胞腔直径的变化
• 3.3.6 纤维的壁腔比的变化
• 3.4 制浆性能的变化
• 3.4.1 硫酸盐蒽醌法制浆
• 3.4.2 白腐菌预处理对杨木生物化学制浆的影响
• 3.5 白腐菌预处理对纸张物理性能的影响
• 3.5.1 撕裂指数的变化
• 3.5.2 抗张指数的变化
• 3.5.3 耐折度的变化
• 3.5.4 白度的变化
• 4. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 附图