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白腐菌预处理对杨木生物化学制浆性能影响的研究

张利萍  
【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,KH_2PO_43.0g/L,MgSO_4 7H_2O1.5g/L,VB_1 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L_9(3~4)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。


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