基于漆酶/TEMPO体系的纸浆纤维改性和应用研究

【摘要】随着科技水平的发展和生物技术的不断进步,越来越多的生物酶制剂不断地被发现和应用,生物酶的有效利用不仅给人类带来使用上的便利,同时也带来很高的经济效益、社会效益和环境效益。近些年对微生物分泌的氧化还原酶类的研究也受到科研工作者的广泛关注,特别是具有广泛底物的漆酶更成为人们研究的热点。本论文针对漆酶氧化的特点,采用漆酶与其特殊的介体TEMPO(2,2,6,6-四甲氧基哌啶-1-氧化物)组成的漆酶/TEMPO体系,对纸浆纤维进行改性研究,对改性后纸浆纤维的功能的变化进行了检测,对其物理和化学性质的改变进行了探讨,同时对其氧化后纸浆的降解性也进行了考察。其主要的研究结果为：本研究中选择由真菌米曲霉分泌的工业化生产的氧化还原酶漆酶作为生物催化剂,TEMPO作为电子的传递介体,组成漆酶/TEMPO体系。首先对漆酶/TEMPO体系对纸浆纤维氧化过程中的影响因子进行了优化,得到漆酶/TTEMPO体系氧化纸浆纤维赋予纸浆纤维醛基的最佳条件为：反应时间12h,TEMPO用量0.2g/g绝干浆,漆酶用量0.5ml/g绝干浆,pH=4.5,反应温度30℃；赋予纸浆纤维最大羧基含量的最佳条件为：反应时间24h,pH=4.5,TEMPO用量0.33g/g绝干浆,漆酶用量0.67ml/g绝干浆,反应温度30℃。通过FT-IR和XPS分析证实氧化后的纸浆纤维中含有羰基基团,通过电子显微镜的表面形貌观察证实纸浆纤维表面发生了刻蚀现象；通过漆酶/TEMPO体系氧化后的纸浆纤维其醛基含量和羧基含量分别增加了225%和360%。在漆酶/TEMPO体系改性纸浆纤维的基础之上对氧化过程中纸浆纤维中醛/羧基的变化规律进行了探索。在漆酶/TEMPO体系对针叶硫酸盐浆氧化的基础上,又对漂白阔叶硫酸盐浆进行氧化改性,同样使得阔叶浆的羧基含量增加了246%。在对纸浆漆酶/TEMPO体系改性的基础上,对改性后的纸浆纤维的物理和化学性能进行了检测,通过检测发现其各项指标均发生了不同程度的改变。纸浆纤维铜价升高了将近4倍左右；漆酶/TEMPO体系改性后的纸浆的聚合度明显降低,其聚合度降为原浆的1/3左右；其保水值有小幅度的升高,提高了近20%；纸浆纤维零距抗张强度降低近40%；纸张的抗张强度却增加了一倍左右,耐破度也有不同程度的增加,但纸张的白度明显降低。对改性后纸浆纤维的吸附性研究发现,其对银离子的吸附能力有明显的提高,并且其吸附能力随着羧基含量的增加而增加。其最大羧基含量时吸附银离子的量为原浆的2倍,并且吸附银离子后的纸浆,经过高温处理后其颜色发生了较大改变。改性纸浆纤维吸附银离子后的抑菌能力也有显著提高,抑菌圈直径明显变大。从电镜扫描照片上明显观察到有银粒子的存在对原浆和漆酶/TEMPO体系改性纸浆的纤维素酶降解条件的研究发现,原浆的最佳纤维素酶降解条件为：pH4.5、温度40℃、处理时时12h、纤维素酶的加量为12.5ml：而漆酶/TEMPO体系改性后的含羧基纸浆纤维的最佳酶促反应条件为：pH4.5、温度40℃、处理时间8h、纤维素酶的使用量为10ml。由此可以看出纸浆纤维降解后达到最大还原糖含量,氧化后浆酶解所需的反应时间和消耗的纤维素酶的量明显减少。漆酶/TEMPO体系氧化改性的纸浆更易于被纤维素酶降解。综上所述,纸浆通过漆酶/TEMPO体系的氧化改性,可在纸浆纤维表面基团的种类和含量上有所改变,机械性能也会有不同程度的变化,其化学反应特征也得到一定的提高,更容易被纤维素酶降解。纸浆的漆酶/TEMPO体系的改性处理为高强纸,特别是高湿强纸的生产提供了新的技术手段,为抑菌纸的制造开辟了新的技术途径,也为纤维素酶解和生物质能源乙醇的开发提供了新颖的思路。
【作者】许士玉；
【导师】宋湛谦；钱学仁；
【作者基本信息】东北林业大学，林产化学加工工程，2013，博士
【关键词】纸浆改性；漆酶；TEMPO；纤维素酶；

【参考文献】
[1]李文锋.基于集中管控协同管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[2]冯白.基于DEA评价与panel data模型的江苏省城市可持续发展能力研究[D].南京财经大学,数量经济学,2012,硕士.
[3]李英贤.论勃列日涅夫的社会主义观及其历史影响[D].南京财经大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[4]陈增强,袁著祉.神经网络建模在热膨胀螺栓形变测量中的应用[J].控制与决策,2001,01:117-119.
[5]吴大鹏.中学特长生家庭背景的调查研究[D].南京师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[6]黄森.锂离子电池正极材料LiV_3O_8的制备及电化学性能研究[D].浙江大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[7]余敏.消费者视角下旅游景区品牌延伸评价研究[D].山东大学,企业管理,2013,硕士.
[8]高頔.基于微拉曼光谱技术的全场力学测量及数据处理技术研究[D].天津大学,2013.
[9]楚成博.含可调控负荷系统的调度灵活性研究[D].山东大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[10]杨雪.基层党政领导干部公开选拔中存在的问题及其对策[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[11]张准.弥漫性轴索损伤的预后因素分析及临床治疗探讨[D].南方医科大学,神经外科学,2012,硕士.
[12]李俊霖.吉林省基层公共卫生服务体系的优化[D].东北师范大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[13]雷永旺.基于二维图像压缩算法的解压缩设计[D].复旦大学,集成电路工程,2012,硕士.
[14]庞洋.行政处罚裁量基准与个案正义平衡研究[D].中国社会科学院研究生院,行政法学（专业学位）,2014,硕士.
[15]吴洪林.刑法司法解释“立法化”问题研究[D].华东政法学院,刑法学,2004,硕士.
[16]张苏婉.当前我国农民工市民化面临的障碍与对策研究[D].郑州大学,行政管理,2013,硕士.
[17]吕建平.连翘叶片多糖的提取、分离纯化及抗氧化性研究[D].山西师范大学,生态学,2014,硕士.
[18]杨佳.包头市青山区兴胜镇危机管理方案设计[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[19]岳雨.探寻信用卡市场策略[D].对外经济贸易大学,2002.
[20]万雯玥.任务型教学法在高职旅游英语教学中的应用研究[D].南昌航空大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[21]王彩琴.Pt-TiO_2基复合催化剂的制备及其对甲醇光电催化氧化的研究[D].苏州大学,2013.
[22]周宗兴.资助行为正义之评价论[D].湖北大学,伦理学,2012,硕士.
[23]刘文旭.集中供热系统量化管理优化控制应用研究[D].北京建筑大学,供热、供燃气、通风及空调工程（专业学位）,2013,硕士.
[24]齐保振.基于运动传感的个人导航系统及算法研究[D].浙江大学,2013.
[25]姚沫.电动汽车动力电池电磁兼容特性分析及模型研究[D].重庆大学,电气工程,2014,硕士.
[26]王磊.高强度桥梁用宽厚板的研制[D].东北大学,2008.
[27]李京坪.基于ZigBee的野外水分监测节点设计[D].西安工业大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[28]方阔.政府高层行政人员绩效考评研究[D].大连理工大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[29]顾海明.轿车车门系统CAE分析及优化设计[D].哈尔滨工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[30]李荔.坂口安吾文学中的战争观[D].华中师范大学,日语语言文学,2014,硕士.
[31]苏世海.土地流转背景下农村养老保险水平影响因素研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2011,硕士.
[32]李晓明,杨灿军,陈鹰.基于ServerPush技术的机器人远程控制方法研究[J].自动化学报,2004,04:597-600.
[33]田宇坤.基于P2P网络的空间矢量数据动态管理机制研究[D].南京邮电大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[34]周子璇.载波通信测试系统中测试通信和故障诊断技术研究[D].北京化工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[35]唐艳玲.稻秸热解过程中碱金属析出的实验研究[D].浙江大学,2004.
[36]卢伟.桌面化快速成形系统MEM200-D设计与动态结构优化[D].清华大学,材料加工工程,2003,硕士.
[37]邵明星.幼儿园藏汉双语教学实施个案研究[D].西南大学,学前教育学,2014,硕士.
[38]任志民.基于三维GIS平台的气象模拟系统的设计与实现[D].大连理工大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[39]刘晓晶.生态翻译学视角下的林戊荪《孙子兵法》英译研究[D].苏州大学,翻译,2013,硕士.
[40]韦斯俊.浮式结构物系泊系统时域非线性耦合分析[D].哈尔滨工业大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[41]景喆.基于嵌入式的电能质量检测系统研究[D].华中科技大学,电气工程,2013,硕士.
[42]孟彬.河北甘兰餐饮有限公司竞争战略研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[43]金真徽.小说到电影——中国现当代文学转化研究[D].青岛大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[44]尚昆.考虑SSI效应的核电厂安全壳及内部结构抗震能力评估[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2014,硕士.
[45]张晶.马吉高拱坝右岸坝肩岩体三维结构分析[D].吉林大学,岩土工程,2014,硕士.
[46]方玲.酒店企业内部控制评价体系研究[D].安徽大学,会计学,2013,硕士.
[47]叶新鲜.血流介导的血管扩张技术对非妊娠、不同孕期妇女肱动脉的检测[D].福建医科大学,影像医学与核医学,2014,硕士.
[48]张华.中部地区承接东部产业转移的可持续发展研究[D].景德镇陶瓷学院,产业经济学,2014,硕士.
[49]陈大华,杨军.Miebach搭接焊机及其控制[J].冶金自动化,2000,01:39-42.
[50]陈伟.基于顾客感知的民营快递企业服务质量评价实证研究[D].广东外语外贸大学,企业管理,2013,硕士.