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S7-xyn木聚糖酶的酶学性质及其在麦草浆漂白中的应用

作　者: 廖超登
导　师: 杨汝德
学　校: 华南理工大学
专　业: 微生物学
关键词: 木聚糖酶酶学性质白度卡伯值发色基团疏水化合物 ECF TCF
分类号: TS745
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

造纸工业作为我国国民经济的重要产业,正日渐成为最大的工业污染源之一。在传统的氯漂工艺中,漂白废水中以二噁英为代表的强致癌性物质造成了严重的环境污染,给漂白废水的处理造成了很大的困难。因此,寻找污染小或无污染的漂白新技术成了制浆造纸工业的当务之急。木聚糖酶预处理浆料,能有效降低化学漂白剂的消耗量,提高纸浆白度和物理强度。考虑到现有漂白处理工艺的高温高碱条件,耐热、耐碱和低纤维素酶活的木聚糖酶成为生物漂白用木聚糖酶的首选。本文研究了重组S7-xyn木聚糖酶的酶学性质,应用于麦草浆ECF和TCF漂白中,并同商品木聚糖酶样品作用效果比较,主要研究结果如下:在10L发酵罐中对产S7-xyn木聚糖酶的重组毕赤酵母进行发酵,发酵酶活最高达371IU/mL。发酵液经处理获得S7-xyn木聚糖酶液,对其酶学性质进行研究,发现S7-xyn木聚糖酶催化反应最适温度是70℃,在60℃～80℃之间能够维持较高酶活性,在65℃下热稳定性比较好;S7-xyn木聚糖酶催化反应最适pH值范围为6.0～10.0,最适pH值为9.0,在pH值3.0～12.0比较稳定;Na⁺、Mg²⁺及K⁺对S7-xyn木聚糖酶活性有激活作用,尤其是K⁺对S7-xyn木聚糖酶激活作用最大,Cu²⁺、Al³⁺及Fe+3对S7-xyn木聚糖酶活有强烈的抑制作用;S7-xyn木聚糖酶的最适反应底物为燕麦木聚糖,没有纤维素酶活。S7-xyn木聚糖酶处理麦草浆的最适作用条件为10IU/g,70℃,pH值9.0,作用时间1.5h。S7-xyn木聚糖酶预处理麦草浆,有利于后续的DEPP漂白,使浆样的最终白度和物理强度比对照浆高,作用效果优于商品木聚糖酶样品a和b,可有效减少二氧化氯约10%的用量;S7-xyn木聚糖酶预处理麦草浆,接后续的OP漂白作用效果不明显,而对氧脱木素后的浆样进行酶处理,则有利于后续对的过氧化氢漂漂白,浆样的最终白度和物理性能均高于对照浆。S7-xyn木聚糖酶的作用效果比商品木聚糖酶样品a和b好,可以减少过氧化氢接近10%的使用量。本论文将S7-xyn木聚糖酶成功应用于麦草浆漂白,为推动和开发生物漂白提供了实验数据,为整个造纸工业的节能减排提供了新思路。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-24
  1.1 木聚糖和木聚糖酶  13-16
  1.2 木聚糖酶基因的克隆与表达  16-19
    1.2.1 木聚糖酶基因在大肠杆菌的克隆表达  16-17
    1.2.2 木聚糖酶基因在酵母中的克隆表达  17-18
    1.2.3 木聚糖酶基因在真菌中的克隆表达  18-19
  1.3 木聚糖酶辅助漂白机理  19-20
  1.4 生物漂白用木聚糖酶的选择标准  20-21
  1.5 木聚糖酶辅助漂白的应用现状  21-22
  1.6 木聚糖酶在其它方面的应用  22-23
  1.7 本课题的研究意义与内容  23-24
第二章 S7-xyn 木聚糖酶的酶学性质  24-37
  2.1 前言  24
  2.2 材料与方法  24-26
    2.2.1 主要试剂  24-25
    2.2.2 主要仪器  25-26
  2.3 实验方法  26-30
    2.3.1 酶活测定方法  26-28
    2.3.2 S7-xyn 木聚糖酶重组酵母发酵  28-29
    2.3.3 木聚糖酶的最适温度  29
    2.3.4 木聚糖酶的最适pH 值  29
    2.3.5 木聚糖酶的耐热性  29-30
    2.3.6 木聚糖酶的耐碱性  30
    2.3.7 不同离子对木聚糖酶活性的影响  30
    2.3.8 木聚糖酶的底物专一性  30
  2.4 结果与讨论  30-36
    2.4.1 S7-xyn 木聚糖酶重组毕赤酵母发酵产酶  30-31
    2.4.2 S7-xyn 木聚糖酶的最适pH 值  31-32
    2.4.3 S7-xyn 木聚糖酶的最适温度  32-33
    2.4.4 S7-xyn 木聚糖酶的耐热性  33-34
    2.4.5 S7-xyn 木聚糖酶的耐碱性  34
    2.4.6 不同阳离子对S7-xyn 木聚糖酶活性的影响  34-35
    2.4.7 木聚糖酶的底物专一性  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章影响木聚糖酶预处理麦草浆的因素  37-51
  3.1 引言  37
  3.2 材料与方法  37-38
    3.2.1 酶液  37
    3.2.2 主要仪器  37
    3.2.3 主要试剂  37-38
  3.3 实验方法  38-41
    3.3.1 麦草浆的制备  38
    3.3.2 酶活测定方法  38
    3.3.3 过氧化氢漂白  38-39
    3.3.4 酶用量对酶处理的影响  39
    3.3.5 温度对酶处理的影响  39
    3.3.6 pH 对酶处理的影响  39-40
    3.3.7 酶处理时间对酶处理的影响  40
    3.3.8 麦草浆经木聚糖酶处理后滤液发色基团的测定  40
    3.3.9 纸浆性质检测  40-41
      3.3.9.1 白度测定  40
      3.3.9.2 卡伯值测定  40-41
  3.4 结果与讨论  41-50
    3.4.1 酶用量对酶处理结果的影响  41-44
    3.4.2 温度对酶处理结果的影响  44-46
    3.4.3 pH 对酶处理结果的影响  46-48
    3.4.4 酶处理时间对处理结果的影响  48-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章 S7-xyn 木聚糖酶在麦草浆ECF 和TCF 漂白中的应用  51-61
  4.1 前言  51
  4.2 材料与方法  51-52
    4.2.1 浆样  51
    4.2.2 酶液  51
    4.2.3 主要试剂  51-52
    4.2.4 主要仪器  52
  4.3 实验方法  52-55
    4.3.1 酶活测定方法  52
    4.3.2 酶处理方法  52
    4.3.3 二氧化氯漂白  52-53
    4.3.4 过氧化氢强化碱抽提  53
    4.3.5 过氧化氢漂白  53-54
    4.3.6 氧气漂白  54
    4.3.7 打浆  54
    4.3.8 纸浆性质检测  54-55
  4.4 结果与讨论  55-59
    4.4.1 S7-xyn 木聚糖酶处理对麦草浆DEPP 漂白的影响  55-56
    4.4.2 S7-木聚糖酶处理对二氧化氯用量（DEPP 漂白）的影响  56-57
    4.4.3 S7-xyn 木聚糖酶处理对麦草浆OP 漂白的影响  57-58
    4.4.4 S7-木聚糖酶处理对过氧化氢用量（OP 漂白中）的影响  58-59
  4.5 本章小结  59-61
结论与展望  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间取得的研究成果  67-68
致谢  68

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