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六合宝典 > 工程技术论文 > 化学工业论文 > 构树纤维生物酶脱胶过程及影响因素研究

构树纤维生物酶脱胶过程及影响因素研究

作者:包振华

2019-09-17 15:05:42 字体:   打印 收藏 

摘 要:构树纤维化学稳定性好,品质优良,但较难脱胶。本文通过分析构树纤维的微观结构和化学组成,研究构树纤维生物酶脱胶过程,以此制定相应的脱胶技术路线,并对影响构树纤维生物酶脱胶质量的几个主要因素进行分析,为构树纤维推广应用提供参考。

关键词:构树纤维;化学组成;生物酶;脱胶

  构树为桑科构树属落叶乔木,广泛分布于华东、华南、西南,以及河北、山西、陕西、甘肃、湖北、湖南等地[1]。构树皮的韧皮部含有大量的优质纤维,纤维素、半纤维含量高[2]。构树纤维只溶于浓度较高的强酸中,不溶于氢氧化钠、盐酸、二甲苯、二甲基甲酰胺试剂,具有较好的化学稳定性,耐腐蚀性好[3]。   构树纤维具有极高的韧性和极好的吸水吸湿性、透气性,富有弹性,这些性质对其用做纺织、造纸等行业非常重要。   本文从观测研究构树纤维的微观形态及化学组成出发,通过分析构树纤维的排列结构和果胶酶的含量,制备出能对构树纤维有效脱胶的生物酶,研究利用该生物酶对构树纤维进行脱胶及其相应的工艺路线,并分析影响脱胶效果的相关因素。   1 构树纤维的微观形态和化学组成   研究构树纤维微观形态和化学组成的目的主要有两点:一是通过观测构树纤维的长度和其截面形态,计算长细比,看其是否满足作为纺织纤维的要求;二是通过分析构树纤维化学组成中的果胶质含量大小,以此为依据研究制备生物酶脱胶,并探讨相应的技术工艺。   2.1 构树纤维的微观形态   纤维是一种细而长的物质,其直径从几微米到几十微米,长度则从几毫米到几十毫米甚至上千米,长细比很大。一般地,作为纺织纤维,纤维直径≤100μm,长度在几毫米到几十毫米甚至更长,长度/直径>500。   构树纤维的长度一般在4~20 mm,少量纤维的长度大于20 mm或小于4 mm,平均长度约在12 mm。构树纤维平均细度约为0.208 tex,平均强度约为11.515 cN,平均伸长约为6%[3-4]。构树纤维的这种形态结构和相应的物理性能指标适合于作为纺织纤维。   构树纤维作为纺织原料,纤维直径和长细比应能满足要求。在电子显微镜下观察,构树纤维无明显的转曲,表面较为平滑,局部附有少量微细纤维毛以及少量纤维瘤。纤维的胞壁比较薄,厚度比较均匀,内腔空隙较大,两端封闭,两头细,中部粗细较为均匀(图1、2)。构皮中纤维排列紧密,纤维截面呈椭圆形,有压缩感(图3)。   图1 构树纤维纵截面 图2 构树纤维内腔及瘤   图3 构树皮的纤维排列分布   选取10根左右形态较完整的、具有一定代表性的构树纤维,选取20测量点,从构树纤维长度的1/3、1/2、2/3等处测量其直径(图4、5、6)。如表1所示,平均直径约为17.42 μm。   构树纤维直径按20μm计算,纤维长度按10~20 mm计算,则构树纤维长度/直径约在500~1000,符合作为纺织原料的要求。 图4 纤维1/3处   图5 纤维1/2处 图6 纤维2/3处   表1 构树纤维的直径测量值(单位:μm)      1.2 构树纤维的化学组成   研究构树纤维的化学组成,主要是看构树纤维中果胶质含量大小对构树纤维生物酶脱胶的影响。   与其他韧皮纤维一样,构树纤维的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木素3种[5]。相比其他韧皮纤维相比,构树纤维的化学比较成分齐全,溶液抽出物的整体比例高,果胶质含量也较高。几种韧皮纤维原料的化学组成比较如表2所示。   表2 韧皮纤维原料的化学组成      同是构树纤维,但不同产地的构树皮原料的化学组成略有不同,而且构树全皮与白构皮的化学组成也有一定的差异[6],如表3所示。   表3 构树皮全皮和白构皮的化学组成    从上述两表的构树纤维化学组成中可以看出,构树纤维的果胶含量比其他韧皮纤维高,基本上在10%上下。这一点对研究构树纤维生物酶脱胶非常重要。   2 构树纤维生物酶脱胶技术研究   生物酶是从生物体中产生的,它具有特殊的催化功能。利用生物酶对构树纤维进行脱胶不同于传统的化学方法脱胶,这是由于生物酶具有高效性、专一性、低反应条件以及易变性失活等特点。为使生物酶能对构树纤维进行脱胶,首先是制备能对构树纤维进行脱胶的生物酶。   2.1 生物酶制备   为研究能对构树纤维进行脱胶的生物酶,先查找生物酶生产技术资料,再进行酶菌种筛选。从相关植物中提取酶菌种,用碎玉米粒等做培养基,自然状态下,经过10天左右培育,得到固体颗粒状生物酶初级产品(图7)。再对固体状的初级产品进行细胞壁破碎处理,用盐析法进行简单的分离纯化[7],得到液体生物酶次级产品(图8)。将制得的生物酶溶液在0~4 ℃条件下冷藏备用。 图7 固态生物酶图                图8 液态生物酶图&nb

期刊简介

名称:生物化工

主办:江西省科学院

期刊简介:

《生物化工》杂志是经国家新闻出版广电总局批准创办、国内外公开发行的自然科学学术期刊。于2015年8月由江西省科学院主管主办,江西热处理技术与装备杂志社出版的生物工程与化学化工领域专业学术期刊。本刊为正规性、专业性极强的双月刊。更多>>

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