全 文 ：中 国 造 纸 学 报
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2 004
白腐菌对甘蔗渣木质纤维的降解及其影响因子 ( l)
— 黎芦醇对木质纤维不同组分降解的影响
林 鹿 杨 柳 庞春生 赵德清 蒋李萍 周贤涛 邱玉桂
(华南理工大学制浆造纸工程 国家重点实验室 , 广州 , 5 or 64 0)
摘 要 : 添加黎芦醇处理的蔗渣在 培养期间失重增加 ,这种作用随着黎芦醇加人量的增加而增加 , 同时黎芦醇的加人量和木素的降解总
量成正 比 ,黎芦醇加 人量越多 , 木素降解总量也相对越多 ,而且木素的降解也提前启 动了 。 黎芦醇的加人对纤维素的降解几乎没有影响 ,
对半纤维素降解 的影响也不明显 。
关键词 : 白腐菌 ; 木质纤维 ; 生物降解 ; 黎芦醇
中图分类号 : ST 71 文献标识码 : A 文章编号 : 10 0 0 一68 4 2( 2 0 O4 ) 0卜0 180 一3
生物制浆是制浆化学的一个重要研究方向 。 用微
生物代替化学药品选择性降解木质纤维细胞中的木素
成分 , 保留适量的半纤维素成分和较完整的纤维素成
分是生物制浆的 目的 〔’ 一 2」。 黎芦醇是 白腐菌木素过氧化
物酶产生的一个调控因子 , 本文探讨了黎芦醇对白腐
菌降解木质纤维的影响 , 以有助于进一步调控木质纤
维的生物降解过程 , 为生物制浆提供更多的理论依据 。
1 材料与方法
L l 菌种培养和菌丝液制备
白腐菌射脉侧菌 (hP le ib a r a 之l i at a ) I一 5 一 6 生长的试管
斜面培养基组成为 : 取 17 9 真菌培养基加人 10 0 m L
的蒸馏水 , 加热溶解后 , 添加 3%左右 的琼脂 ,然后分
别取 or m L 加人到各个试管中 , 在超净工作台内紫外
线照射无菌条件下 ,试管 内培养基慢慢冷却 ,凝固后形
成斜面 , 再将 白腐菌抱子接入斜面培养基 , 在 36 ℃条
件下培养 7 d 得到新 的抱子体 , 然后再把新抱子小心
刮下 ,用无菌水打散制成接种抱子液 。
1 .2 甘蔗渣的白腐菌培养
称取新鲜蔗渣 (取 自江门甘化厂 ) ,每份绝于质量
or
.
0 0o g
, 分别装人 150 m L 的锥形瓶 中 。 向锥形瓶加
人适量的蒸馏水 ,放人高压灭菌锅 ,在 121 ℃条件下灭
菌 3 0 m in 后静置冷却 ,再按不同 比例将黎芦醇 ( 以 B
表示 ,购 自 lA d ir hc 化学品公司 )加人到蔗渣培养基中 ,
加 入 量 分别 为 : B l l % 、 B fl o . l % 、 B l o . o l % 和 B VI
.0 0 1%
,设对照处理 。 将一定量抱子液接种到甘蔗渣
培养基 中 , 不加外源有机或无机营养 , 在定温条件 ( 36
℃ )下培养 ,分别 于 6 、 12 、 18 、 2 4 、 3 0 d 取 出一定量的样
品供分析测定用 。
L 3 试样分析
白腐菌处理后 的蔗渣称绝干质量 、 计算失重率 。
K al so
n 木素和酸溶木素 的测定分别按照 G B 2 6 7 7 8一
8 9 和紫外分光光度计法进行 。 纤维素测定采用硝酸 -
乙醇法 。 由于半纤维素的组成 比较复杂 。 所 以本实验
以戊聚糖的含量变化来衡量体系中半纤维素的变化情
况 ,测定方法按 GB 7 4 5一 78 标准 。
2 结果与讨论
.2 1 黎芦醇对甘蔗渣纤维失重变化 的影响
在 3O d 的培养期间 , 蔗渣培养基的失重情况见表
l
。 从表 1 中可以看到一个明显的现象 ,添加黎芦醇的
4 组试验的失重量均有增加 , 说明加人黎芦醇提高了
白腐菌对木质纤维的降解能力 , 而且这种提高作用随
着黎芦醇加入量的增加而增加 , 试样组 B l 在培养终
期 ( 3O d )时总失重达 到 1.7 6 5% , 比空 白对照样组 高
3
.
65 %
, 即使是在黎芦醇加入量较少的 B W处理 中 ,失
重率也有不同程度的提高 。 由此可见 , 黎芦醇对提高白
腐菌降解蔗渣木质纤维能力有明显的作用 。 但只从总
体失重来分析 , 不能确定失重的增加仅是由于纤维素
和半纤维素的降解而引起的 , 还需对木质纤维各个成
收稿 日期 : 20 0 4一0 2一 2 3( 修改稿 )
作者简介 : 林 鹿 , 男 , 19 6 2 年生 ;博士 , 教授 ;主要从事植物资源化学与制浆造纸生物技术包括生物制浆 、 生物漂白 、 制浆造纸污染物质生物降解
等领域的研究 。
E
一
m a i l
:
l e lu li n @ s e u t七d u e n
第 19 卷 第 1 期 白腐菌对甘蔗渣木质纤维的降解及其影响因子 ( n )
表 1 黎芦醉处理的蔗渣 失重情况 表 3 黎芦醇处理的纤维素降解情况
处理时间 / d 12 1 8 处理时间 / d 6
对照
B I
B l
B nI
B W
.7 60
1 1
.
5 8
10
.
5 2
9
.
11
8
.
80
13
.
10
1 6
.
2 5
巧 .7 3
14
.
1 1
1 3
.
4 0
1.4 0
17 6 5
16 7 2
巧 . 0 1
14 2 0
50391
月片`O一、ùù4
分的降解进行分析 。
.2 2 黎芦醇对 lK as on 木素和酸溶木素含量变化的影
响
有研究表明 〔州 , 黎芦醇是一种木素过氧化物酶的
稳定因子 。 在本实验中 ,培养前蔗渣的 习 as on 木素和
酸溶木素分别是 .2 3 6酬 10 9 蔗渣和 0 . 18 岁 or g 蔗渣 ,
添加黎芦醇对木素降解 的结果显示 (表 2 ) ,木素 的降
解主要集中在 2 4 d 之前 ,黎芦醇的加入使降解过程提
前 了 , 主要发生在 18 d 内 (图 1 ) 。 黎芦醇加人量最大的
B l 组 ,木素总降解量的 9 5 . 1 8%发生在 1 8 d 内 , 18 一 2 4
d 间木素总量只减少 了 0 .0 3 9 , 而对照处理在 18 d 内
只有 81 . 5 4% 的木素被降解 了 , 18 d 后继续维持较高的
木素降解率 , 木素总量又降低了 0 . 1 1 9 。 同时黎芦醇的
加人量和木素的降解总量成正 比 , 即黎芦醇加人量越
多 ,木素降解量也相对越多 。 H a vr ey .P J .在研究黄抱原
对照 4 . 0 7 3 .9 7 3 . 8 7 3名2 3 . 7 8
B 1 4
.
09 3名9 3 . 8 6 3 . 8 3 3 7 9
B 1 4
.
1 1 3
.
88 3
.
7 3 3
.
7 2 3
.
6 9
B 1 4
.
09 4 0 2 3
.
7 7 3 7 6 3
.
7 1
B W 4
.
1 0 3月9 3 . 84 3 8 1 3 7 5
注 单位 : 纤维素 留 10 9 蔗渣 ,表 中数值为 先计算降解过程 中的纤 维素
相对含量 ,然后再统一换算成最初 or g 蔗渣 为基础 的纤维素含量
表 4 黎芦醇处理的半纤维素 (戊聚糖 )降解情况
nU气口,ù, .01nUO产4
. .…,1一3气、2111
一.山.1,月且心l
处理时间 / d 6 12 1 8 2 4 30
2120611
,乙内`2,ù2476132
勺`,IR门j内jZ、…份`,翻291人j气、J2对照B IB l
B m
B W
4 7
4 6
2
.
4 8
2
.
4 7
2
.
2 7
2
.
3 9
注 单位 : 戊聚糖留 10 9 蔗渣 ,表 中数值为先计算降解 过程中的戊聚糖
相对含量 ,然后再统一换算成最初 10 9 蔗渣为基础的戊聚糖含量
2石
2
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图 1 黎芦醇处理处理的木素在培养期内的降解情况
毛平革菌 (hP an e or e h a e t e e h叮 s o s p o ir u m )降解木素的过
程中 ,也发现相似的情况 , 当向培养体系中加入外源黎
芦醇时 ,木素生物降解提前启动了 , 而且降解率也有较
多提高 [ ,二 ]。
.2 3 黎芦醇对纤维素和半纤维素降解的影响
在添加黎芦醇组的试验 中 , 检测了不同试样在培
养期内的纤维素含量变化 , 结果列于表 3 。 对比培养前
蔗渣纤维素含量为 .4 21 岁 10 9 蔗渣 、 半纤维素 (戊聚
糖 )含量为 .2 52 酬 10 9 蔗渣 ,可 以看出 , 加人黎芦醇到
培养基中对纤维素降解几乎没有影响 , 加入黎芦醇量
最大的 B l 处理在 30 d 培养期 内的降解率为 .3 79 岁 10
g 蔗渣 ,而对照处理为 3 . 78 岁 or g 蔗渣 ,两者只有 .0 01
群 10 9 蔗渣的差别 。 随着黎芦醇用量的减少 ,最终降解
量呈不规则的变化 , 依次 为 .3 6 9 、 .3 71 和 3 . 75 留 10 9
蔗渣 ;最大降解率为 B n 处理 , 为 10 2 2% 。 实验 中 ,还
检测了培养过程 中半纤维素 (戊聚糖 )含量的变化 (表
4 )
,结果发现 ,黎芦醇对半纤维素的降解也没有明显 的
及创概智乙妙崛加瑕钧关
0 6 12 1 8 24 30
培养时间 / d
注 图中数值为先计算降解过程 中的木素相对含量 , 然后再统一 换算成
最初 10 9 蔗渣 为基础的木素含量
表 2 黎芦醇处理的 刃a s o n 木素和酸溶木素含 t 的变化
6 12 1 8 2 4 30
处理时间 / d
粗 as o n
木素
酸溶
木素
lK a s o n
木素
酸溶
木素
lK as o n
木素
酸溶
木素
lK a s o n
木素
酸溶
木素
幻 as o n
木素
酸溶
木素
57
代、à,ù,`ù勺妇2..…0哎J一、ùO了厂04…, ..月.1`.对照B IB l
B l
B W
l 6
8 8
0
.
19
0 2 3
0
.
2 1
0
.
2 1
0
.
2 0
1
.
9 8
1
.
6 7
1
.
7 5
1
.
8 0
1
.
8 8
0
.
2 1 1
.
7 9
0 2 3 1
.
5 1
0 2 1 1
.
5 7
0
.
2 0 1
.
64
0
.
2 0 1
.
7 0
0
.
23 1
.
68 0
.
2 3
0
.
25 1
.
4 8 0
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2 5
0 24 1
.
5 2 0
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2 4
0 .2 3 1
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1
.
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1
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2
ùI一OJ9nU…`L1.,山
注 单位 : 木素 扩 10 9 蔗渣 ,表中数值为先计算降解过程中的木素相 对含量 ,然 后再统一换算成
最初 ro g 蔗渣为基础的木素含量
影响 ,最大降解量出现在 B l 处理 ,
为 .0 2 6 9 / 10 9 蔗 渣 , 降 解 率 为
1.0 57 % ; 黎芦醇加入量最大的 B l
处理 中 ,半纤维素降解量为 .0 2 7 留
10 9 蔗渣 , 降解率为 10 . 93 % ; 而黎
芦醇加人量最少 的 B W处理 中 , 半
纤维素降解量和降解率分别为 .0 25
岁 10 9 蔗渣和 or . 1 2% 。 由此可以说
明 , 黎芦醇加人到培养基中只对木
素的降解有明显的作用 , 而对纤维
18 2 中 国 造 纸 学 报 第 19 卷 第 1期
素和半纤维素的降解没有明显的影响 。
3 结 论
【3 ]
飞J ., es一
4
ùIù一ì rL在白腐菌降解甘蔗渣木素的培养基中 , 黎芦醇的
加入对降解有一定的影响 ,黎芦醇加入量越多 ,木素降
解量也相对越多 ;同时 ,黎芦醇的加人使木素的降解显
著提前 了 ,亦即使木素的降解更早启动 。 黎芦醇对纤维
素和半纤维素降解的影响不明显 , 加人量与降解量没
有明显的关系 。
[ 6〕
参 考 文 献
[ 7 ]
【1 3 中野准三 .木质素的化学 (第 2 版 )【M 〕. 北京 : 中国轻工业 出版社 ,
1 9 88
,
4 3 4
【2] 林鹿 ,詹怀宇 . 制浆漂 白生物技术【M 〕. 北京 : 中国轻工业出版社 ,
2X() 2
[ 8」
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(责任编抖 : 房宝伦 )