全 文 ：55Apr., 2012 Vol.33, No.8 China Pulp & Paper Industry
木聚糖酶预处理
对粗皮桉AS-AQ氧漂浆后续漂白的影响
⊙ 霍淑媛 姚春丽 赵星（北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083）
Effects of pretreatment of AS-
AQ pulp of Eucalyptuspellita with
xylanase on following bleaching
⊙ HUO Shu-yuan, YAO Chun-li, ZHAO Xing (College of Material Science and
Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
霍淑媛，在读硕士研究生；研
究方向：制浆造纸。
摘 要：以粗皮桉AS-AQ氧漂浆为研究对象，探讨了木聚糖
酶预处理对该浆后续漂白的影响。结果如下：（1）对粗皮桉
AS-AQ氧漂浆木聚糖酶预处理的研究，得出最佳工艺条件为
酶用量20U/g浆，温度55℃，pH值为8，时间120m i n，浆浓10%。
（2）家系123浆经O-X-D1-Ep-D2漂序漂白，总用氯量仅为1.2%
时，白度就可以提高至88.9%I S O，同时还可以保持较高黏度，
与O-D1-E p-D2漂序漂白到相同白度的浆料相比，总用氯量降
低了40%。家系200浆经O-X-D1-E-D2漂序漂白，总用氯量仅为
1.2%时，白度就可以达到84.0%I S O，且黏度更高，与O-D1-E-
D2漂序漂白到相同白度的浆料相比，总用氯量降低了50%。
关键词：粗皮桉；氧漂；木聚糖酶；预处理；后续漂白
Abstract: Effects of pretreatment of AS-AQ pulp of Eucalyptuspellita with
xylanase on the following bleaching were studied. The results show that
the optimal condition of pre-treatment with xylanase is as follow: dosage
of xylanase 20U/g, treating temperature 55℃, pH 8, treating time 120min,
pulp consistency 10%. In following O-X-D1-Ep-D2 bleaching sequence,
the brightness of AS-AQ pulp of Family 123 could be increased up to
88.9%ISO as the chlorine dosage was at 1.2% while keeping the viscosity
at a higher level. The chlorine dosage could be reduced by 40% compared
with the same whiteness of O-D1-Ep-D2 sequence. In following O-X-D1-E-
D2 bleaching sequence, the brightness of AS-AQ pulp of Family 200 could
be increased up to 84.0%ISO as the chlorine dosage was at 1.2%, with the
viscosity kept a higher level. The chlorine dosage could be reduced by 50%
compared with the same whiteness in O-D1-E-D2 sequence.
Key words: xylanase; pre-treatment; following bleaching
中图分类号:TS745; TS743+.14 文献标志码:A
文章编号:1007-9211(2012)08-0055-04
桉
木属于桃金娘科(Myrlaeea)，桉树属(Eucalyptus)，
俗称尤加利树，是在世界范围内广泛种植的造纸原
料，其纤维优良且蒸煮浆的得率很高。品种主要有
柳叶桉、蓝桉、柠檬桉、巨桉、巨尾桉、尾叶桉、隆缘桉、雷林
桉等，主要分布在广东、广西、湖南、云南、福建、四川、江西
等省区，在北纬23°以南雨量1000mm左右的地域生长较快，
28°～30°坡地即可适于生长。粗皮桉(Eucalyptuspellita)原
产于澳大利亚，在原产地是重要的用材树种和优良的水源涵
养树种，已用于制浆造纸[1-3]。
随着生物酶技术的发展，酶在各个行业中的应用研究逐
年增多，生物酶预处理纸浆纤维可以减少化学浆漂白时所需
的药品消耗，降低污染负荷，提高漂白纸浆白度[4]。本文以粗
皮桉AS-AQ氧漂浆为研究对象，探讨了酶预处理对该浆后
续漂白的影响。
1 实验
1.1 实验原料
家系123和200粗皮桉AS-AQ浆，在15L电热回转蒸煮锅
进行蒸煮。蒸煮工艺条件为：总碱量（以Na2O计）25%，亚硫
R & D·研究开发
56 第33卷第8期 2012年4月
隔约15min揉搓一次，至规定时间后取出洗净供分析用。
各漂段中浆浓均为10%，各漂段具体工艺条件见表1。
1.3 性能检测与分析
白度用YQ-Z-48B数字显示I S O白度仪测定；黏度按
GB/T1548-1989用铜乙二胺法测定；卡伯值按GB/T1546-
1989标准测定。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验结果
2.1.1 酶用量对酶预处理的影响
酶的用量因原料的种类、煮浆方法及漂白方法的不同而
不同，一般来说用量越大酶的作用效果会越好；但是当酶的
浓度增大到一定程度时，酶的作用效果不再提高，继续增加
酶用量，酶对纸浆的改善效果反而呈现下降趋势。本文以家
系123粗皮桉为样品来探讨木聚糖酶预处理粗皮桉AS-AQ氧
漂浆的最佳工艺条件。
将酶预处理温度、反应时间、pH值，浆浓设一定值，改变
酶用量，对粗皮桉AS-AQ浆进行酶预处理。结果见图1。
从图1中可以看出：（1）随着酶用量的增加，纸浆的白度
不断上升，当酶用量达到25U/g浆时，纸浆白度达到最大值
46.9%ISO，比酶处理前提高了2.6%ISO；随后，增加酶用量，
纸浆白度开始略有下降。说明该木聚糖酶对提高纸浆白度有
一定作用。（2）在酶用量低于20U/g浆时，纸浆卡伯值下降明
显，之后变化幅度较小，说明酶预处理对于降低卡伯值有一定
的效果。这主要是因为木聚糖酶作用于纸浆中的聚戊糖，使其
断裂或溶出，使纤维表面呈疏松多孔状，进而促进了木素的溶
出。（3）通过酶预处理后，纸浆的黏度均有所上升。在酶用量
低于25U/g浆时，纸浆黏度随着酶用量的增加呈上升趋势，在
酶用量达到25U/g时纸浆黏度达到最大值；随后，纸浆黏度
开始下降。这主要是因为木聚糖酶进行纸浆预处理时，纸浆中
的部分低分子量的木聚糖溶出，浆中大分子直链纤维素含量
相对提高，致使碳水化合物聚合度增大，表现为黏度上升。此
后，随着木聚糖酶用量增加，木聚糖酶含有的部分纤维素酶
的用量也开始增大，造成了后部分黏度的下降。可见在此条件
下，木聚糖酶的用量在25U/g浆时，预处理效果最好。
综合考虑到工业化处理，选择20U/g浆为最佳酶用量。
因为此时卡伯值最低，白度比酶用量为25U/g处理浆时低
0.1%ISO，黏度低14ml/g左右，而酶用量节省了20%。
2.1.2 处理温度对酶预处理的影响
温度对木聚糖酶预处理也有很大的影响，温度升高可以
加快反应速度；但同时，温度过高或过低，也会降低酶活，使
酸化度（以Na2O计）0.5，蒽醌0.08%，N P-10用量0.3%，保
温时间160min，最高蒸煮温度170℃，液比1∶4.5。
家系123和200粗皮桉AS-AQ氧漂浆：氧压0.5M P a，
温度95℃，时间45m i n，NaOH2%，MgSO40.05%，pH值10
～11，浆浓10%。所得家系123氧漂浆白度43.0%I S O，黏度
873m l/g，卡伯值10.6；家系200氧漂浆白度44.3%ISO，黏度
930ml/g，卡伯值11.0。
酶液：诺维信公司商业用漂白生物酶。该生物酶是由一
种精选的具有较高木聚糖活性的微小的有机体深层发酵生
产的耐木聚糖酶。取出一定量木聚糖酶粉溶解于磷酸氢二钠
-柠檬酸缓冲溶液，测定木聚糖酶活为5000U/ml。
1.2 实验方法
木聚糖酶处理在聚乙烯自封袋中进行，将浆样放入自封
袋中，加入适量磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液，混合均匀，室温
下浸泡30m i n。30m i n后，加入酶液混合均匀，恒温水浴加
热。反应过程中每隔约15m i n揉搓一次，至规定时间后取出
洗净，抄成浆片，风干备用。
后续漂白在聚乙烯自封袋中进行。将称好的浆样和配好
漂液放入塑料袋中混合均匀，恒温水浴加热。反应过程中每
表1　各漂段具体工艺条件
X
D1
D2
E
Ep
P
预处理段
Mn
漂段 漂剂用量
酶25U/g浆
0.9%ClO2
0.3%ClO2
2.0%NaOH
2%NaOH，1.0%H2O2，
0.05%MgSO4，3.0%Na2SiO3
3%H2O2，0.05%MgSO4，
3.0%Na2SiO3，1.5%NaOH
0.5%EDTA
0.6%KMnO4，3%H2SO4
55
70
70
70
70
95
室温
25
温度
℃
8
3.5～4.5
3.5～4.5
10.5～11.5
10.5～11.5
3.5～4.5
3.5～4.5
-
pH
120
120
120
60
60
120
45
20
时间
min
图1 酶用量对白度、卡伯值和黏度的影响
25! 27! 29! 31! 33! 35! 37! 39! 41! 43!
57/71!
57/76!
57/81!
57/86!
57/91!
57/96!
57/:1!
21/2!
21/3!
21/4!
21/5!
21/6!
21/7!
:53!
:57!
:61!
:65!
:69!
:73!
:77!
:81!
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研究开发·R & D
57Apr., 2012 Vol.33, No.8 China Pulp & Paper Industry
反应速度下降，反应时间延长。
固定酶用量、反应时间、pH值和浆浓，在一定范围内改变
酶预处理的温度，考察温度对酶预处理的影响。结果见图2。
从图2可以看出：（1）温度低于50℃时，纸浆白度变化不明
显，温度在50～55℃之间变化时，纸浆的白度随温度升高而增
加，在温度达到55℃时，纸浆的白度达到最大值，比酶处理前
提高了2.4%ISO，之后，纸浆白度开始下降。（2）温度低于55℃
时，随着温度的升高，纸浆的卡伯值逐渐降低，当温度达到55℃
时，纸浆的卡伯值最低；之后，随着温度的上升，纸浆卡伯值开
始略有上升。（3）温度低于55℃时，随着温度的升高，纸浆的黏
度上升，在温度达到55℃时，黏度达到最大值；之后纸浆黏度开
始下降。由此可见，在温度为55℃时，纸浆白度和黏度都达到最
高值，卡伯值最低。因此，酶处理温度在55℃较为理想。
2.1.3 pH值对酶处理结果的影响
目前工业生产中应用的木聚糖酶大都为真菌酶，其最适
pH值均在酸性范围内，一般为4～6。由于目前的制浆方法仍
以碱法为主，因此蒸煮后的纸浆虽经洗涤，但仍呈弱碱性，
pH值一般在8以上。可见，采用真菌木聚糖酶漂白需通过加酸
调节pH值，这必然会增加工艺操作的复杂性和生产成本，耐
碱性木聚糖酶则可以解决这一问题。
固定酶用量、反应时间、处理温度和浆浓，在一定范围内
改变酶预处理的pH值，考察pH值对酶预处理的影响。结果
见图3。
由图3可以看出：（1）木聚糖酶在pH6.5～8的范围变化
时，纸浆的白度上升，卡伯值降低，在pH值为8时，纸浆白度
达到最大值，卡伯值最低，漂白效果最好。（2）在pH值小于
7.5时，纸浆黏度随pH值的增加而增大，在pH值达到7.5时，
纸浆黏度达到最大值；之后，伴随pH值持续上升，木聚糖酶
中的纤维素酶开始反应，使得黏度下降，但下降幅度不大。因
此，酶生物预处理的最佳pH值应为8。
2.1.4 反应时间对酶预处理结果的影响
在木聚糖酶漂白预处理中，除了控制酶的反应温度和pH
值，还要控制好酶的作用时间，以达到所需的效果。因此固定
酶用量、处理温度、pH值和浆浓，改变酶预处理的反应时间，
考察反应时间对酶预处理的影响，结果见图4。
由图4看出：（1）随着酶预处理时间的增加，纸浆的白度
呈现先上升后下降的趋势。在酶预处理120min时，白度达到最
大值，之后开始有所下降。（2）随着酶处理时间的增加，纸浆
卡伯值先降低后升高，在酶处理时间达到120m i n时，纸浆卡
伯值达到最低；之后，随着时间的延长，卡伯值有所回升。（3）
当处理时间小于120m i n，纸浆黏度逐渐上升。在120m i n左右
达到最大值，之后黏度下降。可见，酶处理时间过长，酶与浆中
的聚戊糖反应结束后，部分溶出的木素和低分子量的碳水化合
物重新回吸到纤维表面，从而导致了白度和黏度降低，卡伯值
略有上升。酶预处理时间应选择120min左右为宜。
综上所述，在采用诺维信商业用漂白酶处理粗皮桉
AS-AQ浆时，最适宜的处理条件是：酶用量25U/g浆，温度
55℃，pH值为7.5，时间120min，浆浓10%。
2.2 木聚糖酶预处理对后续ECF和TCF效果的影响
以最佳工艺作为酶预处理的条件，研究木聚糖酶预处理
对后续ECF和TCF漂白的影响。结果见表2～表4。
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ਸ਼նኵӣ܈
71 91 211 231 251 271
57/5
57/6
57/7
57/8
57/9
21/21
21/26
21/31
21/36
21/41
21/46
21/51
971
991
:11
:31
:51
:71
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图4 反应时间对白度、卡伯值和黏度的影响
图3 pH值对白度、卡伯值和黏度的影响
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7/5 7/7 7/9 8/1 8/3 8/5 8/7 8/9 9/1 9/357/1
57/257/3
57/457/5
57/657/7
57/857/9
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21/3
21/5
21/7
21/9
22/1
22/3
:55:57
:59:61
:63:65
:67:69
:71:73
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图2 处理温度对白度、卡伯值和黏度的影响
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57/5
57/7
57/9
21/2
21/3
21/4
21/5
21/6
21/7
21/8
:39
:43
:47
:51
:55
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:75
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R & D·研究开发
58 第33卷第8期 2012年4月
由表2和表3可以看出，与未经酶预处理的纸浆相比，经
过木聚糖酶预处理后的纸浆再接后续漂白，纸浆白度均有显
著上升，卡伯值大幅度下降。O-X-M n-P漂序使纸浆的白度
达到了80%ISO以上，O-X-D1-Ep-D2漂序使纸浆的白度达到
88%ISO以上，而纸浆的黏度却均比未经酶处理的纸浆要高。
由表4可以看出，家系123氧漂浆未经过木聚糖酶预处
理，经漂序D1-Ep-D2漂白，总用氯量为2.0%时，纸浆的白度
达到89%I S O；经过木聚糖酶预处理再接D1-E p-D2后续漂
白，总用氯量仅为1.2%时白度就可以达到88.9%ISO，且纸浆
的黏度更高，总用氯量降低了40%。家系200氧漂浆未经过木
表3 木聚糖酶预处理对家系200粗皮桉AS-AQ氧漂浆后续
漂白的影响
白度
%ISO
44.3
46.8
72.9
74.1
80.8
82.1
86.3
88.9
80.7
84.0
11.0
10.1
8.3
7.4
6.4
5.6
3.0
2.8
3.5
2.3
卡伯值
930
963
880
875
829
846
880
892
890
939
黏度
ml/g
未预处理浆（O）
O-X
O-P
O-X-P
O-Mn-P
O-X-Mn-P
O-D-Ep-D
O-X-D-Ep-D
O-D-E-D
O-X-D-E-D
漂白流程
表2 木聚糖酶预处理对家系123粗皮桉AS-AQ氧漂浆后续
漂白的影响
白度
%ISO
43.0
46.0
70.1
72.9
79.6
81.3
85.9
88.9
80.1
83.3
10.6
9.8
8.6
7.7
5.8
5.3
3.8
3.5
4.7
3.8
卡伯值
873
904
827
832
778
785
828
863
815
849
黏度
ml/g
未预处理浆（O）
O-X
O-P
O-X-P
O-Mn-P
O-X-Mn-P
O-D-Ep-D
O-X-D-Ep-D
O-D-E-D
O-X-D-E-D
漂白流程
表4 木聚糖酶预处理对粗皮桉AS-AQ氧漂浆后续漂白时漂
剂用量的影响
O-D-Ep-D
O-X-D-Ep-D
O-D-E-D
O-X-D-E-D
漂序
1.5
0.9
1.8
0.9
D1
2
2
2
2
E(Ep)家系
123
123
200
200
0.5
0.3
0.6
0.3
D2
89.0
88.9
84.1
84.0
白度
%ISO
806
863
848
939
黏度
ml/g
2.9
3.0
2.1
2.3
卡伯值
聚糖酶预处理，经漂序D-E-D漂白，总用氯量为2.4%时，白
度达到84.1%I S O；经过木聚糖酶预处理再接D-E-D后续漂
白，总用氯量仅为1.2%时，白度就可以达到84.0%I S O，且黏
度更高，总用氯量降低了50%。
纸浆经木聚糖酶预处理后，采用D1-E p-D2漂序进行后
续漂白，纸浆白度提高最为明显，主要是因为二氧化氯既是
脱木素剂，又是漂白剂，因此纸浆白度、卡伯值和黏度较其他
漂序有显著变化。
由此说明，该木聚糖酶对改善粗皮桉AS-AQ氧漂浆的
可漂性具有较为明显的作用，可以减少漂白过程的总用氯量
和漂白废水的污染负荷。O-X-D1-E p-D2和O-X-M n-P
这两种漂序可以作为粗皮桉AS-AQ浆的较佳漂序。
3 结论
3.1 对粗皮桉AS-AQ氧漂浆木聚糖酶预处理工艺的研究，
得出最佳工艺条件为：酶用量25U/g浆，温度55℃，pH值为
7.5，时间120min，浆浓10%。
3.2 纸浆经木聚糖酶预处理后采用常规ECF漂白工艺，其漂
白改善效果显著，O-X-D1-E p-D2为粗皮桉AS-AQ氧漂浆
的较佳漂序。家系123浆经O-X-D1-E p-D2漂序漂白，总用
氯量仅为1.2%时，白度就可以提高至88.9%I S O，同时还可以
保持较高黏度，与O-D1-E p-D2漂序漂白到相同白度的浆料
相比，总用氯量降低了40%。家系200浆经O-X-D1-E-D2漂
序漂白，总用氯量仅为1.2%时，白度就可以达到84.0%I S O，
且黏度更高，与O-D1-E-D2漂序漂白到相同白度的浆料相
比，总用氯量降低了50%。
3 . 3 纸浆经木聚糖酶预处理后采用TCF漂白工艺，漂白效
果改善明显，采用O-X-M n-P漂序可以使纸浆白度达到
80%I S O以上，并且保持较高黏度，是粗皮桉AS-AQ浆较佳
的TCF短漂序。
参考文献
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[2]霍淑媛,姚春丽,赵星.粗皮桉AS-AQ浆ECF漂白特性的研究[J].中华
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[收稿日期:2011-10-10(修改稿)]
研究开发·R & D