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STUDY ON THE DEGRADING ABILITY TO DAVID POPLAR LIGNIN OF SIX SPECIES OF WOOD WHITE-ROT FUNGI

6种木材白腐菌对山杨材木质素分解能力的研究


由于不同的木材腐朽菌的生理特性不同,所分泌的酶及酶的活性各不相同,因此,不同的腐朽菌分解木材的各种成分及相对速度就各不相同,而且对于木质纤维基质会有不同的中间代谢产物。本项研究选择了火木层孔菌(Phellius igniarius)及另外5种木材分解能力较强的阔叶树上的白腐菌:粗毛盖菌(Funalia gallica)、三色革裥菌(Lenzites tricolor)、冬拟多孔菌(Polyporellus brumalis)、偏肿拟栓菌(Pseudotrametes gibbosa)和血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus) ,研究了它们对山杨木材木质素的分解能力,测定了经6种白腐菌分解一定时期的山杨木材木质素的含量,作为木材白腐菌对山杨木材木质素生物降解机制的初步研究,旨在为山杨木材生物制浆造纸提供应用基础理论研究,同时也可为木质素合理的生物转化为有用的化学品、生物漂白、酶处理防止机械浆的返黄、废水治理、纤维素酶解糖化的微生物前处理等提供相关的借鉴研究,以期在生产实践中减轻环境污染并充分利用木质素资源。在无菌的条件下,将山杨木片样品分别放入以上6种白腐菌的平板培养基中受菌侵染,一定时间后取出,去除木片表面的菌丝体,然后分别测定未腐朽材和受菌侵染40d、60d、80d和120d时木片样品中木质素的含量,分析6种白腐菌对山杨木材木质素的分解能力及受菌分解后木片变黄的原因。结果表明,这6种木材白腐菌对山杨木材木质素的分解能力不同,依次为血红密孔菌、偏肿拟栓菌、冬拟多孔菌、三色革裥菌、粗毛盖菌和火木层孔菌。考虑白腐菌对纤维素的分解程度,冬拟多孔菌是较多的分解木质素而较少分解纤维素的较好的木材白腐菌。

Because different wood-rot fungi have different physiological properties, and they can produce different enzymes with different activity, different wood-rot fungi degrade different compositions of wood with different velocities, and the middle materials degraded by different wood-rot fungi are different. In order to offer a applicating basic theory study to biopulping with david poplar wood, and offer a related study to microbial conversions of lignin to useful chemicals, biobleaching, enzymes treatment preventing from becoming yellow of mechanical pulping, wasted water control, microbial pretreatment of cellulose sugaring by enzymes, and decrease environment pollution in paper industry and make full use of lignin resources, this study selected Phellius igniarius and other 5 wood-rot fungi with higher wood degrading ability living on broad leaf trees, i.e. Funalia gallica, Lenzites tricolor, Polyporellus brumalis, Pseudotrametes gibbosa, Pycnoporus sanguineus, tested their degrading ability to david poplar wood lignin, measured the lignin content change of david poplar wood after a period of time degraded by 6 wood-rot fungi, which is the first study on the biodegradation mechanism of lignin by wood white-rot fungi. Under sterile conditions, the standard david poplar wood samples were put plate media of 6 species white-rot fungi and degraded by them. After 40 d, 60 d, 80 d and 120 d, the rotted wood samples were taken out respectively and the mycelium on the wood samples were brushed off. Then the lignin contents of primitive wood sample and rotted wood samples were measured. Results showed the lignin degrading ability of 6 species of wood white-rot fungi is different, it is Pycnoporus sanguineus, Pseudotrametes gibbbosa, Polyporellus brumalis, Lenzites tricolor, Funalia gallica and Phellius igniarius in turn. If considering the degraded extent of cellulose, Polyporellus brumalis is the better wood white-rot fungi with higher ability of degrading lignin and lower ability of degrading cellulose.


全 文 :第 v{卷 第 x期
u s s u年 | 月
林 业 科 学
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y种木材白腐菌对山杨材木质素分解能力的研究
池玉杰 于 钢
k东北林业大学森林资源与环境学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 由于不同的木材腐朽菌的生理特性不同 o所分泌的酶及酶的活性各不相同 o因此 o不同的腐朽菌分解
木材的各种成分及相对速度就各不相同 o而且对于木质纤维基质会有不同的中间代谢产物 ∀本项研究选择了火
木层孔菌k Πηελλιυσιγνιαριυσl及另外 x种木材分解能力较强的阔叶树上的白腐菌 }粗毛盖菌k Φυναλια γαλλιχαl !三色
革裥菌kΛενζιτεστριχολορl !冬拟多孔菌k Πολψπορελλυσ βρυµαλισl !偏肿拟栓菌k Πσευδοτραµετεσ γιββοσαl和血红密孔菌k Πψχ2
νοπορυσσανγυινευσl o研究了它们对山杨木材木质素的分解能力 o测定了经 y种白腐菌分解一定时期的山杨木材木
质素的含量 o作为木材白腐菌对山杨木材木质素生物降解机制的初步研究 o旨在为山杨木材生物制浆造纸提供
应用基础理论研究 o同时也可为木质素合理的生物转化为有用的化学品 !生物漂白 !酶处理防止机械浆的返黄 !
废水治理 !纤维素酶解糖化的微生物前处理等提供相关的借鉴研究 o以期在生产实践中减轻环境污染并充分利
用木质素资源 ∀在无菌的条件下 o将山杨木片样品分别放入以上 y种白腐菌的平板培养基中受菌侵染 o一定时
间后取出 o去除木片表面的菌丝体 o然后分别测定未腐朽材和受菌侵染 ws §!ys §!{s §和 tus §时木片样品中木
质素的含量 o分析 y种白腐菌对山杨木材木质素的分解能力及受菌分解后木片变黄的原因 ∀结果表明 o这 y种
木材白腐菌对山杨木材木质素的分解能力不同 o依次为血红密孔菌 !偏肿拟栓菌 !冬拟多孔菌 !三色革裥菌 !粗毛
盖菌和火木层孔菌 ∀考虑白腐菌对纤维素的分解程度 o冬拟多孔菌是较多的分解木质素而较少分解纤维素的较
好的木材白腐菌 ∀
关键词 } 木材白腐菌 o木质素 o分解能力
收稿日期 }usst2ts2tx ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目kvsszsyuv号l !黑龙江省自然科学基金资助项目k≤ss2vu号l ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ∆ΕΓΡΑ∆ΙΝΓ ΑΒΙΛΙΤΨ ΤΟ ∆ΑςΙ∆ ΠΟΠΛΑΡ ΛΙΓΝΙΝ ΟΦ
ΣΙΞ ΣΠΕΧΙΕΣ ΟΦ ΩΟΟ∆ ΩΗΙΤΕ2Ρ ΟΤ ΦΥΝΓΙ
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kΙνστιτυτε οφ Φορεστ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντ οφ Νορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβινtxsswsl
Αβστραχτ} …¨ ¦¤∏¶¨ §¬©©¨µ¨±·º²²§2µ²·©∏±ª¬«¤√¨ §¬©©¨µ¨±·³«¼¶¬²¯²ª¬¦¤¯ ³µ²³¨µ·¬¨¶o¤±§·«¨¼ ¦¤± ³µ²§∏¦¨ §¬©©¨µ¨±·¨ ±½2
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¯¨ ¤©·µ¨ ¶¨o¬q¨ q Φυναλια γαλλιχαo Λενζιτεστριχολορo Πολψπορελλυσ βρυµαλισo Πσευδοτραµετεσ γιββοσαo Πψχνοπορυσσανγυινε2
υσo·¨¶·¨§·«¨¬µ§¨ªµ¤§¬±ª¤¥¬¯¬·¼·²§¤√¬§³²³¯¤µº²²§ ¬¯ª±¬±o°¨ ¤¶∏µ¨§·«¨ ¬¯ª±¬±¦²±·¨±·¦«¤±ª¨ ²©§¤√¬§³²³¯¤µº²²§¤©·¨µ
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Πψχνοπορυσσανγυινευσo Πσευδοτραµετεσ γιβββοσαo Πολψπορελλυσ βρυµαλισo Λενζιτεστριχολορo Φυναλια γαλλιχα ¤±§ Πηελλιυσ
ιγνιαριυ󬱷∏µ±qŒ©¦²±¶¬§¨µ¬±ª·«¨ §¨ªµ¤§¨§ ¬¨·¨±·²©¦¨¯¯∏¯²¶¨ o Πολψπορελλυσ βρυµαλι󬶷«¨ ¥¨·¨µº²²§º«¬·¨2µ²·©∏±ª¬
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Κεψ ωορδσ} • ²²§º«¬·¨2µ²·©∏±ª¬o¬ª±¬±o⁄¨ ªµ¤§¬±ª¤¥¬¯¬·¼
由于不同的木材腐朽菌生理特性不同 o所分泌的酶及酶的活性各不相同 o因此 o不同的腐朽菌所分
解木材的各种成分及相对速度各不相同k…∏¶º¨ ¯¯ ot|{zl ∀有些木腐菌只能分解纤维素和木质素二者之
一 ~有些木腐菌则可同时分解二者 ~还有些菌类能以二者之一为主要分解对象 o兼或稍具分解另一物质 ∀
所以在自然界中 o木材腐朽的类型是很复杂的 ∀如木质细胞壁中木质素被分解利用时 o仅留下纤维素 o
朽材较健康材色浅 o呈白色 o就叫白腐 ∀朽材不易粉碎解体 o且富于弹性 o木材质地变为纤维状或海绵
状 o这样的白腐木材有可能用于造纸 ∀
山杨k Ποπυλυσ δαϖιδιαναl o又称中国山杨 o属白杨派 o分布于北纬 uxβ ∗ xvβ !东经 tssβ ∗ tvsβ范围内 o常
形成天然次生林 o与桦木类混生或成纯林 o为采伐迹地和火烧迹地天然更新的先锋树种 o是中国山区造
林先锋树种之一 ∀从造纸的特定材性指标上看 o山杨具有较好的造纸纤维形态 o纤维较长 o不易断裂 ~综
纤维素含量较高k{s h l o木质素含量较低kus h l o制浆得率高 ~材色洁白而易漂白 o材质轻软而易于脱除
木质素 o易得高白度浆 o因此是造纸的良好材料 ∀在自然状态下山杨活立木却极易染心材白腐病 o山杨
心材白腐 o也叫阔叶树心材白腐 o广泛发生在山杨 !白桦 !青杨 !色木槭 !蒙古栎 !核桃楸等许多种阔叶树
上 o尤其山杨林 !青杨林和白桦林最多 o遍布世界各地 o在我国东北 !西北 !西南和华北各地林区普遍发
生 ∀引起山杨心材白腐的木腐菌为火木层孔菌k Πηελλιυσιγνιαριυσl ∀火木层孔菌在野外状态下危害树干
心材 o发病初期心材变褐色 o逐渐褪为白色 o并在其周围产生黑色线纹 o最后朽材变软 o不碎不裂 o形成典
型的白色海绵状腐朽 ∀在大风雨天 o树干常从腐朽部折断 o露出雪白松软的朽材 ∀这种自然状态下腐朽
后的木材用于造纸的情况还有待深入地研究 o因此作者选择了山杨材和火木层孔菌 o以探讨木材白腐菌
对木材与木质素的生物降解机制 ∀
作者曾在以前的研究中测定了东北林区 ys余种木腐菌对青杨 !白桦和红松的木材分解能力 o得出
了木腐菌对青杨 !白桦和红松的木材分解能力排序表k池玉杰 ousstl o但木腐菌对木质素分解能力的研
究在国内还未见报道kפ±¨ ¶¤®¤ot||vl ∀木质素是植物木质化组织的重要成分 o其化学结构相当复杂 o而
且性状十分稳定 o但是在自然界中还是存在具木质素分解能力的微生物 ∀千万年来 o森林中的枯枝落
叶 !倒木等未堆积成山即是证明 o只是不同的微生物对木质素的分解程度不同 ∀根据迄今的研究结果 o
在所有具分解木质素能力的微生物中 o只有引起木材白色腐朽的真菌被确切地证明了能够彻底地分解
木质素 o能把复杂的木质素高分子降解成 ≤’u 和 ‹u ’kŽ¬µ®ot|{w ~°¤·¨µ¶²±ot|{xl ∀近年来 o微生物在制浆
造纸中的作用被重视起来 o提出了生物法制浆造纸的研究课题 ∀木材造纸的一大难题是脱除木材中的
木质素 o但会对水资源造成污染 ∀如果利用微生物对木质素的降解作用脱除木材中的木质素 o就从根本
上解决了造纸工业的环境污染问题 ∀无疑地 o研究与采用无污染或少污染的制浆与漂白新技术是我国
造纸业的紧迫任务 o生物制浆将是造纸工业的发展方向 ∀有希望可以利用的是高效选择性分解木质素
的白腐菌 o将木材中的木质素分解后剩下纤维素以用于造纸 ∀
在木材中 o木质素的贮量仅次于纤维素 o但是长期以来对木质素的利用还不够深入 o不少场合如在
造纸业中却作为废弃物加以排除 o不但带来严重的环境污染 o也浪费资源 ∀因此 o提高木质素的利用效
率 !开发木质素的利用途径 o是解决资源 !能源 !环境问题的一个重要措施 ∀从理论上讲 o控制性地对木
质素进行生物降解 o可以由这一复杂的高聚物生产出现在从石油中制取的各种有用的苯酚类物质
k≤µ¤º©²§ot|{t ~פ¬ot||sl o如香草酸 !二甲基硫醚 !丁香酸 !苯酚等 ∀这种办法如果成功 o这将为当前与未
来的化学品生产开辟新的原料来源 ∀为此 o国外有些人做了这种以生物法从木质素中制取有用化学品
的探索性研究 ∀利用白腐菌对木质素的分解作用 o是一种很有希望的方法 ∀因此作者选择了火木层孔
菌及另外 x种木材分解能力较强的阔叶树上的白腐菌 }粗毛盖菌k Φυναλια γαλλιχαl !三色革裥菌kΛενζιτεσ
τριχολορl !冬拟多孔菌k Πολψπορελλυσ βρυµαλισl !偏肿拟栓菌k Πσενδοτραµετεσ γιββοσαl和血红密孔菌k Πψχνοπορυσ
σανγυινευσl o研究了它们对山杨材木质素的分解能力 ∀目的为山杨材生物制浆造纸提供应用基础理论 o
ytt 林 业 科 学 v{卷
同时也可为木质素合理的生物转化为有用的化学品 !生物漂白 !酶处理 !防止机械浆的返黄 !废水治理 !
纤维素酶解糖化的微生物前处理等提供相关的借鉴研究 o以期在生产实践上减轻环境污染并充分利用
木质素资源 ∀
t 材料与方法
111 试验材料
t1t1t y种木材白腐菌培养物的制备 将在东北林区采集到的有生命力的木腐菌子实体 o用组织分离
法得到菌种 ∀在无菌条件下 o将在斜面培养基上生长 z §的木腐菌菌种 o切取直径为 x °°的同质等量
菌丝块 o分别接入到 °⁄„平板培养基的中间部应 o每一菌种多个重复 o接种后的培养基置于 ux ε 恒温箱
中培养 z ∗ tx §o使菌种长满平板或基本长满平板 ∀
t1t1u 采样 在冬季采伐期间进行采样 ∀选择东北林业大学帽儿山实验林场 us ∗ vs ¤生山杨人工林
的未腐朽材 ∀本批样品是 usss2tt2u|采自帽儿山林场新垦事业区 z林班 us ∗ vs ¤生小径级山杨 ∀木材
样品采回后及时晾干 o以免受杂菌的侵染 ∀
t1t1v 木材样品的制备 根据国家标准 ) ) ) 木材天然耐腐性实验室试验方法kŠ…Π×tv|wu1t2|vl o将野
外采回的山杨木材 o晾干到一定程度后 o锯成 u¦° ≅ u¦° ≅ t¦°小片 ∀
112 试验方法
t1u1t 木片样品受白腐菌腐朽试验 将一定数量的木片样品 o置于 tsx ε 烘箱中烘至恒重 o在高压灭菌
锅中灭菌ks1tu°¤下灭菌 vs °¬±l o试样含水率达到 ws h ∗ ys h o在无菌条件下将木片放入接种 ts §已
长满菌丝的平板培养基内 o然后将培养皿放入 ux ε 恒温箱中培养使木片受菌侵染 o并保持一定湿度 ∀
对于每一菌种 o山杨木片样品分别被腐朽一定时期k为 ws §oys §o{s §和 tus §~不同的时间所用木片样
品分别是 ws §) tus ∗ tws块 oys §) tys ∗ uss块 o{s §) uss ∗ uys块 otus §) uws ∗ vus块l后 o取出附带菌
丝体的小块 o用毛刷和水冲洗干净 o除去表面菌丝 o然后放入 tsx ε 烘箱中烘至恒重 o根据受菌侵染前后
木片样品的重量变化计算受菌分解后木片样品重量减少百分率 o并记录受菌侵染后木片的颜色变化k国
家标准 oŠ…Π× tv|w qt2|vl o并按 t1u1u测定受菌分解后木片的木质素含量变化 ∀根据木片样品重量变化
和木质素的含量变化计算木片样品中综纤维素的含量变化 ∀
t1u1u 山杨木片样品木质素含量的测定 通过测定受白腐菌分解前后的木片样品中木质素的含量变
化可知木质素被分解的程度 o木质素减少百分率与木片样品重量减少百分率的比率可表明木质素被分
解的难易程度 ∀按照国家标准一造纸原料分析用试样的采取kŠ…Π× uyzz1t2|vl和造纸原料酸不溶木素
含量的测定kŠ…Π× uyzz1{2|wl进行分析侵染前后山杨材木片样品的木质素含量 ∀本项试验测定了 y种
白腐菌分别分解山杨材木片样品 ws§!ys§!{s §和 tus§时的木质素含量及未腐朽时山杨木材木质素的
含量 o共得到 ux项木质素含量百分率的测试数据 o最后得到木材样品中酸不溶木质素的含量
Ξt € µtΠµs ≅ tss h
式中 }µt 为烘干后的酸不溶木质素的质量kªl ~µs 为绝干试样质量kªl ∀
u 结果与讨论
山杨木片样品受菌侵染前后木质素的含量变化结果见表 t ∀根据山杨材受菌侵染后重量损失百分
率和木质素分解百分率可得出综纤维素分解百分率 ∀
综纤维素分解百分率 €腐朽前综纤维素含量 p腐朽后综纤维素含量腐朽前综纤维素含量 ≅ tss h
设腐朽前木片试样的绝干重为 Ωt o腐朽后木片试样的绝干重为 Ωu o那么腐朽前综纤维素含量 €
Ωt p Ωt ≅ 木质素含量百分率 € Ωt ≅ kt p t|1vy h l € s1{syw Ωt ~腐朽后综纤维素含量 € Ωu p Ωu ≅
腐朽后木质素含量百分率 € Ωukt p 腐朽后木质素含量百分率l ∀
山杨木片样品受菌侵染后的木材分解百分率和综纤维素的含量变化结果见表 u ∀
ztt 第 x期 池玉杰等 }y种木材白腐菌对山杨材木质素分解能力的研究
211 6种白腐菌对山杨木材木质素的分解能力
由于木腐菌的生理特性不同 o所分泌的酶及酶的活性各不相同 o因此 o不同的木腐菌分解木材的各
种成分及相对速度就各不相同 o不同的白腐菌对于相同的木质纤维基质也有不同的中间代谢产物和途
径 ∀从表 t可以看出 oy种白腐菌对山杨木质素的分解能力不同 ∀木片受白腐菌分解后的木质素减少
百分率可作为评价白腐菌木质素分解能力的指标 o木质素减少百分率愈高 o说明白腐菌对木质素的分解
能力愈强 ~而木质素减少百分率愈低 o说明白腐菌对木质素的分解能力愈弱 ∀根据木质素的减少百分率
可以得出这 y种白腐菌对山杨木质素的分解能力依次为血红密孔菌 !偏肿拟栓菌 !冬拟多孔菌 !三色革
裥菌 !粗毛盖菌和火木层孔菌 ∀
表 1 木质素的含量变化结果
Ταβ . 1 Ρεσυλτσ οφλιγνιν χοντεντ χηανγε
木材白腐菌
• ²²§º«¬·¨2µ²·©∏±ª¬
降解时间 ⁄¨ ªµ¤§¬±ª·¬°¨ Π§
s ws ys {s tus
t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3
粗毛盖菌 Φυναλια γαλλιχα t| qvy s tz qwz | q{ tw qvy ux q{v tw qtt uz qtu tw qs| uz quu
三色革裥菌 Λενζιτεστριχολορ t| qvy s tx qs{ uu qtt tw qx{ uw qy| tv q{y u{ qwt tv qs{ vu qww
火木层孔菌 Πηελλιυσιγνιαριυσ t| qvy s tz q|y z quv tz q{s { qsy tz qy| { qyv ty qvs tx q{t
冬拟多孔菌 Πολψπορεληυσ βρυµαλισ t| qvy s tx qtz ut qyw tw qxt ux qsx tv qvz vs q|w tu q{y vv qxz
偏肿拟栓菌 Πσευδοτραµετεσ γιββοσα t| qvy s tw qzw uv q{y tv qzz u{ q{z tv qzx u{ q|{ tv qvy vs q||
血红密孔菌 Πψχνοπορυσσανγυινευσ t| qvy s tv qwv vs qyv tu qzw vw qt| tt q|x v{ quz tt qxw ws qv|
t 3 木质素含量 ¬ª±¬± ¦²±·¨±·Πh ou 3 木质素减少百分率 °¨ µ¦¨±·º ¬¨ª«·¯²¶¶²© ¬¯ª±¬±Πh q
表 2 木材分解百分率和综纤维素的含量变化结果
Ταβ . 2 Περχεντ ωειγητ λοσσ οφ ωοοδ σπεχιεσ ανδ ηολο χελλυλοσε χοντεντ χηανγε
木材白腐菌
• ²²§º«¬·¨2µ²·©∏±ª¬
降解时间 ⁄¨ ªµ¤§¬±ª·¬°¨ Π§
s ws ys {s tus
t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3 t 3 u 3
粗毛盖菌 Φυναλια γαλλιχα s s tu q|y ts q|t tz q|y tu q{z uu q|{ tz q|z vu qz{ u{ qv{
三色革裥菌 Λενζιτεστριχολορ s s tu qzt { qs{ ty qyv tt qy| us qs| tx qys vu qu| uz qtx
火木层孔菌 Πηελλιυσιγνιαριυσ s s tt qvs | qzy tu qxx ts q{y ty qyw tw q|t t| qx{ ty qxw
冬拟多孔菌 Πολψπορεληυσ βρυµαλισ s s tt qst y qv| tw qt| | qsu u{ quw uu q|s ut qxu tx qus
偏肿拟栓菌 Πσευδοτραµετεσ γιββοσα s s tx qwt ts qxy us qtx tw qyt vw qss u| qwt ut qxw tx qzs
血红密孔菌 Πψχνοπορυσσανγυινευσ s s tz qty ts qyt uw qty tz q|w vz qtv vt qvw vz qst vs q|s
t 3 木片样品重量减少百分率 °¨ µ¦¨±·º ¬¨ª«·¯²¶¶²© º²²§¶³¨¦¬° ±¨Πh ou 3 综纤维素减少百分率 °¨ µ¦¨±·º ¬¨ª«·¯²¶¶²©¦¨¯¯∏¯²¶¨Πh q
212 6种白腐菌对山杨木材综纤维素的分解能力和最佳白腐菌的确定
在分析白腐菌对山杨材木片木质素分解能力的同时 o也要考虑白腐菌对纤维素的分解 o因为我们要
寻求的是对木质素的分解能力强 !尽可能少分解或不分解纤维素的选择性极高的最适于生物制浆用的
白腐菌 o因此也要确定木质素被分解到什么程度时纤维素被分解的程度最低 o从而可保持最大的制浆得
率 ∀根据木片受菌分解前后的重量变化和木质素的含量变化可计算出综纤维素的含量变化 ∀从表 u可
以看出 o冬拟多孔菌在分解同样多木质素时 o综纤维素的分解率最低 ∀因此 o在本项试验的 y种白腐菌
中冬拟多孔菌就是较多的分解木质素而较少的分解纤维素的较好的木材白腐菌 ∀
213 木片受菌侵染时间的确定
在自然状态下 o相对于其他的降解物来说 o微生物对处于固态环境中的木材和木质素的降解是一个
较为缓慢的过程 ∀在实验室内模拟自然状态的木材分解过程 o因此木材受菌侵染试验分别选择了 ws §!
ys §!{s §和 tus §后测定木腐菌对木材和木质素的分解能力 o如果少于 ws §o木腐菌对木材和木质素的
分解百分率就很低kפ±¨ ¶¤®¤ot||vl o为了要在应用的角度进一步深入考虑工艺上的可能性 o迅速缩短微
生物对木片的分解周期 o就必须要找到加速微生物对木质素分解的方法 o是否可以选择复合菌种的液体
{tt 林 业 科 学 v{卷
发酵法还有待进一步深入研究 ∀可以考虑木片在受菌类分解过程中 o在发酵罐中加入一些打磨木片的
材料 o不断地搅拌 o以打磨木片和分散菌体 o从而加速分解过程 ∀另外制浆原料木片要尽量薄一些 o以易
于菌类的分解 ∀能否找到能催化微生物对木质素分解的/催化剂0 o从而迅速加快这种酶解反应 o也是一
个可以考虑的方法 ∀从表 t可以看出 o多数菌种在 ws§时对木质素的分解就己达到一定程度 o而且随着
时间的延长木质素被分解的程度变化不十分显著 o因此通过延长时间以获得对木质素较多的分解是不
合理的 o也是不经济的 ∀在将来的生产实际操作中 o可根据试验结果 o确定一个最佳的木片受菌侵染时
间 o这时已分解足量的木质素同时纤维素被分解的程度最低 o从而在纸浆生产中可保持最大的制浆得
率 o而生产周期又不至于很长 ∀
214 受菌侵染后木片变黄的原因分析
所有受菌侵染后的木片都从白色变成了乳黄色 !淡黄色 o受火木层孔菌侵染的木片还出现了黑线
纹 o而变色部分主要在腐朽木片的表层受白腐菌分解的部分 ∀这种现象产生的原因是木质素在分解过
程中产生一些有色物质 o这些有色物质主要来自木质素的氧化产物 o即一些发色基因 o木质素的发色基
因主要有 v种类型 o即木质素的醌型结构 !邻苯二酚的重金属螯合物及与结构单元的共轭结构k陈嘉翔
等 ot||sl ~另外 o木材中的低分子有机物和单宁等也有着色作用 ∀正是这些具有着色作用物质 o是使受
菌侵染的木片变黄的原因 o这也是制浆过程中木浆变黄的原因 ∀若能减少在木片受菌类发酵过程中木
质素降解产物的氧化作用 o就可能降低纸浆的颜色 ∀根据这一试验结果 o可以考虑在未来的生物制浆过
程中应尽量减少木质素的氧化作用 o因此需要筛选厌氧发酵木片的木材白腐菌 ∀
215 火木层孔菌不是最佳的白腐菌
根据试验结果可以看出 o火木层孔菌不是最佳的白腐菌 ∀在实验室条件下 o火木层孔菌的生长速度
缓慢 o它的木材分解能力较弱 o木质素的分解能力也较弱 o而在野外这种木腐菌能广泛分布 o普遍生长在
山杨 !白桦 !青杨 !色木槭 !蒙古栎 !核桃楸等许多种阔叶树上 o引起心材腐朽的主要原因是由于火木层孔
菌是具有忍耐特点的活立木心材上的腐朽菌 o它可以在其它微生物较少存在的活立木心材这一具有生
存压力的特殊生境中长期生活 ∀在活立木心材中 o最明显的压力因素是缺少易同化的营养基质 o存在着
抑制性物质如单宁 !树脂和芳香油等 o以及缺少氧气k程东升 ot||vl ∀树木的心材与边材的明显区别之
一就是心材中含有大量的沉积物质 o这类废弃物质是树木生命活动过程中产生的 o它们沉积在心材细胞
中 o减少了心材的空隙 o并且有显著毒性 o因此一般来说心材比边材更抗腐 ∀此外 o这些沉积物还有使心
材更为稳定的趋势 ∀火木层孔菌在培养基上的生长速度非常缓慢 o井缺少同其它微生物的竞争力 o在自
然状态下多年生 ∀这些性状都表明它的生存策略就是能够长期忍耐活立木心材这个特殊生境中的压力
因素而得以生存与发展 ∀由于具有忍耐或抵抗能力 o所以在不利因素存在的情况下 o火木层孔菌的生存
能力明显大于其它非忍耐对策微生物的生存能力 o并对材积的破坏力极大 ∀
v 结论
y种白腐菌对山杨木材木质素的分解能力不同 o根据木质素的减少百分率可以得出其分解能力依
次为血红密孔菌 !偏肿拟栓菌 !冬拟多孔菌 !三色革裥菌 !粗毛盖菌和火木层孔菌 ∀
如果考虑白腐菌对纤维素的分解 o在本项试验的 y种白腐菌中冬拟多孔菌是较多的分解木质素而
较少的分解纤维素的较好的木材白腐菌 ∀
在将来的生产实际中 o可确定一个最佳的木片受菌侵染时间 o这时已分解足量的木质素同时纤维素
被分解的程度最低 o从而在纸浆生产中可保持最大的制浆得率 o而生产周期又不至于很长 ∀
所有受菌侵染后的木片均从白色变成了乳黄色 !淡黄色 ∀木质素在分解过程中 o都能产生一些有色
物质 o这些有色物质主要来自木质素的氧化产物 o这些具有着色作用的物质 o是使受菌侵染的木片变黄
的原因 o这也是制浆过程中木浆变黄的原因 ∀
参 考 文 献
陈嘉翔 o李元禄 o张志芬等 q制浆原理与工程 q北京 }轻工业出版社 ot||s
|tt 第 x期 池玉杰等 }y种木材白腐菌对山杨材木质素分解能力的研究
程东升 q森林微生物学 q哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||v
池玉杰 q东北林区 yw种木材腐朽菌木材分解能力的研究 q林业科学 ousst ovzkxl }tsz ∗ ttu
中华人民共和国国家标准 q木材天然耐久性试验方法 o木材天然耐腐性实验室试验方法 qŠ…Π× tv|wu ot ∗ |v
中华人民共和国国家标准 q造纸原料酸不容木素含量的测定 qŠ…Π× uyzz o{ ∗ |w
中华人民共和国国家标准 q造纸原料分析用试样的采取 qŠ…Π× uyzz ot ∗ |v
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5中国生态农业学报6k原刊名5生态农业研究6l是由中国科学院石家庄农业现代化研究所和中国生
态经济学会主办的大农业学术期刊 o科学出版社出版 o系中国科学引文数据库源刊和全国中文核心期
刊 ∀本刊旨在探索与研究生态农业的理论 !方法及研究进展等 o推动学科发展 o主要刊登生态学 !生态经
济学 !农 !林 !牧 !副 !渔及资源与环境保护等领域创新的研究学术论文 !研究技术报告k包括理论与应用
研究 !农业生态工程技术与实用生物技术 !生物多样性保护 !湿地保护 !城镇绿地生态建设 !无公害农产
品生产技术 !农业环境污染防治技术及农业可持续发展技术体系研究等方面l !研究简报及综述 !生态农
业建设和生态示范区典型模式与典型经验等 o适于国内外从事生态学 !生态经济学 !农 !林 !牧 !副 !渔 !资
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国际标准大 ty开本 o每期定价 tw1ys元 o全年 x{1ws元 o自 ussv年由石家庄市报刊发行局改为北京市报
刊发行局发行 o敬请广大读者订户届时从北京市报刊邮局发行目录中征订本刊k新邮发代号见5中国生
态农业学报6ussu年第 v期和第 w期通知l ∀全国各地邮局均可订阅 o漏订者可直接汇款至编辑部补订
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为 uw1ss元Π套k含邮资l ousss年度精装合订本 vw1ss元Π套k含邮资 o散装刊为 uw1ss元Π套l ousst年5中
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