Fusarium concolor X4处理抑制高得率纸浆返黄的机制研究

发展高得率制浆对解决造纸工业木材原料匮乏和环境污染严重问题具有重要意义，但高得率浆在光和热激发下极易返黄的缺陷限制了其商业用途。目前采用的抑制返黄的方法如木质素化学改性和添加返黄抑制剂等由于存在成本高昂或药品有毒性等缺点而难以推广实施，寻找廉价且有效的抑制返黄方法意义重大。前期工作已经证实选育的菌株Fusarium concolor X4具有可有效抑制返黄和提高纸浆白度和强度的双重作用，可望实现生物漂白和生物法抑制返黄的有机结合。在此基础上，本项目拟进一步对该菌株处理纸浆时的酶系构成和抑制返黄的关键酶类，对半纤维素、抽出物和木质素等"易致返黄组分"的结构和性质、浆中发色物质的含量和结构等的影响规律进行深入研究，揭示生物处理抑制返黄和改善纸浆性能的机制。为后续菌株的酶系改造和构建高效工程菌株、促进生物技术在造纸工业的应用、扩大高得率浆的商业用途，提高产品档次和质量，降低环境污染等有重要意义。

发展高得率制浆对解决造纸工业木材原料匮乏和环境污染严重问题具有重要意义，但高得率浆在光和热激发下极易返黄的缺陷限制了其商业用途。目前研究采用的抑制返黄的方法如木质素化学改性和添加返黄抑制剂等由于存在成本高昂或药品有毒性等缺点而难以推广实施，因此寻找新的环境友好的有效抑制纸浆返黄的方法意义重大。前期工作证明利用实验室筛选的Fusarium concolor X4处理CTMP可以抑制纸浆返黄，同时还可以提高纸浆的白度和某些强度性能。由于微生物处理依赖其产生的酶对底物发生作用，因此，在本项目中，进一步研究了该菌株在处理CTMP过程中酶的产生规律；在此基础上，通过多种诱变技术和基因工程技术，分别选育了生产耐碱性木聚糖酶、耐碱性漆酶和碱性果胶酶的高效产酶菌株；同时利用已有产纤维素酶、阿魏酸酯酶等的优良菌株，通过液态发酵方法生产出了可能对返黄有影响作用的不同酶类；在研究酶学性质的基础上，分别考察了不同酶或酶组合处理对高得率浆和化学浆的光诱导返黄和热诱导返黄的影响和协同作用效果；采用化学分析、紫外可见漫反射光谱、红外光谱、质谱分析、扫描电镜观察等多种手段，从纸浆化学组成变化、返黄过程中发色产物形成、发色基和助色基变化、纤维表面结构、木质素结构和性质等不同角度，研究了生物处理对纸浆热老化和光老化过程的影响，以揭示生物处理抑制纸浆返黄的机制。这些研究成果对促进酶的生产和工业化应用、促进造纸生物技术的发展和应用等具有重要意义，对研究木质纤维素的生物降解、相关菌株酶系改造和工程菌株构建等也具有理论参考价值。