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木聚糖酶在制浆造纸上的应用及研究进展
摘要：
本篇论文对于木聚糖酶在制浆造纸中的应用以及研究进展进行了综述。本文首先介绍了木聚糖酶的基本概念及作用机理，接着分别阐述了木聚糖酶在造纸过程中的预处理、脱色、抄纸等方面的应用，对于现在常用的固态发酵法生产木聚糖酶也进行了简要介绍。最后总结了当前木聚糖酶在制浆造纸领域的研究进展，包括基因工程技术和表面改性等方面的研究。本文旨在为进一步探究木聚糖酶在制浆造纸领域中的应用提供指导。
关键词：木聚糖酶，制浆造纸，应用，研究进展
一、引言
制浆造纸是一门应用化学的学科，是利用纤维素和木质素等植物细胞化学成分将原材料加工成不同抗张强度，透气性，弯曲半径，以及其他物理化学参数以适应不同需求的工程材料。木聚糖是一种存在于细胞壁的大分子多糖，与纤维素、半纤维素共同构成了木材细胞壁的主要成分，因此对木聚糖进行高效地分离和利用，将是提高木材加工利用率、改善纤维质量及环保性的重要途径。
而木聚糖酶作为一种生物催化剂，能够有效地降解木聚糖，其应用在制浆造纸领域中已经得到了广泛的研究和应用。本文将从作用机理和分类着手，进一步介绍木聚糖酶在制浆造纸方面的应用，并总结当前木聚糖酶在制浆造纸领域的研究进展，旨在为深入探讨应用木聚糖酶改进纸浆制造技术提供指导。
二、木聚糖酶的基本概念及分类
1.基本概念
木聚糖酶是一种分泌型酶，属于纤维素酶之一，其主要功能是水解木聚糖分子，将其降解为较小的单糖，以促进植物细胞壁的分解、重组和修饰，同时还可作为酵母菌的抗生素活性物质。由于木聚糖酶具有高效、易操作、无毒性、环保等诸多优点，由此被广泛应用于制浆、造纸、生物质能源等领域。
2.分类
根据其作用位置的不同，可将木聚糖酶分为内切酶和末端酶两类。内切酶又可分为endo-β-1,4-木聚糖酶(Endo-G)等几种。末端酶还可以根据作用位置不同分为α-木糖苷酶(α-Xyl)、β-双木糖苷酶(β-Xyl)等几类。此外，根据其结构上的差异，可以将木聚糖酶分为GH5、GH7、GH8等不同家族，其中GH5家族是目前已知的最大家族，拥有着广泛的催化特异性。
三、木聚糖酶在制浆造纸中的应用
1.预处理
在木浆与废纸的混合浆中，由于废纸中的颜色物质会影响浆液的质量，传统方法去除颜色物质需要采用化学药剂，而化学药剂会使得废纸脱墨效果不佳，同时还对水体环境造成了严重的污染。为了解决这个问题，同时不影响废纸脱墨效果，采用木聚糖酶进行预处理工艺可以降低能耗和脱色人工比例，提高脱水量，同时对生态环境友好，实现了绿色化废纸利用，得到了广泛的应用。
2.脱色
利用木聚糖酶脱除颜料和杂质物质的方法是将木聚糖酶直接加入制浆工序中，在绕流池和高浓度池中进行一段时间的加热反应，进一步地优化浆液的质量。在基础浆或含有较高颜色素的浆中加入1‰的木聚糖酶，可使颜色指数(即反射率)降低约1.45％，相对能耗降低30％，且脱色效率高达95%以上。
3.抄纸
木聚糖酶在制浆造纸中应用于抄纸时有两种方法：一种是在纸张制备过程中加入木聚糖酶；另一种是采用表面改性技术，在纸张表面添加含有木聚糖酶的复合物。通过这两种方式将木聚糖酶引入纸张中，可以使纸张双向机械指标变化较小，且完全满足耐久性、印刷质量等其他各项要求。
四、木聚糖酶的生产技术
1.固态发酵法
固态发酵法是一种利用微生物在固体基质(如秸秆、木屑等)中发酵生产木聚糖酶的方法。相对于液态发酵法，固态发酵具有生产成本低，生产环境控制难度小等诸多优势。目前固态发酵法中梭孢子菌(Sporendonemathermophilum)是最为常用的微生物菌株之一。
2.高密度培养法
高密度培养法是在自由生物质的保护下将微生物在大规模培养容器中密集培养，以达到尽量利用微生物酶产生能力的方法。这种方法的优点是生产效率高，可大幅度提高生产力，同时还能达到最佳的反应条件，从而使过程更加稳定和连续。
五、研究进展
1.基因工程技术
基因工程技术可以通过改变菌株基因表达、构建表达系统和构建高效的生物反应器等方法有效提高木聚糖酶的生产能力。目前，许多人已经尝试了基因工程技术的应用。
2.表面改性
在制浆造纸中，由于木聚糖酶很容易在纸浆处理过程中消失，所以通常采用将木聚糖酶附着到载体上，从而增强其稳定性和保存性的方法。利用表面改性技术将木聚糖酶修饰为具有一定的导电性、亲和力和稳定性的载体，可以有效地降低其流失率，从而提高其利用率。
六、结论
本文介绍了木聚糖酶基本概念、作用机理和分类，总结了其在制浆造纸领域中的应用以及研究进展。预处理、脱色、抄纸等方面的应用已经被证明可以显著地提高生产效率，降低过程能耗，提高生产环境友好性。而现阶段的研究进展主要集中在基因工程和表面改性等方面，这些新技术有望进一步提高木聚糖酶的产量和效能，为优化制浆造纸过程提供了更加广阔的应用前景