漆酶活化木材产生自由基的影响因素及应用酶法制备纤维板的初步研究

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随着人们对生存环境质量要求的不断提高,人造板中以甲醛为主的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOC)污染问题已受到高度重视。应用酶工程生物技术开发无甲醛、环保人造板已成为未来人造板发展的必然趋势之一。以杉木(Cunninghamia lanceolata)边、心材,思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)心材,柠檬桉(Eucalyptus citriodora)边、心材,毛白杨(Populus tomentosa)边材,枫香(Liquidambar formosana)木材和漆酶为主要原料,应用电子自旋共振(electron spin resonance,ESR)波谱分析技术,研究建立了漆酶活化木材产生活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)的检测方法,测定了漆酶处理不同树种木材的ESR变化,研究漆酶活化木材产生ROS自由基的处理条件,探讨了金属离子和乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)对漆酶活化木材的影响,揭示漆酶活化木材的胶合机理;确定漆酶活化木纤维生产纤维板的热压曲线,探索酶法纤维板的制备条件,研究纤维板密度与酶法纤维板内结合强度(internal bond strength,IB)的关系,研究添加铜离子与酶法纤维板内结合强度的关系,为酶法纤维板生产提供理论依据。 研究结论如下: (1) 采用N叔丁基-α-苯基硝酮(N-tert-butyl-α-phenylnitrone,PBN)自旋捕集剂和乙酸乙酯抽提的方法,建立了漆酶活化木材自由基反应中间产物活性氧自由基的电子自旋共振波谱分析检测方法,在漆酶-木材反应体系的上层清液中成功检测到了活性氧自由基。 (2) 漆酶活化不同树种木材产生的ROS自由基浓度不同,树种间有变异。本试验所用4种木材中,思茅松木材经漆酶活化产生ROS自由基浓度最高,杉木边材经漆酶活化产生ROS自由基浓度最低。为筛选酶法纤维板木材树种提供了理论依据。 (3) 应用正交试验设计,以思茅松和枫香木材为原料,对漆酶活化木材自由基反应的工艺条件进行了优化。漆酶活化木材的优化处理条件为:处理时间为4h、反应体系pH值为4、酶用量为1.5U/g木粉、处理温度为60℃时,该条件下漆酶活化思茅松心材产生活性氧自由基的浓度最高。思茅松心材经漆酶处理产生的ROS浓度显著高于枫香木材。 (4) 参考湿法中密度纤维板热压曲线,采用热电偶测定板坯芯层温度,确定湿法漆酶纤维板热压工艺的具体参数。具体热压工艺参数为;热压温度200℃:高压挤水段压力6MPa,时间30Sec;干燥段压力0.8MPa,时间5min;塑化段压力6MPa,时间5min。 在此热压条件下压制湿法漆酶纤维板,酶法纤维板的内结合强度比对照板显著提高。纤维板密度为0.95g/cm~3,对照纤维板的内结合强度为0.20MPa,漆酶纤维
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