A. 纤维素酶在洗涤剂、棉织品水洗抛光整理和制浆造纸等行业上有巨大的应用价值.科研人员作了如下实验,请分
(1)由题意可知,本实验的目的是分离分解纤维素的菌,所以②培养基中的碳源应是内纤维素容,检测纤维素分解菌的方法是刚果红染色法,所以⑤~⑨中分别培养的是通过刚果红色鉴定法选取透明圈较大的5个菌株.
(2)纤维素分解菌能产生纤维素酶,纤维素酶能将纤维素经过一系列反应水解成葡萄糖,葡萄糖是还原糖,因此可以通过检测纤维素溶液中还原糖的含量来检测纤维素酶的活性.
(3)由题意可知,纤维素酶是胞外酶.
(4)由题意可知,本实验目的是测定热稳定性,可以取取5只装有等量菌液的试管,置于5种不同的温度条件,培养相同时间,测定还原糖的含量,若测得还原糖含量变化不大,则说明该菌的热稳定性较好.
故答案应为:
(1)纤维素为唯一碳源 刚果红
(2)还原糖含量
(3)胞外酶
(4)取5只装有等量菌液的试管,置于5种不同的温度条件,培养相同时间,测定还原糖的含量,若测得还原糖含量变化不大,则说明该菌的热稳定性较好.
B. 纤维素、半纤维素、木素与制浆造纸的关系是什么
纤维素、半纤维素和木素都是植物纤维的主要化学成分。纤维素是纸张的版主要成分,因此权在制浆时需尽量保留;半纤维素含量较少,有利于纸张强度,因此在制浆时也应尽量保留;木素对纸张强度和白度等有害,是制浆中应尽量去除的成分。
C. 植物纤维化学的主要内容及现实意义
本课程主要内容包括造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物、植物纤维化学成分木材纤维原料的生物结构及细胞形态、非木材纤维原料的生物结构及细胞形态、主要植物细胞的构造、木素的生物合成、木素的分离于研究、木素的化学构造、木素的化学反应、木素的物理性质及其利用、纤维素的化学结构及其生物合成、纤维素分子量和聚合度的测定及其分布、纤维素的物理结构、纤维素的物理性质及物理化学性质、纤维素的化学性质、功能化纤维素材料、半纤维素的化学结构及其研究方法、半纤维素的化学性质及其在制浆过程中的变化、纤维素对纸浆和纸张性质的影响等。在教学中主要让学生了解和掌握目前纤维化学的研究成果和研究方法,为本科生学习制浆造纸专业课及进一步深造打下坚实的理论基础。
植物纤维化学的学习内容牵涉有机化学、分析化学(包括仪器分析)、物理化学、高分子化学、高分子物理等相关基础课程。本课程重点研究的制浆造纸植物纤维原料的三种主要成分(俗称三大素),都是天然有机高分子化合物,因此本课程可视作是高分子化合物化学的一个组成部分。
植物纤维化学与制浆造纸工业的关系
世界上制浆造纸属于木材的化学加工。以植物纤维为原料的制浆造纸过程,其基本原理是用化学、机械,生物或两种相结合的方法将植物原料中的纤维分离出来,再在浆、水混合的悬浮体中使纤维重新交织成均匀而致密的纸张。纤维的分离实质上是使纤维中所含木质素得到塑化或溶解的过程,而重新交织成纸张则是通过改变纤维中纤维素和半纤维素的成纸性质,提高其交织能力的过程。因此,更好地了解各种植物纤维原料的形态组织,更深入地认识纤维素、半纤维素和木质素的化学、物理性质,将有助于提高制浆的得率,保证纸张质量。制浆造纸过程就其本质而言,是木材(植物纤维原料)的化学、机械或化学机械加工。木材化学的研究与制浆造纸工业的发展密切相关,并相互促进。世界造纸发达国家多以木材为原料,造纸工业的发展促进了木材化学研究的进展。而木材化学研究所取得的成果又推动了造纸工业的更快发展。我国由于森林资源较少、木材短缺,目前只能以草类原料为主,但草类原料的化学组成及特性与木材原料有较大的区别,导致我国造纸厂规模较小、污染严重等问题,根据我国国情,草浆将会继续存在,同时废纸回用也会越来越多。植物纤维化学是制浆造纸科学与技术领域中很基础的部分,核心为纤维素、半纤维素和木素等组分的含量、生物学来源、化学结构及反应机理,但是,该学科是许多工艺技术的源头,涉及到造纸原料的开发、制浆和漂白技术的发展以及造纸厂废水深度处理等问题。建国以来,我国大量的造纸工作者为该学科的发展做出了贡献,为发展具有中国特色的造纸工业体系奠定了基础。要使我国造纸工业走上可持续发展的道路,依然有很多问题需要去解决,植物纤维化学的研究是造纸工业技术创新的重要原动力。在人力、物力和财力上继续加大对植物纤维化学研究的支持,能在很大程度上带动我国造纸工业的持续、健康的发展。
植物纤维化学的主要参考资料:
(1)植物纤维化学(第三版),轻工业出版社(2005)
(2)木材化学 ─ 基础与应用,(芬兰)Eero Sjörstrom著,王佩卿,丁振森译,中国林业出版社(1981)
(3)Wood Chemistry ─ Ultrastructure and Reactions, Dietrich Fengel, Gerd Wegener (1984)
(4)木质素的化学 ─ 基础与应用,(日本)中野准三著,高洁等译,轻工业出版社(1979)
(5)木材化学,(日本)中野准三等著,鲍禾等译,中国林业出版社(1983)
D. 制浆造纸的原料是什么
造纸的原料主要是植物纤维,原料中除含有纤维素、半纤维素、木素三大主要成分外,尚有其他含量较少的组分,如树脂、灰份等。此外还有硫酸钠等辅助成分。
纸张中除了植物纤维,还需要根据不同纸材添加不同的填料。
比如铜系抗菌纸就是将铜离子复合在聚丙烯腈(俗称:腈纶)的第一单体丙烯腈上,制得改性腈纶复合纤维,然后再将改性腈纶配加到植物纤维中,配上各种用途的纸,即可制得抗菌纸。
而现在环保呼声日益高涨,制纸厂纷纷推出了加入不同百分比的再生纸成分的纸,有100%再生纸,亦有只加入50%再生纸成分的纸张,适合不同客户的需求。再生纸来自于废纸,经过消毒、碎浆等处理后可以再度利用。碎浆系统的目的都是将废纸完全碎解而不损伤纤维,不打碎非纸成分。
原料的化学成分
植物纤维中主要含有
1、纤维素
在棉花中,纤维素的含量在90%以上;木材、芦苇、荻苇中也含有40~50%的纤维素。从造纸角度看,在制浆过程中应极力设法保留纤维素,以提高纸浆得率和纸张强度。
2、半纤维素
在植物纤维原料中,阔叶木和草类原料中的半纤维素含量可高达30%左右;而在针叶木中一般只含有20%左右;在棉花中含量更少。为了提高制浆得率和纸张强度,在制浆过程中也要尽量多保留一些半纤维素。
3、木素
在针叶木材中,木素含量占30%左右,而草类原料一般含20%左右,棉花、亚麻则不含木素。化学制浆就是用化学药品使细胞之间粘结物质溶去一部分,使纤维互相分离成浆。原料中含木素愈多,则制浆愈困难,所要消耗的化学药品也愈多。
次要成分:
植物纤维原料中除含有纤维素、半纤维素、木素三大主要成分外,尚有其他含量较少的组分,如树脂、灰份等。在一般常用的原料中含量不大,对造纸不会造成太大的困难。但若含量过多,对某些有特殊要求的纸张则必须采取相应的措施予以除去。
1、树脂、脂肪
一般的原料含量较少,都在1%以下,但在松属木材中含量较多,它们的粘性较大,容易粘结成团,如粘在铜网和压辊上,造成抄纸困难,在纸上则形成透明的树脂点,降低了纸的质量。它们易与碱作用生成肥皂,而溶于水中,所以含树脂多的松木一般都用碱法制浆,以减少它们的危害。脂肪一般危害不大,也可以被皂化溶出。
2、淀粉、果胶
淀粉为细胞腔内的贮存物质,含量不多,易溶于热水,对制浆造纸没有什么影响。一般原料中含果胶不多,它们易被稀碱液分解溶出。在植物中以果胶酸盐的形式存在,被认为是植物中灰份的来源。亚麻等韧皮纤维细胞介质主要是果胶质,只需要少量的碱蒸煮即可脱胶。
3、单宁、色素
一般的原料中含量较少不致为害,它们易被热水抽出。但含量较多时应事先设法抽出,否则使纸浆的颜色变深不易漂白。
4、灰份
灰份是植物纤维原料中的无机盐类,主要是钾、钠、钙、镁、硫、磷、硅的盐类。木材中的灰份都在0.2~1.0%之间,草类原料中灰份稍高一些。一般纸张对原料中的灰份含量没有什么特殊要求。但在生产电器绝缘纸时,必须除去灰份才能达到一定的质量要求。草类原料中,尤其是稻草灰份高,灰份中的SiO2的含量较高,造成了碱回收的困难。减少或消除碱回收中硅的干扰,这是一个尚待解决的问题。
杨木,相思木,桉木都可用来做纸!