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漆酶处理对木材性能的影响 王鹏1 ，顾正彪州一，程力1 ，洪雁1 汀南人。、：食r 、引完汀) j 、无 = 5 1 1 4 l2 2 ：2 食r 1 科。学j 技术罔家革点7 典验室，汀南大学，江苏尢锡2 1 4 1 2 2 ) 摘要：采用环境扫描电镜、差示扫描量热仪、光学接触角测量仪等手段研究了漆酶处理对木材 表面结构、热力学性质、表面浸润性以及持水力性能的影响。结果表明：漆酶处理后木材出现表 面壳状木质素覆盖层被部分移去并出现孔洞、木材玻璃化转变温度下降、表面浸润性提高、持水 能力增强等有利于人造板生产的性能变化。验证实验表明，漆酶处理后木材的加工性能得到了 提高。 关键词：漆酶；木质素：木材；性能 中图分类号：T S6 1 l ；Q8 1 4 9文献标志码：A文章编号：1 6 7 3 一1 6 8 9 ( 2 0 1 2 ) 0 9 0 9 9 1 0 5 E f f e c to fM o d i f i c a t i o nb yL a c c a s eo nP r o p e r t yo fW o o dM a t e r i a l W A N GP e R 曾，G UZ h e n g b t o l 0 1 。，C H E N GL ，H o N GY n 一 ( 1 S c h 0 0 1o fF o o dS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，J i a n g n a nU n i v e r s i t y ，W u x i2 1 4 1 2 2 ，C h i n a ，2 S c a t eK e yL a b o m t o r yo f F o o dS c i e n c ea n dT 色c h n o l o g y ，J i a n g n a nU n i v e r s i t y ，W u x i2 1 4 1 2 2 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： I n t h i s p a p e rt h ee f b c to f l a c c a s et r e a t m e n to nw o o dw a ss t u d i e db yS E M ， D S C ， C o n t a c ta n g l em e a s u r i n gi n s t r L l m e n t I tw a sf b u n dt h a tw i t ht h et r e a t m e n tb yl a c e a s e ，t h ee n e n J s t i n g s u b s t a n c e so fl i g n i no nt h ew o o ds u I 如c ew e r er e m o v e dp a n l ya n ds o m ep o r e sa p p e a r d A sc o m p a r e d w i t ht h ec o n t r o lw o o d ，T go ft h el a c c a s e t r e a t e dw o o dw a sd e c r e a s e d ，t h es u I f a c eo ft h ew o o dw a s e a s i e rt oi n f i l t r a t ea n dt h ew a t e r h o l d i n g e a p a b i l i t y w a si n c r e a s e d I tw a st h o u g h tt h a tt h e s e i n n u e n c e sw e r eg o o df b rt h ep r o d u c t i o no fw o o d b a s e dp a n e l s V a l i d a t i o ne x p e r i m e n t ss h o w e dt h a t t h ep e r f o r m a n c eo ft i m b e rp r o c e s s i n gw a si m p r o V e d K e y w o r d s ：l a c e a s e ，1 i g n i n ，w o o d ，p r o p e r t y 近年来，由于木材资源日益紧张I ”，我国林业工 业的发展受到严重制约。发展木材高效综合利用， 充分利用采伐剩余物、加工剩余物和低劣木材发展 人造板是解决木材供需矛盾的有效措施。木材主 要由纤维素、半纤维素、木质素三种物质组成，三者 约占木材总重的9 7 9 9 ，其中木质素约占木材 总重的1 5 一3 5 1 3 】。木质素是仅次于纤维素的储量 最丰富的天然可再生资源H ，也是自然界惟一能提 供可再生芳香基化合物的非石油资源。漆酶是一种 含4 个铜离子的多酚氧化酶( p o l y p h e n o l o x i d a s e ， E C l 1 0 3 2 ) 广泛存在于担子菌、半知菌和子囊菌 中同。，研究发现：在氧气存在的条件下，漆酶能够催 收稿日期：2 0 I l 1 2 一1 6 基金项目：江苏省科技支撑( T 业) 计划项目( B E 2 0 1 1 0 1 5 ) ；2 叭1 年度高校科研成果产业化推进项目( J H B 2 0 1 1 2 8 ) 。 + 通信作者：顾正彪( 1 9 6 5 一) ，男，江苏阜宁人，工学博士，教授，博士研究生导师，主要从事淀粉化学方面的研究。E m a i l 如o d s t a r c h y a h o o c n 隅懑麓黼糍黧缭黼剿熬灏麟麓麓瀚黼瓣爨黧瀚澜壤瀚鬣翰黼黢簇黎蘸糕鬃蒸鞴稼蕊黼懑黼麟瀚粼麴藤黼食品与生物技术学报2 0 1 2 年第3 1 卷第9 期黼灞圈壤缓豳_ 万方数据 W A N GP e n g ，e ta I ：E 仟e c tO fM o d i f i c a t i o nb yL a c c a s eo nP r O p e r t yo fW o o dM a t e a I 化酚羟基进行单电子氧化还原反应，产生酚氧自由 基和水l 叼，酚氧自由基进一步发生聚合反应从而使 木材纤维间产生胶合作用。随着漆酶的日益商品 化，漆酶的应用取得了突破性进展。但目前关于漆 酶处理对木材性能影响的研究还很少。作者研究了 漆酶处理对木材表面结构、热力学、表面能及持水 力性能的影响，为日后漆酶在木材工业中的应用提 供理论依据。 1 1 实验原料 实验所用杨木刨花、杨木单板( 厚度为1 5 m m ) ：均购于无锡东风桥木材市场：漆酶：由 N o v o z y m e s 公司提供，商品名N S5 1 0 0 3 ，酶活8 0 0 U m L ；失活漆酶液为漆酶液经沸水浴保温2 0m i n 制得。 1 2 主要仪器与设备 Q u a n t a 一2 0 0 型扫描电镜：荷兰F E I 公司产品； P v r i sl 型差示扫描热量仪：美国P e r k i n E l m e r 公司 产品；0 C A 4 0 光学接触角测量仪：德国d a t 印h y s i c s 公司产品；R J L D I I B 离心机：无锡瑞江有限公司产 品：W L 分样筛：新乡市未来机械设备有限公司产 品：D H G 一9 0 5 5 A 型电热鼓风干燥箱：上海一恒科技 有限公司产品；D K B 一5 0 1 A 型超级恒温水浴：上海森 信实验仪器有限公司产品。 1 3 实验方法 1 3 1 待测样品的制备将所购杨木刨花粉碎后 采用6 0 目筛网进行筛分，取6 0 目筛上木屑。将所 得木屑及所购杨木单板分别采用水、漆酶、失活漆 酶进行处理，处理条件见表l 。 表l 不同方法处理木材的工艺条件 T a b 1P r o c e s Sc o n m t i o 璐f o rw o o d m o d m c a t i o nb yd i f f e r e n tm e t h o d s 未经任何处理 水 漆酶液 失活漆酶液 5 0 5 0 5 0 将处理后的木屑沥干并于6 0 烘箱中鼓风干 燥4 8h ，观察表面结构。将上述木屑粉碎后采用1 0 0 目筛网进行筛分，取晒下木粉测热力学性质和持水 力。将处理后的单板于6 0 烘箱中干燥3h ( 不鼓 风) 测表面浸润性能。 1 3 2 漆酶处理对木材表面结构的影响将1 3 1 中处理后的木屑喷金后采用Q u a n t a 一2 0 0 型环境扫 描电镜在1 5 2 0k V 电压下观察表面结构并拍照。 1 3 3漆酶处理对木材热力学性质的影响 将 1 3 1 中木粉采用P v r i sl 型差示扫描热量仪在1 3 0 2 1 0 范围内以l O m i n 的升温速度进行温度扫 描，分析所得样品热力学曲线，得到玻璃化转变温 度。 1 3 4 漆酶处理对木材浸润性能的影响将1 3 1 中处理后的单板置于0 C A 4 0 光学接触角测量仪平 台上。在液滴落于单板表面后立即拍照并记下液滴 在单板上的静态表面接触角，浸润功( 润湿能) 按照 下式进行计算： 4 4 4 2 2 2 l ：2 0 一 l ：2 02 0 l ：2 0 一 形F 7 旷y 。= y 书o s p 其中肜i 为浸润功，单位J m 2 ；y 弘。7 。，分别 为木材一空气、木材一水、水一空气界面张力：常温下 y 。值为7 3 1 0 。3N m 。 1 3 5 漆酶处理对木材持水能力的影响准确称 取1 3 1 中木粉1 0 0g 于离心管中，加入1 0 0m L 水 静置2 4h 在离心机中以40 0 0r m i n 转速离心2 0 m i n ，去除上清液后称沉淀质量G ，。持水力采用如下 公式进行计算： 持水力( g g ) = 卫型丛 ，孔 其中m 为所称取的样品的质量，g ；G 。为离心后沉淀 的质量，g 。 1 3 6刨花板压制 分别称取一定量未经漆酶处 理和经过漆酶处理的木屑，按照施胶量( 淀粉胶质 量占木屑质量的比重) 1 3 添加自制淀粉胶。搓揉均 匀后倒入自制模具中。均匀地压实制成板胚后放到 事先升温到1 7 0 的热压机中。调节热压机压力8 q 参 J o u m a Io fF o o ds c i e n c ea n dB i o t e c h n o I o g yv 0 1 31N o 92 0l2 万方数据 王鹏等：漆酶处理对木材性能的影响 M P a 维持3m i n 后调节热压机压力1 2M P a 再维 持3m i n ，冷却后取出所制刨花板，在室温下陈化1d 。 1 3 7刨花板内结合强度的测定 参照G B T 1 7 6 5 7 1 9 9 9 中刨花板的内结合强度测试方法测 试。 2 1 漆酶处理对木材表面结构的影响 采用0 u a n t a 一2 0 0 型环境扫描电镜对经过漆酶 处理、失活漆酶液处理以及水处理、未经任何处理 的木材表面进行了观察和研究，结果见图1 。由图l 可知，A 组木材表面有较厚的壳状覆盖层C 组木材 表面壳状覆盖层松散并出现孔洞结构，而D 组木材 表面与B 组木材表面形态相近木材表面的壳状覆 盖层有所减少，说明失活漆酶液处理与水处理效果 等同对木材表面壳状覆盖层减少起作用的是漆 酶。姜笑梅等认为。木材表面的壳状覆盖层是木质 素。经过漆酶处理可以使这些壳状的木质素松散并 除去门。A H t i t e m a n n 等研究认为木材表面的木质素 确实能够与漆酶进行反应且反应后的木材中纤维 更为暴露有利于纤维板生产【8 】。可以预测。漆酶处理 后木材表面壳状物质变得松散并出现孑L 洞有利于 人造板生产中胶液的渗透，提高胶液渗透粘结，从 而提高人造板的胶合强度。 ( a ) 空白水处理 ( c ) 漆酶处理( d ) 失